江蘇專用2019高考化學總復習優(yōu)編增分練：高考壓軸大題特訓題型四綜合實驗探究.doc
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題型四 綜合實驗探究 1．(2018鹽城市高三上學期期中)NH4Al(SO4)212H2O (銨明礬) 可用作泡沫滅火器的內(nèi)留劑、石油脫色劑等。用氧化鐵和鋁粉等物質做鋁熱反應后的鋁灰及硫酸銨等為原料制備銨明礬的實驗步驟如下： (1)鋁灰用“水洗”的目的是________________________；堿溶時，需在約90 ℃條件下進行，適宜的加熱方式為____________。 (2)“過濾1”所得濾渣主要成分為________。 (3)用下圖左邊裝置制備CO2時，適宜的藥品A為____________________、B為________________________________________________________________________； “沉鋁”時，通入過量CO2 發(fā)生反應的離子方程式為 _______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)請設計從“過濾2”所得濾渣制取銨明礬的實驗方案：稱取一定質量“過濾2”的濾渣，放入燒杯中，______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 靜置，過濾、洗滌、晾干，得到NH4Al(SO4)212H2O [實驗中須使用到3 molL－1硫酸、(NH4)2SO4、蒸餾水、氨水、pH 試紙； 已知：NH4Al(SO4)2飽和溶液的pH約為1.5，幾種物質的溶解度曲線見右上圖]。 答案 (1)除去KCl等可溶性雜質 水浴加熱 (2)Fe (3)塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等) 飽和NaHCO3溶液 AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (4)加入適量蒸餾水，加熱并在不斷攪拌下加入3 molL－1硫酸至沉淀恰好完全溶解，再加入計算量的(NH4)2SO4，用3 molL－1硫酸和氨水調節(jié)溶液的pH 在1～2之間，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶 解析 鋁灰水洗的目的是洗去表面可溶性雜質，在90 ℃水浴條件下，用NaOH溶液進行溶解，Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，過濾除去鐵等不溶性雜質，向濾液中通入CO2, AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ，提純得到較純的Al(OH)3再制備NH4Al(SO4)2。 (3)制備CO2時，適宜的藥品A 為塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等) 、B 為飽和NaHCO3溶液(除去揮發(fā)出來的HCl)。 2．(2018南京三校高三第四次模擬)實驗室回收利用廢舊鋰離子電池正極材料錳酸鋰(LiMn2O4)的一種流程如下： (1)廢舊電池可能殘留有單質鋰，拆解不當易爆炸、著火，為了安全，對拆解環(huán)境的要求是________。 (2)“酸浸”時采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物。請寫出該反應離子方程式：_________________________________________。 如果采用鹽酸溶解，從反應產(chