新教材高考化学一轮复习课时作业39化学实验中的综合探究与创新突破含答案

这是一份新教材高考化学一轮复习课时作业39化学实验中的综合探究与创新突破含答案，共12页。试卷主要包含了已知水合肼等内容，欢迎下载使用。


A．用装置甲制取并收集干燥纯净的NH3
B．用装置乙制取Fe（OH）2并能较长时间观察其颜色
C．用装置丙完成醋酸、碳酸和苯酚的酸性强弱验证实验
D．用装置丁实验室制取少量乙烯
2.[2022·安徽A10联盟阶段考]某小组为探究Ba（OH）2、CaCl2是否可以用于鉴别Na2CO3和NaHCO3，完成了下列实验。
下列说法正确的是（ ）
A．白色沉淀M、N均是BaCO3，产生M、N的离子方程式相同
B．白色沉淀X、Y均为CaCO3，少量气泡成分是HCl
C．CaCl2不能用于鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液
D．产生Y的离子方程式为Ca2＋＋2HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
3.[2022·北京海淀区期末]某小组同学欲通过实验探究影响金属与酸反应速率的因素，进行下列实验。
下列说法不正确的是（ ）
A．实验1获得的白色小颗粒可用焰色试验检验其中的Na元素
B．对比实验1与实验2，不能说明钠与镁的金属活动性强
C．对比实验1与实验2，能说明同温下NaCl的溶解度比MgCl2的小
D．金属钠、镁与盐酸反应的速率与生成物状态等因素有关
4.[2022·天津南开中学月考]下列实验过程可以达到实验目的的是（ ）
5.[2022·四川南充高中月考]CuSO4溶液是实验室中常用试剂。下列与CuSO4溶液有关的实验操作和结论都一定正确的是（ ）
6.已知水合肼（N2H4·H2O）有毒且不稳定，具有强还原性和强碱性。实验室用NaClO碱性溶液与尿素[CO（NH2）2]水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应可以制得水合肼，装置如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．分液漏斗中盛装尿素水溶液
B．三颈烧瓶中反应的离子方程式为：
ClO－＋CO（NH2）2＋2OH－===Cl－＋N2H4·H2O＋CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3))
C．球形冷凝管的作用是冷凝回流减少水合肼的挥发
D．反应完全后，分离出水合肼的实验操作为减压蒸馏
7.某化学兴趣小组欲制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一：制取氯酸钾和氯水。
利用如图所示的实验装置（部分夹持装置已省略）进行实验。
（1）将Cl2通入B装置中得到的含氯产物为KClO3和KCl，该反应的离子方程式为 。
（2）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶、过滤洗涤。过滤时需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 。
实验二：比较Cl2、Br2、I2的氧化性强弱。
为比较Cl2、Br2、I2的氧化性强弱，设计了如图所示的实验步骤：
（3）加入10滴氯水时发生反应的离子方程式为_______________________________。
（4）加入10滴KI溶液时，溶液的颜色由橙黄色变为橙红色，说明氧化性： （填“Br2”或“I2”，下同）> 。
（5）加入1 mL CCl4后，振荡静置，最终试管中的现象为
________________________________________________________________________。
8.[2022·山东德州一模]无水四氯化锡（SnCl4）常用作有机合成的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡（熔点为232 ℃）与Cl2反应制备SnCl4，某小组拟设计实验制备无水四氯化锡并探究其性质：
Ⅰ.查阅资料，得知：
Ⅱ.设计实验，装置如图
回答下列问题：
（1）仪器A的名称是 ，导管D的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）装置Ⅱ作用是除去氯气中的HCl，用平衡移动原理解释30%硫酸的作用： 。
（3）试剂B的作用是 。
