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考点20化学实验方案设计与评价
1.(2013·上海化学·14)为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度,将镀锌皮与足量盐酸反应,待产生的气泡明显减少时取出,洗涤,烘干,称重。
关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是
A.铁皮未及时取出,会导致测定结果偏小
B.铁皮未洗涤干净,会导致测定结果偏大
C.烘干时间过长,回导致测定结果偏小
D.若把盐酸换成硫酸,会导致测定结果偏大
【答案】C
2.(2013·上海化学·10)下列关于实验室制备乙酸乙酯和乙酸丁酯的描述正确的是
A.均采用水浴加热B.制备乙酸乙酯时正丁醇过量
C.均采用边反应边蒸馏的方法D.制备乙酸乙酯时乙醇过量
【答案】C
3.(2013·北京理综·28)(15分)
某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究:
操作
现象
取4g漂粉精固体,加入100mL水
部分固体溶解,溶液略有颜色
过滤,测漂粉精溶液的pH
pH试纸先变蓝(约为12),后褪色
液面上方出现白雾;
稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;
稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去
(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程是。
(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是。
(3)向水中持续通入SO2,未观察到白雾。
推测现象i的白雾由HCl小液滴形成,进行如下实验:
a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;
b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀。
①实验a目的是。
②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1,理由是。
(4)现象ii中溶液变为黄绿色的可能原因:
随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和C1-发生反应。
通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是。
(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤,得到沉淀X
①向沉淀X中加入稀HC1,无明显变化。
取上层清液,加入BaC12溶液,产生白色沉淀。
则沉淀X中含有的物质是。
②用离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因:
。
【答案】
(1)
;
(2)碱性、漂白性;
(3)①、检验白雾中是否Cl2,排除Cl2干扰;
②、白雾中含有SO2,SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀;
(4)向漂白精溶液中逐滴滴入硫酸,观察溶液颜色是否变为黄绿色;
(5)①、CaSO4;
②、
。
4.(14分)(2013·新课标卷Ⅱ·27)
氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:
工业ZnO浸出液滤液
滤液滤饼ZnO
提示:
在本实脸条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化:
高锰酸钾的还原产物是MnO2
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是,发生反应的离子方程式为
;
加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是;
(2)反应③的反应类型为.过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有;
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是
。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g.则x等于。
参考答案:
(1)Fe2+和Mn2+;
MnO4-+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+;
3Mn2++2MnO4-+2H2O===5MnO2↓+4H+;
不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀。
或无法除去Fe2+和Mn2+;
(2)置换反应;Ni
(3)取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净。
(4)1
5.(2013·安徽理综·27)(13分)
二氧化铈
是一种重要的稀土氧化物。
平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含
以及其他少量可溶于稀酸的物质)。
某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:
(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除(填离子符号),检验该离子是否洗涤的方法是。
(2)第②步反应的离子方程式是,滤渣B的主要成分是。
(3)萃取是分离稀土元素的常用方法,已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP(填“能”或“不能”)与水互溶。
实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。
(4)取上述流程中得到的
产品0.536g,加硫酸溶解后,用0.1000mol•
标准溶液滴定终点是(铈被还原为
),消耗25.00mL标准溶液,该产品中
的质量分数为。
27.
【答案】
(1)滤渣上附着的Fe3+、Cl-,取最后洗涤液少量,滴加AgNO3,如无白色沉淀,则洗干净。
(2)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2
+4H2OSiO2
(3)不能分液漏斗
(4)97.01%
6.(2013·安徽理综·28)(14分)
某酸性工业废水中含有
。
光照下,草酸
能将其中的
转化为
。
某课题组研究发现,少量铁明矾
即可对该反应堆起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
测得实验①和②溶液中的
浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明;实验①中
时间段反应速率
(
)=
(用代数式表示)。
(4)该课题组队铁明矾
中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:
起催化作用;
假设二:
;
假设三:
;
…………
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有
等。
溶液中
的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
28.
【答案】
(2)CO2
(3)PH越大,反应的速率越慢
(4)Al3+期催化作用;Fe2+和Al3+起催化作用
(5)取PH=5的废水60ml,加入10ml草酸和30ml蒸馏水,滴加几滴FeSO4,测定反应所需时间
预期现象与结论:
与②对比,如果速率明显加快,故起催化作用的为Fe2+
7.(2013·江苏化学·16)(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。
硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。
以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为。
(3)滤渣2的成分是(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C
2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C
MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C
MgO+S↑+3CO↑
利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
D中收集的气体可以是(填化学式)。
B中盛放的溶液可以是(填字母)。
a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.KMnO4溶液
A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:
。
【参考答案】
16.(12分)
(1)MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)
CO
d
3S+6OH-
2S2-+SO32-+3H2O
8、(2013·浙江理综·28)(14分)
利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。
制备流程如下:
已知:
Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。
请回答下列问题:
(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有。
A.去除油污B.溶解镀锌层C.去除铁锈D.钝化
(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是。
(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,其原因是。
(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离?
