学年高三化学 二轮复习北京 综合实验性质制备探究.docx
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学年高三化学二轮复习北京综合实验性质制备探究
2018——2019学年高三化学二轮复习北京综合实验（性质制备探究）
1．（2018·衡水中学压题卷）TiCl4是制备钛及其化合物的重要中间体，某小组同学利用下列装置在实验室制备TiCl4，设计实验如下（夹持装置略去）：
相关信息如下表所示：
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm－3
水溶性
TiCl4
－25
136
1.5
易水解，能溶于有机溶剂
CCl4
－23
76.8
1.6
难溶于水
请回答下列问题：
（1）按照气流由左到右的方向，上述装置合理的连接顺序为__________（填仪器接口字母）。
（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：
检查装置气密性后，装入药品；________________（按正确的顺序填入下列操作的字母）。
A．关闭分液漏斗活塞
B．停止加热，充分冷却
C．打开分液漏斗活塞
D．加热装置D中陶瓷管
实验时，当观察到________时，开始进行步骤D。
（3）装置A中导管m的作用为________________________________________________。
（4）装置C的作用为__________________________________________________________。
（5）装置D中除生成TiCl4外，同时生成一种气态不成盐氧化物，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（6）设计实验证明装置F中收集到的液体中含有TiCl4：
________________________________________________________________________。
（7）制得的TiCl4中常含有少量CCl4，从混合液体中分离出TiCl4的操作名称为______________。
答案
（1）acbfg（或gf）hidej
（2）CDBA 装置F充满黄绿色气体
（3）平衡压强，使浓盐酸容易滴落
（4）防止水蒸气进入装置F，吸收未参加反应的Cl2，防止污染空气
（5）TiO2＋2C＋2Cl2
TiCl4＋2CO
（6）取少量收集到的液体于洁净试管中，滴加适量水，产生白色沉淀，则收集到的液体中含有TiCl4
（7）蒸馏
2、（19年北京西城）KMnO4在实验室和工业上均有重要应用，其工业制备的部分工艺如下：
Ⅰ．将软锰矿（主要成分MnO2）粉碎后，与KOH固体混合，通入空气充分焙烧，生成暗绿色熔融态物质。
Ⅱ．冷却，将固体研细，用稀KOH溶液浸取，过滤，得暗绿色溶液。
Ⅲ．向暗绿色溶液中通入CO2，溶液变为紫红色，同时生成黑色固体。
Ⅳ．过滤，将紫红色溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得KMnO4固体。
资料：
K2MnO4为暗绿色固体，在强碱性溶液中稳定，在近中性或酸性溶液中易发生歧化反应（Mn的化合价既升高又降低）。
（1）Ⅰ中，粉碎软锰矿的目的是________。
（2）Ⅰ中，生成K2MnO4的化学方程式是________。
（3）Ⅱ中，浸取时用稀KOH溶液的原因是________。
（4）Ⅲ中，CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是________。
（5）将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解，也可制得KMnO4。
装置如下图：
b极是______极（填“阳”或“阴”），D是________。
结合电极反应式简述生成KMnO4的原理：
________。
传统无膜法电解时，锰元素利用率偏低，与之相比，用阳离子交换膜可以提高锰元素的利用率，其原因是________。
（6）用滴定法测定某高锰酸钾产品的纯度，步骤如下：
已知：
Na2C2O4+H2SO4==H2C2O4+Na2SO4
5H2C2O4+2MnO4−+6H+==2Mn2++10CO2↑+8H2O
摩尔质量：
Na2C2O4134g·mol−1KMnO4158g·mol−1
