第71講簡單實驗方案的設計與評價[復習目標]掌握簡單實驗方案設計與評價解題的一般思路。1．一般解題思路2．解題基本原則(1)科學性原則設計實驗的科學性是指設計實驗的原理正確、程序合理、方法得當。如鑒別BaSO3和BaSO4沉淀是否溶于酸時，如果選用HNO3等具有氧化性的酸就不符合科學性原則。(2)安全性原則設計實驗時應盡量避免選擇有毒、有害的化學藥品；盡量避免設計具有危險性的實驗操作，并且對實驗中可能存在的安全隱患采取必要的措施，如裝置氣密性的檢查、可燃性氣體的檢驗、蒸餾操作中在蒸餾的液體中放入沸石等。(3)可行性原則可行性原則是指實驗設計應切實可行，具備可操作性，也就是說所選用的化學藥品、實驗儀器和實驗方法等在中學實驗室中能夠進行。一、物質檢驗類實驗方案的評價1．判斷下列有關物質檢驗“操作、現象、結論”的邏輯關系是否正確實驗操作及現象結論判斷正誤解釋(1)用鉑絲蘸取某溶液進行焰色試驗，火焰呈黃色一定是鈉鹽，該溶液中一定不含有K＋(2)向乙醇中加入濃硫酸，加熱，溶液變黑，將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液，溶液褪色該氣體是乙烯(3)向溶液X中滴加NaOH稀溶液，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙不變藍溶液X中無NHeq\o\al(＋,4)(4)用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氣體Y，試紙變藍該氣體是Cl2(5)將某氣體通入品紅溶液中，品紅褪色該氣體一定是SO2(6)向溶液Y中滴加硝酸，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成Y中一定含有SOeq\o\al(2－,4)(7)向CH2=CHCHO中滴入酸性KMnO4溶液，溶液褪色該有機物中含有碳碳雙鍵(8)蘸有濃氨水的玻璃棒靠近溶液X，有白煙產生X一定是濃鹽酸(9)向淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱，向水解后的溶液中加入新制的Cu(OH)2并加熱，無磚紅色沉淀說明淀粉未水解(10)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色該溶液中一定含Fe2＋(11)溴乙烷與NaOH溶液共熱后，滴加AgNO3溶液，未出現淺黃色沉淀溴乙烷未發生水解(12)將SO2氣體通入Ba(NO3)2溶液中，生成白色沉淀此沉淀是BaSO3(13)向某溶液中加入稀鹽酸，產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁該溶液一定是碳酸鹽溶液答案(1)×NaOH焰色試驗火焰也是黃色，檢驗鉀元素要透過藍色鈷玻璃進行觀察，透過藍色鈷玻璃火焰呈紫色說明含有鉀元素，否則不含有(2)×未反應的乙醇，生成的乙烯、SO2都能使酸性KMnO4溶液褪色(3)×NH3極易溶于水，在溶液中加入NaOH稀溶液，生成的氨水濃度小，不加熱時NH3不會逸出(4)×淀粉碘化鉀試紙檢驗的是具有強氧化性的氣體，Y可能是Cl2，也可能是O3、NO2等氣體(5)×O3、Cl2也能使品紅溶液褪色(6)×若溶液Y中含有SOeq\o\al(2－,3)，滴加硝酸時能被氧化成SOeq\o\al(2－,4)，加入BaCl2也會有白色沉淀產生(7)×碳碳雙鍵和醛基都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故用KMnO4溶液無法證明分子中含有碳碳雙鍵(8)×只要是揮發性的濃酸遇蘸有濃氨水的玻璃棒都能產生白煙，濃鹽酸、濃硝酸都符合(9)×稀硫酸在淀粉水解實驗中作催化劑，在未中和硫酸的情況下加入的新制的Cu(OH)2會與硫酸反應生成CuSO4，在加熱時得不到沉淀，應該先加氫氧化鈉中和硫酸后再加新制的Cu(OH)2(10)√Fe2＋的檢驗方法正確(11)×NaOH與AgNO3溶液反應生成的AgOH極不穩定，分解生成棕褐色的氧化銀，干擾溴離子的檢驗，應該先加稀硝酸中和NaOH后再加AgNO3溶液(12)×H2SO3是中強酸，電離出的H＋與溶液中的NOeq\o\al(－,3)能將SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，故該白色沉淀是BaSO4(13)×碳酸氫鹽、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽溶液也有相同現象二、原理或性質探究類實驗方案分析評價2．判斷下列有關原理或性質實驗中“操作、現象、結論”的描述邏輯關系是否正確實驗操作及現象實驗結論判斷正誤解釋(1)先將硫代硫酸鈉與硫酸兩種溶液混合后再用水浴加熱，觀察出現渾濁所用的時間探究溫度對化學反應速率的影響(2)向兩份蛋白質溶液中分別滴加飽和NaCl溶液和CuSO4溶液，均有固體析出蛋白質均發生變性(3)向Na2CO3溶液中加入冰醋酸，將產生的氣體直接通入苯酚鈉溶液中，產生白色渾濁酸性：醋酸>碳酸>苯酚(4)向盛有Fe(NO3)2溶液的試管中加入0.1mol·L－1H2SO4，試管口出現紅棕色氣體溶液中NOeq\o\al(－,3)被Fe2＋還原為NO2(5)向NaCl和NaI稀溶液中滴加少量AgNO3溶液，先出現黃色沉淀Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)(6)向盛有KI3溶液的兩試管中分別加入淀粉溶液和AgNO3溶液，前者溶液變藍色，后者有黃色沉淀生成KI3溶液中存在平衡：Ieq\o\al(－,3)I2＋I－(7)向NaHS溶液中滴入酚酞，溶液變紅色HS－水解程度大于其電離程度答案(1)×探究溫度對化學反應速率的影響，要先將混合液加熱到所需要的溫度后再混合，若先混合則會發生反應，影響實驗的判斷，且需設置對照實驗(2)×向蛋白質溶液中加入飽和氯化鈉溶液發生鹽析(3)×醋酸具有揮發性，生成的CO2氣體中混有揮發出的醋酸，苯酚鈉溶液變渾濁可能是因為CO2，也可能是因為醋酸，無法比較碳酸與苯酚的酸性強弱(4)×還原產物是NO，在試管口被氧化為NO2(5)×NaCl和NaI溶液的濃度未知，無法比較Ksp大小(6)√使淀粉溶液顯藍色的一定是I2，與AgNO3反應生成黃色沉淀的是I－，所以KI3溶液中存在I2和I－，故可推知Ieq\o\al(－,3)存在平衡(7)√HS－水解生成OH－：HS－＋H2OH2S＋OH－，HS－電離生成H＋：HS－S2－＋H＋，溶液呈堿性，說明HS－的水解程度大于其電離程度1．(2022·江蘇，11)室溫下，下列實驗探究方案不能達到探究目的的是()選項探究方案探究目的A向盛有FeSO4溶液的試管中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，再滴加幾滴新制氯水，觀察溶液顏色變化Fe2＋具有還原性B向盛有SO2水溶液的試管中滴加幾滴品紅溶液，振蕩，加熱試管，觀察溶液顏色變化SO2具有漂白性C向盛有淀粉-KI溶液的試管中滴加幾滴溴水，振蕩，觀察溶液顏色變化Br2的氧化性比I2的強D用pH計測量醋酸、鹽酸的pH，比較溶液pH大小CH3COOH是弱電解質答案D解析向盛有FeSO4溶液的試管中滴加幾滴KSCN溶液，無現象，振蕩，再滴加幾滴新制氯水，溶液變為紅色，亞鐵離子被新制氯水氧化，說明Fe2＋具有還原性，A正確；SO2具有漂白性，可以和有色物質結合為無色物質，但不穩定，加熱易分解，又恢復原來的顏色，B正確；向盛有淀粉-KI溶液的試管中滴加幾滴溴水，振蕩，溶液變為藍色，說明Br2的氧化性比I2的強，C正確；用pH計測量醋酸、鹽酸的pH來證明CH3COOH是弱電解質時，需要測量物質的量濃度相同的醋酸和鹽酸，D錯誤。2．