专题09 化学实验综合题(山东专用)-【好题汇编】2025年高考化学二模试题分类汇编
2025-06-03
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内容正文:
专题09 化学实验综合题
1.(2025·山东滨州·二模)过硫酸铵[]在工业上有广泛用途,某兴趣小组根据反应制备粗品。回答下列问题:
(1)中硫元素的化合价为 。
(2)制备时,从下列装置中根据需要选择组装。仪器的连接顺序为c→ →尾气处理,D装置的作用为 ,仪器M的名称为 。
(3)充分反应后,将A中的混合液经一系列操作得到晶体。烘干晶体时,采用减压、低温的原因是 。
(4)采用碘量法测定粗品的纯度。
称取1.500 g制得的粗品,配成100.00 mL溶液。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入过量KI溶液,用标准浓度的溶液滴定(发生反应:),当溶液颜色变浅时加入几滴淀粉溶液,滴定至终点。重复上述滴定操作三次,平均消耗的溶液12.50 mL。
①滴定终点的现象为 。
②粗品的纯度为 %。若开始滴定前加入淀粉溶液,则所测的纯度 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
2.(2025·山东潍坊·二模)锆英砂(主要成分为)是目前生产金属锆和锆化合物的主要原料,通过直接氯化法生产,联产,提高了资源利用效率。副反应为。实验室模拟直接氯化法进行实验,并测定产品纯度。实验装置如下(夹持装置略):
已知:相关物质性质如下表
物质
熔点/℃
沸点/℃
性质
437
/
白色固体,遇水剧烈水解,331℃以上升华
-70
57.6
无色或淡黄色发烟液体,易水解
-23
76.8
难溶于水
回答下列问题:
Ⅰ.制备
组装好仪器后,部分实验步骤如下:
①检查装置气密性②装入药品③……④关闭电炉,充分冷却
(1)装置E的作用为 。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(3)步骤③为 。
(4)反应过程中,需要不断加热A、B之间的玻璃管,其目的是 。
(5)使用如图装置进一步提纯C中产品,获取,下列说法错误的是_____。
A.仪器a的作用是多次冷凝回流,增强分离效果
B.先从c通入冷凝水,再打开电热套
C.应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为76.8℃左右
D.仪器d中盛装的试剂可以选用五氧化二磷
Ⅱ.测定的纯度
ⅰ.取产品于烧瓶中,通过安全漏斗加入足量蒸馏水,充分反应后过滤、洗涤沉淀,合并滤液、洗涤液及安全漏斗中的液体,转移到容量瓶中配成100mL溶液。
ⅱ.取溶液于锥形瓶中,加入足量溶液;
ⅲ.向锥形瓶中加入足量稀硝酸,再加入的溶液,使完全沉淀;
ⅳ.向其中加入硝基苯,用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖;
ⅴ.加入指示剂,用溶液滴定过量至终点,记下所用体积为。[已知:,]
(6)安全漏斗的作用为 。的质量分数= (列出算式)。若取消步骤ⅳ,则的质量分数 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
3.(2025·山东菏泽·二模)实验室利用氧化锰酸钾浓强碱溶液制备的装置如图所示(夹持装置略)。
已知:①为墨绿色晶体,其水溶液呈深绿色。其在浓的强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生歧化反应;②一些物质在不同温度下的溶解度见下表。
0
20
40
60
70
80
KCl
27.6
34.0
40.0
45.5
47.2
51.3
2.83
6.4
12.7
22.2
—
—
回答下列问题:
(1)制备反应的离子方程式为 。单向阀的作用是 。当仪器B中 即停止通氯气,反应结束的后续操作为:关闭A中恒压滴液漏斗的活塞, ,拆除装置。
(2)为了获得杂质较少的晶体,从下列选项中选出合理的操作并排序:将装置B中的溶液转移至蒸发皿中→ →干燥→晶体(填标号)。
a.用少量冰水洗涤 b.先用冰水洗涤,再用乙醇洗涤
c.小火蒸发至溶液表面出现晶膜,停止加热 d.小火蒸发至析出大量晶体,停止加热
e.趁热过滤 f.减压过滤 g。缓慢降温结晶
(3)利用氧化还原滴定法测定高锰酸钾的纯度。
称取样品,配成溶液。称取高纯度(摩尔质量为)固体于锥形瓶中,加入蒸馏水溶解,再加入少量硫酸酸化,水浴加热至。趁热用溶液滴定,发生反应:(未配平,滴定过程中不反应)。滴定消耗溶液,样品中(摩尔质量为)的质量分数为 (用代数式表示)。若加热温度大于90℃,部分草酸发生分解,会导致测得产品纯度 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
4.(2025·山东聊城·二模)三氯化硼(BCl3)可用于金属冶炼、合成催化剂等,其制备原理为。某小组设计实验制备BCl3并测定其纯度。
已知:①三氯化硼(BCl3)的熔点为-107℃,沸点为12.5℃,极易水解;②Ksp(AgSCN)<Ksp(AgCl)。
I.利用如图装置制取少量BCl3(夹持装置略):
①连接仪器,检验装置的气密性,装入药品;打开K1,通一段时间N2;
②关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
