1、题型层级练11化学实验综合探究题 (A级)1某校活动小组的同学拟用乙烯催化还原二氧化硫的方法来制取单质硫。(1)甲组同学用乙醇脱水的反应来制取纯净的乙烯气体，其反应原理及制备装置如下：主反应：C2H5OHCH2=CH2H2O。副反应：C2H5OH2H2SO4(浓)2C2SO25H2O；C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O。仪器M的名称是_。装置B中盛放的试剂可能是_。装置C的作用是_。(2)乙组同学用甲组同学制得的乙烯并结合下列装置进行乙烯催化还原二氧化硫的实验。装置E的作用是_；装置G的作用是_。玻璃管中有硫及二氧化碳生成，该反应的化学方程式为_。用下列装置检验G中逸出的气体含有氧化产
2、物CO2。装置正确的连接顺序为G_，证明G中逸出的气体含有CO2的现象为_。答案：(1)圆底烧瓶NaOH溶液(或其他合理答案)检验CO2和SO2是否除尽(2)混合C2H4与SO2气体将生成的硫蒸气冷却为固体C2H43SO23S2CO22H2OIJH品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊2资料显示：O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱。室温下，某学习小组利用下图装置探究不同条件下KI与O2的反应，实验记录如下。序号烧杯中的液体5分钟后现象2 mL 1 molL1KI溶液5滴淀粉无明显变化2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉2 mL 0.2 molL1 HCl溶液变蓝2 mL 1 molL1 KI
3、溶液5滴淀粉2 mL 0.2 molL1KCl无明显变化2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉2 mL 0.2 molL1CH3COOH溶液变蓝，颜色比浅回答下列问题：(1)实验的目的是_。(2)实验中发生反应的离子方程式是_。(3)实验比实验溶液颜色深的原因是_。为进一步探究KI与O2的反应，用上述装置继续进行实验：序号烧杯中的液体5小时后现象2 mL混有KOH的pH8.5的1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液略变蓝2 mL混有KOH的pH10的1 molL1 KI溶液5滴淀粉无明显变化对于实验的现象。甲同学猜想“pH10时O2不能氧化I”，他设计了下列装置进行实验以验证猜想。(4)烧杯
4、a中的溶液为_。(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象：通入O2后，_。(6)乙同学向pH10的“KOH淀粉溶液”中滴加碘水，溶液先变蓝后迅速褪色，经检测褪色后的溶液中含有IO，用离子方程式表示褪色的原因是_。(7)该小组同学对实验过程进行了整体反思，推测实验和实验的现象产生的原因分别可能是_。答案：(1)验证Cl是否影响KI与O2的反应(2)4IO24H=2I22H2O(3)其他条件相同时，HCl是强电解质，溶液中c(H)较醋酸大，O2的氧化性较强(4)pH10的KOH溶液(5)电流表指针偏转，烧杯b中的溶液逐渐变蓝色(6)3I26OH=IO5I3H2O(7)中性条件下，O2的
5、氧化性比较弱，短时间内难以生成“一定量”碘单质使溶液颜色发生变化；pH10的KOH溶液中I被氧化生成I2，I2迅速发生歧化反应变为IO和I3氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的_，反应的化学方程式为_。欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置_(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在
6、一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中_反应的化学方程式_将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2_解析：(1)图中给出了两种气体制备装置，一种是固固加热制气装置，一种是固液加热制气装置。如果选择A装置制取氨气，则反应的化学方程式为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O；如果选择B装置制取氨气，则反应的化学方程式为NH3H2ONH3H2O。欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气，由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰作干燥剂，干燥管的进出口
7、方向为粗进细出，因此先接d后接c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接f再接e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意防倒吸，所以接i。(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH36NO2催化剂,7N212H2O，NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。答案：(1)A2NH4ClCa(OH)22NH3 CaCl22H2O(或BNH3H2ONH3H2O)dcfei(2)红棕色气
