专题十九 实验化学 （选学）
【备考策略】作为选考题，为了与结构题处于同一区分度层次，一般考查以制备物质（2010年对硝基甲苯、2011年草酸、2012年次硫酸氢钠甲醛）为线索，考查绿色化学思想、实验化学的特定仪器或装置（如三颈瓶、抽滤装置）的原理和作用。若要选考，复习时结合综合实验的复习，研读《选修6》的特定仪器和特定操作，多多见习相关试题。展望2013年，江苏考题仍以有机物的制备为线索的实验考查。
类型一、绿色化学——实验的微型化
例1．据文献说明：2HNO3(浓)+NO=3NO2+H2O，某同学验证此反应设计了以下装置,操作过程是：
（1）检查装置的气密性
（2）在甲的烧瓶中加入石灰石，滴加稀硝酸，至达目的。
（3）将甲中铜丝伸入过量的稀硝酸中。
回答下列问题：
1.（2）的目的是 。
2. 如果按文献进行反应则（3）操作甲、乙的现象分别： 。
3. Ca(OH)2 NaOH混合溶液的作用是： 。
【知识介绍】微型化学实验,就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。
【变式训练1】(2012·宿迁中学)已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
类型二、物质的分离与提纯
例2：某化工厂制备氯化铜时，在密闭容器中将浓盐酸用水蒸气加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌，使之溶解。
已知： pH≤9. 6时，Fe2+以 Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH≥4.4时，Cu2+以Cu(OH)2的形式开始沉淀；pH≥6 .4时，Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe3+以 Fe(OH)3的形式完全沉淀。请回答下列问题：
（1）写出粗制氧化铜粉与浓盐酸反应的化学方程式 。
（2）工业上为除去溶液中的Fe2+，常使用NaClO，当向溶液中加入NaClO时，其反应的离子方程式为
。
（3）若此溶液只含Fe3+时，要调整pH在3～4之间，此时最好向溶液中加入 。
（4）25℃时，已知溶液中c(Cu2＋)与溶液pH的关系为lgc(Cu2＋)= 8.6－2pH．若溶液中 c(Cu2＋)为1 mol/L
则溶液pH为 ，此时溶液中的铁离子能否沉淀完全 ，Cu2＋是否开始出现沉淀 。
（5）还需什么操作才能得到CuCl2溶液 。
【总结提升】常见分离实验的注意事项
方法
注意事项
纸上层析
纸上层析要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度；溶解度太太，待分离物质会随流动相跑到前沿；太小．则会留在固定相附近，使分离效果不好。因此要根据待分离物质的性质选择合适的流动相。通常．对于能溶于H2O的待分离物质，以吸附在滤纸上的H2O作为固定相，以与H2O能混合的有机溶剂(如酵类)作流动相。
渗析[来源:学|科|网]
放在流动的水中效果更好
蒸馏
①蒸馏烧瓶要垫石棉网加热或水浴加热，不可直接受热。
②蒸馏烧瓶里的液体体积不要超过蒸馏烧瓶球部容积的1/2。
③若蒸馏烧瓶里的物质为纯液体时，要向其中加入少量洁净的碎玻璃片(或瓷片)，防止液体剧烈沸腾。
④温度计的最大量程要高于馏分的最高沸点。要使温度计的水银球处在蒸馏烧瓶的支管口处。
⑤若将馏分在冷凝管里用自来水冷却，自来水要从冷凝管的低口进、高口出。
过滤
过滤中要注意两“低”三“靠”。滤纸比漏斗边缘低，溶液比滤纸边缘低；滤纸紧靠漏斗内壁，引流的玻璃棒紧靠滤纸三层处，漏斗下面的导管紧靠烧杯内壁。
分液和萃取
①萃取剂应符合要求
②萃取后需静置再分液
③上层液体分别从分液漏斗上层倒出，下层溶液从分液漏斗下管放出
蒸发和结晶
①蒸发过程中用玻璃棒不断搅动溶液，防止局部温度过高造成溶液飞溅
②蒸发皿出现较多固体时，即停止加热
③为了得到较纯的晶体，可重新溶解后蒸发后再结晶即重结晶
洗气
①“长进短出”
②洗涤液不能吸收与所保留的气体且不产生新的气体
【变式训练2】工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用水蒸汽加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌，使之溶解，反应如下： CuO + 2HCl ＝ CuCl2 + H2O ，FeO + 2HCl ＝ FeCl2 + H2O。
已知：
物质
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe(OH)3
1.9
3.2
Fe(OH)2
7.0
9.0
Cu(OH)2
4.7
6.7
