2025届高考化学二轮复习微专题练习实验条件的控制及原因表述

2025届高三高考化学二轮复习微专题练习 实验条件的控制及原因表述 1.氧化石墨烯具有稳定的网状结构,在能源、材料等领域有着重要的应用前景,通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(装置如图所示): Ⅰ.将浓H2SO4、NaNO3、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中,剧烈搅拌下,分批缓慢加入KMnO4粉末,塞好瓶口。 Ⅱ.转至油浴中,35 ℃搅拌1小时,缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98 ℃并保持1小时。 Ⅲ.转移至大烧杯中,静置冷却至室温。加入大量蒸馏水,而后滴加H2O2溶液至悬浊液由紫色变为土黄色。 Ⅳ.离心分离,稀盐酸洗涤沉淀。 Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。 Ⅵ.冷冻干燥,得到土黄色的氧化石墨烯。 回答下列问题: (1)装置图中,仪器a、c的名称分别是　　　　　　　　、　　　　　　　,仪器b的进水口是　　　　(填字母)。  (2)步骤Ⅰ中,需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴,原因是　 。  (3)步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴,不使用热水浴,原因是　 。  (4)步骤Ⅲ中,H2O2的作用是  　(以离子方程式表示)。  (5)步骤Ⅳ中,洗涤是否完成,可通过检测洗出液中是否存在S来判断。检测的方法是  　。  (6)步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl-是否洗净,其理由是  　。  2.1943年我国化工专家侯德榜创立了“侯氏制碱法”,提高了氯化钠的利用率,利用了水煤气厂的废气氨气,具有环保、节能效果。 (1)在实验室里甲同学做完氨喷泉实验的溶液配成含氨的饱和食盐水,向其中通入二氧化碳,以制备碳酸氢钠,实验装置如图1所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。 1 D装置中稀硫酸的作用是  　。  ②实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是　　　　　　(填分离操作的名称)。  (2)实验室里乙同学利用图2所示装置和现有仪器结合所学的知识,减少加热分解碳酸氢钠的步骤,用实验室剩余NaOH溶液制备碳酸钠溶液。请回答下列问题: ①要完成制备实验,除图2所示装置中的仪器外还必须使用的仪器是　 。  2 写出最后一步在试管中生成碳酸钠溶液的离子方程式:　 。  3 实验准备就绪后,先打开活塞3,关闭活塞2,再打开活塞1(根据需要可关开)。一段时间后,应该　　　　　　　　　　　　　　　(填具体操作)。则Y可以是　 。  ④该实验设计有不妥之处,排除混有NaOH或NaHCO3杂质外,还可能在制备的碳酸钠溶液中混有其他杂质,则该杂质及其产生的原因分别是 　。  3.[204·辽宁实验中学模拟] 高锰酸钾具有强氧化性,广泛应用于化工、医药、金属冶炼等领域。实验室可通过固体碱溶氧化法制备高锰酸钾。回答下列问题: (1)将0.02 mol KClO3和0.09 mol KOH置于铁坩埚中并混合均匀,加热混合物至熔融。加热铁坩埚时,图中的实验仪器还需要　　　　　　　　　　(填仪器名称)。  (2)将3.48 g MnO2分多次加入熔融物中,继续加热,反应剧烈,最终得到墨绿色K2MnO4。该步反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,分多次加入MnO2的原因是　 。  (3)待铁坩埚冷却后,将其置于蒸馏水中,煮至固体全部溶解。趁热向浸取液中通入CO2,使K2MnO4(绿色)歧化为K2MnO4与MnO2。用玻璃棒蘸取溶液于滤纸上,观察到只有紫红色没有绿色痕迹时,表明转化已完全。静置片刻,抽滤。