届高考化学总复习第10章化学实验三十九实验综合大题增分练一二单元检测.docx
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届高考化学总复习第10章化学实验三十九实验综合大题增分练一二单元检测
跟踪检测(三十九)实验综合大题增分练
实验综合大题增分练
(一)
1.(2016·北京高考)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:
2Fe2++PbO2+4H++SO
===2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:
……
①写出ⅱ的离子方程式:
________________________________________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。
将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b.________________________________________________________________________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:
PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是________(选填序号)。
A.减小PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。
结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:
________________________________________________________________________。
解析:
(1)根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
(2)①催化剂能够参加化学反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。
根据题给信息知反应ⅰ中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ⅱ中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3++Pb+SO
===PbSO4+2Fe2+。
②a实验证明发生反应ⅰ,则b实验需证明发生反应ⅱ,实验方案为取a中红色溶液少量,向其中加入铅粉后,红色褪去。
(3)①过程Ⅱ脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH===PbO+Na2SO4+H2O,滤液1中还有剩余的NaOH,部分PbO溶解在滤液1中,所以重复使用的目的是减少PbO的损失,提高产率,重复利用NaOH,提高原料的利用率,应选A、B。
②根据溶解度曲线,PbO在35%的NaOH溶液中的溶解度随温度升高而增大较快,可将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液,然后降温结晶、过滤,得到高纯PbO。
答案:
(1)Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
(2)①2Fe3++Pb+SO
===2Fe2++PbSO4
②取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去
(3)①A、B ②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体
2.某矿样中含有大量的CuS及少量其他不溶于酸的杂质。
实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19g·mL-1)的盐酸配制500mL6mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有________、________。
(2)①若在实验室中完成系列操作a。
则下列实验操作中,不需要的是________(填字母)。
②CuCl2溶液中存在平衡:
Cu(H2O)
(蓝色)+4Cl-CuCl
(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中还需要的是________(填字母)。
a.FeCl3固体 B.CuCl2固体 c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气中焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为
CuS
Cu2S
CuO·CuSO4
CuSO4
CuO
第①步转化主要在200~300℃内进行,该步转化的化学方程式为________________________________________________________________________。
②300~400℃内,固体质量明显增加的原因是____________________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是________(填字母)。
a.一阶段 b.二阶段
c.三阶段 d.四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行的一项操作是________。
b.当D中产生白色沉淀时,说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,你认为D中原来盛有________溶液。
c.若原CuS矿样的质量为10.0g,实验过程中,保持在760℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.0g,则原矿样中CuS的质量分数为________。
解析:
(1)配制一定物质的量浓度的溶液时需要的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶等,根据题中信息应选用500mL容量瓶。
(2)①滤液A经过系列操作a得到CuCl2·2H2O晶体,因此需要加热蒸发、浓缩结晶(b项),然后过滤(a项)。
c项为灼烧,d项为分液,这两项操作与系列操作a无关。
②滤液A为CuCl2溶液,其浓度较大,通过加蒸馏水可以实现题中平衡的移动,即加蒸馏水平衡逆向移动,可以观察到溶液逐渐变成蓝色。
(3)①200~300℃,CuS在空气中与氧气反应生成Cu2S和SO2。
②300~400℃,1分子的Cu2S转化为2分子的CuSO4,故固体质量明显增加;通过图像可知第三阶段固体质量比较稳定,CuSO4能稳定存在。
③a.涉及气体的制备与性质检验实验的装置在进行实验操作前,必须进行气密性检查。
b.二氧化硫和氧气在水溶液中生成硫酸,与SO
反应生成不溶于酸的白色沉淀的是Ba2+,故D装置中原来盛有的溶液可为氯化钡溶液,但不能为Ba(NO3)2或Ba(OH)2溶液(若所得气体中只有SO2时也会产生白色沉淀)。
c.根据图像及题中信息可知,石英玻璃管内发生的反应可表示为CuS―→CuO,充分反应后石英玻璃管内的物质为CuO,其质量为8.0g,即0.1mol,故原矿样中CuS为0.1mol,即9.6g,故原矿样中CuS的质量分数为9.6g÷10.0g×100%=96%。
答案:
(1)胶头滴管 500mL容量瓶
(2)①cd ②c
(3)①2CuS+O2200~300℃,Cu2S+SO2 ②Cu2S转化为CuSO4 c
③a.检验装置气密性 b.氯化钡(BaCl2) c.96%
3.某学生欲通过实验方法验证Fe2+的性质。
(1)该同学在实验前,依据Fe2+的________性,填写了下表。
实验操作
预期现象
反应的离子方程式
向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,振荡
试管中产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄
Fe2++NO
+2H+===Fe3++NO2↑+H2O
依照表中操作,该同学进行实验,观察到液面上方气体逐渐变为红棕色,但试管中溶液颜色却变为深棕色。
为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行了如下实验。
