2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第10章 第2講 物質(zhì)制備與工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題(含解析).doc
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第10章 第2講 物質(zhì)制備與工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題(含解析) 物質(zhì)制備是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分,以新物質(zhì)制備為背景的實(shí)驗(yàn)題,涉及知識(shí)面廣、題型多變、思維發(fā)散空間大,能很好的考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,因而倍受高考的青睞。 解答此類(lèi)試題的一般程序是 第一,認(rèn)真閱讀題干,抽取有用信息;第二,仔細(xì)觀察裝置圖(或框圖),聯(lián)想熟悉的實(shí)驗(yàn),觀察裝置圖(或框圖),找出每件儀器(或步驟)與熟悉的某一實(shí)驗(yàn)相似的地方,分析每件儀器中所裝藥品的作用;第三,通讀問(wèn)題,整合信息作出答案,把所有的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析,運(yùn)用題給信息和化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)作出正確答案。 [典例] (xx山東理綜,30) 審題指導(dǎo) TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料,又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。 (1)實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在無(wú)水無(wú)氧條件下制備TiCl4,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下: 有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)如下表: 物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 其他 CCl4 -23 76 與TiCl4互溶 TiCl4 -25 136 遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧 儀器A的名稱(chēng)是________。裝置E中的試劑是________。 反應(yīng)開(kāi)始前依次進(jìn)行如下操作: 組裝儀器、________、加裝藥品、通N2一段時(shí)間后點(diǎn)燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括:①停止通N2 ②熄滅酒精燈?、劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)開(kāi)_______(填序號(hào))。欲分離D 中的液態(tài)混合物,所采用操作的名稱(chēng)是________。 題干信息:反應(yīng)條件是無(wú)水無(wú)氧,因而要先排空氣,且要保 持反應(yīng)裝置內(nèi)干燥。 裝置圖信息:A的作用是干燥氮?dú)?,B處產(chǎn)生CCl4(g),C為核心反應(yīng)裝置,D為冷凝裝置,E為干燥裝置,防止空氣中的 水蒸氣進(jìn)入。 表格信息:根據(jù)CCl4和TiCl4的沸點(diǎn)可知在冰水中都會(huì)液 化,分離可用蒸餾。 問(wèn)題信息:回答操作順序,聯(lián)系題干信息和裝置特點(diǎn)知,N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管);然后通過(guò)N2排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣(O2),點(diǎn)燃酒精燈,使反應(yīng)發(fā)生;為了防止倒吸,反應(yīng)結(jié)束后,應(yīng)先熄滅酒精燈。 (2)工業(yè)上由鈦鐵礦(FeTiO3)(含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))制備TiO2 的有關(guān)反應(yīng)包括: 酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+ 2H2O(l) 水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq) 簡(jiǎn)要工藝流程如下: ①試劑A為_(kāi)_______。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右,若溫度 過(guò)高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品TiO2回收率降低,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②取少量酸洗后的H2TiO3,加入鹽酸并振蕩,滴加KSCN溶液后無(wú)明顯現(xiàn)象,再加H2O2后出現(xiàn)微紅色,說(shuō)明H2TiO3中存在的雜質(zhì)離子是________。這種H2TiO3即使用水充分洗滌,煅燒后獲得的TiO2也會(huì)發(fā)黃,發(fā)黃的雜質(zhì)是______________(填化學(xué)式)。 題干信息:Fe2O3雜質(zhì)可溶于硫酸;FeTiO3酸溶后的產(chǎn)物TiOSO4易水解。 流程圖信息:試劑A的作用是將溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+ 問(wèn)題信息:①解釋TiO2的回收率,聯(lián)系題干信息,從水解的視角。 ②Fe2+的檢驗(yàn)方法;含F(xiàn)e2+的溶液蒸干后變?yōu)镕e2O3。 (2)①加入H2SO4,除發(fā)生FeTiO3酸溶外,還發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,為了使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+,所以應(yīng)加入Fe粉(A),鈦液中含有FeSO4和TiOSO4,考慮到溫度越高,TiOSO4的水解程度越大,造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀,在過(guò)濾時(shí),造成鈦損失。 ②由于Fe2+不可能全部結(jié)晶生成綠礬,造成H2TiO3中含F(xiàn)e2+,滴入H2O2發(fā)生反應(yīng)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O,所以當(dāng)加入KSCN后,顯微紅色,由于在H2TiO3中含F(xiàn)e2+,所以煅燒后會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Fe2O3,造成TiO2發(fā)黃。 答案 (1)干燥管 濃H2SO4 檢查氣密性?、冖邰佟》逐s(或蒸餾) (2)①Fe 溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致TiOSO4提前水解,產(chǎn)生H2TiO3沉淀 ②Fe2+ Fe2O3 題組一 氣體制備方案探究 1.N2在諸多領(lǐng)域用途廣泛。某化學(xué)興趣小組為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N2的方法,進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備。請(qǐng)你參與交流與討論。 [查閱資料]N2的制法有下列三種方案: 方案1:加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。 方案2:加熱條件下,以NH3還原CuO可制得N2,同時(shí)獲得活性銅粉。 方案3:將空氣緩緩?fù)ㄟ^(guò)灼熱的銅粉獲得較純的N2。 [實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備]以實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)儀器(藥品)等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖(部分夾持和加熱儀器未畫(huà)出)。 [分析交流] (1)若以方案1制得N2,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是___________________________。 (2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是______________(填字母)。獲得N2的反應(yīng)原理是________________________________________________________________________(寫(xiě)反應(yīng)方程式)。 (3)若以排水法收集N2,其中會(huì)混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法,其原因是________________________________________________________________________。 你提出的收集方法是______________________________________。 (4)上述三個(gè)方案中,制得的N2純度最差的是________。在N2純度要求不甚嚴(yán)格的情況下,有人建議將方案2和方案3結(jié)合使用,你認(rèn)為其優(yōu)點(diǎn)是__________________________。 答案 (1)A (2)E→D→B→C 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O (3)N2的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近(用氣體密度大小比較回答問(wèn)題也可) 用氣囊收集(其他合理答案也可) (4)方案3 CuO和Cu可循環(huán)利用,節(jié)省藥品 解析 (1)采用反應(yīng)器的特點(diǎn)與反應(yīng)物的狀態(tài)以及反應(yīng)條件有關(guān),方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì),符合此條件的只有A裝置。(2)方案2為固體和氣體的反應(yīng),反應(yīng)器應(yīng)選擇B,但要求通入的氨氣干燥且純凈,利用濃氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置,選擇E,但同時(shí)有水蒸氣生成,因此利用堿石灰來(lái)干燥,反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒(méi)有參與反應(yīng)的氨氣與氮?dú)庖煌瑢?dǎo)出,利用濃硫酸既可以除去水,又可以除去氨氣。(3)排氣法收集氣體主要是利用氣體密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來(lái)收集氮?dú)狻?4)方案3利用了除去空氣中的氧氣即得氮?dú)獾脑恚諝庵谐搜鯕夂偷獨(dú)馔膺€有二氧化碳和稀有氣體,因此不純凈。 2.實(shí)驗(yàn)室用KClO3和濃鹽酸反應(yīng)也可以制備氯氣。某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示裝置在實(shí)驗(yàn)室中制取Cl2并探究其相關(guān)性質(zhì): (1)裝置A中存在一處錯(cuò)誤,請(qǐng)改正這處錯(cuò)誤:_________________________________。 (2)寫(xiě)出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)為了除去氯氣中的氯化氫,需要在裝置A、B之間添加裝置E,裝置E中所盛裝的試劑為_(kāi)_______________。為了探究使有色布條褪色的是氯氣還是氯氣與水反應(yīng)的生成物,需要在整套裝置中添加裝置E,其中加入濃硫酸,裝置E在整套裝置中的添加位置為_(kāi)_______(填字母)。 a.A、B之間 b.B、C之間 c.C、D之間 d.D之后 (4)取下集氣瓶B,將鐵絲加熱至紅熱狀態(tài),伸入集氣瓶B中,可以觀察到的現(xiàn)象是______________________,能檢驗(yàn)該反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)的試劑是________(填字母)。 a.氯水b.蒸餾水和鐵粉 c.氫氧化鈉溶液d.KSCN溶液 (5)另外一個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)小組就環(huán)境保護(hù)方面指出了上述裝置的缺陷,并給出了改進(jìn)措施,該改進(jìn)措施是________________________________________________________________________ __________________________。 