24.主观题突破(五) 化学实验的综合分析(A)(专题微练Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考化学大二轮专题复习

主观题突破(五)　化学实验的综合分析(A) 1.(2025·湖北模拟)苯酚能与Fe3+形成[Fe(C6H5O)6]3-的紫色配合物,该过程属于可逆反应。某小组同学探究铁离子与苯酚的反应。 (1)配制100 mL 0.1 mol/L苯酚溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、 100 mL 容量瓶、胶头滴管 。 (2)探究铁盐种类和pH对苯酚与Fe3+显色反应的影响。查阅资料: ⅰ.Na+对苯酚与Fe3+的显色反应无影响; ⅱ.小组同学得出猜想H+对Fe3+与苯酚的显色反应有抑制作用,从化学平衡角度解释其原因是 铁离子与苯酚发生显色时,存在反应Fe3++6C6H5OH[Fe(C6H5O)6]3-+6H+,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3-的浓度减小,溶液颜色变浅 。 ⅲ.[Fe(C6H5O)6]3-对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与[Fe(C6H5O)6]3-浓度在一定范围内成正比。 提出猜想: 猜想1:Cl-对苯酚与Fe3+的显色反应有影响 猜想2:对苯酚与Fe3+的显色反应有影响 进行实验:常温下,用盐酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.1 mol/L FeCl3溶液(a>b);用硫酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液。取4支试管各加入5 mL 0.1 mol/L苯酚溶液,按实验1~4分别再加入0.1 mL 含Fe3+的试剂,显色10 min后用紫外-可见分光光度计测定该溶液的吸光度(本实验条件下,pH改变对Fe3+水解程度的影响可忽略)。 含Fe3+的试剂 0.1 mol/L FeCl3溶液 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液 1 pH=a / A1 2 pH=b / A2 3 / pH=a A3 4 / pH=b A4 结果讨论:实验结果为A1>A2>A3>A4 ①根据实验结果,小组同学认为此结果不足以证明猜想“H+对Fe3+与苯酚的显色反应有抑制作用”成立的理由是 氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子的显色反应也有影响 。 ②为进一步验证猜想,小组同学设计了实验5和6,补充下表中试剂M为 硫酸钠 。 含Fe3+的试剂 0.1 mol/L FeCl3溶液 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液 5 / pH=a NaCl 固体 A5 6 pH=a / 试剂M A6 ③根据实验1~6的结果,小组同学得出猜想1不成立,猜想2成立,且对苯酚与Fe3+的显色反应起抑制作用,得出此结论的实验依据是 A3=A5 。 (3)通过以上实验结论分析:与苯酚相比,对羟基苯甲酸与FeCl3溶液发生显色反应 更难 。 (填“更容易”或“更难”) (4)实验室中常用某些配合物的性质进行物质的检验,请举一例子并说明现象: Fe3+的检验:在溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液变为红色 。 解析　苯酚能与Fe3+形成[Fe(C6H5O)6]3-的紫色配合物,该过程属于可逆反应,某小组同学探究铁离子与苯酚的反应,铁离子与苯酚发生显色时,存在反应Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3-+6H+,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3-的浓度减小,溶液颜色变浅,为进一步验证氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子显色反应也有影响,实验5和实验6中改变氯离子或硫酸根的浓度,据此解答。