届高考化学一轮复习化学实验基本方法测试题.docx
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届高考化学一轮复习化学实验基本方法测试题
1、以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
完成下列填空:
(1)焙烧产生的SO2可以继续制备硫酸,其中的反应之一为:
2SO2+O2
2SO3+Q(Q>0),该反应的平衡常数表达式为K=___________;欲使K值增大,可采取的措施是______________。
若经一段时间后SO3的浓度增加了4mol/L,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.4mol/(L?
s),则这段时间为_______(选填编号)。
a.1sb.5sc.10sd.50s
(2)硫铁矿焙烧后的烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。
酸溶后溶液中主要存在的阳离子有______________,不能用硫酸代替盐酸的原因是___________________。
(3)通入氯气时,主要反应的离子方程式为________________________。
从氧化后的溶液中得到氯化铁晶体的实验步骤为_______________、_______________、过滤洗涤。
(4)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,请从水解平衡移动原理解释原因_____________________________________________________。
2、CuCl广泛应用于化工和印染等行业。
在实验室中模拟热分解CuCl2·xH2O制备CuCl的原理和实验装置如下:
完成下列填空:
(1)在实验(Ⅰ)过程中,观察到B中固体由白色变为蓝色,C中产生的现象是__________,导致该现象的物质是________________________。
(2)装置D的作用是___________________________________,其中发生氧化还原反应的化学方程式是_____________________________________。
(3)反应结束后,CuCl产品中可能存在少量的CuCl2或CuO杂质。
①若杂质是CuCl2,则原因是_________________________________________。
②若杂质是CuO,则原因是__________________________________________。
(4)根据实验(Ⅱ),测定CuCl2·xH2O中结晶水的含量。
取CuCl2·xH2O样品1.692g,经过3次灼烧、冷却、称量,得到黑色固体的质量数据如下:
称量
第1次
第2次
第3次
质量(g)
0.820g
0.800g
0.800g
则x=_____________(保留2位小数)。
3、亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和消毒剂,它在酸性条件下生成NaCl并放出C1O2,C1O2有类似Cl2的性质。
某兴趣小组探究亚氯酸钠的制备与性质。
Ⅰ.制备亚氯酸钠
关闭止水夹②,打开止水夹①,从进气口通入足量C1O2,充分反应。
(1)仪器a的名称为_______,仪器b的作用是_____。
(2)装置A中生成NaC1O2的离子方程式为_______。
(3)若从装置A反应后的溶液中获得NaClO2晶体,则主要操作有减压蒸发浓缩、降温结晶______、_____干燥等。
Ⅱ.探究亚氯酸钠的性质
停止通ClO2气体,再通入空气一段时间后,关闭止水夹①,打开止水夹②,向A中滴入稀硫酸。
(4)开始时A中反应缓慢,稍后产生气体的速率急剧加快,请解释可能的原因_________。
(5)B中现象为_________。
(6)实验完成后,为防止装置中滞留的有毒气体污染空气,可以进行的操作是:
再次打开止水夹①,_______。
4、钴被誉为战略物资,有出色的性能和广泛的应用。
以水钴矿(主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
Ⅰ.“酸浸”
(1)钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。
综合考虑成本,应选择的最佳工艺条件为______、______;滤渣①的主要成分为_______。
(2)Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4的化学方程式为_________。
Ⅱ.“净化除杂”分三步完成:
(3)除铁:
加入适量Na2SO4固体,析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12离子方程式为____________。
(4)除钙、镁:
加入适量NaF,当Mg2+恰好完全被除去(离子浓度等于10-5mol·L-1)时,c(Ca2+)=_____mol·L-1(取两位有效数字)。
已知:
Ksp(MgF2)=7.4×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10。
(5)除铜:
加入适量Na2S2O3,发生反应2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,该反应的还原产物为___________
Ⅲ.“萃取和反萃取”
(6)“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________(写化学式)。
(7)实验室称取100g原料(含钴11.80%),反萃取时得到浓度为0.036mol·L-1的CoCl2溶液5L,忽略损耗,钴的产率=______(产率=
)。
5、下面是某工厂利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬的流程:
请回答下列问题:
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:
(1)在浸出过程中除生成Cr2(SO4)3外,主要还生成__________________。
(2)流程中“第一次调节“pH”是为了除去Fe3+,所加试剂X可以是_______(任写一种)。
当离子浓度小于或等于1×10-5时可认为沉淀完全,若要使Fe3+完全沉淀,则应调节溶液pH≥__________已知(Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,1g2=0.3)