答案 (1)長(zhǎng)頸漏斗換為分液漏斗 (2)KClO3+6HCl(濃)===KCl+3Cl2↑+3H2O (3)飽和食鹽水 b (4)集氣瓶?jī)?nèi)有棕褐色煙產(chǎn)生 bcd (5)在裝置D后增加一個(gè)盛裝堿液的裝置,用堿液吸收剩余的氯氣 解析 (1)長(zhǎng)頸漏斗與分液漏斗的結(jié)構(gòu)不同,前者無(wú)控制活塞,不能控制液體的添加量,而且制備的氣體會(huì)從“長(zhǎng)頸”中逸出。(2)該反應(yīng)中,氯酸鉀是氧化劑,將HCl氧化,氧化產(chǎn)物即氯氣。(3)干燥的氯氣沒(méi)有漂白作用,而制備的氯氣中往往含有水蒸氣,為了排除水蒸氣對(duì)探究氯氣不具備漂白作用的干擾,需要對(duì)氯氣進(jìn)行干燥。(4)鐵絲在氯氣中的燃燒產(chǎn)物為氯化鐵。氯水與氯化鐵不反應(yīng);氯化鐵溶液與鐵粉可以發(fā)生反應(yīng),生成氯化亞鐵;氯化鐵與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀;鐵離子與KSCN溶液反應(yīng),現(xiàn)象為溶液變血紅色。(5)氯氣有毒,實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)尾氣進(jìn)行處理。 題組二 非氣體物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)探究 3.堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]是一種用途廣泛的化工原料,實(shí)驗(yàn)室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下: 步驟一:廢銅屑制硝酸銅 如圖,用膠頭滴管吸取濃硝酸緩慢加到錐形瓶?jī)?nèi)的廢銅屑中(廢銅屑過(guò)量),充分反應(yīng)后過(guò)濾,得到硝酸銅溶液。 步驟二:堿式碳酸銅的制備 向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液,水浴加熱至70℃左右,用0.4molL-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5,振蕩,靜置,過(guò)濾,用熱水洗滌,烘干,得到堿式碳酸銅產(chǎn)品。 完成下列填空: (1)寫(xiě)出濃硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上圖裝置中NaOH溶液的作用是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步驟二中,水浴加熱所需儀器有________、________(加熱、夾持儀器、石棉網(wǎng)除外),水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若實(shí)驗(yàn)得到2.42g樣品(只含CuO雜質(zhì)),取此樣品加熱至分解完全后,得到1.80g固體,此樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 答案 (1)Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O (2)吸收氮氧化物 (3)燒杯 溫度計(jì) 受熱均勻,溫度易于控制 (4)91.74% 解析 (1)銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2,其離子方程式為Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O。 (2)NO2有毒,可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽。 (3)水浴加熱可使被加熱物體受熱均勻,且溫度易于控制。水浴加熱所需儀器除了熱源、夾持儀器、石棉網(wǎng)外,還必須有燒杯、溫度計(jì)。 (4)Cu2(OH)2CO3分解反應(yīng)方程式為Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O,用差量法求解 Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O Δm 22216062 m2.42g-1.80g =0.62g = 解得m=2.22g 樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=100%≈91.74%。 制備裝置的識(shí)圖技巧 ①明確目的;②所制備物質(zhì)是否有特殊性質(zhì)(即是否需要特殊保護(hù));③制備過(guò)程中是否產(chǎn)生有毒氣體等;④進(jìn)入每一裝置的物質(zhì)是什么,吸收了什么物質(zhì)或生成了什么物質(zhì)。 熱點(diǎn)二 化工流程中的實(shí)驗(yàn)分析 化工流程的命題來(lái)源很廣,與各個(gè)知識(shí)模塊的結(jié)合點(diǎn)較多,因此分析工業(yè)生產(chǎn)化工流程題時(shí),應(yīng)將流程路線、試題設(shè)問(wèn)和理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái),它常常結(jié)合工藝流程考查基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,可以說(shuō)它是無(wú)機(jī)框圖題的創(chuàng)新。流程的呈現(xiàn)形式有:①操作流程;②物質(zhì)變化流程;③裝置流程。 解題時(shí)首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品),即箭頭進(jìn)出方向,其次依據(jù)流程圖分析反應(yīng)原理,緊扣信息,搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應(yīng)——知其然,弄清有關(guān)反應(yīng)原理,明確目的(如沉淀反應(yīng)、除雜、分離)——知其所以然,最后聯(lián)系儲(chǔ)存的知識(shí),有效地進(jìn)行信息的利用,準(zhǔn)確表述和工整書(shū)寫(xiě)。由于化工流程常與溶液的配制、物質(zhì)的分離及定量測(cè)定等基本操作有機(jī)結(jié)合起來(lái),所以只有復(fù)習(xí)時(shí)牢固掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí),才能有效結(jié)合題中的信息,準(zhǔn)確答題。 [典例1] 明礬石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料,明礬石的組成和明礬相似,此外還含有氧化鋁和少量的氧化鐵雜質(zhì)。具體實(shí)驗(yàn)流程如下: 明礬石 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)操作1所用到的玻璃儀器的名稱(chēng)是____________。 (2)由溶液3制取氫氧化鋁的離子方程式為_(kāi)______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)明礬石焙燒時(shí)產(chǎn)生SO2,請(qǐng)你寫(xiě)出能驗(yàn)證SO2具有還原性且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的化學(xué)方程式:______________。 (4)請(qǐng)你寫(xiě)出驗(yàn)證溶液1中有NH的實(shí)驗(yàn)過(guò)程:________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室用Fe2O3與CO反應(yīng)來(lái)制取單質(zhì)Fe。 ①請(qǐng)按氣流由左到右的方向連接下列各裝置,順序?yàn)锳→________。 ②檢查裝置A氣密性的方法是___________________________________________。 ③在點(diǎn)燃B處的酒精燈前,應(yīng)進(jìn)行的操作是__________________。 ④裝置C的作用是________________。 解析 (1)操作1是過(guò)濾,過(guò)濾操作所需要的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯和漏斗。(2)經(jīng)氨水浸泡,過(guò)濾得到固體氫氧化鋁和少量氧化鐵固體,再加入試劑1氫氧化鈉溶液并過(guò)濾,得到溶液3偏鋁酸鈉溶液,最后通入CO2得到氫氧化鋁。(3)檢驗(yàn)SO2的還原性方法較多,可以用氯水、溴水或酸性高錳酸鉀溶液來(lái)檢驗(yàn)SO2具有還原性。(4)檢驗(yàn)NH時(shí),應(yīng)先加入濃NaOH溶液,然后加熱,再用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙或蘸有濃鹽酸的玻璃棒進(jìn)行檢驗(yàn)。(5)先用NaOH溶液除去CO中的CO2雜質(zhì),再通過(guò)堿石灰吸收水蒸氣,再通過(guò)B中紅熱的氧化鐵,再通過(guò)NaOH溶液洗氣除去反應(yīng)產(chǎn)生的CO2,最后點(diǎn)燃未反應(yīng)的CO。 答案 (1)玻璃棒、燒杯和漏斗 (2)AlO+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO (3)SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl(其他合理答案也可) (4)取少量溶液1,加入濃NaOH溶液后加熱,有能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生,證明有NH(其他合理答案也可) (5)①E→B→C→D?、趯?dǎo)氣管插入水槽中,關(guān)閉彈簧夾a和活塞b,微熱圓底燒瓶,導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生,撤去熱源,導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱?、蹤z查CO的純度 ④除去CO中的CO2,有利于點(diǎn)燃CO [典例2] (14分)工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下: 完成下列填空: (1)粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)(沉淀劑A來(lái)源于石灰窯廠),寫(xiě)出A、B的化學(xué)式:A________,B________。 (2)實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為取樣、________、沉淀、________、________、冷卻結(jié)晶、________、烘干。 (3)工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中,碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是_______________________ ________________________________________________________________________。 碳酸化時(shí)沒(méi)有析出碳酸鈉晶體,其原因是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)碳酸化后過(guò)濾,濾液D最主要的成分是______________________(填寫(xiě)化學(xué)式),檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是:_____________________________________________。 (5)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的,為此,濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 批閱現(xiàn)場(chǎng) 評(píng)卷人 007 得分 4 糾錯(cuò) 錯(cuò)誤1:________________________________________________________________________ 錯(cuò)誤2:________________________________________________________________________ 錯(cuò)誤3:________________________________________________________________________ 錯(cuò)誤4:________________________________________________________________________ 錯(cuò)誤5:________________________________________________________________________ 答案 (1)Ca(OH)2或CaO Na2CO3 (2)溶解 過(guò)濾 蒸發(fā) 過(guò)濾 (3)出現(xiàn)渾濁(或有晶體析出) 碳酸鈉的溶解度比碳酸氫鈉大 (4)NH4Cl 取少量濾液于潔凈的試管中,加硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,證明含有陰離子Cl- (5)NH+OH-===NH3H2O 題組一 操作流程型 1.某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+、Cl-四種離子,現(xiàn)設(shè)計(jì)下列方案對(duì)廢液進(jìn)行處理,以回收金屬并制備氯化鋇、氯化鐵晶體。 (1)沉淀1中含有的金屬單質(zhì)是__________。 (2)氧化時(shí)加入H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (3)下列物質(zhì)中,可以作為試劑X的是__________(填字母)。 A.BaCl2 B.BaCO3 C.NaOH D.Ba(OH)2 (4)檢驗(yàn)沉淀2洗滌是否完全的方法是__________。 (5)制備氯化鐵晶體過(guò)程中需保持鹽酸過(guò)量,其目的是__________。 (6)由過(guò)濾2得到的濾液制備BaCl2的實(shí)驗(yàn)操作依次為_(kāi)_________、冷卻結(jié)晶、__________、洗滌、干燥。 答案 (1)鐵、銅 (2)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O (3)BD (4)取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硫酸鈉溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全(或取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硝酸銀溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全) (5)抑制Fe3+水解(答案合理均可) (6)蒸發(fā)濃縮 過(guò)濾 解析 (1)加入過(guò)量鐵,置換出銅單質(zhì)。 (2)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O (3)加入X,目的是調(diào)pH,并且不能引入新的雜質(zhì)。 (4)檢驗(yàn)沉淀2洗滌是否完全的方法是:取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硫酸鈉溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全。(或取最后一次洗滌液少許,滴入1~2滴硝酸銀溶液,若不出現(xiàn)白色渾濁,表明已洗滌完全。) (5)制備氯化鐵晶體過(guò)程中需保持鹽酸過(guò)量,其目的是抑制Fe3+水解。 (6)BaCl2易溶于水,若想得固體,通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾可得。 題組二 物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程型 2.某實(shí)驗(yàn)小組用工業(yè)上廢棄固體(主要成分Cu2S和Fe2O3)混合物制取粗銅和Fe2(SO4)3晶體,設(shè)計(jì)的操作流程如下: (1)③實(shí)驗(yàn)操作中用到的玻璃儀器有________________________________________。 (2)③④操作中會(huì)有一種氣體生成,若在實(shí)驗(yàn)室制備該氣體,可選擇下列哪些裝置________(填字母)。 (3)溶液B在空氣中放置有可能變質(zhì),如何檢驗(yàn)溶液B是否變質(zhì):__________________。 (4)溶液B加稀硫酸酸化后加強(qiáng)氧化劑X,試劑X最好選擇下列哪種試劑______________(填字母)。 a.Cl2 b.H2O2 c.KMnO4 試劑X在酸性條件下與溶液B反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________。 (5)由溶液C經(jīng)________、________、過(guò)濾等操作得Fe2(SO4)3晶體。 (6)某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)制得的Fe2(SO4)3晶體配制0.1molL-1的Fe2(SO4)3溶液,在稱(chēng)量出Fe2(SO4)3晶體后,溶解該晶體的具體操作為_(kāi)______________________________________________。 答案 (1)漏斗、燒杯、玻璃棒 (2)cd (3)取少量溶液B于試管中,加入幾滴KSCN溶液,如果變?yōu)檠t色則證明存在Fe3+,即原溶液已變質(zhì) (4)b H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O (5)蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 (6)將稱(chēng)量好的晶體放于燒杯中,加入適量的稀硫酸和蒸餾水,用玻璃棒攪拌 題組三 綜合流程型 3.氯化亞銅(CuCl)為白色晶體,微溶于水,能溶于氨水、濃鹽酸,并生成配合物,不溶于硫酸、稀硝酸和醇,在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。工業(yè)上制取氯化亞銅的工藝流程如下: 實(shí)驗(yàn)藥品:銅絲20g、氯化銨20g、65%硝酸10mL、36%鹽酸15mL、水。 (1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________, 用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是____________________________________________ ________________________________________________________________________(寫(xiě)出一條即可)。 (2)工業(yè)化生產(chǎn)時(shí),95%乙醇可通過(guò)__________的方法回收并循環(huán)利用,而NH4Cl、____________(填化學(xué)式)可直接循環(huán)利用。 (3)實(shí)驗(yàn)室用右圖裝置制備CuCl。 ①實(shí)驗(yàn)時(shí)通入O2的速率不宜過(guò)大,為便于觀察和控制產(chǎn)生O2的速率,最宜選擇下列裝置中的________(填字母)。 ②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),溫度計(jì)顯示反應(yīng)液溫度低于室溫,主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 電爐加熱升溫至50℃時(shí)停止加熱,反應(yīng)快速進(jìn)行,燒瓶上方氣體顏色逐漸由無(wú)色變?yōu)榧t棕色,從環(huán)保角度考慮,當(dāng)______________________________時(shí)才能停止通入氧 氣;待冷卻至室溫后,再打開(kāi)瓶塞,沿________(填字母)口傾出棕色反應(yīng)液于1000mL大燒杯中,加水500mL,即有大量白色沉淀析出。 