(1)配制100 mL 0.1 mol/L苯酚溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、100 mL 容量瓶、胶头滴管。(2)小组同学得出猜想H+对Fe3+与苯酚的显色反应有抑制作用,从化学平衡角度解释其原因是铁离子与苯酚发生显色时,存在反应Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3-+6H+,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3-的浓度减小,溶液颜色变浅。①根据实验结果,小组同学认为此结果不足以证明猜想“H+对Fe3+与苯酚的显色反应有抑制作用”成立的理由是氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子的显色反应也有影响;②为进一步验证氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子显色反应也有影响,实验5和实验6中改变氯离子或硫酸根的浓度,由表格可知,溶液总体积不变的情况下,实验5加入氯化钠固体改变氯离子的浓度,实验6需要改变硫酸根的浓度,则试剂M为硫酸钠;③根据实验1~6的结果,小组同学得出猜想1不成立,猜想2成立,且对苯酚与Fe3+的显色反应起抑制作用,即说明氯离子对苯酚与铁离子的显色反应没有影响,得出此结论的实验依据是A5=A3。(3)H+对Fe3+与苯酚的显色反应有抑制作用,对羟基苯甲酸中—COOH的电离导致溶液中c(H+)增大,抑制酚羟基的电离,所以与苯酚相比,对羟基苯甲酸与FeCl3溶液发生显色反应更难。(4)实验室中常用某些配合物的性质进行物质的检验,如Fe3+与SCN-形成配合物Fe(SCN)3,可用于Fe3+的检验:在溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液变为红色。 2.已知三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3(Mr=267.5 g/mol)为橙黄色晶体易溶于热水,在冷水中微溶,可在氯化铵和氨水的混合溶液中活性炭作催化剂条件下,利用双氧水氧化CoCl2制备,制备装置如图所示。已知:Co2+在溶液中较稳定,[Co(NH3)6]2+具有较强还原性。 Ⅰ.制备产品,步骤如下: ①称取1.0 g NH4Cl固体,用5 mL水溶解,加到三颈烧瓶中。 ②分批加入1.5 g CoCl2后,再加入0.3 g活性炭、一定体积的浓氨水和双氧水。 ③加热至55~60 ℃反应20 min,冷却,过滤。 ④向滤渣中加入80 ℃左右的热水,充分搅拌后,趁热过滤。 ⑤向滤液加入少量甲,冷却结晶后过滤,用乙洗涤晶体2~3次,低温干燥得到橙黄色晶体。 回答下列问题: (1)写出制备[Co(NH3)6]Cl3的化学方程式: 2CoCl2+10NH3·H2O+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3 +12H2O 。 (2)向混合液加入H2O2溶液与氨水时,应最先打开活塞 d (填字母);加入所有试剂后,水浴的温度控制在55~60 ℃左右,温度不宜过高的原因是 既能保证较快的反应速率,同时减少氨的挥发和H2O2的分解 ;干燥管中试剂为 P2O5或CaCl2 。 (3)步骤④中趁热过滤的目的是 防止冷却时析出三氯化六氨合钴晶体,造成损失 。 (4)步骤⑤中关于甲、乙溶液的选择合理的是 C (填字母)。 A.甲为浓盐酸,乙为水 B.甲为乙醇,乙为水 C.甲为浓盐酸,乙为乙醇 Ⅱ.测定产品纯度,实验如下: ①称取a g产品溶于足量稀硝酸中,并用蒸馏水稀释,置于锥形瓶中,加入过量V1 mL c1 mol·L-1AgNO3溶液,并加3 mL 的硝基苯用力振荡。 ②向锥形瓶中滴入3滴Fe(NO3)3溶液为指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时用去V2 mL 溶液。(已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgSCN)=1.0×10-12) (5)产品的质量分数为 % 。(列出计算式) (6)加入硝基苯的目的是 使生成的AgCl沉淀被硝基苯覆盖,防止AgCl转化为AgSCN沉淀 。 