(2022·遼寧，13)下列實驗能達到目的的是()實驗目的實驗方法或操作A測定中和反應的反應熱酸堿中和滴定的同時，用溫度傳感器采集錐形瓶內溶液的溫度B探究濃度對化學反應速率的影響量取同體積不同濃度的NaClO溶液，分別加入等體積等濃度的Na2SO3溶液，對比現象C判斷反應后Ba2＋是否沉淀完全將Na2CO3溶液與BaCl2溶液混合，反應后靜置，向上層清液中再加1滴Na2CO3溶液D檢驗淀粉是否發生了水解向淀粉水解液中加入碘水答案C解析酸堿中和滴定操作中沒有很好的保溫措施，熱量損失較多，不能用于測定中和反應的反應熱，A錯誤；NaClO和Na2SO3反應無明顯現象，無法根據現象探究濃度對化學反應速率的影響，B錯誤；若有渾濁產生，則說明Ba2＋沒有沉淀完全，反之，則沉淀完全，C正確；檢驗淀粉是否發生了水解，應檢驗是否有淀粉的水解產物(葡萄糖)存在，可用銀氨溶液或新制的氫氧化銅檢驗，D錯誤。3．根據實驗目的，下列實驗及現象、結論都正確的是()選項實驗目的實驗及現象結論A.(2022·全國甲卷，13B)檢驗鐵銹中是否含有二價鐵將鐵銹溶于濃鹽酸，滴入KMnO4溶液，紫色褪去鐵銹中含有二價鐵B.(2021·浙江6月選考，25D)探究Na2SO3固體樣品是否變質取少量待測樣品溶于蒸餾水，加入足量稀鹽酸，再加入足量BaCl2溶液，有白色沉淀產生樣品已經變質C.(2022·全國甲卷，13D)檢驗乙醇中是否含有水向乙醇中加入一小粒金屬鈉，產生無色氣體乙醇中含有水D.(2019·江蘇，13A)檢驗X溶液中是否含有Fe2＋向X溶液中滴加幾滴新制氯水，振蕩，再加入少量KSCN溶液，溶液變為紅色X溶液中一定含有Fe2＋答案B解析濃鹽酸也能與KMnO4發生反應，使溶液紫色褪去，A錯誤；加入稀鹽酸，亞硫酸根離子會轉化為二氧化硫氣體，加入氯化鋇生成的沉淀只能是硫酸鋇沉淀，可以說明樣品已經變質，B正確；乙醇和水均會與金屬鈉發生反應生成氫氣，C錯誤；先滴加氯水，再加入KSCN溶液，溶液變紅，說明加入KSCN溶液前溶液中存在Fe3＋，但不能確定Fe3＋是否由Fe2＋氧化而來，故D錯誤。4．(2022·全國乙卷，10)由實驗操作和現象，可得出相應正確結論的是()選項實驗操作現象結論A向NaBr溶液中滴加過量氯水，再加入淀粉-KI溶液先變橙色，后變藍色氧化性：Cl2>Br2>I2B向蔗糖溶液中滴加稀硫酸，水浴加熱，加入新制的Cu(OH)2懸濁液無磚紅色沉淀蔗糖未發生水解C石蠟油加強熱，將產生的氣體通入Br2的CCl4溶液溶液由紅棕色變無色氣體中含有不飽和烴D加熱試管中的聚氯乙烯薄膜碎片試管口濕潤的藍色石蕊試紙變紅氯乙烯加聚是可逆反應答案C解析過量的氯水可以將碘離子氧化為碘單質，無法證明溴單質的氧化性強于碘單質，A錯誤；向蔗糖溶液中滴加稀硫酸，水浴加熱后，應先加入氫氧化鈉溶液使體系呈堿性，再加新制氫氧化銅懸濁液檢驗，若不加氫氧化鈉，未反應的稀硫酸會和新制的氫氧化銅反應，則不會產生磚紅色沉淀，不能說明蔗糖未發生水解，B錯誤；聚氯乙烯加強熱會發生焦化、分解反應，產生能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅的氣體，說明產生了氯化氫，與氯乙烯加聚反應條件不同，不能說明氯乙烯加聚是可逆反應，D錯誤。課時精練1．(2023·浙江1月選考，16)探究鐵及其化合物的性質，下列方案設計、現象和結論都正確的是()選項實驗方案現象結論A向FeCl2溶液中加入Zn片短時間內無明顯現象Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱B往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固體溶液先變成紅色后無明顯變化Fe3＋與SCN－的反應不可逆C將食品脫氧劑樣品中的還原鐵粉溶于鹽酸，滴加KSCN溶液溶液呈淺綠色食品脫氧劑樣品中沒有＋3價鐵D向沸水中逐滴滴加5～6滴飽和FeCl3溶液，持續煮沸溶液先變成紅褐色再析出沉淀Fe3＋先水解得Fe(OH)3膠體，再聚集成Fe(OH)3沉淀答案D解析FeCl2溶液中加入Zn片，Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋，溶液由淺綠色變為無色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋強，A錯誤；溶液變成紅色的原因為Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，與SOeq\o\al(2－,4)和K＋無關，B錯誤；Fe3＋可能先與單質鐵反應生成Fe2＋，則溶液呈淺綠色，C錯誤；向沸水中逐滴滴加飽和氯化鐵溶液，制取Fe(OH)3膠體，繼續加熱則膠體因聚沉變為沉淀，D正確。2．(2021·湖南，3)下列實驗設計不能達到實驗目的的是()實驗目的實驗設計A檢驗溶液中FeSO4是否被氧化取少量待測液，滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色變化B凈化實驗室制備的Cl2氣體依次通過盛有飽和NaCl溶液、濃H2SO4的洗氣瓶C測定NaOH溶液的pH將待測液滴在濕潤的pH試紙上，與標準比色卡對照D工業酒精制備無水乙醇工業酒精中加生石灰，蒸餾答案C解析若Fe2＋被氧化為Fe3＋，Fe3＋能與SCN－生成Fe(SCN)3，溶液變成紅色，能達到實驗目的，故A不符合題意；實驗室用濃鹽酸和二氧化錳加熱制氯氣，先用飽和食鹽水除去混有的氯化氫，再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶干燥，能達到實驗目的，故B不符合題意；用pH試紙測定NaOH溶液的pH，不能潤濕pH試紙，否則會因濃度減小而影響測定結果，不能達到實驗目的，故C符合題意；制取無水乙醇時，通常把工業酒精和新制的生石灰混合，加熱蒸餾，能達到實驗目的，故D不符合題意。3．(2021·遼寧，9)由下列實驗操作及現象能得出相應結論的是()實驗操作現象結論A向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4，振蕩，靜置溶液分層，下層呈紫紅色氧化性：Cl2>Br2>I2B在火焰上灼燒攪拌過某無色溶液的玻璃棒火焰出現黃色溶液中含Na元素C用pH計測定pH：①NaHCO3溶液②CH3COONa溶液pH：①>②H2CO3酸性弱于CH3COOHD把水滴入盛有少量Na2O2的試管中，立即把帶火星木條放在試管口木條復燃反應生成了O2答案D解析根據實驗操作和現象，說明反應產生I2，發生反應：2KI＋Cl2=2KCl＋I2，證明氧化性：Cl2>I2，Br2>I2，但不能比較Br2與Cl2的氧化性強弱，A錯誤；玻璃中含有Na元素，因此灼燒時火焰呈黃色，不能證明溶液中含Na元素，B錯誤；應該采用對照方法進行實驗，但兩種溶液的濃度未知，鹽的種類也不同，因此不能通過測定溶液的pH來判斷H2CO3、CH3COOH的酸性強弱，C錯誤；氧氣有助燃性，木條復燃，可以證明Na2O2與水反應產生了O2，D正確。4．(2023·哈爾濱三中校考模擬)化學實驗源于生活。下列實驗方案設計、現象與結論均正確的是()選項目的方案設計現象與結論A檢驗菠菜中的鐵元素取少量菠菜葉剪碎研磨后加水攪拌，取上層清液于試管中，加入稀硝酸后再加入KSCN溶液若溶液變紅，說明菠菜中含有鐵元素B檢驗火柴頭中是否含有氯元素(ClOeq\o\al(－,3))將幾根未燃過的火柴頭浸入水中，稍后取少量溶液于試管中，加入稀HNO3、AgNO3溶液若有白色沉淀產生，說明火柴頭中含有氯元素C檢驗食鹽中是否含有碘元素向某食鹽溶液中滴加淀粉溶液溶液顏色不變，說明該食鹽屬于無碘鹽D檢驗雞皮中是否含有脂肪取一小塊雞皮于表面皿上，將幾滴濃硝酸滴到雞皮上一段時間后雞皮變黃，說明雞皮中含有脂肪答案A解析亞鐵離子被硝酸氧化為鐵離子，鐵離子能使KSCN溶液變紅色，若溶液變紅，說明菠菜中含有鐵元素，故A符合題意；溶液中氯酸根離子不能和銀離子反應生成氯化銀沉淀，故B不符合題意；碘單質能使淀粉溶液變藍色，溶液顏色不變，說明該食鹽不含碘單質，不能說明不含碘元素，故C不符合題意；某些蛋白質遇濃硝酸變黃色，一段時間后雞皮變黃，說明雞皮中含有蛋白質，故D不符合題意。5．(2023·湖南衡陽校聯考模擬)實驗是化學研究的重要方法。下列實驗設計能達到實驗目的的是()選項實驗目的實驗設計A檢驗NaCl溶液中是否存在KCl雜質用潔凈的鉑絲蘸取該溶液，在酒精燈外焰上灼燒，觀察火焰是否出現紫色B檢驗敞口放置的NaOH溶液是否變質取樣，滴加酚酞試液，觀察顏色C除去乙炔氣體中的硫化氫將混合氣體通入盛有硫酸銅溶液的洗氣瓶中D配制100mL1.00mol·L－1NaOH溶液稱取4.0gNaOH固體溶解在100mL容量瓶中，再定容、搖勻答案C解析觀察鉀元素的焰色需要透過藍色鈷玻璃，故A不符合題意；硫酸銅溶液可吸收硫化氫而不吸收乙炔，從而能達到除雜的目的，故C符合題意；容量瓶不能直接溶解物質，故D不符合題意。6．(2023·江蘇南通統考模擬)室溫下，下列實驗探究方案能達到探究目的的是()選項探究方案探究目的A向盛有少量酸性K2Cr2O7溶液的試管中滴加足量乙醇，充分振蕩，觀察溶液顏色變化乙醇具有還原性B用鉑絲蘸取某溶液進行焰色試驗，觀察火焰顏色溶液中存在Na2CO3C將SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，觀察溶液顏色變化SO2具有漂白性D將中間裹有鋅皮的鐵釘放在滴有酚酞的飽和NaCl溶液中，一段時間后觀察鐵釘周圍溶液顏色變化鐵釘能發生吸氧腐蝕答案A解析向盛有少量酸性K2Cr2O7溶液的試管中滴加足量乙醇，充分振蕩，若溶液由橙色變為綠色，說明K2Cr2O7被還原為Cr3＋，則乙醇表現還原性，故A符合題意；焰色試驗只能確定金屬元素是否存在，不能確定具體物質，故B不符合題意；鋅比鐵活潑，形成原電池時Zn作負極，Fe作正極，鐵釘不被腐蝕，故D不符合題意。7．(2024·南昌模擬)下列方案設計、現象和結論不正確的是()選項目的方案設計現象和結論A探究鋁在濃硝酸中會形成致密氧化膜將去除氧化膜的鋁片放入濃硝酸中，片刻后取出，立即用水洗凈，并快速放入硫酸銅溶液中鋁片表面未見紫紅色固體，說明鋁片表面已形成致密的氧化膜B探究Fe2＋、Br－的還原性強弱向FeBr2溶液中加入少量氯水，再加CCl4萃取若CCl4層無色，則Fe2＋的還原性強于Br－C比較H2O2和Fe3＋的氧化性強弱取適量H2O2溶液于試管中，滴入Fe2(SO4)3溶液，振蕩，觀察現象若產生的氣體使帶火星的木條復燃，說明Fe3＋的氧化性強于H2O2D探究溫度對Fe3＋水解程度的影響向25mL冷水和沸水中分別滴入5滴飽和FeCl3溶液若沸水中溶液顏色比冷水中溶液顏色深，則說明升溫能促進Fe3＋水解答案C解析鋁片表面形成致密氧化膜后，與銅離子不反應，故A正確；CCl4層無色，說明氯氣未與溴離子反應，而是與亞鐵離子反應，故B正確；產生的氣體使帶火星的木條復燃，可能是鐵離子的催化作用使雙氧水分解，故C錯誤。8．(2023·合肥統考一模)下列由實驗操作和現象可得出正確結論的是()選項實驗操作和現象結論A向雞蛋清中加入飽和(NH4)2SO4溶液，有白色沉淀產生(NH4)2SO4使蛋白質變性B向某溶液中滴加稀硫酸，將產生的氣體通入品紅溶液，品紅褪色該溶液中可能含有SOeq\o\al(2－,3)C向Mg(OH)2懸濁液中加濃NH4Cl溶液，沉淀溶解銨根離子水解顯酸性，中和OH－，促進反應D向0.1mol·L－1H2O2溶液中滴加0.1mol·L－1KMnO4溶液，溶液褪色H2O2具有氧化性答案B解析硫酸銨溶液能使蛋白質發生鹽析而不是變性，A錯誤；亞硫酸根離子和酸反應會生成使品紅褪色的二氧化硫氣體，故該溶液中可能含有SOeq\o\al(2－,3)，B正確；高錳酸鉀發生還原反應為氧化劑，過氧化氫發生氧化反應體現還原性，D錯誤。9．(2023·鄭州統考一模)下列實驗中，所采取的實驗方法與對應實驗原理都正確的是()選項實驗目的實驗方法實驗原理A分離乙酸乙酯和乙醇用分液漏斗分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同B除去CO2中少量的SO2用飽和NaHCO3溶液洗氣SO2能與NaHCO3反應生成CO2C檢驗溶液中的COeq\o\al(2－,3)滴加稀鹽酸，產生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑D得到純凈的Cl2將混有HCl的Cl2通過飽和食鹽水HCl極易溶于水答案B解析乙酸乙酯和乙醇互溶，不能采取分液的方法分離，A錯誤；加入稀鹽酸，產生無色無味且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不能說明溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)，也可能含有HCOeq\o\al(－,3)，C錯誤；將混有HCl的Cl2通過飽和食鹽水，可以除去HCl，但是Cl2中還會混有水蒸氣，得不到純凈的Cl2，D錯誤。10．(2023·陜西渭南統考一模)下列實驗操作能達到實驗目的的是()選項實驗目的操作A探究KI與FeCl3反應的限度取5mL0.1mol·L－1KI溶液于試管中，加入1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液，充分反應后滴入5滴15%KSCN溶液B證明Cu和濃H2SO4反應生成CuSO4向少量銅與濃H2SO4反應后的溶液中慢慢加水，溶液變藍C證明木炭在加熱時能與濃硝酸發生反應將灼熱的木炭加入濃硝酸中，有紅棕色氣體產生D實驗室制備乙酸乙酯向試管中依次加入濃硫酸、乙醇、乙酸和碎瓷片，加熱，蒸出的乙酸乙酯用飽和碳酸鈉溶液收集答案A解析反應中碘離子過量，充分反應后滴入5滴15%KSCN溶液，若溶液變紅色，說明KI與FeCl3的反應存在限度，故A符合題意；不能向濃硫酸中加水，會產生危險，應將反應后的溶液加入水中，故B不符合題意；濃硝酸受熱也會分解產生二氧化氮氣體，故C不符合題意；濃硫酸溶解放出大量的熱，應先加入乙醇，再沿器壁慢慢加入濃硫酸、乙酸，故D不符合題意。11．(2023·遼寧葫蘆島統考模擬預測)根據下列實驗操作和現象所得出的結論正確的是()選項實驗操作實驗現象實驗結論A向盛有飽和Na2S2O3溶液的試管中滴加稀鹽酸溶液變渾濁且有氣泡逸出生成了S和H2SB向飽和食鹽水中通入氨氣至飽和后，再通入過量二氧化碳溶液變渾濁析出了NaHCO3C加熱無水乙醇和濃H2SO4的混合液至170℃，將氣體通入酸性KMnO4溶液紅色褪去乙醇發生消去反應生成了乙烯D鐵片與銅片同導線相連，放入盛有濃硝酸的燒杯中銅片不斷溶解，而鐵片表面無明顯變化銅單質的還原性強于鐵單質答案B解析向Na2S2O3溶液中滴加稀鹽酸發生的反應為Na2S2O3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋S↓＋SO2↑，可觀察到溶液變渾濁且有氣體生成，但生成的氣體是SO2，故A錯誤；飽和食鹽水中含有較多的Na＋，通入氨氣至飽和后，再通入二氧化碳后產生較多的HCOeq\o\al(－,3)，析出NaHCO3晶體，故B正確；加熱無水乙醇和濃H2SO4的混合液至170℃，產生的乙烯氣體中含有揮發出的乙醇，而乙烯、乙醇都能使酸性KMnO4溶液褪色，因此酸性KMnO4溶液褪色不能說明乙醇發生了消去反應，故C錯誤。12．(2023·山東菏澤統考一模)下列實驗操作能達到相應實驗目的的是()選項實驗目的實驗操作A測定“84”消毒液的pH用潔凈的玻璃棒蘸取少許“84”消毒液滴在pH試紙上B驗證Mg(OH)2可以轉化為Fe(OH)3向2mL1mol·L－1NaOH溶液中加入2mL1mol·L－1MgCl2溶液，產生白色沉淀，再加入幾滴1mol·L－1FeCl3溶液C檢驗Fe(NO3)2固體是否變質取少量固體溶于蒸餾水，滴加少量稀硫酸，再滴入KSCN溶液，振蕩，觀察溶液顏色變化D驗證氯的非金屬性強于碳向NaHCO3溶液中滴加足量稀鹽酸，觀察有無氣體產生答案B解析“84”消毒液的有效成分是次氯酸鈉，具有漂白性，能使pH試紙褪色，所以不能用pH試紙測定“84”消毒液的pH，應該用pH計，故A不符合題意；加入稀硫酸后，溶液中含有氫離子和硝酸根離子，相當于含有硝酸，硝酸能將亞鐵離子氧化為鐵離子，故C不符合題意；鹽酸為無氧酸，由碳酸、鹽酸的酸性強弱不能比較C、Cl的非金屬性強弱，故D不符合題意。