下表是部分化合物溶解度随温度变化的数据,CO2不宜通入过多,原因是  　。  温度/℃ 20 30 40 50 K2CO3/g 110 114 117 121 KHCO3/g 33.7 39.9 47.5 65.6 该步骤除了可以用CO2,还可以选择哪种酸?　　　　。  A.HCl B.H3PO4 C.H2C2O4 (4)水浴加热滤液至出现KMnO4晶膜,冷却后抽滤、干燥晶体。利用水浴加热而不采取直接加热滤液的原因是　 。  4.[204·吉林长春名校调研] 苯氧乙酸为除草剂的中间体。制备苯氧乙酸的反应原理和装置(夹持仪器已省略)如图所示。 副反应:ClCH2COOH+2NaOHNaCl+HOCH2COONa+H2O。 相关物理数据如下表。 物质 名称 相对分子 质量 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性 苯酚 94 43 181.75 　易溶于热水,易溶于乙醇 苯氧 乙酸 152 89~100 285 　易溶于热水,不溶于冷水,溶于乙醇 氯乙酸 94.5 63 189 　易溶于水, 溶于乙醇 羟基 乙酸 76 79~80 分解 　易溶于水, 易溶于乙醇 具体实验步骤如下: Ⅰ.将3.8 g氯乙酸和5 mL水加入100 mL的仪器X中,开启搅拌器,缓慢加入7 mL饱和碳酸钠溶液至溶液pH为7~8。 Ⅱ.加入2.35 g苯酚, 再滴加 35%氢氧化钠溶液至反应溶液pH为12,将反应物在沸水浴中加热30 min。 Ⅲ.反应过程中溶液pH下降,补充氢氧化钠使pH保持为12,在沸水浴中继续加热15 min。 Ⅳ.反应结束,将溶液转入锥形瓶中,在搅拌下用浓盐酸酸化至pH为3~4。 Ⅴ.冰水浴中冷却析出晶体,抽滤,冷水洗涤产物3次,在60~65 ℃下干燥得到黄色产品,再加入活性炭,得到2.47 g白色晶体。 请回答下列问题: (1)球形冷凝管中冷水由　　　　(填“a”或“b”) 口流进,与直形冷凝管相比,其优点是　  　。  (2)步骤Ⅰ中用饱和碳酸钠溶液将pH调至7~8的原因:  　。  (3)写出反应③的化学方程式:  　。  (4)步骤Ⅳ用浓盐酸酸化至pH为3~4,其目的是　 。  (5)步骤Ⅴ中,抽滤装置如图所示,采用抽滤的优点是 　。  (6)步骤Ⅴ中加活性炭的目的是  　。  参考答案 1.(1)滴液漏斗　三颈烧瓶　d (2)反应放热,防止反应过快 (3)反应温度接近水的沸点,油浴更易控温 (4)2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑ (5)取少量洗出液,滴加BaCl2溶液,没有白色沉淀生成 (6)盐酸中c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),洗出液接近中性时,可认为Cl-洗净 [解析] (1)由图中仪器构造可知,a的仪器名称为滴液漏斗,c的仪器名称为三颈烧瓶;仪器b为球形冷凝管,起冷凝回流作用,为了使冷凝效果更好,冷却水要从d口进,e口出。 (2)反应为放热反应,为控制反应速率,避免反应过于剧烈,需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴。 (3)步骤Ⅱ后期反应温度接近水的沸点,故不采用热水浴,而采用油浴。 (4)由滴加H2O2溶液后产生的现象可知,加入H2O2的目的是除去过量的KMnO4,则反应的离子方程式为2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O。 (5)该实验中为判断洗涤是否完成,可通过检测洗出液中是否存在S来判断,检测方法是取最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若没有沉淀说明洗涤完成。 (6)步骤Ⅳ用稀盐酸洗涤沉淀,步骤Ⅴ用蒸馏水洗涤过量的盐酸,盐酸中c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),洗出液接近中性时,可认为Cl-洗净。 2.