（4）为防止产品中带入副产物SnCl2，可采取的措施有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）装置Ⅳ采用多孔耐高温泡沫的目的是
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）SnCl4遇氨气、水蒸气产生“浓白烟”，因此可用来制作烟幕弹。用化学方程式表示其原理：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅲ.最后进行产品纯度测定：
（7）取w g SnCl4产品用足量蒸馏水吸收得到吸收液250 mL。准确量取25.00 mL吸收液于锥形瓶中，用c ml·L－1 AgNO3标准溶液滴定至终点，滴定前读数为V1 mL，终点读数为V2 mL（杂质不参与反应），利用上述数据计算产品纯度为 %（用含w、c、V1、V2的代数式表示）。
9.某小组同学欲探究NH3催化氧化反应，按如图装置进行实验。
已知A、B装置可选药品：浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
（1）仪器a的名称为 ；仪器b的名称为 。
（2）装置A烧瓶中固体的作用为 （填序号）
A．催化剂 B．氧化剂
C．还原剂 D．反应物
（3）仪器b中盛放的试剂可以是 （填序号）
A．浓硫酸 B．碱石灰
C．五氧化二磷 D．硫酸铜
（4）装置E中发生反应的化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）甲乙两同学分别按上述装置进行实验，一段时间后。
①甲观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是 （写化学式）；
②乙观察到装置F中有红棕色气体，装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）为帮助甲实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进。你的改进措施是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10.[2021·江苏泰州期末]某兴趣小组欲探究反应2Fe2＋＋I2⇌2Fe3＋＋2I－，设计如下实验：
（1）Ⅰ、Ⅱ均未检验出Fe3＋，检验有无Fe3＋的试剂是 。
（2）经检验，Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3＋。对Fe3＋产生的原因作出如下假设：
假设a：Fe2＋被空气氧化，离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
假设b：Fe2＋被酸性溶液中的NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) 氧化；
假设c：Fe2＋被I2氧化。
小组同学通过进一步实验证实了a、b不是产生Fe3＋的主要原因，又查阅资料得知I2＋2Fe2＋⇌2Fe3＋＋2I－的反应限度小、产生的c（Fe3＋）低，故推测c（Fe3＋）增大是因为向Ⅱ的浅黄色溶液中加入AgNO3溶液后， ，促使该平衡正向移动。
（3）上述推测虽然合理，但Ⅳ中灰黑色浑浊中只检验出少量AgI，主要成分是Ag。小组同学查阅资料得知新制的AgI见光分解速率较慢，故又对Ⅱ→Ⅲ过程中产生Fe3＋的原因提出了假设d：_______________，该反应的离子方程式为_______________，并设计实验证明该假设合理，实验方案为_______________。
（4）经测定，Ⅲ→Ⅳ的过程中温度几乎无变化，c（Ag＋）随反应时间的变化如图所示。若在实验开始时，先向Ⅲ的溶液中加入几滴Fe2（SO4）3溶液，c（Ag＋）随反应时间的变化相同。则Ⅳ中迅速出现灰黑色浑浊的原因可能是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时作业39 化学实验中的综合探究与创新突破
1．解析：用向下排空气法收集氨气，故A错误；装置乙中铁作阴极，不能生成亚铁离子，乙装置不能生成Fe（OH）2，故B错误；醋酸具有挥发性，醋酸、二氧化碳都能与苯酚钠反应生成苯酚，不能用装置丙验证醋酸、碳酸和苯酚的酸性强弱，故C错误；乙醇在浓硫酸作用下加热到170 ℃发生消去反应生成乙烯和水，实验室中可用装置丁制取少量乙烯，故D正确。
答案：D