(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液,前者不变红色,后者变红。
该现象的结论是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe3+或Fe2+发生反应而得到的。
为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气处理装置略)进行探究。
ⅰ.打开活塞a、关闭b,并使甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液并无明显变化。
ⅱ.打开活塞b、关闭a,一段时间后再停止甲中反应。
ⅲ.为与ⅰ中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤ⅰ中相同。
①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是_________________________
________________________________________________________________________;
②装置乙的作用是___________________________________________;
③步骤ⅱ的目的是_______________________________________________;
④该实验可得出的结论是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该同学重新进行
(1)中实验,观察到了预期现象,其实验操作是________________________________________________________________________。
解析:
(1)Fe2+具有还原性,可被氧化为Fe3+。
(2)题中现象说明反应后溶液中有Fe3+,即Fe2+被浓硝酸氧化为Fe3+。
(3)本实验要验证NO2、NO与Fe2+、Fe3+的反应情况,必须制备NO、NO2。
关闭b,打开a,验证NO2与Fe2+、Fe3+是否反应;关闭a,打开b,使NO2通过装置乙生成NO,验证NO与Fe2+、Fe3+是否反应。
根据题中现象得出的结论是NO或NO2与Fe2+反应生成深棕色溶液,NO或NO2与Fe3+作用得不到深棕色溶液。
(4)预期现象是溶液颜色变为黄色,而实际上溶液颜色变为深棕色,说明Fe2+与NO、NO2发生了反应,要得到黄色溶液,必须将Fe2+完全氧化成Fe3+,即在盛有浓硝酸的试管中滴加数滴新制FeSO4溶液,振荡,可观察到溶液呈黄色。
答案:
(1)还原
(2)Fe2+被浓硝酸氧化为Fe3+
(3)①Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②使NO2转化为NO
③排出乙右侧装置中残留的NO2
④溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2+作用得到的(或溶液的深棕色不是由NO或NO2与Fe3+作用得到的)
(4)向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液,振荡
4.(2017·河南八市联考)甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。
操 作
现 象
Ⅰ.A中溶液变红
Ⅱ.稍后,溶液由红色变为黄色
请回答下列问题:
(1)B中反应的离子方程式是__________________________________________。
(2)A中溶液变红的原因是_________________________________________。
(3)为了探究现象Ⅱ的原因,甲同学进行如下实验。
①取A中黄色溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液中一定存在____________。
②取A中黄色溶液于试管中,加入过量的KSCN溶液,最终得到红色溶液。
甲同学的实验证明产生现象Ⅱ的原因是SCN-与Cl2发生了反应。
(4)甲同学猜想SCN-可能被Cl2氧化了,他又进行了如下研究。
资料显示:
SCN-的电子式为[
C⋮⋮N]-。
①甲同学认为SCN-中碳元素没有被氧化,理由是________________________________
________________________________________________________________________。
②取A中黄色溶液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,由此证明SCN-中被氧化的元素是________。
③通过实验证明了SCN-中氮元素转化为NO
,他的实验方案是________________________________________________________________________。
④若SCN-与Cl2反应生成1molCO2,则转移电子的物质的量是________mol。
解析:
(1)多余的氯气在B中与NaOH溶液发生反应。
(2)Fe2+被Cl2氧化成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,导致溶液变红。
(3)①红褐色沉淀是Fe(OH)3,说明溶液中含有Fe3+。
(4)①在SCN-中,C的非金属性最弱,故C显正价,N显-3价、S显-2价,由此可求出C为+4价,碳元素已处于最高价态,故它不可能被氧化。
②由于BaSO4不溶于酸,故SCN-中被氧化的元素是硫元素。
④当生成1molCO2时,由元素守恒知有1molSCN-被氧化,生成1molSO
、1molNO
,共失去16mol电子。
答案:
(1)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(2)Fe2+被Cl2氧化成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3,所以溶液变红 (3)Fe3+
(4)①SCN-中的碳元素是最高价态(+4价) ②硫
③取足量铜粉于试管中,加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸,加热,观察到试管上方有红棕色气体生成,证明A中黄色溶液中存在NO
,SCN-中氮元素被氧化成NO
④16
5.二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂,是一种黄绿色的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。
工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得。
某学生拟用图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2。
(1)A装置必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、________。
(2)B装置必须放在冰水浴中,其原因是________________________________。
(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。
已知:
NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
NaClO2的溶解度曲线如图2,获得NaClO2晶体的操作步骤为:
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③____________;④在55℃干燥,得到成品。
(4)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。
为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:
步骤1:
准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100.00mL试样,量取V1mL试样加入到锥形瓶中;
步骤2:
用稀硫酸调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;
步骤3:
加入指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。