③待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)试剂Y为 ,F处碱石灰的作用是 。
(2)判断装置D中反应结束的实验现象是 。
(3)图示装置存在的缺陷是 。
Ⅱ.测定BCl3产品的纯度。
①准确称取wg产品,加入蒸馏水,完全水解,并配成250mL溶液;
②准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中;
③向其中加入V1mL c1 mol·L-1AgNO3溶液,加入3mL硝基苯(密度为1.205g·cm-3)用力振荡,使沉淀表面完全覆盖硝基苯;
④滴入3滴指示剂溶液,用c2 mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液,至滴定终点消耗标准溶液V2mL。
(4)步骤④中可以选用 ,溶液作指示剂,判断滴定终点的现象是 。
A.FeCl3 B.Fe(NO3)3 C.(NH4)2Fe(SO4)2
(5)该产品中BCl3的质量分数为 %。下列操作会导致BCl3质量分数的测定值偏大的是 。
A.加入硝基苯的量少导致未完全覆盖沉淀表面
B.盛标准液的滴定管未用KSCN标准溶液润洗
C.滴定管在滴定前无气泡,滴定完成后滴定管尖嘴处有气泡
5.(2025·山东济宁·二模)氯化亚铜为白色晶体,在空气中易被氧化,微溶于水,不溶于醇。实验室制备氯化亚铜的部分实验装置如图所示(夹持装置略)。
已知:绿色,茶褐色
(1)仪器a的名称 ,装置丙的作用为 。
(2)反应开始时,先打开 再打开 (填“K1”、“K2”);反应一段时间后,乙中溶液由绿色变为茶褐色,发生反应的离子方程式为 。反应完毕,将溶液加入至盛有800mL蒸馏水的烧杯中,静置5分钟,析出白色晶体,过滤、洗涤、干燥,洗涤晶体时所用试剂的顺序为 (填序号)。
①SO2饱和水溶液 ②无水乙醇
(3)称取ag氯化亚铜试样,置于盛有过量氯化铁溶液的250mL碘量瓶(一种具塞锥形瓶)中,盖上瓶塞,不断摇动,待试样溶解后,打开瓶塞,依次加入50mL水、20mL硫酸溶液和2滴二苯胺磺酸钠指示剂,立即用标准溶液滴定,达到终点时颜色由绿色变为浅紫色,消耗溶液VmL,样品的质量分数 (用含a、V、c的式子表示);若使用普通锥形瓶配制溶液,测得的质量分数 (填“偏大”、“不变”、“偏小”)。
6.(2025·山东日照·二模)利用“磷酸蒸馏一汞盐滴定法”测定水泥中少量氯离子含量装置如图所示。
滴定原理:Hg2++2Cl−=HgCl2↓;Hg2+可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质。
实验步骤:
①加样:准确称g试样,置于石英蒸馏管中,向其中加入适量溶液和磷酸,放入250~260℃蒸馏装置炉膛内。
②蒸馏:鼓入空气,蒸馏10~15min。
③滴定:用乙醇冲洗冷凝管及其下端合并于吸收液中,调pH至3.5,加入二苯偶氮碳酰肼指示剂,用0.001 mol·L−1 滴定至终点,记录消耗的体积mL。
④按上述步骤进行空白试验,记录所用的体积 mL。
回答下列问题:
(1)配制硝酸汞溶液:准确称取固体,溶于 (填化学式)中,再加水稀释到相应浓度。
(2)为达到最佳的冷凝效果装置图C虚框中未画出的仪器最好选择 (填标号)。
(3)装置A中多孔球泡的作用为 ,图中单向阀的作用为 。
(4)水泥试样中氯离子的质量分数为 (用含、、的代数式表示)。
(5)若水泥样品中含有,其它操作不变,测定结果会 (填“偏大”、“偏小”或“不变”),原因是 。
(6)电位滴定法:水泥预处理得到含 的待测液,用标准液滴定,电位滴定装置测量即时电位,并记录消耗的体积 。
电位滴定仪
下列确认滴定终点图像错误的是_______(填标号)。
A. B.
C. D.
7.(2025·山东泰安·二模)硫脲是一种易溶于水,易被氧化的白色晶体,实验室通过与反应制备,实验装置如图所示(夹持及加热装置略)。
回答下列问题:
(1)检查装置气密性后加入药品,打开,通入一段时间,然后关闭,打开,待A中反应结束后关闭,打开,,同时对装置D进行水浴加热,在条件下合成硫脲,还生成一种碱,则装置D中为了保证最大转化率,与的物质的量之比为 ,整个过程中,装置D中的实验现象是 。
(2)关于该实验,下列说法错误的是______。
A.反应开始前从处通入氮气的主要目的是排除装置中的空气
B.洗气瓶B的作用是除去气体中的HCl
C.C装置是安全瓶,可以防止倒吸
D.B中可以用饱和硫化钠溶液除去HCl
(3)为了除掉尾气,E处可以选择的装置为 。
(4)中的电子式为 。
(5)从装置D的滤液中分离出的产品中含有少量杂质 (写化学式)。称取mg产品,加水溶解配成250mL溶液,用移液管量取25mL于锥形瓶中,滴加一定量的稀硫酸使溶液显酸性,用标准溶液滴定,滴定至终点时消耗标准溶液VmL。(已知)
①样品中硫脲的质量分数为 (用含‘“m、c、V”的式子表示)。
②下列操作使硫脲的质量分数偏高的是 。
A.酸性溶液放置过程中部分变质
B.量取硫脲溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用进行润洗
C.滴定前盛有溶液滴定管的尖嘴无气泡,滴定后滴定管的尖嘴有气泡
D.锥形瓶中溶液由无色到粉红色,立即读数
8.(2025·山东青岛·二模)一种制备具有优良光电性质的纳米材料量子点的实验过程如下:
已知:i.易水解。
ⅱ.反应过程如下:
+Bi2S3
ⅲ.25℃时,
回答下列问题:
(1)“溶解”过程控制低浓度的与是制备量子点的关键。
①缓慢水解产生的化学方程式为 ;使用替换的优点有 。