(3)写出还原步骤中生成Cu2O沉淀反应的离子方程式______________________________。
此步骤中若NaHSO3过量。
除了浪费试剂外,还可能出现的问题是________________________。
(4)流程中“第二次调节pH”应小于9,因为Cr(OH)3是两性氢氧化物,试写出Cr(OH)3与NaOH溶液反应的离子方程式___________________________。
(5)Cr(OH)3受热分解为Cr2O3,再用铝热法可以得到金属Cr。
写出其中用铝热法冶炼得到金属Cr的化学方程式________________________________。
(6)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度,以K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量换算成相当于O2的含量(以mg·L-1计)来计量。
①处理时,水样应先酸化,最好选用__________(选填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀盐酸”)酸化。
②在该条件下,Cr2O72-最终转化为Cr3+、取水样100mL,处理该水样时消耗了10mL0.025mol·L-1K2Cr2O7溶液。
则该水样的COD为__________mg·L-1。
6、工业上采用FeSO4和NaOH为主要原料、在碱性条件下通入空气氧化沉淀制备铁磁粉Fe3O4,其原理如下:
①FeSO4+2NaOH==Fe(OH)2↓+Na2SO4
②4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3↓
③Fe(OH)2+2Fe(OH)3
Fe3O4+4H2O
硫酸亚铁在不同温度下的溶解度:
温度/℃
0
10
30
50
60
70
80
90
溶解度/g
14.0
17.0
25.0
33.0
35.3
33.0
30.5
27.0
I.【问题讨论】
(1)溶解时,所用热水的温度约为________,目的是____________________。
(2)副产品芒硝的化学式是_______________________。
(3)为了检验产品是否洗涤干净,需要进行的实险操作是________________。
II.【组成确定】
资料显示:
①铁的氯氧化物在受热时分解生成铁的氧化物(化合价不变);
②Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe。
为确定用以上方法制得的产品的纯度,称取23.28g该样品利用图2装置进行实验探究。
(1)该组同学欲通过称量B装置反应前后的质量变化来计算并确认该样品中的杂质。
B中的最佳试剂是________(填字母),B中带孔玻璃球泡的作用是____________________________________。
A.澄清石灰水B.氢氧化钠浓溶液C.稀盐酸D.水
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,能起到的作用还有:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;
②停止加热后,继续通CO气体,防止生成物被氧化,防止B中的溶液倒吸入A中,还可以_______,以提高实验的精确度。
(3)利用仪器测定并绘制出反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线,如图3:
①样品中含有的杂质成分是_____________________(填化学式)。
②样品中杂质的质量分数为_____%(保留2位小数)。
7、黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫和铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O2
8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是________(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。
下列处理方案中合理的是________(填代号)。
a.高空排放b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3d.用浓硫酸吸收
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。
方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
根据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是________________________________。
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:
稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为________。
证明炉渣中含有FeO的实验现象为_______________________。
8、亚铁盐、铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用,现用铁屑与硫酸反应制备硫酸亚铁。
已知:
①4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
②硫酸亚铁在水中的溶解度如下图:
(1)首先,将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。
此步骤中,分离出液体的方法通常不用过滤,使用的操作是____________(填写操作名称)。
(2)向处理过的铁屑中加入适量的硫酸,在一定温度下使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得硫酸亚铁溶液。
①硫酸浓度应选择(填字母序号)__________;
A.浓硫酸B.10moL·L-1硫酸
C.3moL·L-1硫酸D.任意浓度硫酸
②温度宜控制在________,加热的同时需适当补充水,原因是___________________;
③反应中应保持