重复2次,测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2mL(已知2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI)。
①配制100mLcmol·L-1Na2S2O3标准溶液时,用的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有:
________________________________。
②原ClO2溶液的浓度为___________g·L-1(用含字母的代数式表示)。
解析:
(1)氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水,化学方程式为2KClO3+H2C2O460℃,K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O,反应温度是60℃,要控制温度,需要温度计。
(2)ClO2的沸点较低,易挥发,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行,所以采用冰水浴。
(3)从溶液中获得溶质,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2·3H2O,应趁热过滤,NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,所以用38~60℃热水洗涤,在55℃干燥,得到成品。
(4)①配制100mL溶液还需要的玻璃仪器有:
100mL容量瓶、胶头滴管;
②二氧化氯在酸性环境下能将碘离子氧化,反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+===2Cl-+5I2+4H2O,设原ClO2溶液的浓度为x,
2ClO2 ~ 5I2 ~ 10Na2S2O3
67.5×2g 10mol
g 1×10-3cV2mol
x=
g·L-1。
答案:
(1)温度计
(2)使ClO2充分冷凝,减少挥发
(3)用38~60℃热水洗涤 (4)①100mL容量瓶、胶头滴管 ②
6.(2017·昆明质检)某同学设计了如下实验确定铁的含氧化合物X的化学式,同时制取FeSO4·7H2O。
Ⅰ.确定X的化学式
①称取样品22.8g,加足量稀硫酸使其完全溶解,配成250mL溶液A。
②取20.00mL溶液A于锥形瓶中,滴加KSCN溶液,溶液变红;继续滴加双氧水至过量,溶液红色褪去,同时有气泡产生。
③待气泡消失后,用1.000mol·L-1KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe3+,消耗KI标准溶液24.00mL。
Ⅱ.制取FeSO4·7H2O
④取剩余溶液A,加入足量铁粉并加热,充分反应、趁热过滤得滤液B。
⑤加热浓缩滤液B,冷却结晶、操作a、洗涤、操作b,获得FeSO4·7H2O晶体。
回答下列相关问题:
(1)步骤①中“配成250mL溶液A”所需的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管以及________。
(2)由实验Ⅰ计算该氧化物的化学式是________。
(3)步骤④中趁热过滤的目的是____________。
(4)步骤⑤中操作a、b的名称分别是________、________。
(5)步骤②中产生的气泡有多种可能,请完成下列猜想。
猜想一:
气泡可能是SCN-的反应产物N2、CO2、SO2或N2、CO2;
猜想二:
气泡还可能有________,理由是______________(用化学方程式表示)。
(6)选用下列部分装置,设计一个实验来验证猜想一成立。
装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是a→________(选填一个装置编号),若观察到________,即可证明猜想一成立;该设计存在的缺陷是________。
解析:
(2)根据得失电子守恒可得关系式:
Fe3+~I-,X中铁元素的物质的量为n(Fe)=n(Fe3+)=n(KI)=1.000mol·L-1×0.024L×
=0.300mol,X中氧元素的物质的量为n(O)=
=0.375mol,n(Fe)∶n(O)=4∶5,故X的化学式为Fe4O5。
(3)趁热过滤的目的是防止硫酸亚铁因冷却结晶而造成损失。
(4)绿矾受热易失去结晶水,故需要低温干燥。
(5)H2O2在Fe3+的催化下会发生分解反应,生成O2和H2O。
答案:
(1)250mL容量瓶
(2)Fe4O5 (3)防止硫酸亚铁因冷却结晶而残留在滤纸上造成损失 (4)过滤 低温干燥 (5)O2 2H2O2
2H2O+O2↑ (6)e e中有白色浑浊生成 缺少尾气处理装置
实验综合大题增分练
(二)
1.(2017·贵阳模拟)PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序。
有关物质的部分性质如下:
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·mL-1
其他
黄磷
44.1
280.5
1.82
2P(过量)+3Cl2
2PCl3;
2P(少量)+5Cl2
2PCl5
PCl3
-112
75.5
1.574
遇水生成H3PO3和HCl,遇O2生成POCl3
POCl3
2
105.3
1.675
遇水生成H3PO4和HCl,能溶于PCl3
(一)制备:
如图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略)。
(1)仪器乙的名称是________。
(2)实验室用漂白粉加浓盐酸制备Cl2的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)碱石灰的作用是________________________________________。
(4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间的CO2,其目的是________________________________________________________________________。
(二)提纯:
(5)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。
加入黄磷加热除去PCl5后,通过________(填实验操作名称),即可得到PCl3的纯品。
(三)分析:
测定产品中PCl3纯度的方法如下:
迅速称取4.200g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL加入过量的0.1000mol·L-120.00mL碘溶液,充分反应后再用0.1000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗10.00mLNa2S2O3溶液。
已知:
H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有其他反应。
(6)根据上述数据,该产品中PCl3的质量分数为__________________________________。
若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析:
(1)仪器乙为冷凝管。
(2)用漂白粉加浓盐酸制备Cl2的反应为Ca(ClO)2+4HCl===CaCl2+2H2O+2Cl2↑。
(3)根据PCl3遇水能发生反应,氯气有毒知,碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气进入并吸收多余的Cl2。
(4)甲中通入干燥Cl2之前,先通入CO2,是为了排尽装置中的空气,防止O2和水与PCl3反应。
(5)PCl3、POCl3的沸点相差较大,可以利用蒸馏的方法分离。
(6)根据提供的反应,有n(H3PO3)+
n(Na2S2O3)=n(I2),则25.00mL溶液中n(H3PO3)=0.1000mol·L-1×0.02L-
×0.1000mol·L-1×0.01L=0.0015mol。
根据PCl3+3H2O===H3PO3+3HCl,则4.2g产品中n(PCl3)=0.0015mol×20=0.03mol,PCl3的质量分数为
×100%=9
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