(填“能”或“不能”),理由是。
(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。
若需配制浓度为0.01000mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250mL,应准确称取K2Cr2O7g(保留4位有效数字,已知MK2Cr2O7=294.0g·mol-1)。
配制该标准溶液时,下列仪器不必要用到的有。
(用编号表示)
①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管
(6)滴定操作中,如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡,而滴定结束后气泡消失,则滴定结果将(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】
(1)A、B
(2)抽滤、洗涤、灼烧
(3)N2气氛下,防止Fe2+被氧化
(4)不能胶体粒子太小,抽滤时溶液透过滤纸
(5)0.7350③⑦
(6)偏大
9.(2013·福建理综·25)(15分)
固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。
某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:
Mg(NO3)2、NO2、O2乙:
MgO、NO2、O2丙:
Mg3N2、O2丁:
MgO、NO2、N2
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是_____________。
查阅资料得知:
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①取器连接后,放人固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明________
②称取Mg(NO3)2固体3.79g置于A中,加热前通人N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先________然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0g
⑤取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_______是正确的。
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:
_____________________(填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检侧到的原因是_____________________。
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装里进一步研究。
【答案】
不符合氧化还原反应原理(或其它合理答案)
①装置气密性良好
②避免对产物O2的检验产生干扰(或其它合理答案)
移动酒精灯预热硬质玻璃管
(3)①乙
②2Na2SO3+O2=2Na2SO4
O2在通过装置B时已参与反应(或其它合理答案)
10、(2013·广西理综·29)(15分)铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。
从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:
回答下列问题:
(1)写出反应1的化学方程式;
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是,反应2的离子方程式为;
(3)E可作为建筑材料,化合物C是,写出由D制备冰晶石的化学方程式;
(4)电解制铝的化学方程式是,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是。
【答案】
(1)2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O(2分)2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O(2分)
(2)CaSiO3(2分)2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-(2分)
(3)浓H2SO4(1分)12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O(2分)
(4)2Al2O3
4Al+3O2↑(2分)O2、CO2(CO)(2分)
11.(2013·上海化学·35-39)溴化钙可用作阻燃剂、制冷剂,具有易溶于水,易吸潮等性质。
实验室用工业大理石(含有少量Al3+、Fe3+等杂质)制备溴化钙的主要流程如下:
完成下列填空:
35.上述使用的氢溴酸的质量分数为26%,若用47%的氢溴酸配置26%的氢溴酸的氢溴酸500ml,所需的玻璃仪器有玻璃棒、。
36.已知步骤Ⅲ的滤液中不含NH4+。
步骤Ⅱ加入的试剂a是,控制溶液的pH约为8.0的目的是、。
37.试剂b是,步骤Ⅳ的目的是。
38.步骤Ⅴ所含的操作依次是、。
39.制得的溴化钙可以通过如下步骤测定其纯度:
①称取4.00g无水溴化钙样品;②溶解;③滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤;④;⑤称量。
若得到1.88g碳酸钙,则溴化钙的质量分数为(保留两位小数)。
若实验操作规范而测定结果偏低,其原因是。
【答案】35.量筒、胶头滴管、烧杯、500ml容量瓶。
36.石灰水,沉淀Al3+、Fe3+
37.氢溴酸,除去过量的氢氧化钙。
38.蒸发浓缩,冷却结晶。
39.洗涤;23.50%.洗涤时,有少量的碳酸钙溶解。
12.(2013·上海化学·40-43)二氧化硫是硫的重要化合物,在生产、生活中有广泛应用。
二氧化硫有毒,并且是形成酸雨的主要气体。
无论是实验室制备还是工业生产,二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。
完成下列填空:
40.实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,上图中可选用的发生装置是(填写字母)。
41.若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫,至少需要称取亚硫酸钠
g(保留一位小数);如果已有40%亚硫酸钠(质量分数),被氧化成硫酸钠,则至少需称取该亚硫酸钠g(保留一位小数)。
42.实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。
石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。
石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。
吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化,反应为2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。
其流程如下图:
碱法的吸收反应为SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。
碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。
其流程如下图:
已知:
试剂
Ca(OH)2
NaOH
价格(元/kg)
0.36
2.9
吸收SO2的成本(元/mol)
0.027
0.232
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是。
和碱法相比,石灰-石膏法的优点是,缺点是。
43.在石灰-石膏法和碱法的基础上,设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。
【答案】40.ae41.18.9,33.1
42.酸性氧化与碱的反应。
结果便宜,成本低;吸收慢,效率低。
43、
13.(15)(2013·新课标卷Ⅱ·26)
正丁醛是一种化工原料。
某实验小组利用如下装置合成正丁醛。
发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/。
c
密度/(g·cm-3)
水中溶解性
正丁醇
11.72
0.8109
微溶
正丁醛
75.7
0.8017
微溶
实验步骤如下:
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。