解析　(1)根据题意,在氨气和氯化铵存在条件下,以活性炭为催化剂,用双氧水氧化CoCl2溶液来制备[Co(NH3)6]Cl3,反应的化学方程式为2CoCl2+10NH3·H2O+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+12H2O。(2)Co2+在溶液中较稳定,[Co(NH3)6]2+具有较强还原性,为了将不易被氧化的Co2+转化为具有较强还原性的[Co(NH3)6]2+,应该先打开d进行络合反应,再打开b进行氧化;控制三颈烧瓶中水浴的温度在55 ℃左右,温度不宜过高的原因是既能保证较快的反应速率,同时减少氨的挥发和H2O2的分解。干燥管的作用是吸收多余的氨气且防止空气中的水蒸气进入装置,干燥管中试剂为P2O5或CaCl2。(3)由题干信息可知,三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3为橙黄色晶体,易溶于热水,在冷水中微溶,故步骤④中趁热过滤的目的是防止冷却时析出三氯化六氨合钴晶体,造成损失。(4)为了促进[Co(NH3)6]Cl3结晶析出,应增大c(Cl-),则甲应为浓盐酸,因[Co(NH3)6]Cl3晶体能溶于水,所以应用乙醇洗涤晶体。(5)滴定原理为过量V1 mL c1 mol·L-1AgNO3溶液将a g产品中的Cl-全部沉淀,过量的AgNO3溶液用c2 mol·L-1KSCN溶液滴定,根据反应的计量关系可知n(Cl-)=(c1V1-c2V2)×10-3 mol,结合[Co(NH3)6]Cl3~3Cl-,可得产品的质量分数为% 。(6)由题干信息可知,Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),AgCl易转化为AgSCN,硝基苯的密度比水的大,故实验过程中加入硝基苯的目的是使生成的AgCl沉淀被硝基苯覆盖,防止AgCl转化为AgSCN沉淀。 3.(2025·眉山联考)过硫酸钠(Na2S2O8)可用作漂白剂、氧化剂、乳液聚合促进剂。某化学小组对Na2S2O8制备进行探究(夹持装置略去)。 实验过程与步骤:检查装置气密性,向三颈烧瓶中加入一定量的(NH4)2S2O8溶液,通入空气,通过恒压滴液漏斗向三颈烧瓶中加入稍过量的NaOH溶液,保持反应装置的温度为55 ℃,一段时间后得到Na2S2O8溶液;将反应后溶液减压蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,可得过硫酸钠。 已知:Na2S2O8是白色晶状粉末,易溶于水,加热至65 ℃就会发生分解,在碱性加热条件下能将氨气氧化为N2,自身被还原为Na2SO4。 (1)Ⅱ中盛放S2O8溶液的仪器名称 三颈烧瓶 ,恒压滴液漏斗相对于分液漏斗,所具有的优点是 平衡气压,使溶液顺利滴入圆底烧瓶中 。Na2S2O8中-1价与-2价氧原子个数比为 1∶3 。写出Ⅱ中发生反应的化学方程式: (NH4)2S2O8+2NaOHNa2S2O8+2NH3↑+2H2O 。 (2)装置Ⅰ的作用是 吸收空气中的二氧化碳 ;装置Ⅲ的作用是 吸收氨气 。 (3)上述装置(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)中还需补充的实验仪器或装置有 AB (填字母)。 A.温度计 B.水浴加热装置 C.干燥装置 D.玻璃棒 (4)实验过程中若不持续通入空气,可能发生副反应,降低Na2S2O8的产率,写出Na2S2O8发生副反应的化学方程式: 3Na2S2O8+2NH3+6NaOH6Na2SO4+6H2O+N2 。 (5)采用减压蒸发的原因可能为 防止温度过高,过硫酸钠分解 。 解析　Na2S2O8制备原理为S2O8+2NaOHNa2S2O8+2NH3↑+2H2O,Na2S2O8易溶于水,加热至65 ℃就会发生分解,制备时应控制反应温度不宜过高,Na2S2O8在碱性加热条件下能将氨气氧化为N2,故会有副反应发生,需不断通入空气,据此分析解答。(1)Ⅱ中盛放(NH4)2S2O8溶液的仪器名称是三颈烧瓶,恒压滴液漏斗相对于分液漏斗,所具有的优点是平衡气压,使溶液顺利滴入三颈烧瓶中;设-1价的氧原子有x个,在Na2S2O8中根据正负化合价代数和为0,x+(8-x)×2=2+6×2,解得x=2,-1价与-2价氧原子个数比为2∶6=1∶3;由分析可知Ⅱ中发生反应的化学方程式为(NH4)2S2O8+2NaOHNa2S2O8+2NH3↑+2H2O。