_________(填“<”“>”或“=”)1。
(3)亚铁盐在空气中易被氧化,但形成复盐可稳定存在,如“摩尔盐”,即(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(硫酸亚铁铵),就是在硫酸亚铁溶液中加入少量稀硫酸溶液,再加入饱和硫酸铵溶液,经过_______、_______、_______、_______等一系列操作后所得。
9、研究物质制备是化学学科的任务之一。
(1)请从Cl2、H2、CO2、NO、NH3五种气体中选择一种气体,该气体在实验室可用如图装置制取、净化、收集(可以含水蒸气),制取该气体的化学方程式为____________。
(2)已知:
+4NaOH→NaCl+CH2=CH2↑+Na3PO4+3H2O,可用下述装置制取1,2-二溴乙烷(无色液体,密度2.18g·cm-3,熔、沸点分别为9.79℃、131.4℃,不溶于水);试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)。
①e装置的作用是_________;当观察到_________现象时,试管d中反应基本结束;
②若用冰水代替烧杯中的冷水,可能引起的不安全后果是_________;
③实验后,需通过水洗、________、水洗、用干燥剂干燥、蒸馏等操作对试管d中的粗产品进行精制:
④实验消耗40%乙烯利(摩尔质量为M)溶液50g,制得产品mg,则乙烯利合成1,2-二溴乙烷的产率为____________(用含M、m的代数式表示);
⑤设计实验证明,反应后烧瓶中的混合溶液含有C1-、PO43-。
简述实验方案:
_____________________________。
10、人教版高中化学选修4实验2-3中用到了硫代硫酸钠,某化学兴趣小组对这一物质展开了如下探究。
实验一.制备Na2S2O3·5H2O
通过查阅资料,该化学兴趣小组设计了如下的装置(略去部分夹持仪器)来制取Na2S2O3·5H2O晶体。
已知烧瓶C中发生如下三个反应:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l);S(s)+Na2SO3(aq)
Na2S2O3(aq)
(1)写出A中的化学反应方程式___________________________________。
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率。
控制SO2生成速率可以采取的措施有_________________________(写一条)
(3)装置E的作用是____________________。
(4)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为_________________________。
实验二.性质探究
(5)常温下,用pH试纸测定0.1mol·L-1Na2S2O3溶液pH值约为8,测定时的具体操作是_______________________________________________________。
(6)向新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液,氯水颜色变浅,有硫酸根离子生成,写出该反应的离子化学方程式________________________________________。
实验三.Na2S2O3的应用
(7)用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度,步骤如下:
取废水25.00mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤、洗涤后,用适量稀盐酸溶解。
此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,充分反应后,加入淀粉溶液作指示剂,用0.0100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液进行滴定,反应完全时,相关数据记录如下表所示:
滴定次数
1
2
3
4
消耗Na2S2O3标准溶液的体积/mL
18.02
20.03
17.98
18.00
部分反应的离子方程式为:
①Cr2O72-+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O
②I2+2S2O32-===S4O62-+2I-
滴定时Na2S2O3标准溶液应该用_____________________(填仪器名称)盛装,该废水中Ba2+的物质的量浓度为_______________________。
11、实验室用绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备补血剂甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe],有关物质性质如下:
甘氨酸(H2NCH2COOH)
柠檬酸
甘氨酸亚铁
易溶于水,微溶于乙醇,两性化合物
易溶于水和乙醇,有酸性和还原性
易溶于水,难溶于乙醇
实验过程:
I.配制含0.10molFeSO4的绿矾溶液。
II.制备FeCO3:
向配制好的绿矾溶液中,缓慢加入200mL1.1mol/LNH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。
III.制备(H2NCH2COO)2Fe:
实验装置如下图(夹持和加热仪器已省略),将实验II得到的沉淀和含0.20mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中反应产生的气体将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。
反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。
回答下列问题:
(1)实验I中:
实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为____(写化学式)。
(2)实验II中:
生成沉淀的离子方程式为________________。
(3)实验III中:
①检查装置A的气密性的方法是_________。
②装置A中所盛放的药品是_______(填序号)。
a.Na2CO3和稀H2SO4b.CaCO3和稀H2SO4c.CaCO3和稀盐酸
③确认c中空气排尽的实验现象是______________。
④加入柠檬酸溶液一方面可调节溶液的pH促进FeCO3溶解,另一个作用是_______。
⑤洗涤实验III中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是___(填序号)。
