（通用版）高考化學二輪復習 專題突破練13 綜合實驗探究（含解析）-人教版高三化學試題

專題突破練13綜合實驗探究非選擇題(本題包括5個小題,共100分)1.(2019全國2,28)(20分)咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇,熔點234.5 ,100 以上開始升華),有興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%5%、單寧酸(Ka約為10-6,易溶于水及乙醇)約3%10%,還含有色素、纖維素等。實驗室從茶葉中提取咖啡因的流程如下圖所示。索氏提取裝置如右圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸汽沿蒸汽導管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中,與茶葉末接觸,進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時,經(jīng)虹吸管3返回燒瓶,從而實現(xiàn)對茶葉末的連續(xù)萃取?；卮鹣铝袉栴}:(1)實驗時需將茶葉研細,放入濾紙?zhí)淄?中,研細的目的是。圓底燒瓶中加入95%乙醇為溶劑,加熱前還要加幾粒。 (2)提取過程不可選用明火直接加熱,原因是。與常規(guī)的萃取相比,采用索氏提取器的優(yōu)點是。 (3)提取液需經(jīng)“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑。與水相比,乙醇作為萃取劑的優(yōu)點是?！罢麴s濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計、接收管之外,還有(填標號)。 A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.接收瓶D.燒杯(4)濃縮液加生石灰的作用是中和和吸收。 (5)可采用如右圖所示的簡易裝置分離提純咖啡因。將粉狀物放入蒸發(fā)皿中并小火加熱,咖啡因在扎有小孔的濾紙上凝結,該分離提純方法的名稱是。 2.(2019河北張家口質檢)(20分)硫是一種自然界分布較廣的元素,在很多化合物中都含有該元素,回答下列問題:(1)裝置A中反應的化學方程式為。 (2)使分液漏斗中液體順利流下的操作是。 (3)選用上面的裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強弱。甲同學認為按照ACF的順序連接裝置即可證明,乙同學認為該方案不合理,其理由是。 丙同學設計的合理實驗方案為:ACDF,其中裝置C的作用是,證明亞硫酸的酸性強于次氯酸的實驗現(xiàn)象是。 (4)K2S2O8具有強氧化性,可通過電解H2SO4和K2SO4的混合溶液制得,其陽極反應式為,稱取0.250 0 g產(chǎn)品置于碘量瓶中,加100 mL水溶解,再加入8.000 g KI固體(稍過量),振蕩使其充分反應。加入適量醋酸溶液酸化,以淀粉為指示劑,用c mol·L-1的Na2S2O3標準液滴定至終點,消耗Na2S2O3標準液V mL,則樣品中K2S2O8的純度為(用含c、V的代數(shù)式表示,已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2,2S2O32-+I2S4O62-+2I-)。 3.(2019重慶九校聯(lián)盟聯(lián)考)(20分)過氧化鈣(CaO2)常用作種子及谷物的無毒性消毒劑,常溫下為白色的固體,微溶于水,且不溶于乙醇、乙醚和堿性溶液,但溶于酸。某實驗小組擬探究CaO2的性質及其實驗室制法。(1)實驗探究CaO2與酸的反應。操作現(xiàn)象向盛有4 g CaO2的大試管中加入10 mL稀鹽酸得溶液a劇烈反應,產(chǎn)生能使帶火星木條復燃的氣體取5 mL溶液a置于試管中,滴入兩滴石蕊溶液溶液變紅,一段時間后溶液顏色明顯變淺,稍后溶液變?yōu)闊o色CaO2與鹽酸反應的化學方程式為。 加入石蕊溶液后溶液褪色可能是因為溶液a中存在較多的。 (2)用如圖所示裝置制備過氧化鈣,其反應原理為Ca+O2CaO2。請選擇實驗所需要的裝置,按氣流方向連接的順序為(填儀器接口的字母,上述裝置可不選用也可重復使用)。 根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗,實驗步驟如下:.檢驗裝置的氣密性后,裝入藥品;.打開分液漏斗活塞,通入氣體一段時間,加熱藥品;.反應結束后,(填操作);.拆除裝置,取出產(chǎn)物。 (3)利用反應Ca2+H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O+2NH4+在堿性環(huán)境下制取CaO2的裝置如圖所示。NH3在Ca2+和H2O2的反應過程中所起的作用是。 反應結束后,經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO2·8H2O。過濾需要的玻璃儀器是;將沉淀進行洗滌的操作為。 (4)設計實驗證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強:。 4.(20分)氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導體材料,其應用已經(jīng)取得了突破性的進展。已知:()氮化鎵性質穩(wěn)定,不與水、酸反應,只在加熱時溶于濃堿溶液。()NiCl2溶液在加熱時,先轉化為Ni(OH)2,后分解為NiO。()制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2某學?；瘜W興趣小組在實驗室制備氮化鎵,設計實驗裝置如圖所示:設計實驗步驟如下:滴加幾滴NiCl2溶液潤濕金屬鎵粉末,置于反應器中;先通入一段時間的H2后,再加熱;停止通氫氣,改通入氨氣,繼續(xù)加熱一段時間;停止加熱,繼續(xù)通入氨氣,直至冷卻;將反應器內的固體轉移到盛有鹽酸的燒杯中,充分反應后過濾、洗滌、干燥。