ⅰ．称取ag产品，配成50mL溶液。
ⅱ．称取bgNa2C2O4，置于锥形瓶中，加蒸馏水使其溶解，再加入过量的硫酸。
ⅲ．将锥形瓶中溶液加热到75℃～80℃，恒温，用ⅰ中所配溶液滴定至终点，消耗溶液VmL（杂质不参与反应）。
产品中KMnO4的质量分数的表达式为________。
焙烧
答案
（1）增大反应物接触面积，加快反应速率（1分）
（2）2MnO2+4KOH+O2=====2K2MnO4+2H2O（2分）
（3）保持溶液呈强碱性，防止K2MnO4发生歧化反应（1分）
（4）3K2MnO4+2CO2==2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3（2分）
（5）①阴（1分）较浓的KOH溶液（1分）
②a极：
MnO42−−e−==MnO4−，部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区，阳极区生成KMnO4（1分）
③用阳离子交换膜可防止MnO4−、MnO42−在阴极被还原（1分）
（6）（2分）
3（19年北京西城）实验小组研究酸性条件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反应。
【实验Ⅰ】向盛有H2O2溶液的试管中，加入过量的K2Cr2O7溶液和硫酸，振荡，溶液立即变为紫红色，此时pH＝1。
溶液中持续产生气泡，最终溶液变为绿色。
资料：
ⅰ．Cr2（SO4）3溶液呈绿色。
ⅱ．酸性条件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5，CrO5进一步反应生成Cr3+和O2。
ⅲ．CrO5是一种+6价Cr的过氧化物，其结构如右图，CrO5可溶于水，
易溶于乙醚得到蓝色溶液。
ⅳ．乙醚是一种无色、不溶于水、密度比水小的有机溶剂，化学性质稳定。
（1）实验Ⅰ中产生的气体是O2，检验的方法是________。
（2）实验Ⅰ的紫红色溶液中含有CrO5。
①验证紫红色溶液中含有CrO5的操作及现象是________。
②生成CrO5的反应不是氧化还原反应，反应的离子方程式是________。
（3）对实验Ⅰ中溶液变为绿色和产生O2的原因，作出如下假设：
a．CrO5在酸性溶液中不稳定，自身氧化还原生成Cr3+和O2。
b．CrO5在酸性条件下氧化了溶液中的H2O2，生成Cr3+和O2。
为验证上述假设，用下图装置进行实验Ⅱ和实验Ⅲ（夹持装置已略，B中石蜡油
用于吸收挥发出的乙醚）。
实验操作及现象如下：
【实验Ⅱ】
ⅰ．将20mLCrO5的乙醚溶液加入A中的20mL
pH＝1的稀硫酸中，不断搅拌，乙醚层由蓝色
变为无色，水层变为绿色，O2体积为VmL。
ⅱ．步骤ⅰ结束后向A中加入少量K2Cr2O7溶
液，轻轻搅拌，静置，乙醚层又显出蓝色。
【实验Ⅲ】
仅将实验Ⅱ中的pH＝1的稀硫酸替换为等量的含H2O2的pH＝1的稀硫酸，重复实验。
现象与实验Ⅱ相同，且O2体积仍为VmL。
①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2∶3，补全离子方程式：
2CrO5+________==2Cr3++3O2↑+________+________。
②甲同学认为依据实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同，无法说明假设b是否成立，其理由是________。
（4）实验Ⅰ中总反应的离子方程式是________。
答案（共10分）
（1）将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，说明生成的气体是O2（1分）
（2）①取少量紫红色溶液于试管中，加入乙醚，振荡，静置，液体分为两层，上层呈蓝色（2分）
②Cr2O72−+4H2O2+2H+==2CrO5+5H2O（2分）
（3）①2CrO5+6H+==2Cr3++3O2↑+H2O2+2H2O（2分）
②实验Ⅱ、Ⅲ中，O2来源于CrO5、H2O2中的−1价O，且−1价O过量，当CrO5的量相同时，生成O2的体积相同，因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立（1分）
（4）Cr2O72−+3H2O2+8H+==2Cr3++3O2↑+7H2O（2分）