2．解析：10滴1 ml·L－1 Ba（OH）2溶液分别滴加到1 mL 1 ml·L－1 Na2CO3溶液和1 mL 1 ml·L－1 NaHCO3溶液中，均产生白色沉淀碳酸钡，但是反应原理不同，分别为CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋Ba2＋===BaCO3↓；2HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ＋2OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋2H2O；10滴1 ml·L－1 CaCl2溶液分别滴加到1 mL 1 ml·L－1 Na2CO3溶液和1 mL 1 ml·L－1 NaHCO3溶液中，均产生白色沉淀碳酸钙，但是10滴1 ml·L－1 CaCl2溶液与1 mL 1 ml·L－1 NaHCO3溶液反应除了生成CaCO3外，还有二氧化碳气体产生。根据以上分析可知，白色沉淀M、N均是BaCO3，但是产生M、N的离子方程式不同，A错误；白色沉淀X、Y均为CaCO3，少量气泡成分是二氧化碳，B错误；加入氯化钙溶液后，二者产生的现象不同，可以鉴别两种盐，C错误；产生Y的离子方程式为Ca2＋＋2HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，D正确。
答案：D
3．解析：通过对比实验1和实验2的操作与现象可知，实验1中钠太活泼，投入浓盐酸中，立即与浓盐酸反应生成氢气和溶解度不大的氯化钠，NaCl附着在还未反应的Na表面，阻碍了反应的进行，所以出现题述现象；实验2中，利用相同表面积的Mg做相同的实验，Mg先下沉，后迅速与盐酸反应生成氢气，最终产生的氢气比实验1多。Na元素可用焰色试验来检验，若白色小颗粒中含Na元素，则焰色试验为黄色，A正确；根据上述分析可知，对比实验1与实验2的操作与现象，能说明钠比镁的金属活动性强，只是因为Na表面生成的白色固体颗粒阻碍了Na与HCl的进一步反应，B错误；对比实验1与实验2，实验1中有白色固体，实验2中没有，则说明同温下NaCl的溶解度比MgCl2的小，C正确；通过实验可得出，金属钠、镁与盐酸反应的速率不仅与自身的性质有关，还与生成物状态等因素有关，D正确。
答案：B
4．解析：氢氧化钠溶于水放热，因此溶解后需要冷却到室温，再转移至容量瓶中，A错误；氯化铁具有氧化性，能被维生素C还原为氯化亚铁，从而使溶液颜色发生变化，所以向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，通过观察颜色变化可以探究维生素C的还原性，B正确；向稀盐酸中加入锌粒，生成氢气，由于生成的氢气混有氯化氢和水蒸气，因此将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸，不能先通入浓硫酸，因为氢氧化钠溶液中也会带出水蒸气，C错误；向2支盛有不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入5% H2O2溶液，发生反应的离子方程式为HSO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ＋H2O2===SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ＋H＋＋H2O，反应过程中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，D错误。
答案：B
5．解析：将等体积、等物质的量浓度的Fe2（SO4）3和CuSO4溶液加入等体积、等浓度的H2O2溶液中，前者产生气泡更快，但由于两溶液中硫酸根离子浓度不同，因此不能说明Fe3＋的催化效果好于Cu2＋，A错误；在一定量硫酸锌溶液中加入少量硫化钠溶液，生成ZnS白色沉淀，过滤、洗涤后，向沉淀中加入适量硫酸铜溶液，沉淀变成黑色，说明ZnS转化为CuS沉淀，则Ksp（CuS）答案：B
6．解析：A.生成产物水合肼有强还原性，而NaClO具有强氧化性，所以要严格控制NaClO的用量，防止过多将水合肼氧化，错误；B.次氯酸根和尿素在碱性条件下反应，根据得失电子守恒得到反应的离子方程式为：ClO－＋CO（NH2）2＋2OH－===Cl－＋N2H4·H2O＋CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ，正确；C.防止水合肼的挥发，用球形冷凝管进行冷凝回流，正确；D.因为水合肼不稳定，反应完全后，因此分离出水合肼的实验操作为减压蒸馏，正确。
答案：A