(1)儀器X中的試劑是,儀器Y的名稱是。 (2)該套裝置中存在的一處明顯錯誤是。 (3)步驟中選擇NiCl2溶液,不選擇氧化鎳的原因是。 a.增大接觸面積,增大化學反應速率b.使鎳能均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率c.為了能更好形成原電池,增大反應速率(4)步驟中制備氮化鎵,則判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是。 (5)請寫出步驟中檢驗產(chǎn)品氮化鎵固體洗滌干凈的操作:  。 (6)鎵元素與鋁同族,其性質與鋁類似,請寫出氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式:。 5.(2019陜西寶雞中學三模)(20分)葡萄糖酸亞鐵(C6H11O7)2Fe是醫(yī)療上常用的補鐵劑,易溶于水,幾乎不溶于乙醇。某實驗小組同學擬用下圖裝置先制備FeCO3,再用FeCO3與葡萄糖酸反應進一步制得葡萄糖酸亞鐵。請回答下列問題:(1)與普通漏斗比較,a漏斗的優(yōu)點是。 (2)按上圖連接好裝置,檢査氣密性后加入藥品,打開K1和K3,關閉K2。b中的實驗現(xiàn)象。 一段時間后,關閉,打開(選填“K1”“K2”或“K3”),觀察到b中的溶液會流入c中,同時c中析出FeCO3沉淀。 b中產(chǎn)生的氣體的作用是。 (3)將c中制得的碳酸亞鐵在空氣中過濾時間較長時,表面會變?yōu)榧t褐色,用化學方程式說明其原因: (4)將葡萄糖酸與碳酸亞鐵混合,須將溶液的pH調節(jié)至5.8,其原因是。向上述溶液中加入乙醇即可析出產(chǎn)品,加入乙醇的目的是。 (5)有同學提出用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制得的碳酸亞鐵純度更高,其可能的原因是。 參考答案專題突破練13綜合實驗探究1.答案 (1)增加固液接觸面積,提取充分沸石(2)乙醇易揮發(fā),易燃使用溶劑量少,可連續(xù)萃取(萃取效率高)(3)乙醇沸點低,易濃縮AC(4)單寧酸水(5)升華解析 (1)將茶葉研細是為了增加固液接觸面積,使提取充分。為了防止暴沸,需要加入沸石。(2)乙醇容易揮發(fā),且易燃燒。根據(jù)所給萃取的原理和裝置,可知該種萃取方法中萃取劑可以連續(xù)使用,萃取效率高。(3)乙醇的沸點比水的低,蒸餾濃縮更容易;直形冷凝管便于餾分液體流出,故A項正確,B項錯誤。(4)因為茶葉中含有單寧酸,故加入生石灰可以中和單寧酸,且生石灰可與水反應,從而達到吸收水的目的。(5)固體直接轉化為氣體,屬于升華。2.答案 (1)CaSO3+2HClCaCl2+SO2+H2O(2)拔下分液漏斗頸部的塞子(或使分液漏斗塞上的凹槽或小孔對準分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉下部活塞(3)SO2通入次氯酸鈣溶液發(fā)生氧化還原反應,不能證明強酸制備弱酸的原理BE除去HCl氣體D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀(4)2SO42-2e-S2O82-54cV%解析 (1)鹽酸與亞硫酸鈣反應生成氯化鈣、二氧化硫與水,反應的化學方程式為CaSO3+2HClCaCl2+SO2+H2O。(2)分液漏斗使用時應使內外壓強相等,操作為拔下分液漏斗頸部的塞子(或使分液漏斗塞上的凹槽或小孔對準分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉下部活塞。(3)次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性,SO2通入次氯酸鈣溶液發(fā)生氧化還原反應,不能證明強酸制備弱酸的原理。A裝置制備SO2,由于鹽酸易揮發(fā),制備的二氧化硫中混有HCl,用飽和的亞硫酸氫鈉溶液除去HCl,再通過碳酸氫鈉溶液,可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強,用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去CO2中混有的SO2,用品紅溶液檢驗CO2中的SO2是否除盡,再將氣體通入F中進行反應,則裝置連接順序為A、C、B、E、D、F,其中裝置C的作用是除去HCl氣體,D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀,可證明亞硫酸的酸性強于次氯酸。(4)陽極失電子,對應電極反應式為2SO42-2e-S2O82-。由題給信息可得關系式S2O82-2S2O32-,則樣品中K2S2O8的純度為cV×10-32×2700.25×100%=54cV%。3.答案 (1)2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2H2O2(2)defbce(或defcbe)熄滅酒精燈,待反應管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關閉分液漏斗的活塞(3)中和生成的氫離子,促進反應進行(或使溶液呈堿性,減少CaO2·8H2O的溶解,或提高產(chǎn)品的產(chǎn)率等其他合理答案)燒杯、漏斗、玻璃棒沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復23次(4)在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,再加入少量CaO2粉末,溶液變紅色,說明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強解析 (1)CaO2與鹽酸反應產(chǎn)生CaCl2、H2O和氧氣,反應的化學方程式為2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2;加入石蕊后溶液褪色可能是因為溶液a中存在較多的H2O2,該物質具有氧化性,能將紅色的物質氧化變?yōu)闊o色。