第72講以物質制備為主的綜合實驗[復習目標]1.掌握物質制備型實驗方案設計的原則。2.掌握解答物質制備型實驗綜合題的思維模型。類型一無機物的制備1．無機物制備實驗的操作順序(1)實驗操作順序(2)加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發生裝置，待產生的氣體排盡裝置中的空氣后，再給實驗中其他需要加熱的裝置加熱。其目的：①防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；②保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。而完成實驗后，熄滅酒精燈的順序則相反。(3)防止實驗中反應物或產物變質或損失①實驗中反應物或產物若易吸水潮解、水解等，要采取措施防止吸水；②易揮發的液體產物要及時冷卻；③易揮發的液體反應物，需在反應裝置中加裝冷凝回流裝置(如長導管、豎直的干燥管、冷凝管等)；④注意防止倒吸的問題。(4)選擇儀器及連接順序2．常見的氣體發生裝置辨認下列常見的氣體發生裝置，完成下列問題：(1)①用氯化銨與消石灰制取氨氣，化學方程式為_____________________________，選用裝置：______(填字母，下同)。答案2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2OA②用濃氨水與堿石灰制取氨氣，選用裝置：_________________________________。答案C(2)①用碳酸鈉與稀硫酸制取二氧化碳，選用裝置：__________。答案C②用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，選用裝置：__________。答案B或C(3)①用濃鹽酸與二氧化錳制取氯氣，化學方程式為___________________________，選用裝置：______。答案MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2OD②用漂白粉與濃鹽酸制取少量氯氣，化學方程式為___________________________，選用裝置：______。答案Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2OC(4)銅與濃硝酸反應制取二氧化氮，選用裝置：__________。答案C(5)實驗室制取乙烯的裝置，可以通過選用上面哪個裝置進行改進？若橡皮塞最多只允許打兩個孔，應如何改進所選實驗裝置：_________________________________________________________________________________________________________________。答案D，將分液漏斗換成溫度計(或將燒瓶換成蒸餾燒瓶，將導氣管換成溫度計)(6)上述B裝置還能制取的氣體有__________________________________________。答案H2或H2S3．氣體的凈化裝置(1)基本類型裝置示意圖適用范圍試劑與雜質氣體反應，與主要氣體不反應；裝置③用固體吸收還原性或氧化性雜質氣體雜質氣體被冷卻后變為液體，主要氣體不變為液體(2)吸收劑的選擇選擇吸收劑應根據被提純氣體的性質和雜質的性質來確定，一般情況如下：①易溶于水的氣體雜質可用水來吸收；②酸性雜質可用堿性物質吸收；③堿性雜質可用酸性物質吸收；④水為雜質時，可用干燥劑來吸收；⑤能與雜質發生反應生成沉淀(或可溶物)的物質也可作為吸收劑。4．尾氣處理裝置的選擇a裝置用于吸收或溶解反應速率不是很快的氣體，如用NaOH溶液吸收Cl2、CO2等。b裝置用于收集少量氣體。c、d裝置用于吸收極易溶且溶解很快的氣體，如HCl、HBr、NH3等；其中d裝置吸收量較少。e裝置用于處理難以吸收的可燃性氣體，如H2、CO等。5．實驗條件的控制(1)排氣方法為了防止空氣中的O2、CO2、水蒸氣等干擾實驗，常用其他穩定的氣體(如氮氣)排盡裝置中的空氣；有時也可充分利用反應產物氣體(如氨氣、氯氣、二氧化硫)等排盡裝置中的空氣。(2)控制氣體的流速及用量①用分液漏斗控制液體滴加的速度和用量。②觀察氣泡，控制氣流速度，如圖甲，可觀察氣泡得到N2、H2的體積比約為1∶3的混合氣體。③平衡氣壓，如圖乙，用長玻璃管平衡氣壓，防堵塞。(3)壓送液體根據裝置的密封性，讓反應生成氣體或消耗氣體，產生壓強差，將液體壓入或倒流入另一反應容器。(4)溫度控制①控制低溫的目的：減少某些反應物或產物分解，如H2O2、NH4HCO3等；減少某些反應物或產物揮發，如鹽酸、氨水等；防止某些物質水解，避免副反應發生等。②采取加熱的目的：加快反應速率或使平衡移動，加速溶解等。③常考的溫度控制方式a．水浴加熱：均勻加熱，反應溫度在100℃以下。b．油浴加熱：均勻加熱，反應溫度在100～260℃之間。c．冰水冷卻：使某物質液化、降低產物的溶解度；減少其他副反應，提高產品純度等。d．保溫：如真空雙層玻璃容器等。1．(2023·全國甲卷，27)鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于熱水，在冷水中微溶，可通過如下反應制備：2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2eq\o(→,\s\up7(活性炭))2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。具體步驟如下：Ⅰ.稱取2.0gNH4Cl，用5mL水溶解。Ⅱ.分批加入3.0gCoCl2·6H2O后，將溶液溫度降至10℃以下，加入1g活性炭、7mL濃氨水，攪拌下逐滴加入10mL6%的雙氧水。Ⅲ.加熱至55～60℃反應20min。冷卻，過濾。Ⅳ.將濾得的固體轉入含有少量鹽酸的25mL沸水中，趁熱過濾。Ⅴ.濾液轉入燒杯，加入4mL濃鹽酸，冷卻、過濾、干燥，得到橙黃色晶體。回答下列問題：(1)步驟Ⅰ中使用的部分儀器如下。儀器a的名稱是____________。加快NH4Cl溶解的操作有____________。(2)步驟Ⅱ中，將溫度降至10℃以下以避免____________、____________；可選用____________降低溶液溫度。(3)指出如圖過濾操作中不規范之處：_______________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅳ中，趁熱過濾，除掉的不溶物主要為____________。(5)步驟Ⅴ中加入濃鹽酸的目的是________________________。答案(1)錐形瓶升溫、攪拌等(2)濃氨水揮發雙氧水分解冰水浴(3)玻璃棒末端沒有緊靠三層濾紙處，漏斗末端尖嘴部分沒有緊靠燒杯內壁(4)活性炭(5)促進[Co(NH3)6]Cl3盡快析出解析(2)步驟Ⅱ中使用了濃氨水和雙氧水，它們在高溫下易揮發、易分解，所以控制溫度在10℃以下，通常采用冰水浴。(4)鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于熱水，活性炭不溶于熱水，所以趁熱過濾可除去活性炭。(5)可利用同離子效應，促進鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3盡快析出。2．(2023·唐山一模)Na2S2O3是重要的化學試劑，遇高溫分解，與酸發生反應。實驗室可通過如圖所示裝置制備Na2S2O3。回答下列問題：(1)儀器A的名稱為________。(2)下列關于裝置B的作用敘述錯誤的是________(填字母)。a．通過觀察氣泡可控制SO2氣流速率b．防止發生倒吸c．通過長頸漏斗液面升降判斷B后面裝置是否堵塞(3)C中生成產品的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________________。