7．解析：（1）将Cl2通入B装置中得到含氯产物为KClO3和KCl，根据得失电子守恒、电荷守恒，反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(△)) ClO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ＋5Cl－＋3H2O；（2）过滤时需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；（3） 向溴化钠溶液加入10滴氯水时，氯气和溴化钠反应生成氯化钠和溴单质，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；（4）溴单质置换出碘化钾溶液中的碘单质，说明溴的氧化性大于碘；（5）四氯化碳能萃取碘水中的碘单质，加入1 mL CCl4后，振荡静置，最终试管中的现象为液体分层，上层液体呈无色，下层液体呈紫红色。
答案：（1）3Cl2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(△)) ClO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ＋5Cl－＋3H2O
（2）（普通）漏斗
（3）Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
（4）Br2 I2
（5）液体分层，上层液体呈无色，下层液体呈紫红色
8．解析：（1）仪器A的名称是蒸馏烧瓶，导管D的作用是平衡气压使浓盐酸顺利流下。（2）装置Ⅱ作用是除去氯气中的HCl，用平衡移动原理解释30%硫酸的作用为30%硫酸中的H＋使Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO平衡左移，减少氯气损失。（3）试剂B的作用是防止C中的水蒸气进入收集装置引起SnCl4水解。（4）为防止产品中带入副产物SnCl2，可采取的措施有增大Cl2的通入量、控制装置Ⅳ反应温度在232 ℃～652 ℃之间。（5）装置Ⅳ采用多孔耐高温泡沫的目的是增大接触面积、加快反应速率。（6）SnCl4遇氨气、水蒸气产生“浓白烟”，因此可用来制作烟幕弹，用化学方程式表示其原理为SnCl4＋4NH3＋（2＋x）H2O===SnO2·xH2O＋4NH4Cl。（7）由SnCl4～4HCl～4AgCl～4AgNO3可知，产品纯度为
eq \f(（V2－V1）×10－3 L×c ml·L－1×\f(1,4)×\f(250,25)×261 g·ml－1,w g) ×100%＝ eq \f(261c（V2－V1）,4w) %。
答案：（1）蒸馏烧瓶 平衡气压使浓盐酸顺利流下
（2）30%硫酸中的H＋使Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO平衡左移，减少氯气损失
（3）防止C中的水蒸气进入收集装置引起SnCl4水解
（4）增大Cl2的通入量、控制装置Ⅳ反应温度在232 ℃～652 ℃之间
（5）增大接触面积、加快反应速率
（6）SnCl4＋4NH3＋（2＋x）H2O===SnO2·xH2O＋4NH4Cl
（7） eq \f(261c（V2－V1）,4w)
9．解析：该实验目的是探究氨的催化氧化反应，结合实验装置，装置A为制备氧气，装置A烧瓶中固体的作用为制取氧气用到的二氧化锰；装置B为制备氨气，氨气需要用固体碱石灰干燥；装置E中发生反应NH3催化氧化；装置F中生成的一氧化氮和氧气转化成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，白烟是由于氨气和硝酸反应生成了白色的NH4NO3固体，装置F中有红棕色气体，即二氧化氮气体，在装置G中，生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，金属铜和硝酸反应生成蓝色硝酸铜溶液，据此分析解答。（1）仪器a的名称为分液漏斗；仪器b的名称为干燥管；（2）A中制备气体为氧气，装置A烧瓶中固体的作用为制取气体用到的二氧化锰，利用过氧化氢制取氧气实验中，加入二氧化锰做催化剂加快产生氧气速率；（3）B中制备气体为氨气，氨气中混有水蒸气，需要用固体碱石灰干燥，所以仪器b中盛放的试剂为碱石灰；（5）①装置F中生成的一氧化氮和氧气转化成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，白烟是由于氨气和硝酸反应生成了白色的NH4NO3固体； ②装置F中有红棕色气体，即二氧化氮气体，在装置G中，生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，获得硝酸，金属铜和硝酸反应，3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O实质是：3Cu＋8H＋＋2NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；（6）为了氧化氨气，氧气需过量，为帮助甲实现在装置F中也观察到红棕色气体，需增加氧气的量，减少氨气的量，A为制氧气的装置，则增加 A中的产气量，减少装置B中的产气量。