(2)用H2O2與MnO2反應產(chǎn)生O2,用濃硫酸干燥氧氣,然后是氧氣與Ca在加熱時發(fā)生反應產(chǎn)生CaO2,為防止空氣中的水分影響反應產(chǎn)物,應該再連接盛有濃硫酸的洗氣瓶。故裝置的連接順序是defbce(或defcbe)。根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗,實驗步驟如下:.檢驗裝置的氣密性后裝入藥品;.打開分液漏斗活塞,通入氣體一段時間,加熱藥品;.反應結束后,熄滅酒精燈,待反應管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關閉分液漏斗的活塞;.拆除裝置,取出產(chǎn)物。(3)根據(jù)反應的離子方程式可知NH3與反應產(chǎn)生的H+結合形成NH4+,所以NH3在Ca2+和H2O2的反應過程中所起的作用是中和生成的氫離子,促進反應進行。反應結束后,經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO2·8H2O,過濾所需要的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒。將沉淀進行洗滌的操作為沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復23次。(4)要證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強,可在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,再加入少量CaO2粉末,溶液變紅色,說明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強。4.答案 (1)濃氨水球形干燥管(2)裝置F中溶液會產(chǎn)生倒吸或缺少尾氣處理裝置(3)ab(4)裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡(5)取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明氮化鎵固體已洗滌干凈(6)GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3解析 (1)根據(jù)題中信息可知,裝置A制取氫氣,裝置C制取氨氣;由于是不需要加熱條件下的液體與固體作用制氨氣,故儀器X中的試劑是濃氨水,儀器Y的名稱是球形干燥管。(2)因過量的氨氣進入裝置F與稀硫酸反應,裝置F中的溶液會產(chǎn)生倒吸;同時該裝置缺少尾氣處理裝置。(3)步驟中選擇NiCl2溶液,NiCl2溶液在加熱時,先轉化為Ni(OH)2,后分解為NiO,增大接觸面積,增大化學反應速率,且能使NiO被還原生成的鎳均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率。(4)步驟中制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2,氨氣極易溶于水,氫氣不溶于水,故判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡。(5)步驟中檢驗產(chǎn)品氮化鎵固體是否洗滌干凈,即檢驗洗滌液中是否還含有Cl-,操作為取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明產(chǎn)品氮化鎵固體已洗滌干凈。(6)鎵元素與鋁同族,其性質與鋁類似,則氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式為GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3。5.答案 (1)平衡氣壓,利于稀硫酸順利流下(2)鐵屑溶解,溶液變?yōu)闇\綠色,有大量氣泡產(chǎn)生K3K2排出裝置內的空氣,防止生成的FeCO3被氧化;把b中溶液壓進c中(3)4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2(4)抑制Fe2+的水解降低溶劑的極性,使晶體的溶解量減小更易析出(5)溶液的pH降低,減少氫氧化亞鐵雜質的生成解析 (1)a為恒壓滴液漏斗,可以保證內部壓強不變,使漏斗內液體順利流下。(2)b中鐵屑與稀硫酸反應,鐵屑會逐漸溶解,溶液由于產(chǎn)生Fe2+變?yōu)闇\綠色,并有大量氣泡產(chǎn)生。反應一段時間后,需要把FeSO4加到c中,所以需要關閉K3,打開K2,利用產(chǎn)生的氣體把FeSO4壓入到c中。FeCO3易被氧化,b中反應產(chǎn)生的H2一是把裝置內的空氣排干凈,防止生成的FeCO3被氧化;二是把b中溶液壓進c中。(3)過濾時間過長會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品部分變?yōu)榧t褐色,原因是FeCO3與O2及H2O反應生成Fe(OH)3,化學方程式為4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(4)Fe2+易發(fā)生水解,將溶液的pH調節(jié)至5.8,可抑制Fe2+的水解。乙醇分子的極性比水小,可以降低葡萄糖酸亞鐵在水中的溶解量,便于葡萄糖酸亞鐵析出。(5)碳酸根離子水解后溶液堿性較強,易生成氫氧化亞鐵,用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液可以降低溶液的pH,以免產(chǎn)生氫氧化亞鐵,得到的產(chǎn)品純度更高。