4（19年北京海淀）为探究不同条件下甘油（丙三醇）和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳条件，科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工艺研究。
实验1：
研究不同投料比对产率的影响
（1）理论分析合成甘油二酯所需辛酸与甘油的投料比（物质的量之比）为2∶1。
实验证明提高投料比，甘油二酯的产率会降低，其原因可能是。
实验2：
研究吸水剂对反应的影响
（2）硅胶易与羟基结合，故有较强的亲水性，易于吸附水分子。
但是在反应体系里加入硅胶后甘油二酯含量明显降低，说明合成甘油二酯的平衡发生了逆向移动，分析可能的原因是________。
实验3：
研究不同催化剂的催化效果
曲线
催化剂
纵坐标
1
脂肪酶I号
辛酸转化率
2
脂肪酶II号
辛酸转化率
3
脂肪酶I号
甘油二酯含量
4
脂肪酶II号
甘油二酯含量
图1
（3）其他条件相同时，不同脂肪酶（I号、II号）催化合成甘油二酯的效果如图1所示，选择此实验中催化效果相对最佳的反应条件是________（填字母序号）。
A．12h，I号B．24h，I号
C．12h，II号D．24h，II号
实验4：
研究温度对反应速率和产率的影响
图2图3
（4）选定脂肪酶做催化剂，继续实验。
综合图2和图3，选择6h时比较适宜的反应温度是________。
在6h之后，辛酸的转化率总趋势缓慢上升，30℃、40℃甘油二酯的含量上升，但是50℃的却有所降低，分析可能的原因是________。
答案
（1）辛酸的量增加，会有更多的甘油三酯生成，导致产物中甘油二酯的产率降低
（2）甘油分子有3个羟基，故硅胶对甘油的吸附能力也较强，降低了体系中反应物甘油的浓度，从而使合成甘油二酯的酯化反应平衡逆向移动，降低了甘油二酯的含量
（3）A
（4）
50℃
催化合成甘油二酯反应的脂肪酶，长时间处于高温下活性（选择性）下降，导致甘油二酯含量下降，副反应产物含量增加
5、（19年北京朝阳）Fe3O4呈黑色、有磁性，应用广泛。
以Fe3O4为吸附剂去除水中含磷物质是一种新的除磷措施。
（1）检验Fe3O4中铁元素的价态：
用盐酸溶解Fe3O4，取少量滴加，溶液变红；另取少量滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀。
（2）氧化—沉淀法制备Fe3O4
Ⅰ．向稀硫酸中加入过量铁粉，得到FeSO4溶液。
空气中存在O2，由于（用
离子方程式表示），可产生Fe3+。
过量铁粉的作用是除去Fe3+。
Ⅱ．在N2保护下，向热NaOH溶液中加入FeSO4溶液，搅拌，得到Fe（OH）2浊液。
将NaNO3溶液滴入浊液中，充分反应得到Fe3O4。
①用湿润红色石蕊试纸检验产物，（填现象），证明生成了NH3。
②
。
（将反应补充完整）
（3）含磷各微粒在溶液中的物质的量分数与pH的关系如下图所示。
下列分析正确的是。
a．KH2PO4的水溶液中：
c（H+）＞c（OH-）
b．K2HPO4溶液显碱性，原因是HPO42-的水解程度大于其电离程度
c．H3PO4是强电解质，在溶液中完全电离
（4）将Fe3O4加到KH2PO4溶液中，调节溶液pH。
pH对吸附剂Fe3O4表面所带电荷的影响：
pH＜6.8，Fe3O4表面带正电荷；pH＞6.8，Fe3O4表面带负电荷；pH=6.8，Fe3O4表面不带电荷。
Fe3O4对含磷微粒的去除率随pH的变化如下。
①pH=3时，吸附的主要微粒是。
②与pH=5时相比，pH=9时的去除率明显
下降，原因是：
。
答案
（1）KSCN溶液
（2）I．
II．①试纸变蓝
②
（3）ab
（4）①
②pH=5时，
带正电荷，含磷的主要微粒是
；pH=9时，
带负电
荷，含磷的主要微粒是
。
因此在pH=9时，吸附剂和含磷的主要微粒之间
的静电排斥作用强于pH=5时。
6、（19年北京海淀）某学习小组探究稀HNO3、浓HNO3与铜的反应。
装置（尾气处理装置略）
现象
Ⅰ中开始无明显现象，渐有小气泡生成，越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。
Ⅱ中反应剧烈，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色。
（1）试管Ⅰ中Cu与稀HNO3反应的化学方程式是。
（2）Ⅱ中反应的速率比Ⅰ中的快，原因是。