8、体慢慢变浅8NH36NO2催化剂,7N212H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压(B级)4某研究小组为探究SO2和Fe(NO3)3溶液反应的实质，设计了如图所示装置进行实验。已知：1.0 molL1的Fe(NO3)3溶液的pH1。请回答下列问题：(1)装置A中用于滴加浓硫酸的仪器名称为_。(2)实验前鼓入N2的目的是_。(3)装置B中产生了白色沉淀，其成分是_，说明SO2具有_性。(4)分析B中产生白色沉淀的原因。观点1：SO2与Fe3反应；观点2：在酸性条件下SO2与NO反应。若观点1正确，除产生沉淀外，还应观察到的现象是_。按观点2，装置B中反应的离子
9、方程式是_。有人认为，如将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验，也可验证观点2是否正确。此时应选择的最佳试剂是_(填字母)。A1 molL1稀硝酸B1.5 molL1 Fe(NO3)2溶液C6.0 molL1 NaNO3溶液和0.2 molL1盐酸等体积混合的溶液D3.0 molL1 NaNO3溶液和0.1 molL1硫酸等体积混合的溶液解析：(1)装置A中用于滴加浓硫酸的仪器名称为分液漏斗。(2)氧气、NO都能将二氧化硫氧化，所以如果装置中含有氧气，会干扰实验，所以鼓入氮气的目的是排净空气防止干扰实验。(3)二氧化硫具有还原性，酸性条件下，能被NO氧化生
10、成SO，SO和Ba2反应生成硫酸钡白色沉淀。(4)若观点1正确，二氧化硫和Fe3发生氧化还原反应生成SO和Fe2，SO和Ba2反应生成白色沉淀，溶液由棕黄色变为浅绿色，所以除产生沉淀外，还应观察到的现象是静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色。按观点2，酸性条件下，NO和二氧化硫发生氧化还原反应生成SO和NO，SO和Ba2反应生成硫酸钡白色沉淀，反应的离子方程式为3SO22NO3Ba22H2O=3BaSO42NO4H或3SO22NO2H2O=3SO2NO4H、Ba2SO=BaSO4。只要溶液中满足c(NO)3.0 molL1、c(H)0.1 molL1即可，则可用6.0 molL1 NaNO3
11、溶液和0.2 molL1盐酸等体积混合的溶液代替。答案：(1)分液漏斗(2)排净装置中的空气(3) BaSO4还原(4)静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色3SO22NO3Ba22H2O=3BaSO42NO4HC51溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为71 ，密度为1.36 gcm3。实验室制备少量1溴丙烷的主要步骤如下：步骤1：在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水，冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H2SO4；冷却至室温，搅拌下加入24 g NaBr。步骤2：如图所示连接实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。步骤3：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。步骤4：将分出的有机
12、相转入分液漏斗，依次用12 mL H2O、12 mL 5% Na2CO3溶液和12 mL H2O洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得1溴丙烷。(1)仪器A的名称是_；加入搅拌磁子的目的是搅拌和_。(2)反应时生成的主要有机副产物有2溴丙烷和_。(3)步骤2中需向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是_。(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是_。(5)步骤4中用5% Na2CO3溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液，振荡，_，静置，分液。解析：(2)浓H2SO4存在条件下，正丙醇可能发生消去反应生成丙烯，也可能分子间脱水生成正丙醚。(3)冰
13、水降低温度，减少1溴丙烷的挥发。(4)因正丙醇与HBr反应生成1溴丙烷，HBr易挥发，缓慢加热，以减少HBr的挥发。答案：(1)蒸馏烧瓶防止暴沸(2)丙烯、正丙醚(3)减少1溴丙烷的挥发(4)减少HBr挥发(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体6某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验，探究O2与KI溶液发生反应的条件。供选试剂：30%H2O2溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体(1)小组同学设计甲、乙、丙三组实验，记录如下操作现象甲向的锥形瓶中加入_，向的_中加入30% H2O2溶液，连接、，打开活塞中产生无色气体并伴随大量白雾；中有气泡冒出，溶液迅速
14、变蓝乙向中加入KMnO4固体，连接、，点燃酒精灯中有气泡冒出，溶液不变蓝丙向中加入KMnO4固体，中加入适量0.1 mol/L H2SO4溶液，连接、，点燃酒精灯中有气泡冒出，溶液变蓝(2)丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式是_。(3)对比乙、丙实验可知，O2与KI溶液发生反应的适宜条件是_。为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是_。(4)由甲、乙、丙三实验推测，甲实验可能是中的白雾使溶液变蓝。学生将中产生的气体直接通入下列_(填字母)溶液，证明了白雾中含有H2O2。A酸性KMnO4BFeCl2 CNa2S D品红(5)资料显示：KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化：4K