②加入乙酰丙酮的目的是 。
(2)离心机利用离心力分离密度不同的混合物。“离心分离”中,若沉淀悬浮在上层,可能的原因是 。(填标号)
a.离心转速不足 b.乙二醇二甲醚密度过低 c.未使用冰水浴冷却
(3)“常压蒸馏”过程,需用到的仪器有 、 (填仪器名称)。
(4)“洗涤”过程,检验固体是否洗净使用的试剂为 。
(5)下列操作不会造成量子点产率降低的有_________。(填标号)
A.去除“乙酰丙酮”反应物 B.将表面活性剂替换为辛酸
C.“溶剂热反应”反应时间过长 D.将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”
(6)测定量子点中含量:取样品溶于和盐酸混合液,用维生素C消除干扰离子后,定容至。移取待测液,用标准溶液滴定至终点,平均消耗标准溶液bmL。该过程涉及反应:i.;ⅱ.。
①滴定过程溶液需维持在1.0~1.7,其原因是 。
②该样品中的质量分数为 ×100%。(列出计算式)
9.(2025·山东名校大联考·4月联合检测)氨基甲酸铵()是一种受热易分解、易水解的白色固体,易溶于水,难溶于,可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某研究小组选用下列装置制备氨基甲酸铵(),并测定其纯度。反应原理为。
回答下列问题:
I.制备氨基甲酸铵
(1)装置A中盛放浓氨水的仪器名称是 ,需向装置A三颈烧瓶中加入的固体为 (填名称)。
(2)上图装置连接顺序为氨气的发生装置→ →ab← ←e(每个装置限用一次,箭头方向为气流方向,用小写字母表示)。
(3)装置B采用冰水浴的原因是 。
(4)装置B中的气球可以用 (填“甲”或“乙”)装置代替,该装置的作用为 。
Ⅱ.测定产品纯度
(5)甲醛法常用于测定铵盐的纯度。[已知:]
实验步骤:
样品处理:称取氨基甲酸铵样品,溶于水后定容至。
甲醛预处理:将甲醛溶液煮沸(除微量甲酸),冷却后调至中性。
反应与滴定:移取样品溶液,加入中性甲醛溶液,静置,以酚酞为指示剂,用标准液滴定至微红色,消耗。
①静置是甲醛滴定法中减小误差的关键步骤,除避免时间过长碳酸分解而损耗外,另一原因是 。
②样品中氨基甲酸铵的纯度为 。
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专题09 化学实验综合题
1.(2025·山东滨州·二模)过硫酸铵[]在工业上有广泛用途,某兴趣小组根据反应制备粗品。回答下列问题:
(1)中硫元素的化合价为 。
(2)制备时,从下列装置中根据需要选择组装。仪器的连接顺序为c→ →尾气处理,D装置的作用为 ,仪器M的名称为 。
(3)充分反应后,将A中的混合液经一系列操作得到晶体。烘干晶体时,采用减压、低温的原因是 。
(4)采用碘量法测定粗品的纯度。
称取1.500 g制得的粗品,配成100.00 mL溶液。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入过量KI溶液,用标准浓度的溶液滴定(发生反应:),当溶液颜色变浅时加入几滴淀粉溶液,滴定至终点。重复上述滴定操作三次,平均消耗的溶液12.50 mL。
①滴定终点的现象为 。
②粗品的纯度为 %。若开始滴定前加入淀粉溶液,则所测的纯度 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)+6
(2)g→f→b→a 防止装置A中液体倒吸入装置B中 恒压滴液漏斗
(3)降低烘干温度,防止分解
(4)当滴入最后半滴标准液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟不恢复原色 76 偏低
【分析】装置B用于制取氨气,制取氨气的原料为氢氧化钙固体和氯化铵固体,A装置为过二硫酸铵的生成装置,考虑氨气极易溶于水,需要在A、B之间放置安全瓶D以防止倒吸,最后用盛放碱石灰的干燥管C进行尾气处理,以此解答。
【解析】(1)
过硫酸铵的结构简式为,其中过氧键(-O-O-)中O原子化合价为-1价,其它O原子化合价为-2价,铵根离子中N为-3价,H为+1价,根据化合价代数和为零可知硫元素的化合价为+6;
(2)由分析可知,制备氨气后无需干燥,但需要防止倒吸,所以仪器的连接顺序为c→g→f→b→a→尾气处理;氨气极易溶于水,A、B之间放置安全瓶D以防止倒吸,则D装置的作用为防止装置A中液体倒吸入装置B中;由仪器构造可知,仪器M的名称为恒压滴液漏斗;
(3)受热会分解,则烘干产品时,采用减压、低温的原因是:降低烘干温度,防止受热分解;
(4)①移取25.00 mL(NH4)2S2O8溶液于锥形瓶中,加入过量KI溶液,两者反应生成I2,再用标准浓度的溶液滴定生成的I2,当溶液颜色变浅时加入几滴淀粉溶液,此时溶液呈蓝色,用溶液滴定时发生反应:,溶液的蓝色逐渐变浅,最终褪色,则滴定终点的现象为:当滴入最后半滴标准液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟不恢复原色;
②移取25.00 mL(NH4)2S2O8溶液于锥形瓶中,加入过量KI溶液,两者反应生成I2,再用标准浓度的溶液滴定生成的I2,根据得失电子守恒可得关系式:~I2~,平均消耗的溶液12.50 mL,则粗品的纯度为=76%。若开始滴定前加入淀粉溶液,会导致淀粉与I2结合生成性质稳定的蓝色络合物,这种络合物不易与反应,导致消耗标准溶液的体积偏小,则所测的纯度偏低。