在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热。
当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。
滴加过程中保持反应温度为90—95℃,在E中收集90℃以下的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75—77℃馏分,产量2.0g。
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理由
。
(2)加入沸石的作用是。
若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是。
(3)上述装置图中,B仪器的名称是,D仪器的名称是。
(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是(填正确答案标号)。
a.润湿b.干燥c.检漏d.标定
(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在层(填“上”或“下”
(6)反应温度应保持在90—95℃,其原因是。
(7)本实验中,正丁醛的产率为%。
解析:
以合成正丁醛为载体考察化学实验知识。
涉及浓硫酸稀释、沸石作用、仪器名称、
分液操作、分层分析、原因分析和产率计算。
(1)不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,应该将浓硫酸加到Na2Cr2O7溶液,因为浓硫酸溶于水会放出大量热,容易溅出伤人。
(2)沸石的作用是防止液体暴沸,若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法冷却后补加,以避免加热时继续反应而降低产率。
(3)B仪器是分液漏斗,D仪器是冷凝管。
(4)分液漏斗使用前必须检查是否漏水。
(5)因为正丁醛的密度是0.8017g·cm-3,比水轻,水层在下层。
(6)反应温度应保持在90—95℃,根据正丁醛的沸点和还原性,主要是为了将正丁醛及时分离出来,促使反应正向进行,并减少正丁醛进一步氧化。
(7)按反应关系,正丁醛的理论产量是:
4.0g×
=3.9g,实际产量是2.0g,产率为:
×100%=51.3%。
参考答案:
(1)不能,浓硫酸溶于水会放出大量热,容易溅出伤人。
(2)防止液体暴沸;冷却后补加;
(3)分液漏斗;冷凝管。
(4)c
(5)下
(6)为了将正丁醛及时分离出来,促使反应正向进行,并减少正丁醛进一步氧化。
(7)51%
14.(2013·四川理综化学·9)(15分)
为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO3的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。
为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验。
可选用第试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
⑴请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
①
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入②,振荡
③
存在Fe2+
【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe2+和Fe3+
Ⅱ.AgNO3的热稳定性性
用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。
当反应结束以后,试管中残留固体为黑色。
⑵装置B的作用是。
⑶经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是。
⑷【查阅资料】Ag2O和粉末的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是:
ⅰAg;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag和Ag2O
【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体,进行了如下实验。
实验编号
操作
现象
a
加入足量氨水,振荡
黑色固体不溶解
b
加入足量稀硫酸,振荡
黑色固体溶解,并有气体产生
【实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是①(填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出的AgNO3固体热分解的产物有②。
9.答案:
:
变成血红色
K3[Fe(CN)6]
变成蓝色i
:
缓冲瓶
:
用带火星木条靠近瓶口,木条复燃,证明是氧气
:
b
AgO2NO2
15、(2013·天津化学·9)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。
某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
.经查阅资料得知:
无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。
他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
检查装置的气密性;
通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
.。
。
。
。
。
。
。
。
体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封
请回答下列问题:
装置A中反应的化学方程式为——————
第
步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A的右端。
要使沉积得FeCl3进入收集器,第
步操作是——————
操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)——
装置B中的冷水作用为——————;装置C的名称为————;装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:
——
在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂
.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
FeCl3与H2S反应的离子方程式为——————————————————
电解池中H+再阴极放电产生H2,阳极的电极反应为————————
综合分析实验
的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
H2S的原子利用率100%;
——————————————————
(1)A中反应的化学方程式
(2)要使沉积的FeCl3进入收集器,根据FeCl3加热易升华的性质,第
的操作应该是:
在沉积的的FeCl3固体下方加热。
(3)为防止FeCl3潮解所采取的措施有
通入干燥的Cl2,
用干燥的N2赶尽Cl2,
(4)B中的冷水作用为是冷却FeCl3使其沉积,便于收集产品;装置C的名称为干燥管,
装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子,最好用
,也可以用酸性高锰酸钾溶液检验。
(5)
,吸收的是氯气,不用考虑防倒吸
(6)
(7)阳极的电极反应:
(8)该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用。
16.(13分)(2013·新课标卷I·26)
醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
可能用到的有关数据如下:
相对分子质量
密度/(g·cm3)
沸点/℃
溶解性
环己醇
100
0.9618
161
微溶于水
环己烯
82
0.8102
83
难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。
b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90oC。
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
(1)装置b的名称是_______________
(2)加
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