a.热水b.乙醇溶液c.柠檬酸溶液
⑥若产品的质量为17.34g,则产率为_____。
12、ClO2是一种优良的消毒剂,常将其制成NaClO2固体,以便运输和贮存,过氧化氢法备NaClO2固体的实验装置如图所示。
已知:
①2NaC1O3+H2O2+H2SO4=2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O
②ClO2熔点-59℃、沸点11℃,浓度过高时易发生分解;
③H2O2沸点150℃
(1)仪器C的名称是__________________,仪器A的作用是_________________,冰水浴冷却的目的是_____________________和___________________________。
(2)该装置不完善的方面是________________________。
(3)空气流速过快或过慢,均降低NaClO2产率,试解释其原因,空气流速过慢时,___________;空气流速过快时,________________。
(4)Cl-存在时会催化ClO2的生成。
反应开始时在C中加入少量盐酸,ClO2的生成速率大大提高,并产生微量氯气。
该过程可能经两步完成,请将其补充完整:
①_____________________________(用离子方程式表示)
②H2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+
(5)NaClO2纯度测定:
①准确称取所得NaClO2样品10.0g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(C1O2-的产物为Cl-),将所得混合液配成250mL待测溶液;
②取25.00mL待测液,用2.0mol·L-1Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为__________________________,重复滴定3次,测得Na2S2O3标准液平均用量为20.00mL,则该样品中NaClO2的质量分数为_________________。
(M(NaClO2)=90.5g/mol)
13、“钢是虎,钒是翼,钢含钒犹如虎添翼”,金属钒被誉为“合金的维生素”。
从废钒(主要成分为V2O5、Fe2O3、SiO2等)中回收V2O5的一种工艺流程如下图所示:
已知:
步骤②、③中的变化过程可简化为:
Rn+(水层)+nHA(有机层)
RAn(有机层)+nH+(水层)(式中Rn+表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂)。
回答下列问题:
(1)步骤①酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为______________。
(2)萃取时应加入适量碱的作用是___________________。
(3)步骤④中反应的离子方程式为___________________。
(4)步骤⑤25°C时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率%
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
通过表中数据分析,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH范围为______;
若加入氨水调节溶液pH=2,钒沉淀率达到93%且不产生Fe(OH)3沉淀,则此时溶液中c(Fe3+)<_____mol/L(按25℃计算,25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)。
(5)V2O5是两性氧化物,在强酸性溶液中以VO2+形式存在,VO2+具有强氧化性,能将I-氧化为I2,本身被还原为VO+,则V2O5与氢碘酸反应的离子方程式为_________________。
(6)为提高钒的回收率,步骤②和③需多次进行,假设酸浸所得“强酸性浸出液”中c(VO2+)=amol/L,步骤②和③每进行一次,VO2+萃取率为80%,4次操作后,“强酸性浸出液中”c(VO2+)=_______mol/L(萃取率=
)
14、工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)实验室实现“步骤II”中分离操作所用的玻璃仪器有____、玻璃棒和烧杯等;该步骤是为了除去_______(填相关物质的化学式)。
(2)检验步骤III已经进行完全的操作是_______________________。
(3)步骤V的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是______________;该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为___________。
(4)步骤VI中发生反应的化学反应方程式为____________________。
(5)步骤V中,FeCO3达到沉淀溶解平衡时,若c(Fe2+)=1×10-6mol/L,欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2,应控制溶液的pH≤_____(已知:
Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,lg7=0.8)。
(6)欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数,称取ag样品,充分“酸溶”“水溶”后过滤,向滤液中加入足量的H2O2,充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀,经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重,冷却后称得残留固体bg,测得该样品中Fe元素的质量分数为______。
15、钻(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。
为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如图(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。
已知:
LiF难溶于水,Li2CO3微溶于水。
请回答:
(1)
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