答案 (1)NH4[CuCl2]===CuCl↓+NH4Cl 避免CuCl溶于水而造成損耗(洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分) (2)蒸餾 HNO3 (3)①B ②氯化銨溶于水吸收大量熱,造成反應(yīng)液溫度降低 燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o(wú)色 a(或c) 解析 (1)注意反應(yīng)①的反應(yīng)物和生成物即可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4[CuCl2]===CuCl↓+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分,減小CuCl的溶解損失,同時(shí)可以加快固體的干燥。(2)將乙醇與水分離的操作是蒸餾,根據(jù)殘液濃縮后的補(bǔ)充物質(zhì)可知,可直接循環(huán)利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在題給三個(gè)裝置中,能觀察到產(chǎn)生O2速率的只有B。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),溫度計(jì)顯示反應(yīng)液溫度低于室溫的主要原因是氯化銨溶于水時(shí)吸熱,造成反應(yīng)液溫度降低。為使反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物完全轉(zhuǎn)化為硝酸,消除氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響,因此需到燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o(wú)色時(shí)才能停止通入氧氣。將三頸瓶中液體倒出時(shí)利用左口或右口,即從a口或c口傾出棕色反應(yīng)液。 解答操作流程題一般要思考的幾個(gè)問(wèn)題 對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種物質(zhì)原材料與最后一種物質(zhì)產(chǎn)品,從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清以下幾個(gè)問(wèn)題: ①生產(chǎn)流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程中依次進(jìn)行的反應(yīng);②每一步操作,加入的輔助試劑的作用;③除了目標(biāo)物質(zhì)外產(chǎn)生的雜質(zhì)或副產(chǎn)物;④雜質(zhì)是否要除去及除去的方法;⑤為了確保產(chǎn)品的純度和產(chǎn)率,采取了什么措施。 練出高分 1.實(shí)驗(yàn)室常用強(qiáng)氧化劑(如KMnO4、KClO3、MnO2等)氧化濃鹽酸的方法來(lái)制備氯氣,某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究用Na2O2與濃鹽酸制備并檢驗(yàn)氯氣。供選用的實(shí)驗(yàn)試劑及裝置如下圖所示(部分導(dǎo)管、蒸餾水略)。 a.Na2O2 b.濃鹽酸 c.堿石灰 d.NaOH溶液 e.淀粉KI溶液 f.CaCO3 g.石蕊溶液 h.飽和NaCl溶液 (1)寫(xiě)出用Na2O2與濃鹽酸制備氯氣的化學(xué)方程式:__________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)下表中的裝置組合最合理的是__________(填字母,需考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)束撤除裝置時(shí)殘留有害氣體的處理)。 組合 制備裝置 凈化裝置 檢驗(yàn)裝置/試劑 尾氣處理裝置 A ③ ② ⑦/e ⑤ B ③⑥ ① ⑧/g ① C ④ ① ⑤/e ② D ⑥ ⑤ ⑧/g ① (3)尾氣經(jīng)處理后仍有較多氣體排出,其主要原因可用化學(xué)方程式表示為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (4)某小組成員建議用雙氧水代替過(guò)氧化鈉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)更好,請(qǐng)你給出兩條合適的理由: ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。 答案 (1)Na2O2+4HCl(濃)===2NaCl+Cl2↑+2H2O (2)D (3)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑(或2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑) (4)①Na2O2能與水反應(yīng),會(huì)使原料的利用率降低?、陔p氧水比Na2O2更經(jīng)濟(jì)?、郛a(chǎn)生等量的Cl2,用雙氧水消耗鹽酸的量少?、躈a2O2能與水反應(yīng),生成的NaOH能與鹽酸反應(yīng)?、軳a2O2能與水反應(yīng),生成的NaOH吸收了Cl2(填寫(xiě)其中任意兩條即可) 解析 Na2O2具有強(qiáng)氧化性,能把Cl-氧化成Cl2,制備時(shí)應(yīng)把濃鹽酸滴到Na2O2固體上,所以應(yīng)選⑥作為制備裝置,裝置⑤可觀察導(dǎo)氣管是否堵塞,利用KI淀粉溶液或石蕊溶液檢驗(yàn)Cl2,根據(jù)裝置應(yīng)選擇⑧/g,可用NaOH溶液吸收Cl2。在此實(shí)驗(yàn)中,不可避免Na2O2和水反應(yīng)生成O2。 2.工業(yè)尾氣中的氮氧化物常用氨催化吸收法,原理是NH3和NOx反應(yīng)生成無(wú)毒物質(zhì)。某同學(xué)采用以下裝置和步驟模擬工業(yè)上氮氧化物的處理過(guò)程。 Ⅰ.提供的裝置 Ⅱ.NH3的制取 (1)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)室制備氣體的說(shuō)法正確的是________(填序號(hào))。 ①可以用排飽和食鹽水的方法收集氯氣?、谟贸酂岬奶颗c水蒸氣反應(yīng)制取氫氣?、蹖?shí)驗(yàn)室制氧氣有時(shí)需要加熱,有時(shí)不需要加熱 ④用無(wú)水氯化鈣干燥氨氣?、萦脻恹}酸洗滌高錳酸鉀分解制氧氣的試管 (2)從所提供的裝置中選取一個(gè)能制取氨氣的裝置:__________________________(填字母)。 (3)當(dāng)采用你所選用的裝置制取氨氣時(shí),相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。 