答案：（1）分液漏斗 干燥管 （2）A （3）B
（4）4NH3＋5O2 eq \(=====,\s\up11(催化剂),\s\d4(高温)) 4NO＋6H2O
（5）①NH4NO3 ②3Cu＋8H＋＋2NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（6）增加 A中的产气量，减少装置B中的产气量
10．解析：（1）检验Fe3＋的试剂可以为KSCN溶液。
（2）Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3＋，若是亚铁离子被空气中的氧气氧化，则对应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；Ⅱ中存在反应I2＋2Fe2＋⇌2Fe3＋＋2I－，加入AgNO3溶液后，Ag＋与I－反应产生黄色沉淀，I－浓度降低，使上述平衡正向移动。（3）Ⅳ中灰黑色浑浊中只检验出少量AgI，主要成分是Ag，说明银离子被还原，则一定有微粒被氧化，故产生Fe3＋的原因可能是银离子将亚铁离子氧化，反应的离子方程式为Fe2＋＋Ag＋===Fe3＋＋Ag↓。（4）Ⅲ→Ⅳ的过程中，温度几乎不变，发生反应Fe2＋＋Ag＋===Fe3＋＋Ag↓，实验开始时，向Ⅲ中加入几滴Fe2（SO4）3溶液，仍能迅速出现灰黑色沉淀，且c（Ag＋）变化图像与未加Fe2（SO4）3溶液相同，说明Fe3＋不能催化该反应，则单质银为该反应的催化剂，反应一段时间后，催化剂是影响反应速率的主要因素。
答案：（1）KSCN溶液（其他合理答案均可）
（2）4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O Ag＋结合I－生成AgI沉淀，使溶液中I－浓度降低
（3）可能由Ag＋氧化产生 Fe2＋＋Ag＋===Fe3＋＋Ag↓ 向1 mL 0.1 ml·L－1 FeSO4溶液中加入1 mL 0.1 ml·L－1 AgNO3溶液，出现灰黑色固体后，取上层清液于试管中，再向试管中加入硫氰化钾溶液，若溶液变红，则证明假设成立
（4）反应生成的Ag作催化剂，加快了反应速率试剂
1 mL 1 ml·L－1 Na2CO3溶液
1 mL 1 ml·L－1 NaHCO3溶液
10滴1 ml·L－1Ba（OH）2溶液
白色沉淀M
白色沉淀N
10滴1 ml·L－1CaCl2溶液
白色沉淀X
白色沉淀Y，少量气泡
实验装置
序号
实验操作
实验现象
实验1
取下胶塞，放入一小片金属钠，迅速塞上胶塞
钠浮在液面上并来回移动，表面出现白色固体；白色固体逐渐沉到烧杯底部，液体不沸腾；气球迅速鼓起，15 s时测量气球直径约为3 cm
实验2
取下胶塞，放入与钠表面积基本相同的镁条，迅速塞上胶塞
镁条开始时下沉，很快上浮至液面，片刻后液体呈沸腾状，同时产生大量白雾；气球迅速鼓起，15 s时测量气球直径约为5 cm
选项
实验目的
实验过程
A
配制0.400 0 ml·L－1 NaOH溶液
称取4.0 g固体NaOH于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解后，立即转移至250 mL容量瓶中，定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒，之后将生成的气体依次通过浓硫酸、NaOH溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入5%H2O2溶液，观察实验现象
选项
A
B
实验操作
结论
Fe3＋催化效果好于Cu2＋
Ksp（CuS）选项
C
D
实验操作
结论
NO2能用排空气法收集
可获得胆矾晶体
性质
物质
物质性质
化学性质
SnCl2
熔点：246 ℃
沸点：652 ℃
较弱的还原性
SnCl4
熔点：－33 ℃
沸点：114 ℃
遇水蒸气剧烈水解产生白雾，产物之一是SnO2·xH2O