(1)①吸收未反应的NH3　②过滤 (2)①量筒　②HC+OH-C+H2O　③关闭活塞3,打开活塞2　煤油或苯　④NaCl;挥发出来的HCl没有除去,易和NaOH产成NaCl杂质 [解析] 工业上“侯氏制碱法”是在饱和食盐水中依次通入氨气和二氧化碳,由于氨气在水中的溶解度大,所以先通入氨气,通入足量的氨气后再通入二氧化碳,生成了碳酸氢钠,由于碳酸氢钠的溶解度较小,所以溶液中有碳酸氢钠晶体析出,将碳酸氢钠晶体加热后得碳酸钠。 (1)氨气易挥发,D装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH3,防止污染。②实验结束后,NaHCO3结晶析出,分离出NaHCO3晶体的操作是过滤。 (2)①NaOH与足量CO2转化为NaHCO3溶液,NaHCO3转化为碳酸钠发生反应NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O,NaHCO3~NaOH,所以需要将NaOH溶液分为两等份,除图2所示装置中的仪器外还必须使用的仪器是量筒。②最后一步氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠,反应的离子方程式为HC+OH-C+H2O。③先将足量CO2通入右侧试管中,制备NaHCO3溶液,然后再将烧瓶中小试管里的NaOH溶液压到右侧试管中与先生成的NaHCO3发生反应制得Na2CO3。因此操作是先打开活塞3,关闭活塞2,再打开活塞1,一段时间后,关闭活塞3,打开活塞2,为防止CO2溶解于烧瓶中小试管内的NaOH溶液,用油封的方法,即Y为煤油(或苯)。④图2的设计中制CO2所用的盐酸易挥发,HCl未除去,与NaOH易生成杂质氯化钠。 3.(1)酒精灯、三脚架 (2)3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O　防止反应过于剧烈,减少损失 (3)防止生成KHCO3杂质,提高产品的纯度　B (4)防止KMnO4受热分解 [解析] (1)将固体混合物加热至熔融,除铁坩埚外,需要的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚钳、铁棒;图中的实验仪器还需要酒精灯、三脚架。 (2)MnO2被氧化成墨绿色的K2MnO4,KClO3被还原成KCl,反应的化学方程式为KClO3+6KOH+3MnO23K2MnO4+KCl+3H2O;为使MnO2充分反应,提高其转化率,并防止反应过于剧烈,同时减少KClO3分解,加入MnO2时可分批加入,而不一次性加入。 (3)通入过量的二氧化碳会产生溶解度较小的碳酸氢钾,加热浓缩结晶时碳酸氢钾会和高锰酸钾一起析出,即为防止生成KHCO3杂质,提高产品的纯度,因此实验中不能通入太多二氧化碳;盐酸、草酸具有还原性,会被高锰酸钾氧化,降低产品的量,故不宜用盐酸、草酸,可以用磷酸。 (4)高锰酸钾晶体受热易分解,水浴加热温度不超过100 ℃,高锰酸钾晶体不会分解,故利用水浴加热而不采取直接加热滤液的方法。 4.(1)b　冷却面积大,冷凝效果更好　(2)使氯乙酸转化为氯乙酸钠,防止生成羟基乙酸钠 (3)ClCH2COONa++NaCl (4)使苯氧乙酸钠转化为苯氧乙酸,以便冷却析出 (5)过滤速度更快,沉淀更干燥 (6)除去产品中的有色杂质而脱色 [解析] 本实验制备苯氧乙酸,先让氯乙酸与碳酸钠反应生成氯乙酸钠,再让苯酚与氢氧化钠溶液反应生成苯酚钠,沸水水浴中加热30 min,氯乙酸钠与苯酚钠反应生成苯氧乙酸钠,利用酸性强的制备酸性弱的,苯氧乙酸钠与盐酸反应生成苯氧乙酸。(1)冷凝管通入冷却水,为了增强冷凝效果,冷却水下进上出,即冷水由b口流进;球形冷凝管比直形冷凝管冷却面积大,冷凝效果好。(2)如果不加入碳酸钠,氯乙酸与NaOH溶液生成羟基乙酸钠,发生副反应,因此加入碳酸钠的目的是使氯乙酸转化为氯乙酸钠,防止生成羟基乙酸钠。(3)反应③发生取代反应,其化学方程式为ClCH2COONa++NaCl。(4)利用酸性强的酸制备酸性弱的,结合表中数据,苯氧乙酸不溶于冷水,因此步骤Ⅳ中用浓盐酸酸化至pH为3~4的目的是使苯氧乙酸钠转化为苯氧乙酸,以便冷却析出。(5)采取抽滤的优点是过滤速度更快,沉淀更干燥。(6)活性炭具有吸附性,能吸附有色杂质,因此使用活性炭的目的是除去产品中的有色杂质而脱色。 学科网（北京）股份有限公司 $$