考点14  化学实验综合题
1．（2021·山东高三三模）氰化氢(HCN)和乙腈(CH3CN)作为重要的化工原料，在合成医药和精细化学品等领域有广泛用途。实验室中制备氰化氢和乙腈的装置如下图所示。
回答下列问题：
（1）甲烷和氨气反应生成HCN和一种单质气体的化学方程式为___________。
（2）实验室中制备CH4和NH3的反应原理分别为：
制备
制备NH3(以浓氨水和生石灰为原料)：___________。
下图所示分别为制备CH4和NH3并得到合适体积比混合气体的装置，根据上述原理选择合适的仪器并连接成装置，则连接顺序为a→e，___________→f(填接口标号)。装置E中的试剂为___________(选填“饱和食盐水”、“浓硫酸”或“四氯化碳”)。装置E相当于上述图1装置中的___________。
（3）实验过程中，选择不同的温度，对氰化氢和乙腈的选择性不同，下图所示为不同温度下甲烷的转化率和氰化氢、乙腈的选择性关系。高温时，甲烷的转化率升高，但乙腈的选择性却降低，原因是___________。
实验过程中，采用不同的催化剂，HCN的产率不同，下图所示分别为不同温度，不同催化剂条件下HCN、H2和N2的产率关系图。
由图可知，低温条件下最适宜的催化剂为___________，高温条件下，选择该催化剂不如另外两种作催化剂时HCN产率高的原因是___________。
【答案】        d    四氯化碳    气体流量计和气体混合器    高温时，甲烷和氨气反应生成氰化氢的倾向大，为主要反应    Ni    氮、氢两种元素更多的转化为氮气和氢气   
【分析】
甲烷和氨气在气体混合器中发生化学反应生成氰化氢和氢气，化学方程式为，制备：，应选择A装置，制备NH3：，因选择D装置，E装置是混合氨气和甲烷，则所选试剂不能将氨气、甲烷溶解，所以试剂X为四氯化碳。
【详解】
（1）甲烷和氨气反应生成氰化氢和一种单质气体，推测该单质气体为氢气，根据原子守恒，该反应的化学方程式为：；
（2）浓氨水和生石灰反应生成氨气和氢氧化钙，化学方程式为：；制备：，应选择A装置，所以a→e，，制备NH3：，因选择D装置，所以d→f；E装置是混合氨气和甲烷，则所选试剂不能将氨气、甲烷溶解，所以试剂X为四氯化碳；装置E相当于上述图1装置中的气体流量计和气体混合器；
（3）由图可知，高温时，甲烷和氨气反应生成氰化氢的倾向大，为主要反应，所以高温时，甲烷的转化率升高，但乙腈的选择性却降低；由图可知，低温条件下，Ni作催化剂条件下HCN的产率较高，所以低温条件下最适宜的催化剂为镍；高温时，Ni作催化剂，氮、氢两种元素更多的转化为氮气和氢气，使得HCN产率不如另外两种作催化剂时HCN产率高。
2．（2021·贵州贵阳市·高三二模）1，2-二溴乙烷在农业、医药上有多种用途，也可用作汽油抗震液中铅的消除剂．用浓硫酸、乙醇和液溴制备1，2-二溴乙烷的原理和装置如下(加热及夹持装置略)．
第一步用乙醇制乙烯：(加热时，浓硫酸可使乙醇炭化)；
第二步将乙烯通入液溴： (反应放热)．
有关数据列表如下：
95%乙醇
1，2-二溴乙烷
液溴
状态
无液体
无液体
深红棕液体
密度/
0.81
2.2
2.91
沸点/(℃)
78.5
132
58.8
熔点/(℃)
9
回答下列问题：
（1）装置A用于制备乙烯，仪器a的名称为______．
（2）装置B是安全瓶，可监测实验进行时D中是否发生堵塞，若发生堵塞，装置B的玻璃管中可能出现的现象是_______．
（3）装置C中盛装的是溶液，若没有装置C，装置D中还可能发生反应的化学方程式为____；装置C与D之间可增加一个盛装品红溶液的试剂瓶，目的是_________．
（4）装置D中试管和烧杯内水的作用分别是______、_________．
（5）反应结束后，将粗产物依次用10%的氢氧化钠溶液和水洗涤，选用以下实验仪器_____(填编号)进行分离后加入无水氧化钙干燥，静置一段时间后弃去氯化钙，最终经______(填实验操作名称)得到产品．
（6）本次实验中，1，2-二溴乙烷的产率为_______________．