15、IO22H2O=2I24KOH。该小组同学取20 mL久置的KI溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应，3I26OH=5IIO3H2O造成的。请设计实验证明他们的猜想是否正确：_。解析：(1)甲实验：根据装置不需要加热制取氧气可知利用的是双氧水的分解，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气，向的锥形瓶中加入MnO2固体，向的分液漏斗中加入30% H2O2溶液，连接、，打开活塞，中产生无色气体并伴随大量白雾；中有气泡冒出，溶液迅速变蓝说明生成碘单质；(2)碘离子具有还原性，在酸性条件下能够被氧气氧化成碘单质，据此写出反应的离子方程式为：O24I4H=
16、2I22H2O；(3)向中加入KMnO4固体，连接、，点燃酒精灯，中有气泡冒出，溶液不变蓝，向中加入KMnO4固体，中加入适量0.1 mol/L H2SO4溶液，连接、，点燃酒精灯，中有气泡冒出，溶液变蓝，对比乙、丙实验可知，O2与KI溶液发生反应的适宜条件是：酸性环境；为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是：使用不同浓度的稀硫酸作对比实验；(4)KMnO4，高锰酸钾溶液能够将过氧化氢氧化，导致高锰酸钾溶液褪色，而氧气不与高锰酸钾溶液反应，如果高锰酸钾溶液褪色可证明混合气体中含有过氧化氢，故A正确；FeCl2，氧气和H2O2都能够氧化亚铁离子，无法证明混合气体中含有过氧化氢，故
17、B错误；Na2S，H2O2和氧气都能够氧化硫化钠，无法用硫化钠检验混合气体中是否含有双氧水，故C错误；品红遇过氧化氢会被氧化红色褪去，证明混合气体中含有双氧水，故D正确；(5)KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化：4KIO22H2O=2I24KOH。该小组同学取20 mL久置的KI溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应，离子方程式为：3I26OH=5IIO3H2O，设计实验证明他们的猜想是否正确，方案为：向上述未变蓝的溶液中滴入0.1 mol/L H2SO4溶液观察现象，若溶液变蓝则猜想正确，否则错误。答案：(1) MnO2固体分液漏斗(2)O24
18、I4H=2I22H2O(3)酸性环境使用不同浓度的稀硫酸作对比实验(4) AD(5)向上述未变蓝的溶液中滴入0.1 mol/L H2SO4溶液，观察现象，若溶液变蓝，则猜想正确，否则错误7乙酰氯为无色发烟液体，有强烈刺激性气味，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。常作为有机合成原料，用于生产农药、医药、新型电镀络合剂、羧酸发生氯化反应的催化剂、乙酰化试剂，以及其他多种精细有机合成的中间体。实验室可用冰醋酸与三氯化磷反应制得乙酰氯。主要反应：3CH3COOHPCl33CH3COClH3PO3易发生副反应：CH3COOHPCl3CH3COOPCl2HCl已知：物质沸点/密度/(gmL1)水中溶解
19、性醋酸中溶解性醋酸761.05互溶乙酰氯511.11水解互溶H3PO3200(分解)1.65溶于水溶CH3COOPCl2固体1.53水解分解(产生HCl)H3PO3和CH3COCl不互溶。实验装置(夹持装置略)：实验步骤：.制备：将34.3 mL冰醋酸加入反应器B中，于室温下在1015 min内滴加13.5 mL(约0.20 mol)三氯化磷。加热，保持4050 反应0.5 h左右，反应停止。然后升高温度，将上层液体完全蒸出，停止加热。利用E装置可以回收稀盐酸。.提纯：将盛有粗CH3COCl的装置C作为蒸馏器，加入2滴冰醋酸和几粒沸石蒸馏，收集馏分。(1)装置B、C的名称为_。(2)制备实验中
20、，保持4050 反应的方法最好为_，如何判断反应已经停止_。(3)双球干燥管D装置中盛放的药品为_，双球干燥管的作用是_。(4)粗品提纯时，某学生常用下列装置：上述装置中存在的错误之处有_，_，_。加入2滴冰醋酸的主要作用是_。(5)若最终得到产品为29.7 mL，则本实验乙酰氯的产率为_。解析：(1)装置B、C的名称为蒸馏烧瓶。(2)制备实验中，保持4050 反应，在100 以内的加热方法最好是水浴加热；当B中溶液分层，E中不再出现气体溶解现象，说明反应已经停止。(3)双球干燥管D装置中盛放的药品可为CaCl2(也可以选择其他合理的干燥剂，如P2O5等，但注意要让HCl能透过且不被吸收而进入
21、烧杯中)，双球干燥管的作用是防止倒吸，防止水蒸气进入C中与产品反应。(4)题述装置中存在的错误之处有温度计的水银球插入液面以下；加热蒸馏烧瓶没垫石棉网；F锥形瓶直接与空气相通，产品在空气中易水解。加入2滴冰醋酸的主要作用是除去多余的PCl3，提高CH3COCl的产率。(5)因为最初加入的CH3COOH的物质的量为0.60 mol，n(CH3COOH):n(PCl3)0.60:0.203:1，故完全反应理论上生成产品为0.60 mol，而实际得到n(CH3COCl)0.42 mol，则乙酰氯的产率为100%70%。答案：(1)蒸馏烧瓶(2)水浴加热B中溶液分层，E中不再出现气体溶解现象(3)CaCl2(其他合理答案也可)防止倒吸，防止水蒸气进入C中与产品反应(4)温度计的水银球插入液面以下加热蒸馏烧瓶没垫石棉网F锥形瓶直接与空气相通，产品在空气中易水解除去多余PCl3，提高CH3COCl的产率(5)70%9