Ⅲ.模擬尾氣的處理 選用上述部分裝置,按下列順序連接成模擬尾氣處理裝置,回答有關(guān)問(wèn)題: (4)A中反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)裝置D的作用有:使氣體混合均勻、調(diào)節(jié)氣流速度,還有一個(gè)作用是________________________________________________________________________。 (6)D裝置中的液體可換成________(填字母)。 a.CuSO4b.H2Oc.CCl4d.濃硫酸 (7)該同學(xué)所設(shè)計(jì)的模擬尾氣處理實(shí)驗(yàn)還存在的明顯缺陷是____________________________。 答案 (1)①③⑤ (2)C(或G) (3)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或NH3H2O+CaO===Ca(OH)2+NH3↑,對(duì)應(yīng)即可) (4)3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O (5)防止NH3發(fā)生倒吸 (6)c (7)NO尾氣直接排放,沒(méi)有進(jìn)行處理 解析 (2)實(shí)驗(yàn)室制備氨氣可用氫氧化鈣與氯化銨固體加熱法,也可以用濃氨水與氧化鈣(或氫氧化鈉)在常溫下制取,故可選裝置為C或G。(3)根據(jù)所選裝置寫(xiě)出相應(yīng)制備反應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)A中為Cu與稀硝酸的反應(yīng):3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O。(5)NH3是易溶于水的氣體,因此D還可以防止倒吸。(6)D中用飽和氨水防止氨氣被吸收,因此還可以換成CCl4。(7)該反應(yīng)中尾氣含有NO等污染性氣體,應(yīng)除去后再排入空氣中。 3.聚合硫酸鐵又稱(chēng)聚鐵,化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO47H2O),過(guò)程如下所示: (1)驗(yàn)證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體中含有SO2的方法是 ________________________________________________________________________。 (2)制備綠礬時(shí),向溶液X中加入過(guò)量__________,充分反應(yīng)后,經(jīng)__________操作得到溶液Y,再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬。 (3)溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作方法為_(kāi)_______________________________________________________________________。 若溶液Z的pH偏小,將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“偏大”或“偏小”)。 答案 (1)將產(chǎn)生的氣體通入盛有品紅溶液的小試管中,若品紅溶液褪色,加熱能恢復(fù)原色,證明氣體中含有SO2 (2)鐵屑 過(guò)濾 (3)取一小塊pH試紙,放在干燥、潔凈的表面皿(或玻璃片)上,用干燥、潔凈的玻璃棒蘸取待測(cè)溶液,滴到pH試紙上,然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較 偏小 解析 (1)利用SO2的漂白性來(lái)鑒別二氧化硫。 (2)溶液中有Fe3+、Fe2+,欲制綠礬,應(yīng)把Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,所以要加過(guò)量的鐵屑。 (3)用pH試紙測(cè)定溶液的pH,為了測(cè)定的準(zhǔn)確性,應(yīng)選用干燥、潔凈的裝置。若pH偏小,酸性過(guò)強(qiáng),則Fe3+難以形成聚鐵膠體,所以聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。 4.用二氧化氯(ClO2)可制備用途廣泛的亞氯酸鈉(NaClO2),實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置(略去部分夾持儀器)制備少量的亞氯酸鈉。 裝置C中發(fā)生反應(yīng):2NaClO3+SO2===2ClO2+Na2SO4(Ⅰ) 裝置D中發(fā)生反應(yīng):2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+2H2O+O2(Ⅱ) (1)儀器組裝完畢,關(guān)閉兩個(gè)彈簧夾,打開(kāi)A中活塞,向A中注入水可檢驗(yàn)裝置氣密性,裝置氣密性良好的現(xiàn)象是________________________。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),打開(kāi)A的活塞,兩個(gè)彈簧夾的開(kāi)關(guān)操作是__________________,F(xiàn)中盛有的液體為_(kāi)_______。 (2)裝置B中進(jìn)行的是用硫酸與亞硫酸鈉制備二氧化硫的反應(yīng),該處使用的是70%~80%的硫酸,而不是98%的濃硫酸或極稀的硫酸,原因是___________________________________。 (3)裝置C的作用是________________,裝置E的作用是________________。 (4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定,所以裝置D中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量,判斷NaOH是否過(guò)量所需要的試劑是________。 a.稀鹽酸b.品紅溶液c.石蕊溶液d.酚酞溶液 (5)一次實(shí)驗(yàn)制備中,通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)制備的NaClO2中含有NaOH、Na2SO3,出現(xiàn)這些雜質(zhì)的可能原因是__________________。