（1）若提供的药品有：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格请参照，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤：
________________________________________________________________。
（2）将除去Fe2＋后所得溶液小心加热浓缩，再冷却结晶，即可得CuCl2·xH2O。
①过滤操作中需要的玻璃仪器有________________________________________。
②经检测，CuCl2·xH2O中含水28.6%，则CuCl2·xH2O中x的值为 。
③如果要将CuCl2·xH2O处理为无水氯化铜，如何操作：
类型三、物质的制备分析
例3. （2012·淮安三模）二茂铁（结构如图11）是一个典型的金属有机化合物，实验室常用
氯化亚铁和环戊二烯在碱性条件下反应得到。反应原理为：
FeCl2+2C5H6+2KOH→Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O
二茂铁的熔点为172～173℃，在100℃开始升华。能溶于乙醚、二甲亚砜等非极性溶剂，不溶于水，对碱和非氧化性酸稳定。制备的步骤如下：
步骤1．在150mL的三颈瓶中加入25g细粉末状KOH和60mL无水乙醚，通入氮气并搅拌约10分钟使之尽可能溶解，然后加入5.5 mL环戊二烯,再搅拌10分钟。
步骤2. 向烧杯中加入25 mL二甲亚砜和6.5g新制的无水氯化亚铁，微热至40℃并搅拌使其溶解，然后加入滴液漏斗中。
步骤3. 按图12所示的装置装配好仪器，打开滴液漏斗的活塞，缓慢将氯化亚铁等加入三颈瓶中，并继续搅拌1小时。
步骤4. 反应结束后，将混合物倒入100mL 18%的盐酸溶液，将烧杯放在冰浴中冷却，搅拌约10分钟，使结晶完全。
步骤5. 抽滤，将获得的产品以冷水洗涤2～3次，低温风干得到粗制的二茂铁。
（1）步骤1中通入N2的目的可能是 。
（2）步骤2中，滴液漏斗侧边的玻璃导管的作用是 。
（3）实验装置中，冷凝管通水，水应从 口进（选填a或b）。
（4）步骤4将反应后的混合物倒入盐酸中，发生主要反应的离子方程式是 。
（5）步骤5用冷水洗涤是因为 ，因此可采用 的方法，进一步提纯二茂铁。
【考点透视】实验化学中相关操作的作用
（1）通惰性气体的作用，排空气、充分混合（起到搅拌作用）。
（2）气体装置导管连通器的作用，均衡上下压强便于液体下滴、去除下滴液体的体积精确测气体体积。
（3）产品洗涤，用冷水、热水、酒精洗涤，原因主要是减少目标物的损失。
（4）减压蒸馏的作用，降低目标物的沸点，防止目标物的分解。
（5）封闭蒸馏的作用，防止空气中的成分与之反应。
（6）抽滤的作用，含减压装置和布氏漏斗，能加快过滤速率。
【变式训练3】（2012·扬州三模）废紫铜制备氯化亚铜的工艺流程如下：
（1）为加快反应Ⅰ的速率，可以采取的措施有 、 。
（2）有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原，得到[CuCl2]-，则反应的离子方程式为
。Na2SO3要缓慢加到溶液中，原因是 。
（3）反应Ⅱ后用大量水稀释，其目的是（用离子方程式表示） 。
（4）先酸洗，再醇洗的目的是 。真空干燥的作用是 。
1．某化学兴趣小组设计了“苯与液溴取代反应”的微型实验
【建构装置】
（1）一回形针拉直插入橡皮塞，用钳子将下端扭成弯曲、上端扭成小圈；铝箔包裹约1g铁粉，用一细铜丝将铝箔箍于橡皮塞的下沿(不碍橡皮塞塞紧具支试管)(如下图)。
(2)配制1：4溴苯混合液，用滴管取大约1mL注入一具支试管；依次将约3mLCCl4、3mLAgNO3溶液注入另一支普通试管，导气管伸入下层液体(如下图)。
【操作过程】
(1)检查气密性、装液
(2)打开止水夹，回形针下插，捅破铝箔并旋转一周，铁粉落下，反应开始
(3)具支试管中反应停止（混和液不沸腾），用止水夹夹紧乳胶管
【回答问题】
（1）具支试管中的反应方程式是 和 ；
（2）怎样证明苯与液溴发生取代而不是加成反应：
；
（3）普通试管中CCl4的作用分别是 和 ；
（4）有同学认为可以将装置中AgNO3溶液，改成蒸馏水，然后用 ，也能实现实验目标。
（5）关于本实验设计，有关叙述正确的是
A.反应过程中始终处于封闭状态能防污染
B. HBr易溶于水，不溶于CCl4能防倒吸
C.操作简单，反应物少，现象明显。
2． （2012·南通二模）酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：
回答下列问题：
⑴SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ，加入Sn粉的作用是 。
