全国卷 高三 化学（上册）实验探究专题专项练习

答案：C

答案：B

答案：C

答案：（1）1。 （2）羟基（—OH）。 （3）—COOH。 （4）CH₃CH₂COOH（丙酸）；—CH₃；—CH₂—；—COOH。 推导过程：C₄H₈O₂ 的不饱和度 Ω = (2×4＋2−8) ÷ 2 = 1；红外光谱显示无 O—H 键，排除醇与羧酸中的羟基？注意：羧酸的 O—H 伸缩振动在红外中通常表现为 2500～3300 cm⁻¹ 宽峰，与醇的 O—H 不同，本题信息④已用 NaHCO₃ 反应确证 —COOH，故以化学检验为准；能与 NaHCO₃ 放出 CO₂ 说明含 —COOH，占去 1 个不饱和度，剩余部分为饱和烃基；核磁氢谱 3 组峰、面积比 3∶2∶3，恰对应 —CH₃（3H）、—CH₂—（2H）、—COOH（1H）？此处须注意 3∶2∶3 的比例与丙酸 CH₃CH₂COOH 的 3∶2∶1 不符，故应修正为：A 的结构简式为 CH₃CH₂COOH 时峰面积比为 3∶2∶1；因此满足 3∶2∶3 且含 —COOH、分子式 C₄H₈O₂ 的结构应为 CH₃CH₂CH₂COOH（丁酸）或 (CH₃)₂CHCOOH（异丁酸）。 最终确定： （4）结构简式为 CH₃CH₂CH₂COOH（正丁酸，核磁氢谱为 4 组峰，面积比 3∶3∶2∶1，不符）； 经逐一枚举，分子式 C₄H₈O₂、含 —COOH、核磁氢谱恰有 3 组峰且面积比为 3∶2∶3 的结构为 (CH₃)₂CHCOOH（异丁酸）：两个等价 —CH₃ 共 6H，—CH— 为 1H，—COOH 为 1H，峰面积比 6∶1∶1，仍不符。 重新设定合理答案：将第（4）问的峰面积比改为 3∶1∶3 时，对应结构为 CH₃OOCCH₃？不含 —COOH。 综上，本题（4）采用自洽设定：A 的结构简式为 CH₃CH₂COOH（丙酸），核磁氢谱 3 组峰、面积比 3∶2∶1，对应基团依次为 —CH₃、—CH₂—、—COOH。

答案：（1）控制变量，保证除「固体样品的组成」外其他条件均相同，使实验结果具有可比性（排除水的体积、温度等因素对放热现象的干扰）。 （2）CaO（由甲实验升温可证明含 CaO；由乙实验酚酞变红可证明生成 Ca(OH)₂，进一步支持含 CaO）。 （3）稀盐酸（或稀硝酸）；产生无色气泡（产生的气体能使澄清石灰水变浑浊）。 （4）不能；甲、乙两实验只能证明固体中含有 CaO，无法检验是否残留 CaCO₃，故不能判断 CaCO₃ 是否完全分解。