(4)為保證硫代硫酸鈉的產率和純度，實驗中通入的SO2不能過量，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)為測定所得產品純度，取mg所得產品溶于蒸餾水中配制成250mL溶液，取25.00mL置于錐形瓶中，加入2滴淀粉試劑，用cmol·L－1碘的標準溶液滴定，消耗標準溶液VmL。已知：2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－。①滴定終點現象為_______________________________________________________。②產品純度為________(用m、c、V表示)。(6)下列裝置和試劑不能代替E的是________(填字母)。答案(1)蒸餾燒瓶(2)b(3)2Na2S＋Na2CO3＋4SO2eq\o(=,\s\up7(△))3Na2S2O3＋CO2(4)Na2S2O3與酸反應，過量SO2會使溶液呈酸性(5)①滴入最后半滴碘的標準溶液，溶液變為藍色，且半分鐘內不褪色②eq\f(316cV,m)%(6)bd解析(2)裝置B可控制二氧化硫的氣流速率，可通過長頸漏斗液面升降判斷B后面裝置是否堵塞，但不能起防倒吸的作用，故選b。(3)C中二氧化硫與硫化鈉和碳酸鈉混合溶液共熱反應生成硫代硫酸鈉和二氧化碳。(4)硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩定，若二氧化硫過量，會與水反應生成亞硫酸使溶液呈酸性導致硫代硫酸鈉在溶液中發生歧化反應。(5)②由題意可知，滴定消耗VmLcmol·L－1的碘標準溶液，則由方程式可知，產品純度為eq\f(cmol·L－1×10－3VL×2×\f(250,25)×158g·mol－1,mg)×100%＝eq\f(316cV,m)%。(6)裝置E中盛有的氫氧化鈉溶液用于吸收二氧化碳和未反應的二氧化硫，防止污染空氣，則盛有堿石灰的干燥管和盛有氫氧化鈉的U形管能代替E，而濃硫酸、氯化鈣溶液不能與二氧化碳和二氧化硫反應，則盛有濃硫酸的洗氣瓶和盛有氯化鈣溶液的試管不能代替E。解答無機物制備綜合實驗題的思維流程

類型二有機物的制備1．熟悉有機物制備實驗的常用儀器2．常見操作(1)加熱：酒精燈的火焰溫度一般在400～500℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸餾等實驗選用酒精燈加熱，若溫度要求更高，可選用酒精噴燈或電爐加熱。除上述加熱方式外還可以根據加熱的溫度要求選擇水浴、油浴、沙浴加熱。(2)蒸餾：利用有機物沸點的不同，用蒸餾方法可以實現分離。(3)冷凝回流：有機物易揮發，因此在反應中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機物的揮發，提高原料的利用率和產物的產率。如圖1、圖3中的冷凝管，圖2中的長玻璃管B的作用都是冷凝回流。(4)防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若開始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷卻后補加。3．提純有機物的常見流程例如，精制溴苯(含Br2、HBr、FeBr3、雜質)的工藝流程：1．(2023·陜西渭南統考一模)乙酰苯胺是磺胺類藥物的原料，可用作止痛劑、退熱劑、防腐劑和染料中間體。相關信息如表：名稱相對分子質量性狀密度/(g·mL－1)熔點/℃沸點/℃溶解性苯胺93無色油狀液體，有還原性、堿性1.02－6.2184微溶于水易溶于乙醇、乙醚、苯乙酸60無色液體1.0516.7118.1易溶于水易溶于乙醇、乙醚乙酰苯胺135白色晶體1.22115304微溶于冷水，溶于熱水易溶于乙醇、乙醚反應方程式：＋CH3COOH＋H2O。實驗步驟：在如圖裝置A中加入5.0mL苯胺、7.5mL冰醋酸及少許鋅粉，裝上刺形分餾柱(圖中儀器B，用于沸點差別不太大的混合物的分離)和溫度計，支管通過蒸餾裝置與接收瓶相連。用小火加熱A，使反應物保持微沸約15min。逐漸升高溫度，當溫度計讀數達到100℃左右時，有液體餾出。維持溫度在100～110℃之間反應約1小時。溫度計讀數下降，表示反應已經完成。在攪拌下趁熱將反應物倒入冰水中，冷卻后抽濾所析出的固體，用冷水洗滌，烘干。請回答：(1)儀器C的名稱是________。(2)加入Zn粉的作用是___________________________________________________________________________________________________________________________。鋅粉幾乎不與純乙酸反應，但隨著上述制備反應的進行而會消耗乙酸，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)溫度高于110℃，可能引起的不良后果有________(填序號)。①產生大量副產物②乙酸大量揮發，降低產率③乙酰苯胺熔化(4)設計“邊加熱邊蒸餾”的目的是及時移走生成的__________(填物質名稱)，以提高產率。而實際收集的液體遠多于理論量，可能的原因是_____________________________。(5)將反應液倒入冰水的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________。(6)判斷白色片狀晶體烘干完全的實驗方法是________________________________________________________________________。(7)經過重結晶、干燥，得到乙酰苯胺產品5.0g，實驗的產率是______(保留3位有效數字)。答案(1)直形冷凝管(2)作還原劑，防止苯胺被氧化純乙酸不電離，反應過程有水生成，形成乙酸溶液，乙酸電離出氫離子，導致鋅和乙酸反應(3)①②(4)水有部分乙酸揮發(5)降低乙酰苯胺的溶解度(6)兩次稱量的質量差小于0.1g(7)67.6%解析(3)溫度高于110℃，可能發生副反應導致生成副產物；乙酸沸點為118.1℃，溫度過高導致乙酸揮發，降低生成物產率；乙酰苯胺能溶于熱水，溫度升高后乙酰苯胺以分子形式溶解。(4)水的沸點為100℃，維持溫度在100～110℃之間反應，目的是及時移走生成的水，促使反應正向移動，以提高產率。乙酸具有揮發性，蒸出的餾分中含有部分乙酸，導致實際收集的液體遠多于理論量。(5)乙酰苯胺微溶于冷水，溶于熱水，將反應液倒入冰水的作用是降低乙酰苯胺的溶解度。(7)5.0mL苯胺為eq\f(5.0mL×1.02g·mL－1,93g·mol－1)≈0.0548mol,7.5mL冰醋酸為eq\f(7.5mL×1.05g·mL－1,60g·mol－1)≈0.131mol，則乙酸過量，若苯胺完全反應生成0.0548mol乙酰苯胺，故得到乙酰苯胺產品5.0g，實驗的產率是eq\f(5.0g,0.0548mol×135g·mol－1)×100%≈67.6%。2．(2023·新課標卷，28)實驗室由安息香制備二苯乙二酮的反應式如下：相關信息列表如下：物質性狀熔點/℃沸點/℃溶解性安息香白色固體133344難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸二苯乙二酮淡黃色固體95347不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸冰乙酸無色液體17118與水、乙醇互溶裝置示意圖如圖所示，實驗步驟為：①在圓底燒瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0gFeCl3·6H2O，邊攪拌邊加熱，至固體全部溶解。②停止加熱，待沸騰平息后加入2.0g安息香，加熱回流45～60min。③加入50mL水，煮沸后冷卻，有黃色固體析出。④過濾，并用冷水洗滌固體3次，得到粗品。⑤粗品用75%的乙醇重結晶，干燥后得淡黃色結晶1.6g。回答下列問題：(1)儀器A中應加入________(填“水”或“油”)作為熱傳導介質。(2)儀器B的名稱是________；冷卻水應從________(填“a”或“b”)口通入。