⑵反应I生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式： 。
⑶检验沉淀已经“漂洗”干净的方法： 。
⑷反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1，则应控制溶液pH 。已知：Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。
⑸酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程式：
。
3． (2012·苏南四市二模)对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂(可循环使用)，在CCl4溶剂中，加入乙酸酐(有脱水作用)，45℃反应1 h。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(1) 上述实验中过滤的目的是________。
(2) 滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于________层(填“上”或“下”)；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有________。
(3) 下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
催化剂
[来源:Z.xx.k.Com]
硝化产物中各种异构体质量分数(%)[来源:Z,xx,k.Com]
总产率[来源:学_科_网]
(%)[来源:Zxxk.Com]
对硝基甲苯
邻硝基甲苯
间硝基甲苯
浓H2SO4
1.0
35.6
60.2
4.2
98.0
1.2
36.5
59.5
4.0
99.8
NaHSO4
0.15
44.6
55.1
0.3
98.9
0.25
46.3
52.8
0.9
99.9
0.32
47.9
51.8
0.3
99.9
0.36
45.2
54.2
0.6
99.9
① NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为 。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是 。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有 。
专题十九 实验化学(选学)
【例1】 (1) 石灰石与稀硝酸反应生成的CO2气体排尽系统中空气
(2) 分别出现无色气体、红棕色气体
(3) 吸收多余气体，防止污染环境
解析：本实验关键是防止氧气进入，以防发生副反应干扰实现实验意图。甲装置中石灰石与稀硝酸反应生成的CO2气体排尽系统中空气，然后铜丝伸入过量的稀硝酸中，甲装置产生无色气体(NO)，乙装置中出现红棕色气体(NO2)，多余的酸性气体被碱吸收(注意：即使是NO，也被吸收，方程式是NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
【变式训练1】 C 解析：KClO3与浓盐酸生成黄绿色Cl2，Cl2与NaBr生成橙色Br2，Cl2与KI反应生成I2，I2与淀粉呈蓝色，最后Cl2被NaOH溶液完全吸收。
【例2】 (1) CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O，FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O
(2) 2Fe2＋＋ ClO－＋2H＋===2 Fe3＋＋ Cl－＋H2O
(3) CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3
(4) 4.3 能 否
(5) 过滤
解析：(1) 粗制氧化铜粉中的 CuO和FeO都能与浓盐酸反应成CuCl2、FeCl2和H2O，据此可写出对应化学方程式。
(2) FeCl2具有还原性，NaClO在酸性环境下具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，ClO－被还原为Cl－。
(3) 水解除杂时，最好加难溶的物质，这样比较好分离过量的加入物，本题CuCl2中除去FeCl3，可加入难溶又消耗H＋的试剂，如CuO或Ca(OH)2或Cu2(OH)2CO3等。
(4) 根据lgc(Cu2＋)＝ 8.6－2pH，c(Cu2＋) ＝1mol/L，即得4
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