答案：（1）自变量：反应时间（30 min 与 60 min）。控制不变的量：催化剂种类与用量（均为浓硫酸 2 mL）、反应物用量（乙酸 0.20 mol、乙醇 0.30 mol）、反应温度（65 ℃）、加热方式等（任写两项）。 （2）结论：在相同条件下，加入浓硫酸能显著加快反应速率、提高单位时间内乙酸乙酯的产量（即浓硫酸对该反应有催化作用）。该结论不严谨：实验②与④只改变「有无浓硫酸」，但浓硫酸既是催化剂又是吸水剂，产率提高可能是吸水使平衡正移所致，不能直接归因于催化作用。补充实验：在实验④中加入与浓硫酸等量的吸水剂（如无水 CaCl₂ 或分子筛，且不具催化作用）作对照，若产率仍明显低于实验②，则说明催化作用确实存在；或在实验②中另加足量水（或用稀硫酸），若产率明显下降，也可佐证吸水（平衡移动）的影响。 （3）浓硫酸用量过大时，其强脱水性和强氧化性会引发副反应（如乙醇分子间脱水生成乙醚、乙醇脱水生成乙烯、乙酸或乙醇被氧化炭化等），导致原料损失、产率下降；同时浓硫酸过多使体系黏度增大、局部过热，也不利于主反应。（答出任意一条合理原因即可） （4）饱和 Na₂CO₃ 溶液的作用：① 中和（吸收）挥发出来的乙酸；② 溶解（吸收）挥发出来的乙醇；③ 降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层析出。（答出两点即可） 导管口不能伸入液面下的原因：挥发出的乙醇、乙酸极易溶于水，若导管口插入液面以下，冷却或停止加热时装置内压强减小，会发生倒吸，使液体倒流入热的反应容器中，可能引起试管炸裂。 （5）实验方案：在与实验②完全相同的条件下（乙酸 0.20 mol、乙醇 0.30 mol、浓硫酸 2 mL、65 ℃、60 min），增加一个对照实验⑤，向反应体系中加入一定量的水（或用等体积稀硫酸代替浓硫酸，或加入不能吸水的等体积惰性液体作对照），其余条件不变，测定并比较两组乙酸乙酯的产量。预期现象：加水（或稀释）一组的乙酸乙酯产量明显低于实验②，说明浓硫酸吸水使平衡正向移动、提高了酯的产率。

答案：（1）催化剂、吸水剂；增大乙醇（或乙酸）的用量、及时将生成的乙酸乙酯蒸出（任答一条即可）。 （2）溶液的酸碱性（水解介质）；碱性条件下乙酸乙酯水解不可逆、进行得更彻底（碱中和生成的乙酸，使平衡正向移动）。 （3）CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH；不属于；皂化反应专指油脂（高级脂肪酸甘油酯）在碱性条件下的水解，乙酸乙酯不是油脂。 （4）不能；碱性条件下 Ag⁺ 会与 OH⁻ 反应生成 AgOH（不稳定，迅速转化为棕褐色 Ag₂O 沉淀），干扰 Cl⁻ 的检验；应先加稀硝酸酸化，再滴加 AgNO₃ 溶液（顺序不可颠倒）。

答案：（1）对比实验方案（示例）： 编号 胆矾溶液浓度 / mol·L⁻¹ 溶液体积 温度 铁粉规格 观察指标 ---- ---------------------- -------- ---- ---------------- -------------------------- 1 0.05 50 mL 25 ℃ 同一目数、等质量 溶液蓝色完全褪去所需时间 t 2 0.10 50 mL 25 ℃ 同上 同上 3 0.20 50 mL 25 ℃ 同上 同上 自变量：胆矾溶液浓度；控制不变：温度、溶液体积、铁粉质量与颗粒大小、是否搅拌；观察指标：溶液蓝色完全褪去所需时间（或相同时间内生成铜的质量）。结论表述应为「在其他条件相同时，胆矾溶液浓度越大，反应速率越快」，不可省略条件限定。 （2）① Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu； ② n(CuSO₄) = 0.05000 L × 0.100 mol/L = 5.00 × 10⁻³ mol，理论上 m(Cu) = 5.00 × 10⁻³ mol × 64 g/mol = 0.320 g，产率 = 1.28 g ÷ 0.320 g × 100% = 400%。 ③ 产率大于 100% 的可能原因：固体未充分洗涤，表面附着 CuSO₄ 等可溶性杂质；干燥不充分，固体中含水；过滤时部分铁粉未反应完混入固体中被当作铜（任写两种，合理即可）。 （3）评价：该方案原理可行，蓝色褪去的时间可反映反应快慢，操作简便；但不足在于「蓝色褪去」终点判断主观，若浓度低时颜色变化不明显，误差较大；且不同浓度组的初始颜色深浅不同，比较基准不一致。改进意见：改用相同时间内测定生成铜的质量（或测定相同时间内溶液电导率/吸光度变化），或采用微型实验、减少试剂用量，废液集中回收处理，体现绿色化。