(2)空气中含有二氧化碳,三颈烧瓶中二氧化碳会与NaOH反应产生杂质,故装置Ⅰ的作用是吸收空气中的二氧化碳,反应过程中会释放氨气,装置Ⅲ的作用是吸收氨气。(3)制备Na2S2O8需保持反应装置的温度为55 ℃,加热至65 ℃就会发生分解,故需温度计辅助于控制温度和水浴加热装置加热。(4)若不持续通入空气,反应过程产生的氨气不能及时排出去, 在碱性加热条件下Na2S2O8能将氨气氧化为N2,反应方程式为3Na2S2O8+2NH3+6NaOH6Na2SO4+6H2O+N2。(5)减压导致溶液沸点降低,从而在温度低的条件下将水蒸发掉,防止过硫酸钠在较高温度下分解。 4.(2025·沧州模拟)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于有机合成,难溶于水和乙醇,在潮湿空气中易氧化水解。实验室用浓盐酸、K2Cr2O7、Cu和SO2制备CuCl的方法如下: Ⅰ.CuCl2的制备(部分夹持装置省略) (1)实验开始时需先打开分液漏斗活塞滴加浓盐酸,待观察到 装置中充满黄绿色气体 后再点燃C处酒精灯。 (2)上述装置需改进之处是 在装置B、C之间增加一个干燥装置 。 Ⅱ.CuCl的制备(加热及夹持装置省略) 向装置中通入一段时间N2后,向反应瓶中加水使粉末溶解,调整三通阀向装置中通入适量SO2气体,加热得到白色沉淀,将过滤后的白色沉淀用乙醇洗涤2~3次后,真空干燥即可得到CuCl晶体。 (3)向装置中通入N2时,三通阀的孔路位置如图所示,通入SO2气体时,孔路位置需要调节为 B (填字母)。 (4)制备CuCl的离子方程式为 2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+S+4H+ 。 (5)真空干燥的目的为 防止CuCl被氧化 。 Ⅲ.CuCl纯度测定 称取CuCl成品0.2 g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,配成250 mL 溶液。移取25.00 mL 溶液于锥形瓶中,加入邻菲罗啉指示剂2滴(该指示剂遇Fe2+显橙红色,遇Fe3+显浅蓝色),用0.010 0 mol·L-1的Ce(SO4)2标准液滴定至终点,重复滴定3次,平均每次消耗标准液20.00 mL。反应的离子方程式为CuCl+Fe3+Cu2++Cl-+Fe2+;Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+。 (6)产品中CuCl的质量分数为 99.5 %,若定容时俯视读数将导致质量分数 偏大 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 解析　由实验装置图可知,装置A中重铬酸钾固体与浓盐酸反应制备氯气,装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,装置C中氯气与铜粉共热反应制备氯化铜,装置D中盛有的碱石灰用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,该装置缺少干燥氯气的装置,可能会使氯化铜水解而变质;由题意可知,制备氯化亚铜的过程为向装置中通入一段时间氮气后,向三颈烧瓶中加水使粉末溶解,调整三通阀向装置中通入适量二氧化硫气体,加热得到白色沉淀,将过滤后的白色沉淀用乙醇洗涤2~3次后,真空干燥即可得到氯化亚铜晶体。(1)铜能与装置中空气中的氧气共热反应生成氧化铜而干扰反应,所以实验开始时需先打开分液漏斗活塞滴加浓盐酸制备氯气,利用反应生成的氯气排尽装置中的空气,待观察到装置中充满黄绿色气体后再点燃C处酒精灯制备氯化铜。(2)由分析可知,该装置缺少干燥氯气的装置,可能会使氯化铜水解而变质,所以上述装置需改进之处是在装置B、C之间增加一个干燥装置。(3)由向装置中通入氮气时三通阀的孔路位置可知,从三通阀的下部通入二氧化硫气体时,孔路位置需要调节为图B所示位置,故选B。(4)由题意可知,制备氯化亚铜的反应为二氧化硫与氯化铜溶液反应生成氯化亚铜沉淀、硫酸和盐酸,反应的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+SO+4H+。(5)由题给信息可知,氯化亚铜在潮湿空气中易氧化水解,所以为防止氯化亚铜被氧化,应真空干燥得到氯化亚铜。