2.(2025·山东潍坊·二模)锆英砂(主要成分为)是目前生产金属锆和锆化合物的主要原料,通过直接氯化法生产,联产,提高了资源利用效率。副反应为。实验室模拟直接氯化法进行实验,并测定产品纯度。实验装置如下(夹持装置略):
已知:相关物质性质如下表
物质
熔点/℃
沸点/℃
性质
437
/
白色固体,遇水剧烈水解,331℃以上升华
-70
57.6
无色或淡黄色发烟液体,易水解
-23
76.8
难溶于水
回答下列问题:
Ⅰ.制备
组装好仪器后,部分实验步骤如下:
①检查装置气密性②装入药品③……④关闭电炉,充分冷却
(1)装置E的作用为 。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(3)步骤③为 。
(4)反应过程中,需要不断加热A、B之间的玻璃管,其目的是 。
(5)使用如图装置进一步提纯C中产品,获取,下列说法错误的是_____。
A.仪器a的作用是多次冷凝回流,增强分离效果
B.先从c通入冷凝水,再打开电热套
C.应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为76.8℃左右
D.仪器d中盛装的试剂可以选用五氧化二磷
Ⅱ.测定的纯度
ⅰ.取产品于烧瓶中,通过安全漏斗加入足量蒸馏水,充分反应后过滤、洗涤沉淀,合并滤液、洗涤液及安全漏斗中的液体,转移到容量瓶中配成100mL溶液。
ⅱ.取溶液于锥形瓶中,加入足量溶液;
ⅲ.向锥形瓶中加入足量稀硝酸,再加入的溶液,使完全沉淀;
ⅳ.向其中加入硝基苯,用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖;
ⅴ.加入指示剂,用溶液滴定过量至终点,记下所用体积为。[已知:,]
(6)安全漏斗的作用为 。的质量分数= (列出算式)。若取消步骤ⅳ,则的质量分数 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)吸收,防止污染空气
(2)
(3)当看到C中充满黄绿色气体时,打开电炉
(4)防止堵塞玻璃导管
(5)C
(6)形成液封,充分吸收反应生成的 偏小
【分析】A中氯气与、碳高温反应得到产物、和副产物,结合表数据,B中收集,C中收集,D可吸收未反应完全的氯气,同时防止E中水蒸气进入C使水解,E吸收产生的毒气CO;
【解析】(1)由分析,装置E的作用为吸收,防止污染空气;
(2)装置A中氯气与、碳高温反应得到产物、,结合质量守恒,还会生成CO,发生反应的化学方程式为;
(3)为防止空气中氧气、水干扰实验,应该首先使用氯气排净装置中空气,故步骤③为当看到C中充满黄绿色气体时,打开电炉;
(4)容易冷凝成为固体,堵塞导管,故需要不断加热A、B之间的玻璃管,其目的是防止堵塞玻璃导管;
(5)A.仪器a为球形冷凝管,作用是多次冷凝回流,增强分离效果,正确;
B.为了好的冷凝效果,冷凝水下进上出,应该先从c通入冷凝水,再打开电热套,正确;
C.、沸点分别为57.6℃、76.8℃,则应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为高于57.6℃且低于76.8℃,错误;
D.仪器d中盛装的试剂为隔绝空气中水,可以选用五氧化二磷干燥剂,正确;
故选C;
(6)白色固体,遇水剧烈水解,结合质量守恒,会水解生成HCl,安全漏斗中存在液封设计,其作用为形成液封,充分吸收反应生成的,防止HCl逸出造成实验误差;
由题干,和反应的银离子为,结合氯元素守恒:,则的质量分数。若取消步骤ⅳ,导致部分氯化银沉淀和反应,使得用量增大,则的质量分数偏小。
3.(2025·山东菏泽·二模)实验室利用氧化锰酸钾浓强碱溶液制备的装置如图所示(夹持装置略)。
已知:①为墨绿色晶体,其水溶液呈深绿色。其在浓的强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生歧化反应;②一些物质在不同温度下的溶解度见下表。
0
20
40
60
70
80
KCl
27.6
34.0
40.0
45.5
47.2
51.3
2.83
6.4
12.7
22.2
—
—
回答下列问题:
(1)制备反应的离子方程式为 。单向阀的作用是 。当仪器B中 即停止通氯气,反应结束的后续操作为:关闭A中恒压滴液漏斗的活塞, ,拆除装置。
(2)为了获得杂质较少的晶体,从下列选项中选出合理的操作并排序:将装置B中的溶液转移至蒸发皿中→ →干燥→晶体(填标号)。
a.用少量冰水洗涤 b.先用冰水洗涤,再用乙醇洗涤
c.小火蒸发至溶液表面出现晶膜,停止加热 d.小火蒸发至析出大量晶体,停止加热
e.趁热过滤 f.减压过滤 g。缓慢降温结晶
(3)利用氧化还原滴定法测定高锰酸钾的纯度。
称取样品,配成溶液。称取高纯度(摩尔质量为)固体于锥形瓶中,加入蒸馏水溶解,再加入少量硫酸酸化,水浴加热至。趁热用溶液滴定,发生反应:(未配平,滴定过程中不反应)。滴定消耗溶液,样品中(摩尔质量为)的质量分数为 (用代数式表示)。若加热温度大于90℃,部分草酸发生分解,会导致测得产品纯度 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1) 防止倒吸 溶液由绿色完全转变为紫红色 打开弹簧夹,通入空气(或)
(2)
(3) 偏高
【分析】A中次氯酸钙和浓盐酸反应生成氯气,氯气通入B中把锰酸钾氧化为高锰酸钾,B中溶液由绿色完全转变为紫红色,反应结束,停止通入氯气,尾气用C中碱溶液吸收,防止污染。