（3）针对Ⅱ中溶液呈绿色的原因，提出假设：
假设1：
Cu2+的浓度较大所致；
假设2：
溶解了生成的NO2。
探究如下：
取Ⅱ中绿色溶液，分为两等份。
①取一份于右图所示装置中，（填“操作”和“现象”），
证实Ⅱ中溶解了NO2。
②向另一份溶液加入（填化学试剂），溶液变为蓝色。
证实假设1不成立，假设2成立。
（4）对于稀HNO3与铜生成NO、浓HNO3与铜生成NO2的原因，提出两种解释：
解释1．HNO3浓度越稀，溶液中NO3-的数目越少，被还原时，每个NO3-从还原剂处获得较多电子的机会（填“增多”或“减少”），因此被还原为更低价态。
解释2．推测下列平衡导致了产物的不同，并通过如下实验证实了推测的合理性。
①B中盛放的试剂是。
②C中盛放Cu（NO3）2和。
③该小组证实推测的合理性所依据的实验现象是。
答案
（1）
（2）硝酸浓度大
（3）①向上拉动活塞a，试管内液面上方出现红棕色气体
②
（或CuO等）
（4）解释1．增多
解释2．①水
②浓硝酸
③C中溶液变绿
7、某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果．
实验Ⅰ（图1）
物质
0min
1min
1h
5h
FeSO4
淡黄色
桔红色
红色
深红色
（NH4）2Fe（SO4）2
几乎无色
淡黄色
黄色
桔红色
（1）上述（NH4）2Fe（SO4）2溶液pH小于FeSO4的原因是 （用化学用语表示）．溶液的稳定性：
FeSO4 （NH4）2Fe（SO4）2（填“＞”或“＜”）．
（2）甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保护了Fe2+，因为NH4+具有还原性．进行实验Ⅱ，否定了该观点，补全该实验．
操作
现象
取 ，加 ，观察．
与实验Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液现象相同．
（3）乙同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致，进行实验Ⅲ：
分别配制0.80molL﹣1pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH=1的FeSO4溶液长时间无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短．资料显示：
亚铁盐溶液中存在反应4Fe2++O2+10H2O⇌4Fe（OH）3+8H+．由实验Ⅲ，乙同学可得出的结论是 ，原因是 ．
（4）进一步研究在水溶液中Fe2+的氧化机理．测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2+的氧化速率与时间的关系如图2（实验过程中溶液温度几乎无变化）．反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是 ．
（5）综合以上实验，增强Fe2+稳定性的措施有 ．
答案：
某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果．
实验Ⅰ（图1）
物质
0min
1min
1h
5h
FeSO4
淡黄色
桔红色
红色
深红色
（NH4）2Fe（SO4）2
几乎无色
淡黄色
黄色
桔红色
（1）FeSO4 ＜ （NH4）2Fe（SO4）2（填“＞”或“＜”）．
（2）甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保护了Fe2+，因为NH4+具有还原性．进行实验Ⅱ，否定了该观点，补全该实验．
操作
现象
取 取2mLpH=4.0的0.80molL﹣1FeSO4溶液 ，加 加2滴0.01molL﹣1KSCN溶液 ，观察．
与实验Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液现象相同．
（3） 溶液pH越小，Fe2+越稳定 ，原因是 溶液中存在平衡4Fe2++O2+10H2O⇌4Fe（OH）3+8H+，c（H+）大，对平衡的抑制作用强，Fe2+更稳定 ．
（4） 生成的Fe（OH）3对反应有催化作用 ．
（5） 加一定量的酸，密封保存 ．
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