【答案】蒸馏烧瓶    玻璃管中的液面上升        验证二氧化硫是否被除尽    液封    降温    ②④    蒸馏    80%   
【分析】
利用乙醇的消去反应制备乙烯，装置B是安全瓶，监测实验进行时D中是否发生堵塞，制备过程中可能产生杂质气体和，干扰乙烯与溴的反应，所以利用装置C将其除去，D中反应生成1，2-二溴乙烷，装置E进行尾气吸收，据此分析答题。
【详解】
（1）观察仪器a的结构特征可知，仪器a为蒸馏烧瓶，故答案为：蒸馏烧瓶；
（2）如果实验进行时D中发生气路堵塞，B中气体增多压强增大，将B中水压入长玻璃管内，所以玻璃观内液面上升，故答案为：玻璃管中的液面上升；
（3）浓硫酸有脱水性可以将乙醇脱水碳化，单质碳可以和浓硫酸发生下述反应，装置C中盛装的是溶液，可以将和气体吸收，若没有装置C，和发生下述反应，装置C吸收，装置C与D之间增加一个盛装品红溶液的试剂瓶可以检验二氧化硫是否被除尽，故答案为：；验证二氧化硫是否被除尽；
（4）溴单质易挥发，试管内水的作用为形成液封，防止溴的挥发，溴和乙烯的反应放热，需要对装置冷却降温进而防止溴的挥发，故答案为：液封；降温；
（5）生成的1，2-二溴乙烷与水不互溶，分离方法为分液，选择实验仪器分液漏斗和烧杯，分离后加入无水氧化钙干燥，静置一段时间后弃去氯化钙，继续用蒸馏实验方法得到纯净产品，故答案为：②④；蒸馏；
（6）依据题中信息可计算出单质溴和乙醇的物质的量如下：，，由反应和可知少量，用来计算1，2-二溴乙烷
的理论产量为，所以1，2-二溴乙烷的产率，故答案为80%。
3．（2021·江西新余市·高三二模）硫(KSCN)俗称玫瑰红酸钾，是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业制备硫的实验装置如下图所示：
已知：①不溶于水，密度比水的大；②不溶于；③三颈烧瓶内盛放有、水和催化剂。
回答下列问题：   
（1）制备溶液：
①实验前，经检验装置的气密性良好。其中装置B中的试剂是______。三颈烧瓶的下层液体必须浸没导气管口，目的是______。
②实验开始时，打开，加热装置A、D，使A中产生的气体缓缓通入D中，发生反应(该反应比较缓慢)至消失。
（2）制备KSCN溶液：
①熄灭A处的酒精灯，关闭，移开水浴，将装置D继续加热至105℃，当完全分解后，打开，继续保持液温105℃，缓缓滴入适量的KOH溶液，发生反应的化学方程式为______。
②使用KOH溶液会使产品KSCN固体中混有较多的，工业上用相同浓度的溶液替换KOH溶液，除了原料成本因素外，优点是______。
③装置E的作用是______。
（3）制备KSCN甲烷与反应晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压______、______、过滤、洗涤、干燥，得到硫晶体。
（4）测定晶体中KSCN的含量：称取10.0g样品，配成1000mL溶液。量取20.00mL溶液于锥形瓶中，加入适量稀硝酸，再加入几滴溶液作指示剂，用标准溶液滴定，达到滴定终点时消耗，标准溶液20.00mL。
①滴定时发生的反应：(白)。则判断到达滴定终点的方法是______。
②晶体中KSCN的质量分数为______(计算结果精确至0.1%)。
【答案】碱石灰    使反应物和充分接触，并防止发生倒吸        能与反应产生更多和气体，有利于残留在装置中的逸出    除去反应过程中产生的和，以免污染环境    蒸发浓缩    冷却结晶    滴入最后一滴溶液时，红恰好褪去，且半分钟内颜不恢复    97.0%   
【分析】
由实验装置图可知，装置A中氯化铵固体和消石灰共热反应制备氨气，装置B中盛有的碱石灰用于干燥氨气，装置C中盛有的二硫化碳用于观察氨气的逸出，起到控制装置A的加热温度，调节氨气速率的作用，装置D中先发生的反应为在催化剂作用下，氨气与二硫化碳在水浴加热条件下发生反应用于制备硫氰化铵，待除去反应生成的硫氢化铵后，再发生硫氰化铵与氢氧化钾溶液共热的反应用于制备硫，装置E中盛有的酸性重铬酸钾溶液用于吸收氨气和硫化氢气体，防止污染环境，其中多孔球泡能起到防止倒吸的作用。