【解析】(1)氧化锰酸钾浓强碱溶液制备,锰元素化合价由+6升高为+7,Cl元素化合价由0降低为-1,根据得失电子守恒、电荷守恒配平离子方程式为;单向阀确保氯气仅沿单一方向流动,阻止逆向流动,该装置中单向阀的作用是防倒吸。锰酸钾溶液呈深绿色,高锰酸钾溶液呈紫红色,当仪器B中溶液由绿色完全转变为紫红色,说明锰酸钾完全转化为高锰酸钾,即停止通氯气,反应结束的后续操作为:关闭A中恒压滴液漏斗的活塞,打开弹簧夹,通入空气,把装置内氯气完全排入C中吸收,拆除装置。
(2)高锰酸钾受热易分解,溶解度随温度升高而增大,为得到杂质较少的KMnO4粗产品,将装置B中的溶液转移至蒸发皿中→小火加热蒸发至溶液出现晶膜,停止加热→缓慢降温结晶→减压过滤→少量冰水洗涤→干燥→KMnO4晶体;排序为c →g→f→a;
(3)草酸和高锰酸钾发生反应:,C元素化合价由+3升高为+4,Mn元素化合价由+7降低为+2,根据得失电子守恒,配平方程式为,n()=,c()=。样品中(摩尔质量为)的质量分数为。 若加热温度大于90℃,部分草酸发生分解,消耗高锰酸钾的体积偏小(V2),值偏大,会导致测得产品纯度偏高。
4.(2025·山东聊城·二模)三氯化硼(BCl3)可用于金属冶炼、合成催化剂等,其制备原理为。某小组设计实验制备BCl3并测定其纯度。
已知:①三氯化硼(BCl3)的熔点为-107℃,沸点为12.5℃,极易水解;②Ksp(AgSCN)<Ksp(AgCl)。
I.利用如图装置制取少量BCl3(夹持装置略):
①连接仪器,检验装置的气密性,装入药品;打开K1,通一段时间N2;
②关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
③待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)试剂Y为 ,F处碱石灰的作用是 。
(2)判断装置D中反应结束的实验现象是 。
(3)图示装置存在的缺陷是 。
Ⅱ.测定BCl3产品的纯度。
①准确称取wg产品,加入蒸馏水,完全水解,并配成250mL溶液;
②准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中;
③向其中加入V1mL c1 mol·L-1AgNO3溶液,加入3mL硝基苯(密度为1.205g·cm-3)用力振荡,使沉淀表面完全覆盖硝基苯;
④滴入3滴指示剂溶液,用c2 mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液,至滴定终点消耗标准溶液V2mL。
(4)步骤④中可以选用 ,溶液作指示剂,判断滴定终点的现象是 。
A.FeCl3 B.Fe(NO3)3 C.(NH4)2Fe(SO4)2
(5)该产品中BCl3的质量分数为 %。下列操作会导致BCl3质量分数的测定值偏大的是 。
A.加入硝基苯的量少导致未完全覆盖沉淀表面
B.盛标准液的滴定管未用KSCN标准溶液润洗
C.滴定管在滴定前无气泡,滴定完成后滴定管尖嘴处有气泡
【答案】(1)浓硫酸 吸收氯气,防止空气中的水蒸气进入
(2)冷凝管中不再有液体滴下
(3)缺少CO尾气处理装置
(4)B 当滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为红色,且半分钟不褪色
(5) C
【分析】A装置制备Cl2;B装置盛有饱和食盐水用于除HCl;C装置盛有浓硫酸用于干燥氯气;管式炉中得到BCl3蒸汽,经冷凝后在E中收集液态BCl3;F中的碱石灰用于吸收尾气中的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置中。
【解析】(1)由上述分析可知Y为浓硫酸;F中的碱石灰用于吸收尾气中的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置中;
(2)反应结束,E中不再收集到液体,即可观察到冷凝管中不再有液体滴下;
(3)尾气中还含有污染气体CO,图中缺少CO尾气处理装置;
(4)Fe3+与SCN-产生红色络合物,故可选择Fe(NO3)3溶液做指示剂(FeCl3不可以,Cl-会对实验产生干扰);当滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为红色,且半分钟不褪色,滴定达到终点;
(5)由反应可知存在计量关系:Cl- ~Ag+,Ag+~SCN-,根据原子守恒可知存在计量关系:3Cl- ~BCl3,则wg样品中BCl3的质量分数为;
A.由Ksp(AgSCN)<Ksp(AgCl)知,当加入硝基苯的量少导致未完全覆盖沉淀表面,会有部分AgCl转化为AgSCN,偏大,最终BCl3的测定值偏小,A错误;
B.盛标准液的滴定管未用KSCN标准溶液润洗,会使得偏大,最终BCl3的测定值偏小,B错误;
C.滴定管在滴定前无气泡,滴定完成后滴定管尖嘴处有气泡,会导致数值偏小,最终BCl3的测定值偏大,C正确;
故答案选C。
5.(2025·山东济宁·二模)氯化亚铜为白色晶体,在空气中易被氧化,微溶于水,不溶于醇。实验室制备氯化亚铜的部分实验装置如图所示(夹持装置略)。
已知:绿色,茶褐色
(1)仪器a的名称 ,装置丙的作用为 。
(2)反应开始时,先打开 再打开 (填“K1”、“K2”);反应一段时间后,乙中溶液由绿色变为茶褐色,发生反应的离子方程式为 。反应完毕,将溶液加入至盛有800mL蒸馏水的烧杯中,静置5分钟,析出白色晶体,过滤、洗涤、干燥,洗涤晶体时所用试剂的顺序为 (填序号)。
①SO2饱和水溶液 ②无水乙醇