(3)實驗步驟②中，安息香必須待沸騰平息后方可加入，其主要目的是________________________________________________________________________。(4)在本實驗中，FeCl3為氧化劑且過量，其還原產物為________；某同學嘗試改進本實驗：采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮。該方案是否可行？________，簡述判斷理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)本實驗步驟①～③在乙酸體系中進行，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止________________________________________________________________________。(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量________洗滌的方法除去(填字母)。若要得到更高純度的產品，可用重結晶的方法進一步提純。a．熱水b．乙酸c．冷水d．乙醇(7)本實驗的產率最接近于________(填字母)。a．85%b．80%c．75%d．70%答案(1)油(2)球形冷凝管a(3)防暴沸(4)FeCl2可行空氣可以將還原產物FeCl2又氧化為FeCl3，FeCl3可循環參與反應(5)氯化鐵水解(6)a(7)b解析(1)該實驗需要加熱使冰乙酸沸騰，冰乙酸的沸點超過了100℃，應選擇油浴加熱。(2)根據儀器的結構特征可知，B為球形冷凝管；為了充分冷卻，冷卻水應從a口進，b口出。(4)FeCl3為氧化劑，則鐵元素的化合價降低，還原產物為FeCl2。(5)氯化鐵易水解，所以步驟①～③中，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止氯化鐵水解。(6)根據安息香和二苯乙二酮的溶解特征，安息香溶于熱水，二苯乙二酮不溶于水，所以可以用熱水洗滌粗品除去安息香。(7)2.0g安息香(C14H12O2)的物質的量約為0.0094mol，理論上可產生二苯乙二酮(C14H10O2)的物質的量約為0.0094mol，質量約為1.98g，產率為eq\f(1.6g,1.98g)×100%≈80.8%，最接近80%。解答有機物制備實驗題的思維流程課時精練1．(2022·湖北，16)高技術領域常使用高純試劑。純磷酸(熔點為42℃，易吸潮)可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結晶除雜得到，純化過程需要嚴格控制溫度和水分，溫度低于21℃易形成2H3PO4·H2O(熔點為30℃)，高于100℃則發生分子間脫水生成焦磷酸等。某興趣小組為制備磷酸晶體設計的實驗裝置如下(夾持裝置略)：回答下列問題：(1)A的名稱是__________。B的進水口為__________(填“a”或“b”)。(2)P2O5的作用是________________________________________________________。(3)空氣流入毛細管的主要作用是防止_______________________________________，還具有攪拌和加速水逸出的作用。(4)升高溫度能提高除水速度，實驗選用水浴加熱的目的是_____________________。(5)磷酸易形成過飽和溶液，難以結晶，可向過飽和溶液中加入__________促進其結晶。(6)過濾磷酸晶體時，除了需要干燥的環境外，還需要控制溫度為__________(填標號)。A．<20℃B．30～35℃C．42～100℃(7)磷酸中少量的水極難除去的原因是_______________________________________。答案(1)圓底燒瓶b(2)干燥氣體(3)暴沸(4)防止溫度過高生成焦磷酸(5)磷酸晶種(6)B(7)磷酸可與水分子間形成氫鍵解析(1)由儀器構造可知，儀器A為圓底燒瓶，儀器B為直形冷凝管，冷凝水應從b口進、a口出，形成逆流冷卻，使冷卻效果更好。(2)純磷酸制備過程中要嚴格控制溫度和水分，因此五氧化二磷的作用為干燥氣體。(5)過飽和溶液暫時處于亞穩態，當加入一些固體的晶體或晃動時可使此狀態失去平衡，過多的溶質就會結晶，因此可向磷酸的過飽和溶液中加入磷酸晶種促進其結晶。(6)純化過程中，溫度低于21℃易形成2H3PO4·H2O(熔點為30℃)，高于100℃則發生分子間脫水生成焦磷酸，純磷酸的熔點為42℃，因此過濾磷酸晶體時，除了需要干燥的環境外，還需要控制溫度為30～42℃。(7)磷酸的結構式為，分子中含羥基，可與水分子間形成氫鍵，因此磷酸中少量的水極難除去。2．實驗室以2-丁醇(CH3CHOHCH2CH3)為原料制備2-氯丁烷(CH3CHClCH2CH3)，實驗裝置如圖所示(夾持、加熱裝置已略去)：相關信息如表所示：物質熔點/℃沸點/℃密度/(g·cm－3)其他2-丁醇－114.799.50.81與水互溶2-氯丁烷－131.368.20.87微溶于水，堿性水解[實驗步驟]步驟1：在甲裝置中的圓底燒瓶內加入無水ZnCl2和100mL12mol·L－1濃鹽酸，充分溶解、冷卻，再加入45.68mL2-丁醇，加熱一段時間。步驟2：將反應混合物移至乙裝置的蒸餾燒瓶內，蒸餾并收集115℃以下的餾分。步驟3：從餾分中分離出有機相，進行系列操作，放置一段時間后過濾。步驟4：濾液經進一步精制得產品。回答下列問題：(1)Ⅰ中應放置的儀器是________(填“A”或“B”，下同),Ⅱ中應放置的儀器是____________。(2)步驟1中加入的無水ZnCl2的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)步驟3進行系列操作的順序是____________(填序號，可重復使用)。①10%Na2CO3溶液洗滌②加入CaCl2固體③蒸餾水洗滌用Na2CO3溶液洗滌時操作要迅速，其原因是________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟4中濾液進一步精制得產品所采用的操作方法是____________(填名稱)。(5)測定實驗中生成2-氯丁烷的產率。將全部產品加入足量NaOH溶液中，加熱，冷卻后，滴入稀硝酸至溶液呈酸性，再滴入足量的硝酸銀溶液，得到57.40g沉淀，則2-氯丁烷的產率是____________。答案(1)AB(2)作催化劑(3)③①③②防止2-氯丁烷水解，減少2-氯丁烷揮發(4)蒸餾(5)80%解析(1)A為球形冷凝管，一般豎直放置，用于冷凝回流；B為直形冷凝管，傾斜放置，用于冷凝餾分。(2)甲裝置中圓底燒瓶中發生的反應是CH3CHOHCH2CH3＋HCl→CH3CHClCH2CH3＋H2O，步驟1中加入的無水ZnCl2不作反應物，故其作催化劑，加快化學反應速率。(3)步驟3進行系列操作的順序是用蒸餾水洗去產品中含有的HCl、ZnCl2→用10%Na2CO3溶液洗去少量的HCl→用蒸餾水洗去少量的Na2CO3→用CaCl2固體干燥產品，放置一段時間后過濾；因為2-氯丁烷在堿性溶液中水解，為了防止2-氯丁烷水解，同時減少2-氯丁烷(沸點較低)揮發，故用Na2CO3溶液洗滌時操作要迅速。(4)蒸餾可分離互溶的、有一定沸點差異的液體混合物，故步驟4進一步精制得產品所采用的操作方法是蒸餾。(5)45.68mL2-丁醇的物質的量為eq\f(45.68mL×0.81g·cm－3,74g·mol－1)≈0.50mol，則理論上可得到0.50mol2-氯丁烷；由2-氯丁烷在測定實驗中的反應可得關系式為CH3CHClCH2CH3～NaCl～AgCl，n(CH3CHClCH2CH3)＝n(AgCl)＝eq\f(57.40g,143.5g·mol－1)＝0.40mol，則2-氯丁烷的產率是eq\f(0.40mol,0.50mol)×100%＝80%。3．