高考化学二轮复习专题强化练习：专题十二化学综合实验设计与评价

专题十二 化学综合实验设计与评价 1．(2020·济南模拟)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，其沸点为－5.5 ℃，易 水解。已知：AgNO2 微溶于水，能溶于硝酸，AgNO2＋HNO3═══AgNO3＋HNO2，某学习小 组在实验室用 Cl2 和 NO 制备 ClNO 并测定其纯度，相关实验装置如图所示。 (1)制备 Cl2 的发生装置可以选用__A(或 B)__(填字母代号)装置，发生反应的离子方程式 为__MnO2＋4H＋＋2Cl －═══ △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或 2MnO － 4 ＋10Cl －＋16H＋═══2Mn2＋＋ 5Cl2↑＋8H2O)__。 (2) 欲 收 集 一 瓶 干 燥 的 氯 气 ， 选 择 合 适 的 装 置 ， 其 连 接 顺 序 为 a→__f→g→c→b→d→e→j→h__(按气流方向，用小写字母表示)。 (3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯： ①实验室也可用 B 装置制备 NO，X 装置的优点为__随开随用，随关随停__。 ②检验装置气密性并装入药品，打开 K2，然后再打开 K3，通入一段时间气体，其目的 是__排干净三颈烧瓶中的空气__，然后进行其他操作，当 Z 中有一定量液体生成时，停止 实验。 (4)已知：ClNO 与 H2O 反应生成 HNO2 和 HCl。 ①设计实验证明 HNO2 是弱酸：__用玻璃棒蘸取 NaNO2 溶液，点在红色石蕊试纸中央， 若试纸变蓝，说明 HNO2 是弱酸__。(仅提供的试剂：1 mol·L－1 盐酸、1 mol·L－1 HNO2 溶液、 NaNO2 溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸)。 ②通过以下实验测定 ClNO 样品的纯度。取 Z 中所得液体 m g 溶于水，配制成 250 mL 溶液；取出 25.00 mL 样品溶于锥形瓶中，以 K2CrO4 溶液为指示剂，用 c mol·L－1 AgNO3 标 准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为 20.00 mL。滴定终点的现象是__滴入最后一滴 标准液，生成砖红色沉淀，且半分钟内无变化__，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为 __1 310c m %__。[已知：Ag2CrO4 为砖红色固体；Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1×10 －12] 【解析】 (1)可以用二氧化锰和浓盐酸加热制备氯气，发生装置属于固液加热型的， 反应的化学方程式为 MnO2＋4HCl(浓)═══ △ MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为：MnO2＋4H ＋＋2Cl－═══ △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，(或用 KMnO4 与浓盐酸常温下制备 Cl2，发生装置属于固 液不加热型，反应的离子方程式为 2MnO－ 4 ＋10Cl－＋16H＋═══2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)。(2) 制得的氯气中会混有水蒸气和氯化氢，用饱和食盐水除氯化氢，浓硫酸吸收水分，用向上排 空气法收集氯气，最后进行尾气处理，故其连接顺序为 f→g→c→b→d→e→j→h。(3)①实验 室也可用 B 装置制备 NO，X 装置的优点为随开随用，随关随停。②检验装置气密性并装入 药品，打开 K2，然后再打开 K3，通入一段时间气体，其目的是把三颈烧瓶中的空气排尽， 防止 NO 被空气中的氧气氧化；(4)①要证明 HNO2 是弱酸可证明 HNO2 中存在电离平衡或证 明 NaNO2 能发生水解，根据题目提供的试剂，应证明 NaNO2 溶液呈碱性；故设计的实验方 案为：用玻璃棒蘸取 NaNO2 溶液，点在红色石蕊试纸中央，若试纸变蓝，说明 HNO2 是弱 酸。②以 K2CrO4 溶液为指示剂，用 c mol·L－1AgNO3 标准溶液滴定至终点，滴定终点的现象 是：滴入最后一滴标准液，生成砖红色沉淀，且半分钟内无变化；取 Z 中所得液体 m g 溶 于水，配制成 250 mL 溶液；取出 25.00 mL 中满足：n(ClNO)＝n(Cl－)＝n(Ag＋)＝c×0.02 L ＝0.02 c mol，则 250 mL 溶液中 n(ClNO)＝0.2c mol，m(ClNO)＝n×M＝0.2c mol×65.5 g/mol ＝13.1c g，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为(13.1c g÷m g)×100%＝1 310c m %。 2．(2020·江苏高考·22)羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。 制备少量羟基乙酸钠的反应为 ClCH2COOH ＋2NaOH―→HOCH2COONa ＋NaCl＋H2O ΔH