(3)称取ag氯化亚铜试样,置于盛有过量氯化铁溶液的250mL碘量瓶(一种具塞锥形瓶)中,盖上瓶塞,不断摇动,待试样溶解后,打开瓶塞,依次加入50mL水、20mL硫酸溶液和2滴二苯胺磺酸钠指示剂,立即用标准溶液滴定,达到终点时颜色由绿色变为浅紫色,消耗溶液VmL,样品的质量分数 (用含a、V、c的式子表示);若使用普通锥形瓶配制溶液,测得的质量分数 (填“偏大”、“不变”、“偏小”)。
【答案】(1)三颈烧瓶 吸收SO2,防止空气中的氧气进入装置乙
(2)K1 K2 ①②
(3) 偏小
【分析】由实验装置图可知,装置甲中亚硫酸钠固体与70%浓硫酸反应制备二氧化硫,装置乙中二氧化硫与氢氧化铜、氯化钠溶液反应制备氯化亚铜,装置丙中盛有氢氧化钠溶液用于吸收未反应的二氧化硫,防止污染空气,据此分析;
【解析】(1)仪器a的名称三颈烧瓶,装置丙的作用为吸收SO2,防止空气中的氧气进入装置乙(氯化亚铜在空气中易被氧化);
(2)反应开始时,先打开K1,使装置内充满二氧化硫,再打开K2;反应一段时间后,乙中溶液由绿色变为茶褐色,发生反应的离子方程式为;反应完毕,将溶液加入至盛有800mL蒸馏水的烧杯中,静置5分钟,析出白色晶体,过滤、洗涤、干燥,由于CuCl为不溶于酒精,在空气中能被迅速氧化,洗涤晶体时所用试剂为①SO2饱和水溶液使铜元素尽可能以形式存在,②无水乙醇,代替蒸馏水洗涤的目的是减少CuCl溶解损耗,并防止氧化;
(3)根据、,可得关系式,则,,;碘量瓶防止溶液与空气的接触,氧化亚铁离子,使用量减少,若使用普通锥形瓶配制溶液,测得的质量分数偏小。
6.(2025·山东日照·二模)利用“磷酸蒸馏一汞盐滴定法”测定水泥中少量氯离子含量装置如图所示。
滴定原理:Hg2++2Cl−=HgCl2↓;Hg2+可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质。
实验步骤:
①加样:准确称g试样,置于石英蒸馏管中,向其中加入适量溶液和磷酸,放入250~260℃蒸馏装置炉膛内。
②蒸馏:鼓入空气,蒸馏10~15min。
③滴定:用乙醇冲洗冷凝管及其下端合并于吸收液中,调pH至3.5,加入二苯偶氮碳酰肼指示剂,用0.001 mol·L−1 滴定至终点,记录消耗的体积mL。
④按上述步骤进行空白试验,记录所用的体积 mL。
回答下列问题:
(1)配制硝酸汞溶液:准确称取固体,溶于 (填化学式)中,再加水稀释到相应浓度。
(2)为达到最佳的冷凝效果装置图C虚框中未画出的仪器最好选择 (填标号)。
(3)装置A中多孔球泡的作用为 ,图中单向阀的作用为 。
(4)水泥试样中氯离子的质量分数为 (用含、、的代数式表示)。
(5)若水泥样品中含有,其它操作不变,测定结果会 (填“偏大”、“偏小”或“不变”),原因是 。
(6)电位滴定法:水泥预处理得到含 的待测液,用标准液滴定,电位滴定装置测量即时电位,并记录消耗的体积 。
电位滴定仪
下列确认滴定终点图像错误的是_______(填标号)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)HNO3
(2)b
(3)增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收 防止倒吸
(4)
(5)偏大 在酸性条件下,S2-会与Hg2+反应生成HgS沉淀,即Hg2++S2-= HgS↓,导致消耗的溶液的体积偏大
(6)D
【分析】空气通过多孔球泡进入装有硝酸银溶液的A装置,多孔球泡能增大空气与溶液的接触面积,起到净化空气、除去空气中可能含有的氯离子等杂质的作用。净化后的空气经单向阀进入石英蒸馏管B中,使水泥样品中的氯离子在磷酸存在下转化为氯化氢气体被蒸馏出来。蒸馏出的氯化氢气体进入装置C,被装置C下方D中的稀硝酸吸收,形成含氯离子的溶液。向吸收了氯化氢的稀硝酸溶液中加入含汞离子的溶液,汞离子与氯离子发生反应,当氯离子完全反应后,继续滴加汞离子溶液,过量的汞离子可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质,以此作为滴定终点的判断依据,通过消耗汞盐溶液的量来计算水泥中氯离子的含量;据此分析解答。
【解析】(1)硝酸汞是强酸弱碱盐,Hg2+会发生水解,为抑制其水解,在配制溶液时,应将固体溶于HNO3中,再加水稀释到相应浓度;
(2)球形冷凝管的冷凝效果较好,能使蒸汽充分冷凝回流,所以为达到最佳的冷凝效果,装置图C虚框中未画出的仪器最好选择球形冷凝管,即b;
(3)装置A中多孔球泡可以增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收;单向阀的作用是防止倒吸,避免吸收液倒吸入蒸馏装置中;
(4)根据滴定原理Hg2++ 2Cl-=HgCl2↓,n(Cl-)=2n(Hg2+)=2n(Hg2+) = 0.001mol/L=mol/L,则n(Cl-)=,m(Cl-)== g,水泥试样中氯离子的质量分数w(Cl-)== 。
(5)若水泥样品中含有Na2S,在酸性条件下,S2-会与Hg2+反应生成HgS沉淀,即Hg2++S2-= HgS↓,导致消耗的溶液的体积偏大,根据(4)中计算式,测定结果会偏大。
(6)在用AgNO3标准液滴定含Cl-的待测液时,发生反应Ag++Cl- = AgCl↓。在滴定过程中,随着AgNO3的加入,溶液中离子浓度等情况发生变化,从而导致电位E改变,接近滴定终点时,Ag+浓度会发生突变,使得电位E也会有明显的变化,据此分析解答。
A.到滴定终点时,由于Ag+浓度突变,电位E会发生突跃,该图像符合电位滴定过程中电位随AgNO3消耗体积的变化情况,A正确;