(6)由方程式可得如下转化关系:CuCl~Fe2+~Ce4+,滴定消耗20.00 mL 0.010 0 mol·L-1硫酸铈溶液,则产品中氯化亚铜的质量分数为 ×100%=99.5%;若定容时俯视读数会使待测液中亚铁离子浓度偏大,使得滴定消耗硫酸铈溶液体积偏大,导致质量分数偏大。 5.叠氮化钠(NaN3)是汽车安全气囊的主要成分。实验室制备叠氮化钠并测定产品纯度。 已知:ⅰ.NaN3易溶于水和液氨,微溶于乙醇,不溶于乙醚,300 ℃以上分解。 ⅱ.NaNH2熔点为208 ℃,易潮解、易氧化。 ⅲ.N2O有氧化性,不与酸、碱反应,但可与SnCl2溶液反应生成沉淀。 Ⅰ.制备NaN3 先制备NaNH2,再与N2O反应制备NaN3,实验装置如图所示。 实验步骤: ①组装仪器,检查装置的气密性,加装药品。 ②打开K2、K3,关闭K1。加热装置C,待NH3充满装置后,调整加热套温度为350 ℃。 ③E中反应充分后,持续通入NH3,将加热套温度调至210~220 ℃,停止加热C,关闭K2。 ④打开K1和装置A中活塞,装置A中生成N2O。…… 回答下列问题: (1)装置F的作用是 吸收NH3尾气,防止NH3引发倒吸,防止水蒸气进入E引发NaNH2潮解 ;本装置中有一处缺陷,请指出: 未设置H2尾气的处理装置 。 (2)装置B中的仪器及药品为 干燥管、碱石灰 。 (3)装置A中SnCl2做还原剂被氧化为SnCl4,则生成N2O的离子方程式为 4Sn2++2N+10H+4Sn4++N2O+5H2O 。 (4)制备NaN3的化学方程式为 2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3 。 (5)产品的后处理操作用到的试剂有:乙醇、乙醚、蒸馏水。操作如下:将产品溶解于X,加入Y并搅拌,过滤,再使用Z洗涤。试剂X、Y、Z依次为 蒸馏水、乙醇、乙醚 。 Ⅱ.测定NaN3纯度 实验小组采用数字化实验仪器测定产品纯度。滴定计数器可以准确记录滴定针筒滴下的液体滴数,每滴液体体积为V0=0.05 mL。 ⅰ.将m g粗产品溶解,定容至100 mL,取25 mL加入锥形瓶。如图连接数字化实验仪器,向滴定针筒内加入足量浓度为c mol·L-1的Ce溶液。 ⅱ.缓慢推动滴定针筒活塞,使针筒内液体逐滴滴下,压强传感器和滴定计数器采集数据。待压强稳定后,关闭活塞。数据如图所示。 已知:Ce与NaN3反应生成一种无污染气体,Ce元素被还原为+3价;杂质不参与反应。 (6)在滴定时使用磁力搅拌器的目的是 加快反应速率,使溶液混合均匀,防止假终点到来,从而减少测定误差 。 (7)样品纯度为  %。 解析　本题是无机物制备类的实验题,由装置C制备氨气,在装置E中和钠反应生成NaNH2,方程式为2NH3+2Na2NaNH2+H2↑,随后在装置A中生成N2O,除杂后在装置E中和NaNH2反应生成产品,以此解题。(1)该反应中使用到了氨气,会污染空气,同时根据题给信息可知,NaNH2易潮解,制备过程中要注意防水,故装置F的作用是吸收NH3尾气,防止NH3引发倒吸,防止水蒸气进入E引发NaNH2潮解;制备过程中生成了氢气,需要进行尾气处理,则本装置中有一处缺陷是未设置H2尾气的处理装置。(2)装置A制备N2O同时要注意除去挥发出来的硝酸和氯化氢,则装置B中的仪器及药品为干燥管、碱石灰。(3)结合题意,装置A中SnCl2和硝酸反应生成SnCl4和N2O,离子方程式为4Sn2++10H+4Sn4++N2O+5H2O。(4)根据题意在装置E中N2O和NaNH2反应生成NaN3,方程式为2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3。(5)根据题给信息可知,NaN3易溶于水和液氨,微溶于乙醇,不溶于乙醚,则将产品溶解于水,加入乙醇降低产品的溶解度,随后搅拌,过滤,再使用乙醚洗涤。(6)通过搅拌可加快反应速度,故在滴定时使用磁力搅拌器的目的是加快反应速率,使溶液混合均匀,防止假终点到来,从而减少测定误差。(7)根据题意与NaN3反应生成一种无污染气体,方程式为2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN34NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑,由图可知,n滴时压强不再变化,达到滴定终点,则n(NaN3)=n×0.05 mL×10-3 L/mL×c mol·L-1×=2nc×10-4 mol,样品纯度为×100%=%。 学科网（北京）股份有限公司 $