檢驗(yàn)產(chǎn)物中含有Na2SO3雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (供選擇的試劑有:Ba(OH)2溶液、H2O2溶液、AgNO3溶液、品紅溶液、H2SO4溶液) 答案 (1)水滴的速度逐漸變慢,最后停止滴入 打開(kāi)兩個(gè)彈簧夾 NaOH溶液 (2)70%~80%的硫酸能提供反應(yīng)所需的足夠的H+ (3)制備氣體ClO2、觀察反應(yīng)快慢并調(diào)節(jié)反應(yīng)進(jìn)行的快慢 安全瓶(防止液體倒吸) (4)cd (5)制備的SO2和裝置D中的NaOH同時(shí)過(guò)量 取少量溶液于試管中,加入Ba(OH)2溶液,有白色沉淀生成 解析 (1)若裝置氣密性良好,水滴的速度會(huì)越來(lái)越慢,直到最后不滴。彈簧夾甲打開(kāi)后的作用是調(diào)節(jié)裝置內(nèi)氣壓與大氣壓平衡,彈簧夾乙打開(kāi)后,可以使裝置F中的NaOH溶液吸收尾氣。(2)硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)制備二氧化硫的反應(yīng)為離子反應(yīng),70%~80%的硫酸能提供該反應(yīng)所需的足夠的H+。(3)裝置C的作用是制備ClO2氣體,并可通過(guò)觀察氣泡判斷反應(yīng)的快慢,由此可調(diào)節(jié)反應(yīng)進(jìn)行的快慢;裝置E可起到安全瓶的作用,即防止液體倒吸入裝置D中。(4)檢驗(yàn)堿液的存在可用酸堿指示劑。(5)過(guò)量的SO2和過(guò)量的NaOH反應(yīng)生成Na2SO3;Na2SO3與Ba(OH)2反應(yīng)生成白色沉淀BaSO3。 5.三氯化鉻是化學(xué)合成中的常見(jiàn)物質(zhì),三氯化鉻易升華,在高溫下能被氧氣氧化,堿性條件下能被H2O2氧化為+6價(jià)Cr。制三氯化鉻的流程如下: (1)重鉻酸銨分解產(chǎn)生三氧化二鉻(Cr2O3),其分解的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)已知CCl4沸點(diǎn)為57.6℃,為保證穩(wěn)定的CCl4氣流,適宜的加熱方式是______________。 (3)用如圖裝置制備CrCl3時(shí),主要步驟包括:①將產(chǎn)物收集到蒸發(fā)皿中;②加熱反應(yīng)管至400℃,開(kāi)始向三頸燒瓶中通入氮?dú)猓笴Cl4蒸氣經(jīng)氮?dú)廨d入反應(yīng)室進(jìn)行反應(yīng),繼續(xù)升溫到650℃;③三頸燒瓶中裝入150mLCCl4,并加熱CCl4,溫度控制在50~60℃之間;④反應(yīng)管出口端出現(xiàn)了CrCl3升華物時(shí),切斷加熱管式爐的電源;⑤停止加熱CCl4,繼續(xù)通入氮?dú)?;⑥檢查裝置氣密性。正確的順序:⑥→③→________________,步驟②中通入氮?dú)獾哪康氖莀_______________________________________________________________________。 (4)已知反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)有Cr2O3+3CCl4―→2CrCl3+3COCl2,因光氣有劇毒,故實(shí)驗(yàn)需在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,并用濃氨水處理COCl2,生成兩種常見(jiàn)的氮肥,它們分別是__________________(寫(xiě)名稱(chēng))。 (5)樣品中三氯化鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定: 稱(chēng)取樣品0.3300g,加水溶解并配成250mL溶液。移取25.00mL于碘量瓶(一種帶塞的錐形瓶)中,加熱至沸后加入1gNa2O2,充分加熱煮沸,適當(dāng)稀釋?zhuān)缓蠹尤脒^(guò)量的2molL-1H2SO4至溶液呈強(qiáng)酸性,此時(shí)鉻以Cr2O存在,再加入過(guò)量KI,塞上塞子,搖勻,于暗處?kù)o置5min后,加入1mL指示劑,用0.0250molL-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),平行測(cè)定三次,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液24.00mL。 已知:Cr2O+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,2Na2S2O3+I(xiàn)2===Na2S4O6+2NaI。 ①該實(shí)驗(yàn)可選用的指示劑名稱(chēng)為_(kāi)_____________。 ②本實(shí)驗(yàn)除移液管、碘量瓶、燒杯外,還需要的玻璃儀器有______________。 ③樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)。 答案 (1)(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O (2)水浴加熱(并用溫度計(jì)顯示溫度) (3)②→④→⑤→① 排除裝置中的空氣,防止CrCl3被氧化 (4)尿素(或碳酰二胺)和氯化銨(或氯銨) (5)①淀粉溶液 ②250mL容量瓶、堿式滴定管 ③96.1% 解析 (1)由題中流程圖得出,(NH4)2Cr2O7的分解產(chǎn)物為Cr2O3,另外產(chǎn)物為N2和H2O,可寫(xiě)出化學(xué)方程式。(2)為了保持溫度恒定,采用加熱方式為水浴加熱(并用溫度計(jì)顯示溫度)。(3)步驟②中通入氮?dú)?,可以排除裝置中的空氣,防止CrCl3被氧化。(4)用濃氨水處理COCl2,兩者反應(yīng)生成尿素(或碳酰二胺)和氯化銨(或氯銨)。(5)①反應(yīng)過(guò)程中有碘單質(zhì)生成,可以用淀粉溶液來(lái)作指示劑;②本實(shí)驗(yàn)需配制250mL溶液,除了題給儀器外,還需250mL容量瓶,另要進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn),故還需堿式滴定管;③據(jù)題意得關(guān)系式:2Cr3+~3I2~6Na2S2O3,故25mL溶液中含Cr3+的物質(zhì)的量為0.025molL-10.024L3=210-4mol,所以樣品中三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10210-4mol158.5gmol-10.3300g100%≈96.1%。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第10章 第2講 物質(zhì)制備與工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題含解析 2019 2020 年高 化學(xué) 一輪 復(fù)習(xí) 知識(shí) 梳理 訓(xùn)練 10 物質(zhì) 制備 工藝流程
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