B.图像也呈现出在滴定过程中电位逐渐变化,在滴定终点处电位发生突跃的特征,符合电位滴定的规律,B正确;
C.-V图像中,表示电位的变化率,在滴定终点时,电位变化最快,即电位变化率达到最大,会出现一个峰值,该图像符合这种变化,C正确;
D.-V图像中,表示电位的变化率的变化率,在滴定终点时,达到最大,此时=0,图像应该是过零点的,此图像不符合,D错误;故答案选D。
7.(2025·山东泰安·二模)硫脲是一种易溶于水,易被氧化的白色晶体,实验室通过与反应制备,实验装置如图所示(夹持及加热装置略)。
回答下列问题:
(1)检查装置气密性后加入药品,打开,通入一段时间,然后关闭,打开,待A中反应结束后关闭,打开,,同时对装置D进行水浴加热,在条件下合成硫脲,还生成一种碱,则装置D中为了保证最大转化率,与的物质的量之比为 ,整个过程中,装置D中的实验现象是 。
(2)关于该实验,下列说法错误的是______。
A.反应开始前从处通入氮气的主要目的是排除装置中的空气
B.洗气瓶B的作用是除去气体中的HCl
C.C装置是安全瓶,可以防止倒吸
D.B中可以用饱和硫化钠溶液除去HCl
(3)为了除掉尾气,E处可以选择的装置为 。
(4)中的电子式为 。
(5)从装置D的滤液中分离出的产品中含有少量杂质 (写化学式)。称取mg产品,加水溶解配成250mL溶液,用移液管量取25mL于锥形瓶中,滴加一定量的稀硫酸使溶液显酸性,用标准溶液滴定,滴定至终点时消耗标准溶液VmL。(已知)
①样品中硫脲的质量分数为 (用含‘“m、c、V”的式子表示)。
②下列操作使硫脲的质量分数偏高的是 。
A.酸性溶液放置过程中部分变质
B.量取硫脲溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用进行润洗
C.滴定前盛有溶液滴定管的尖嘴无气泡,滴定后滴定管的尖嘴有气泡
D.锥形瓶中溶液由无色到粉红色,立即读数
【答案】(1)1:2 悬浊液变澄清,之后又变混浊
(2)D
(3)bcd
(4)
(5)NH4SCN A
【分析】装置A用盐酸与Na2S反应制备H2S,装置B盛装的饱和硫氢化钠溶液除去H2S中混有HCl,装置C作安全瓶,防倒吸,装置D中先通入H2S与石灰乳反应制备Ca(HS)2,Ca(HS)2再与CaCN2溶液反应合成CS(NH2)2,最后装置E用CuSO4溶液吸收多余的H2S,防止污染空气,据此解答;
【解析】(1)D处先通入H2S与石灰乳中制备Ca(HS)2,化学方程式为:,再与CaCN2溶液反应合成CS(NH2)2,合成硫脲的化学方程式为:,与的物质的量之比为1:2;装置D中含Ca(OH)2固体的石灰浆吸收H2S制得Ca(HS)2,已知Ca(HS)2易溶于水,则装置D中石灰悬浊液已经完全转化为Ca(HS)2的现象是石灰悬浊液变澄清,之后与反应,澄清溶液又变混浊,故现象是悬浊液变澄清,之后又变混浊;
(2)A.通入一段时间N2,目的是排出装置内的空气,防止空气干扰实验,A正确;
B.装置B中饱和NaHS溶液的作用是除去H2S中混有的HCl,B正确;
C.装置C的作用为安全瓶,防止倒吸,C正确;
D.硫化钠与硫化氢发生反应,不能用饱和硫化钠溶液除去HCl,D错误;
故选D;
(3)A.随H2S量增多压强增大,不能用来吸收尾气,A错误;
B.FeCl3溶液均能与H2S反应,离子方程式为),且倒置漏斗可防倒吸,可用于尾气吸收,B正确;
C.H2S不易溶于CCl4,通入到CCl4中防倒吸,再与硫酸铜反应,可用于尾气吸收,C正确;
D.H2S是酸性气体,可与氢氧化钠反应,离子方程式为,可用于尾气吸收,D正确;
故选bcd;
(4)中的电子式为;
(5)CS(NH2)2易溶于水,易被氧化,受热时部分发生异构化生成NH4SCN;①用标准溶液滴定,滴定至终点时消耗标准溶液,消耗的物质的量为,根据反应:可知,mg产品中的物质的量为=,则样品中硫脲的质量分数为=;
②A.酸性溶液放置过程中部分变质,则需要的的量偏多,质量分数偏高,A正确;
B.量取硫脲溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用进行润洗,使浓度偏低,B错误;
C.滴定前盛有溶液滴定管的尖嘴无气泡,滴定后滴定管的尖嘴有气泡,的量偏小,质量分数偏低,C错误;
D.锥形瓶中溶液由无色到粉红色,立即读数,则的量偏小,质量分数偏低,D错误;
故选A。
8.(2025·山东青岛·二模)一种制备具有优良光电性质的纳米材料量子点的实验过程如下:
已知:i.易水解。
ⅱ.反应过程如下:
+Bi2S3
ⅲ.25℃时,
回答下列问题:
(1)“溶解”过程控制低浓度的与是制备量子点的关键。
①缓慢水解产生的化学方程式为 ;使用替换的优点有 。
②加入乙酰丙酮的目的是 。
(2)离心机利用离心力分离密度不同的混合物。“离心分离”中,若沉淀悬浮在上层,可能的原因是 。(填标号)
a.离心转速不足 b.乙二醇二甲醚密度过低 c.未使用冰水浴冷却
(3)“常压蒸馏”过程,需用到的仪器有 、 (填仪器名称)。
(4)“洗涤”过程,检验固体是否洗净使用的试剂为 。
(5)下列操作不会造成量子点产率降低的有_________。(填标号)
A.去除“乙酰丙酮”反应物 B.将表面活性剂替换为辛酸
C.“溶剂热反应”反应时间过长 D.将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”