(2023·遼寧，17)2-噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓藥物氯吡格雷的重要中間體，其制備方法如下：Ⅰ.制鈉砂。向燒瓶中加入300mL液體A和4.60g金屬鈉，加熱至鈉熔化后，蓋緊塞子，振蕩至大量微小鈉珠出現。Ⅱ.制噻吩鈉。降溫至10℃，加入25mL噻吩，反應至鈉砂消失。Ⅲ.制噻吩乙醇鈉。降溫至－10℃，加入稍過量的環氧乙烷的四氫呋喃溶液，反應30min。Ⅳ.水解。恢復室溫，加入70mL水，攪拌30min；加鹽酸調pH至4～6，繼續反應2h，分液；用水洗滌有機相，二次分液。Ⅴ.分離。向有機相中加入無水MgSO4，靜置，過濾，對濾液進行蒸餾，蒸出四氫呋喃、噻吩和液體A后，得到產品17.92g。回答下列問題：(1)步驟Ⅰ中液體A可以選擇_______________________________________________。a．乙醇 b．水c．甲苯 d．液氨(2)噻吩沸點低于吡咯()的原因是______________________________________________________________________________________________________________。(3)步驟Ⅱ的化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅲ中反應放熱，為防止溫度過高引發副反應，加入環氧乙烷溶液的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)步驟Ⅳ中用鹽酸調節pH的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。(6)下列儀器在步驟Ⅴ中無需使用的是__________(填名稱)；無水MgSO4的作用為________________________________________________________________________。(7)產品的產率為________________(用Na計算，精確至0.1%)。答案(1)c(2)吡咯中含有—NH—，可以形成分子間氫鍵(3)(4)將環氧乙烷溶液沿燒杯壁緩緩加入，并不斷用玻璃棒攪拌(5)與水解生成的OH－反應，使水解更徹底(6)球形冷凝管和分液漏斗除去水(7)70.0%解析(1)步驟Ⅰ制鈉砂過程中，液體A不能和Na反應，而乙醇、水和液氨都能和金屬Na反應，故選c。(5)2-噻吩乙醇鈉水解生成2-噻吩乙醇的過程中有NaOH生成，用鹽酸調節pH的目的是將NaOH中和，使平衡正向移動，增大反應物的轉化率。(6)步驟Ⅴ中的操作有過濾、蒸餾，蒸餾的過程中需要直形冷凝管、溫度計、牛角管等，無需使用的是球形冷凝管和分液漏斗。(7)步驟Ⅰ中向燒瓶中加入300mL液體A和4.60g金屬鈉，Na的物質的量為eq\f(4.60g,23g·mol－1)＝0.2mol，步驟Ⅱ中Na完全反應，根據方程式可知，理論上可以生成0.2mol2-噻吩乙醇，產品的產率為eq\f(17.92g,128g·mol－1×0.2mol)×100%＝70.0%。4．(2023·天津河東區一模)實驗室利用紅磷(P)與Cl2反應可制取少量PCl3或PCl5。物質熔點/℃沸點/℃性質PCl3－11275.5遇水生成H3PO3和HCl，與O2反應生成POCl3PCl5—約100℃升華遇水生成H3PO4和HCl，與紅磷反應生成PCl3Ⅰ.利用如圖所示裝置制取少量PCl3(部分夾持裝置已略去)。(1)組裝好裝置，在放入試劑前應先________。(2)A中發生反應的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________________。(3)B中所裝試劑為________(填字母)。A．飽和碳酸氫鈉溶液 B．飽和氯化鈉溶液C．氫氧化鈉溶液 D．濃硫酸(4)實驗開始前，打開K1通入一段時間氮氣來除去裝置中的空氣，除去空氣的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；除去裝置A、B中空氣的具體方法是_______________________________________________________________________________________________________________。(5)除去產物中PCl5雜質的化學方程式是____________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.測定產品中PCl3的質量分數實驗步驟：①迅速稱取mg產品，加水反應后配成100mL溶液。②取上述溶液10.00mL，向其中加入V1mLc1mol·L－1碘水(足量)，充分反應。③向②所得溶液中加入幾滴淀粉溶液，逐滴滴加c2mol·L－1的Na2S2O3溶液并振蕩，當溶液恰好由藍色變為無色時，記錄所消耗Na2S2O3溶液的體積。④重復②、③操作3次，平均消耗Na2S2O3溶液V2mL。(6)第①步溶于水反應的化學方程式是_______________________________________________________________________________________________________________。(7)逐滴滴加Na2S2O3溶液使用的儀器是_____________________________________(已知：H2S2O3是弱酸)。(8)根據上述數據測得該產品中PCl3的質量分數為________。(已知：H3PO3＋I2＋H2O=H3PO4＋2HI，I2＋2Na2S2O3=2NaI＋Na2S4O6)答案(1)檢查裝置的氣密性(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(3)D(4)防止PCl3與空氣中的氧氣和水蒸氣反應關閉K2、打開K3，打開分液漏斗的旋塞和活塞，當看到B裝置中液面上方充滿黃綠色氣體時，打開K2、關閉K3(5)3PCl5＋2Peq\o(=,\s\up7(△))5PCl3(6)PCl3＋3H2O=H3PO3＋3HCl(7)堿式滴定管(8)eq\f(c1V1－\f(1,2)c2V2×1.375,m)×100%解析(2)A中，MnO2與濃鹽酸在加熱條件下反應制取氯氣，離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(3)裝置B的作用是除去氯氣中混有的水蒸氣，所以B中所裝試劑為濃硫酸，故選D。(4)由題給信息知，PCl3易水解、易被空氣中氧氣氧化，所以實驗開始前，打開K1通入一段時間氮氣來除去裝置中的空氣，防止PCl3與空氣中的氧氣和水蒸氣反應；除去裝置A、B中空氣，應通入Cl2，具體方法是關閉K2、打開K3，打開分液漏斗的旋塞和活塞，當看到B裝置中液面上方充滿黃綠色氣體時，打開K2、關閉K3。(7)H2S2O3是弱酸，則Na2S2O3溶液呈堿性，使用的儀器是堿式滴定管。(8)依據反應，可建立關系式：PCl3～H3PO3～I2～2Na2S2O3，則與H3PO3反應的I2的物質的量為(c1V1－eq\f(1,2)c2V2)×10－3mol，該產品中PCl3的質量分數為eq\f(c1V1－\f(1,2)c2V2×10－3mol×\f(100mL,10mL)×137.5g·mol－1,mg)×100%＝eq\f(c1V1－\f(1,2)c2V2×1.375,m)×100%。

