版高考化学江苏版二轮专题复习配套文档专题七 综合性实验题型研究 Word版含答案Word文档下载推荐.docx
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L-1水合肼溶液,1mol·
L-1H2SO4)。
解析
(1)加热温度低于100℃,采用水浴加热,优点是便于控制温度,受热均匀。
(2)由题发生反应:
Ag+NaClO+H2O―→AgCl+NaOH+O2↑,有Ag、Cl、O三种元素的变化,因Ag、Cl原子个数比为1∶1,设Ag、NaClO的系数为1,则NaOH系数为1,Ag失去1e-,NaClO―→NaCl,得到2e-,根据电子守恒O2的系数为
,根据原子守恒,H2O系数为
,相应扩大4倍。
HNO3也能氧化Ag,但生成NOx会污染环境。
(3)滤渣沉淀时表面会附有溶质,因此洗涤液中含有Ag(NH3)
,将洗涤液并入过滤Ⅱ的滤液中,以提高利用率。
(4)若直接在溶液中加入氨水,一是稀释氨水,氨水的利用率低,二是原溶液中有氧化时生成的NaCl(见
(2)中反应),Cl-使可逆反应AgCl+2NH3·
+Cl-+2H2O逆向移动,不利于AgCl的溶解。
(5)由题给信息③,利用水合肼还原Ag(NH3)
,但同时有NH3生成,利用H2SO4吸收防止逸出污染大气。
答案
(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2mol·
L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1mol·
L-1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥。
2.(2016·
江苏化学,19)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·
3H2O。
实验过程如下:
(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-50.4kJ·
mol-1
Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l) ΔH=-225.4kJ·
酸溶需加热的目的是________;
所加H2SO4不宜过量太多的原因是________。
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_____________________
(3)用下图所示的实验装置进行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。
①实验装置图中仪器A的名称为________。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:
向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂,________、静置、分液,并重复多次。
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·
3H2O的实验方案:
边搅拌边向溶液中滴加氨水,____________________________________________
___________________________________________________________,
过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·
[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;
pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全]。
解析
(1)加热,加快酸溶的速率,提高酸溶的效率。
后续反应中生成MgCO3,若酸过多,生成MgCO3时需要中和硫酸,消耗过多的碱,提高生产成本。
(2)H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为H2O,Fe2++H2O2→Fe3++H2O,前面酸溶,溶液呈酸性,补H+配平。
(3)①A为分液漏斗。
②萃取时要充分振荡,使水相与有机相充分接触,提高萃取效率。
(4)由于萃取除去Fe3+,萃取液中含有Mg2+和Al3+,要除去Al3+,调节5<
pH<
8.5,过滤掉Al(OH)3,向滤液中加入Na2CO3溶液至有大量沉淀析出,检验Mg2+是否沉淀完全(静置,向上层清液中加Na2CO3,若无沉淀生成),过滤。
答案
(1)加快酸溶速率
避免制备MgCO3时消耗过多的碱
(2)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(3)①分液漏斗 ②充分振荡
(4)调节5<pH<8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成
3.(2015·
江苏化学,19)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Fe3+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。
(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3mol·
L-1KOH溶液中,______________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________
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)。
解析
(1)反应物为MnO
、H+、Cl-,生成物的Mn2+、Cl2和H2O,根据电子守恒和电荷守恒配平即可。
制得的Cl2中混有HCl等杂质,HCl气体极易溶于水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度,所以通过装置B中的饱和食盐水可除去HCl。
(2)控制反应温度0℃~5℃,可以采用冰水浴冷却C装置。
因为Cl2和KOH是放热反应,若氯气通入速率过快,与KOH溶液反应速率快,放出热量多,反应温度高,易生成KClO3,所以可以通过缓慢滴加盐酸来控制生成氯气的速率,进而控制反应温度。
(3)由题给信息②和④可知,K2FeO4在强碱性溶液中稳定,在酸性或弱碱性条件下均不能稳定存在。
Fe(NO3)3溶液因Fe3+水解呈酸性,KClO溶液因ClO-水解呈碱性,所以应将饱和Fe(NO3)3溶液缓缓滴入饱和KClO溶液中。
注意要搅拌,搅拌可增大反应物的接触面积,有利于生成K2FeO4,且能防止生成Fe(OH)3沉淀。
(4)由题给信息①可知,K2FeO4可溶于水,而杂质Fe(OH)3不溶,过滤除掉Fe(OH)3,由题给信息②“0℃~5℃,强碱性溶液中稳定”,所以将滤液置于冰水浴中,再由题给信息①可知,K2FeO4微溶于浓KOH,故可加入浓KOH使K2FeO4析出,用砂芯漏斗过滤,并用乙醇洗涤,在真空箱中干燥即可(真空有利于乙醇和水的挥发,加快干燥)。
答案
(1)2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++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,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
4.(2014·
江苏化学,19)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为_______________________________________________________
______________________________________________________________;
该操作将I2还原为I-的目的是__________________________________。
(2)操作X的名称为________。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是________________________________________________________;
锥形瓶里盛放的溶液为________。
(4)已知:
5SO
+2IO
+2H+===I2+5SO
+H2O。
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO
中的一种或两种。
请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO
的实验方案:
取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;
_________________________________________________________
_________________________________________________________。
实验中可供选择的试剂:
稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
解析
(1)SO
具有还原性,I2具有氧化性,二者发生氧化还原反应:
SO
+I2+H2O===SO
+2I-+2H+。
由流程图可知还原I2的下一步操作是分离出CCl4,由于I2易溶于CCl4而难溶于水,而I-易溶于水而难溶于CCl4,所以将I2还原为I-的目的是使CCl4中的I2进入水溶液中。
(2)由于CCl4与水互不相溶,故分离出CCl4的操作X为分液。
(3)若温度高了,氯气在水中的溶解度小,不利于将I-氧化为I2,且生成的I2易升华,也可能进一步被氯气氧化为其他物质。
锥形瓶中液体的作用是吸收没有反应完的氯气或升华出去的碘蒸气,故应用氢氧化钠溶液吸收。
(4)检验I-应加入氧化剂(如Fe3+、H2O2等)将I-氧化成I2,再用淀粉溶液检验I2的存在;
由题给反应可知,检验IO
应利用SO
将IO
还原为I2,再用淀粉溶液检验I2的存在。
答案
(1)SO
+I2+H2O===2I-+SO
+2H+ 使CCl4中的碘进入水层
(2)分液
(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液
(4)从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;
若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。
另从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO
;
若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO
5.(2013·
江苏化学,19)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·
7H2O)通过下列反应制备:
FeSO4+Na2CO3===FeCO3↓+Na2SO4
FeCO3+C6H8O7===FeC6H6O7+CO2↑+H2O
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·
L-1计算)。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Al3+
3.0
5.0
Fe2+
5.8
8.8
(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是________(填字母),原因是__________________________________________________。
a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是_____________________________________________________。
(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80℃下搅拌反应。
①铁粉的作用是__________________________。
②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是___________________
_____________________________________________________。
(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。
分离过程中加入无水乙醇的目的是_______________________
____________________________________________________________。
(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。
请结合下图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·
7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:
铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):