(6)测定量子点中含量:取样品溶于和盐酸混合液,用维生素C消除干扰离子后,定容至。移取待测液,用标准溶液滴定至终点,平均消耗标准溶液bmL。该过程涉及反应:i.;ⅱ.。
①滴定过程溶液需维持在1.0~1.7,其原因是 。
②该样品中的质量分数为 ×100%。(列出计算式)
【答案】(1) 水解产生速率可控,可减少溢出,提升实验安全性 形成配合物缓慢释放;产生抑制电离降低浓度
(2)a
(3)直形冷凝管 温度计
(4)硝酸酸化的溶液
(5)D
(6)过高,会发生水解:过低,会影响与反应程度
【分析】BiCl3、HS(CH2)10COOH、乙酰丙酮、用乙二醇乙二醚溶解,经过溶剂热反应,离心分离得到粒径较大的Bi2S3,经过常压蒸馏、洗涤、干燥得到Bi2S3量子点,以此解答。
【解析】(1)①缓慢水解产生和,化学方程式为:;H2S气体有毒,而缓慢水解产生和,使用替换的优点是:水解产生速率可控,可减少溢出,提升实验安全性;
②由已知信息ⅱ可知,BiCl3和乙酰丙酮可以形成配合物和HCl,后续可以缓慢释放,HCl电离出的H+抑制电离降低浓度,则加入乙酰丙酮的目的是:形成配合物缓慢释放;产生抑制电离降低浓度。
(2)a.离心转速过低导致密度差异较大的物质无法有效分层,a选;
b.若溶剂密度低于沉淀,会导致沉淀下沉,b不选;
c.温度主要影响物质稳定性,对密度分层影响较小,c不选。
故选a。
(3)常压蒸馏装置核心组件为:直形冷凝管用于冷凝蒸汽,温度计用于监控蒸馏温度。
(4)“洗涤”的目的是除去量子点表面的HCl,检验是否洗涤干净只需检验最后一次洗涤液种是否含有氯离子,使用的试剂为:硝酸酸化的溶液。
(5)A.去除乙酰丙酮无法形成配合物控制释放,导致反应不完全,产率下降,A不选;;
B.将表面活性剂替换为辛酸,辛酸可能改变量子点表面性质或稳定性,导致产率下降,B不选;
C.“溶剂热反应”反应时间过长,可能导致过度反应或杂质生成,降低产率,C不选;
D.将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”,降低蒸馏温度,避免量子点高温分解,理论上可能提高产率,D选;
故选D。
(6)①滴定过程溶液需维持在1.0~1.7,其原因是:过高,会发生水解:过低,会影响与反应程度;
②该过程涉及反应:i.;ⅱ.,可得关系式~2~2,该样品中的质量分数为。
9.(2025·山东名校大联考·4月联合检测)氨基甲酸铵()是一种受热易分解、易水解的白色固体,易溶于水,难溶于,可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某研究小组选用下列装置制备氨基甲酸铵(),并测定其纯度。反应原理为。
回答下列问题:
I.制备氨基甲酸铵
(1)装置A中盛放浓氨水的仪器名称是 ,需向装置A三颈烧瓶中加入的固体为 (填名称)。
(2)上图装置连接顺序为氨气的发生装置→ →ab← ←e(每个装置限用一次,箭头方向为气流方向,用小写字母表示)。
(3)装置B采用冰水浴的原因是 。
(4)装置B中的气球可以用 (填“甲”或“乙”)装置代替,该装置的作用为 。
Ⅱ.测定产品纯度
(5)甲醛法常用于测定铵盐的纯度。[已知:]
实验步骤:
样品处理:称取氨基甲酸铵样品,溶于水后定容至。
甲醛预处理:将甲醛溶液煮沸(除微量甲酸),冷却后调至中性。
反应与滴定:移取样品溶液,加入中性甲醛溶液,静置,以酚酞为指示剂,用标准液滴定至微红色,消耗。
①静置是甲醛滴定法中减小误差的关键步骤,除避免时间过长碳酸分解而损耗外,另一原因是 。
②样品中氨基甲酸铵的纯度为 。
【答案】(1)恒压滴液漏斗 碱石灰(或氢氧化钠或氧化钙)
(2)dc ih←fg
(3)降温使平衡正向移动,有利于提高生成物的产率,同时防止氨基甲酸铵分解
(4)乙 吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入
(5)确保氨基甲酸铵样品在甲醛溶液中反应完全
【分析】由题给实验装置可知,装置A为利用浓氨水制备氨气的装置,装置C为氨气的干燥装置,装置B为氨气与二氧化碳反应制备氨基甲酸铵的装置,装置D为二氧化碳的制备装置,装置E为除去二氧化碳中混有的氯化氢装置,装置F为干燥二氧化碳装置,则制备氨基甲酸铵所需装置的连接顺序为A→C→B←F←E←D。
【解析】(1)装置A中盛放浓氨水的仪器名称是恒压滴液漏斗,装置中浓氨水滴入氢氧化钠固体或或氧化钙或碱石灰中,利用增大溶液中氢氧根离子浓度增大,氨水的电离平衡左移,溶解或反应放出大量的热,促使氨气氨气溶解度减小而逸出制得氨气。
(2)由分析可知,制备氨基甲酸铵所需装置的连接顺序为A→C→B←F←E←D,装置连接顺序为氨气的发生装置→dc→ab←ih←fg←e。
(3)制备氨基甲酸铵的反应为放热反应,采用冰水浴可以降低反应温度,降低温度,平衡向正反应方向移动,有利于氨基甲酸铵的生成,同时可以防止反应放热使氨基甲酸铵分解。
(4)装置B中的气球的作用是收集未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入,甲装置虽然能够吸收氨气且防倒吸,但不能防止空气中的水蒸气进入,乙装置能够吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入。
(5)①静置是甲醛滴定法中减小误差的关键步骤,除避免时间过长碳酸分解而损耗外,另一原因是:确保氨基甲酸铵样品在甲醛溶液中反应完全;
②由方程式可得关系式:,则样品中氨基甲酸铵的纯度为=78%。
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