第73講以物質含量或組成測定為主的綜合實驗[復習目標]1.掌握物質含量或組成測定的一般方法。2.掌握定量測定實驗的思維模型。類型一物質含量的測定1．重量分析法(1)在重量分析中，一般首先采用適當的方法，使被測組分以單質或化合物的形式從試樣中與其他組分分離。(2)重量分析法不需要指示劑，實驗的關鍵是準確判斷反應是否完全，以及反應前后固體(或液體)質量的變化。(3)重量分析法包括分離和稱量兩個過程。根據分離的方法不同，重量分析法又可分為沉淀法、揮發法、萃取法等。(4)計算方法采用重量分析法進行定量計算時，可根據實驗中發生反應的化學方程式或原子守恒確定相關物質之間的定量關系，再結合實驗數據列出關系式，并進行相關計算。2．滴定分析法(1)滴定分析法是將已知準確濃度的標準溶液，滴加到待測溶液中(或者將待測溶液滴加到標準溶液中)，直到所加的標準溶液與待測溶液按化學計量關系定量反應完全為止，然后測量標準溶液消耗的體積，根據標準溶液的濃度和所消耗的體積，計算出待測物質的含量。(2)實驗的關鍵是準確量取待測溶液，根據指示劑的顏色變化確定滴定終點。(3)根據標準溶液和待測溶液間反應類型的不同，可將滴定分析法分為四大類：中和滴定、氧化還原滴定、絡合滴定和沉淀滴定。3．氣體體積法(1)通過測量反應生成氣體的體積進行定量分析的方法，實驗的關鍵是準確測量生成氣體的體積。(2)測氣體體積的方法分為直接測量法和間接測量法直接測量法將氣體通入帶有刻度的容器中，直接讀取氣體的體積。根據所用測量儀器的不同，直接測量法可分為倒置量筒法和滴定管法兩種間接測量法利用氣體將液體(通常為水)排出，通過測量所排出液體的體積從而得到氣體體積。常用的測量裝置為用導管連接的裝滿液體的廣口瓶和空量筒。排水法收集氣體時，要保證“短進長出”1．(2023·湖北，18)學習小組探究了銅的氧化過程及銅的氧化物的組成。回答下列問題：(1)銅與濃硝酸反應的裝置如下圖，儀器A的名稱為____________，裝置B的作用為________________________________________________________________________。(2)銅與過量H2O2反應的探究如下：實驗②中Cu溶解的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________；產生的氣體為__________。比較實驗①和②，從氧化還原角度說明H＋的作用是________。(3)用足量NaOH處理實驗②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X為銅的氧化物，提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，mgX完全分解為ng黑色氧化物Y，eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)。X的化學式為________________。(4)取含X粗品0.0500g(雜質不參加反應)與過量的酸性KI完全反應后，調節溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.1000mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定，滴定終點時消耗Na2S2O3標準溶液15.00mL。(已知：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))標志滴定終點的現象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，粗品中X的相對含量為________________。答案(1)具支試管防倒吸(2)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OO2H＋增強H2O2的氧化能力(3)CuO2(4)溶液藍色消失，且半分鐘內不恢復原來的顏色96%解析(1)由圖可知，儀器A的名稱為具支試管；銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，則裝置B的作用為防倒吸。(2)根據實驗②現象，銅片溶解，溶液變藍，可知在酸性條件下銅和過氧化氫發生反應生成硫酸銅，離子方程式為Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O；銅離子可以催化過氧化氫分解生成氧氣，則產生的氣體為O2。(3)X為銅的氧化物，設X的化學式為CuOx，其在惰性氛圍下分解生成黑色氧化物(CuO)，則：CuOxeq\o(=,\s\up7(△))CuO＋eq\f(x－1,2)O2↑64＋16x80mn則eq\f(64＋16x,m)＝eq\f(80,n)，又eq\f(n,m)＝eq\f(5,6)，解得x＝2，則X的化學式為CuO2。(4)滴定結束時，單質碘消耗完，則標志滴定終點的現象是溶液藍色消失，且半分鐘內不恢復原來的顏色；在CuO2中銅為＋2價，氧為－1價，根據2CuO2＋8I－＋8H＋=2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可以得到關系式：2CuO2～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，則n(CuO2)＝eq\f(1,3)×0.1000mol·L－1×0.015L＝0.0005mol，粗品中X的相對含量為eq\f(0.0005mol×96g·mol－1,0.0500g)×100%＝96%。2．(2022·河北，14)某研究小組為了更準確檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量，設計實驗如下：①三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水；錐形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液，并預加0.30mL0.01000mol·L－1的碘標準溶液，攪拌。②以0.2L·min－1流速通氮氣，再加入過量磷酸，加熱并保持微沸，同時用碘標準溶液滴定，至終點時滴定消耗了1.00mL碘標準溶液。③做空白實驗，消耗了0.10mL碘標準溶液。④用適量Na2SO3替代香菇樣品，重復上述步驟，測得SO2的平均回收率為95%。已知：Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2回答下列問題：(1)裝置圖中儀器a、b的名稱分別為___________________、______________。(2)三頸燒瓶適宜的規格為________(填標號)。A．250mLB．500mLC．1000mL(3)解釋加入H3PO4，能夠生成SO2的原因：_________________________________________________________________________________________________________。(4)滴定管在使用前需要__________、洗滌、潤洗；滴定終點時溶液的顏色為__________；滴定反應的離子方程式為___________________________________________________。(5)若先加磷酸再通氮氣，會使測定結果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。(6)該樣品中亞硫酸鹽含量為__________mg·kg－1(以SO2計，結果保留三位有效數字)。答案(1)球形冷凝管酸式滴定管(2)C(3)加入H3PO4后，溶液中存在化學平衡H2SO3SO2＋H2O，SO2的溶解度隨著溫度升高而減小，SO2逸出后，促進了化學平衡H2SO3SO2＋H2O向右移動(4)檢漏藍色I2＋SO2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(5)偏低(6)80.8解析由題中信息可知，檢測香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量的原理是用過量的磷酸與其中的亞硫酸鹽反應生成SO2，用氮氣將SO2排入到錐形瓶中被水吸收，最后用碘標準溶液滴定，測出樣品中亞硫酸鹽含量。(2)三頸燒瓶中加入10.00g香菇樣品和400mL水，向其中加入H3PO4的體積不超過10mL。在加熱時，三頸燒瓶中的液體不能超過其容積的eq\f(2,3)，因此，三頸燒瓶適宜的規格為10