向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,__________________________________________________________
__________________________________________________________,
得到FeSO4溶液,__________________________________________
得到FeSO4·
7H2O晶体。
解析
(1)由表格中的数据可知Fe2+在pH=5.8时开始沉淀,pH=8.8时沉淀完全,因此在制备过程中要避免Fe2+生成Fe(OH)2沉淀,由于FeSO4溶液显酸性,Na2CO3溶液显碱性,所以将Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中。
(2)FeCO3沉淀中含有的可溶性杂质为Na2SO4,是否洗涤完全主要检验洗涤液中是否含有SO
。
(3)铁粉的作用是防止Fe2+被氧化。
由于柠檬酸能与铁粉反应,除铁只需加入适量柠檬酸。
(4)分离过程中加入无水乙醇是为了降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于柠檬酸亚铁晶体的析出。
(5)由于Fe2O3中含有SiO2、Al2O3杂质,酸溶后SiO2不溶,可过滤除去。
溶液中主要有Fe3+及杂质Al3+,要除去杂质Al3+,一是使Al3+生成Al(OH)3沉淀除去,由表中信息可知Al3+完全沉淀的pH=5.0,此时Fe3+完全沉淀,因此先加铁粉将Fe3+还原为Fe2+,再调节pH=5.0,除去
Al3+。
二是使Fe3+生成沉淀,过滤得固体再溶解得Fe2(SO4)3,再加铁粉还原。
由FeSO4溶液制得FeSO4·
7H2O晶体,采用冷却结晶的方法,先制取饱和溶液再降温结晶。
由溶解度曲线可知,温度高于60℃时绿矾的溶解度下降,因此需配成60℃的饱和溶液再降温至0℃,过滤,由于绿矾的溶解度随温度的升高而增大,故用冰水洗。
答案
(1)c 避免生成Fe(OH)2沉淀
(2)取最后一次的洗涤滤液1~2mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净。
(3)①防止+2价的铁元素被氧化 ②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全
(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出
(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤”
(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60℃饱和溶液,冷却至0℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥
备考策略
化学实验探究的复习,要在掌握物质的分离、提纯、制备等基本实验原理和操作的基础上,关注联系真实实验情境的问题解决,其中包括对实验过程的分析与理解,实验现象的判断与预测,实验条件的控制与优化,实验方案的设计与完善等。
要学会综合运用化学实验原理和方法,设计实验方案解决简单的化学问题。
此外,要训练规范地表述实验方案。
实验现象和实验的结果和结论。
例如,物质的检验方案、取样、试剂、现象、结论等要素要全面,要重视对实验流程和装置的观察、信息的获取加工、实验原理和方法运用、实验方案的设计和评价以及分析比较、归纳概括能力的培养,提高实验探究能力。
[考点精要]
1.实验条件的控制及控制目的分析
实验条件的控制
答题要考虑的角度
调节溶液pH
(1)目的:
①使某种或某些离子转化为沉淀,而目标离子不转化为沉淀以达到分离的目的;
②抑制某微粒的水解
(2)调节pH的方式多为加入某种能消耗H+且不引入新杂质的物质,每种离子都有开始沉淀和沉淀完全的两个pH,一定要正确控制pH的范围(杂质离子沉淀完全~目标离子不沉淀)。
如要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH至3.7
控制体系的温度
(1)控制低温的目的:
①防止某反应物及目标产物分解,如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质;
②防止某反应物或目标产物挥发,如盐酸、醋酸和氨水等;
③抑制物质的水解;
④反应放热,低温使反应正向进行;
⑤避免副反应的发生
(2)控制某一温度范围:
①低温反应速率慢,高温消耗能源;
②确保催化剂的催化效果,兼顾速率和转化率,追求更好的经济效益;
③防止副反应的发生,如乙醇的消去反应需迅速升温至170℃,防止140℃时生成乙醚
(3)采取加热的目的:
①加速某固体的溶解;
②减少气体生成物的溶解并加速其逸出;
③一般是加快反应速率;
④使平衡向需要的方向移动;
⑤趁热过滤,防止某物质降温时析出而损失或带入新的杂质
控制体系压强
①改变速率,影响平衡;
②减压蒸馏,避免目标产物发生热分解
反应物配比选择
低于配比,反应物转化率低;
高于配比,浪费原料
2.沉淀的洗涤
(1)洗涤试液的选择
洗涤试剂
适用范围
目的
蒸馏水
冷水
产物不溶于水
除去固体表面吸附着的×
×
杂质;
可适当降低固体因为溶解而造成的损失
热水
有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降
可适当降低固体因为温度变化而造成溶解的损失
有机溶剂(酒精、丙酮等)
固体易溶于水,难溶于有机溶剂
减少固体溶解;
利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,产品易干燥
饱和溶液
对纯度要求不高的产品
减少固体溶解
酸、碱溶液
产物不溶于酸、碱
除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;
(2)洗涤操作
洗涤的方法
注意点
三个得分点
让过滤后的晶体继续留在过滤器中,加入洗涤剂浸没过晶体,让洗涤液自然流下,重复2~3次即可
在洗涤过程中不能搅拌。
因为滤纸已经润湿,如果搅拌很容易搅破滤纸,造成晶体损失
注洗涤液→加洗涤液→重复操作
(1)注洗涤液:
沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液
(2)加洗涤液;
洗涤液完全浸没晶体
(3)重复操作:
重复操作2~3次
(3)怎样证明已经洗涤干净
四个得分点
答题模板
常见离子检验的试剂
取样→滴加试剂→描述现象→得出结论
(1)取样:
取少量最后一次洗涤滤液
(2)滴加试剂:
滴加合理试剂
(3)描述现象:
根据所发生的反应描述现象
(4)得出结论:
沉淀洗涤是否干净
取样:
取少量最后一次洗涤滤液于一洁净的试管中
试剂:
加入×
试剂(有必要时加热)
现象:
不产生×
沉淀、溶液不变×
色、不产生×
气体
结论:
说明沉淀已经洗涤干净