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专题26 综合性化学实验
该类题目涉及的知识面广，单个知识点的难度并不大，但由于多个知识点在一起，客观上增加了解题的难度。高考对非选择实验题的考查，主要包括设计与评价实验方案，探究物质的性质，实验条件的控制和实验绿色化要求等，近几年化学实验综合题常将定性试验与定量实验相结合，将实验基础与实验操作相结合，立足于对考生综合实验能力的考查。
通过研究近几年的高考试题，在综合实验题中主要是以常见气体或有机物为载体，考查物质的制备实验，同时兼顾基本操作的考查和化学计算能力的考查，如计算产品的产率，并分析产生误差的原因等。
一、物质制备类实验
例1.过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：
(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是________________________________________。 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于______________________________。 (2)右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________(填标号)。 a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b．玻璃棒用作引流
c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁 d．滤纸边缘高出漏斗
e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 (二)过氧化钙的制备
稀盐酸、煮沸、过滤氨水和双氧水过滤
CaCO3――→滤液――→ ――→白色结晶 ②冰浴③
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是________。
(4)步骤③中反应的化学方程式为_______________________________________ ________________________________________________________________________， 该反应需要在冰浴下进行，原因是_______________________________________
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________________________________________________________________________。 (5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是________________________________________________________________________。
(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是________________，产品的缺点是________________________。
【答案】(1)调节溶液pH 使Fe(OH)3沉淀 过滤分离
(2)ade (3)酸 除去溶液中的CO2 (4)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O 温度过高时双氧水易分解 (5)去除结晶表面水分 (6)工艺简单、操作方便 纯度较低
[命题点研究]
第(1)问考查阳离子的分离与提纯
除去Ca中混有的Fe，加入氨水，使Fe转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 第(2)问考查过滤的实验操作和使用范围
用过滤的方法可除去溶液中的大颗粒沉淀。过滤装置中漏斗末端要紧靠烧杯内壁、滤纸边缘要低于漏斗沿，用玻璃棒在漏斗中搅动容易弄碎滤纸。
第(3)问考查CaCO3与盐酸的反应原理及碳酸的酸性
CaCO3与盐酸反应时产生CO2气体，其水溶液呈酸性，煮沸的目的除去溶液中CO2，以防止CaO2与酸反应。
第(4)问考查质量守恒定律及H2O2的不稳定性
依据原子守恒，CaCl2与H2O2、氨水反应制得CaO2，同时还生成NH4Cl和H2O。 由于H2O2性质不稳定，受热易分解，故应在冰水浴中进行。 第(5)问考查混合物的分离与提纯
过氧化钙晶体经水洗后，表面会残留水分，利用酒精的易挥发性及与水互溶，可除去晶体表面的水分。
第(6)问考查实验方案的评价
该方法一步可以直接制得CaO2，故工艺简单，操作方便；但产品中混有CaCO3杂质，产品的纯度较低。
例2.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：
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实验步骤：
在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143 ℃馏分，得乙酸异戊酯3.9 g。
回答下列问题：
(1)仪器B的名称是________。
(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是________，第二次水洗的主要目的是________。
(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后________(填标号)。 a．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出 b．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出 d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是___________________________________________。 (5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_____________________________________。 (6)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是________(填标号)。
(7)本实验的产率是________(填标号)。
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a．30% c．60%
B．40% D．90%
(8)在进行蒸馏操作时，若从130 ℃便开始收集馏分，会使实验的产率偏________(填“高”或“低”)，其原因是________________________________________。
【答案】(1)球形冷凝管 (2)洗掉大部分硫酸和乙酸 洗掉碳酸氢钠溶液 (3)d (4)提高异戊醇的转化率 (5)干燥 (6)b (7)c (8)高 会收集少量未反应的异戊醇
[命题点研究]
第(1)问考查仪器的名称 仪器B为球形冷凝管。 第(2)问考查除杂方案的设计
依据各物质的溶解性确定乙酸异戊酯中混有的杂质是乙酸、异戊醇、浓硫酸、水等。除杂的方案设计为：
第(3)问考查分液的实验操作
乙酸异戊酯难溶于水且密度比水小，故分层后，先将下层液体从下口流出，再将乙酸乙戊酯从上口倒出。
第(4)问考查平衡移动原理的应用
乙酸与异戊醇的反应为可逆反应，增大乙酸的用量，可以使平衡正移，可以提高异戊醇的转化率。
第(5)问考查除杂知识[参见第(2)问] 第(6)问考查蒸馏的实验操作
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蒸馏时温度计水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处，且应使用直形冷凝管，若使用球形冷凝管会造成蒸馏液残留而损失。
第(7)问考查产品纯度(即产率)计算 由反应方程式：
可知，4.4 g异戊醇完全反应消耗3.0 g乙酸，
3.9 g生成6.5 g乙酸异戊酯，则可求得该反应的产率为×100%＝60%。
6.5 g
第(8)问考查除杂知识[参见第(2)问]
例3.实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0～5 ℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe和Fe(OH)3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
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(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为________________________________，将制备的Cl2通过装置B可除去________(填化学式)。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0～5 ℃进行，实验中可采取的措施是________、________。
(3)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为________________________。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L KOH溶液中，_____________________________________
________________________________________________________________________ (实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。
【答案】(1)2MnO4＋16H＋10Cl===2Mn＋5Cl2↑＋8H2O HCl (2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
(3)在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
(4)用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再
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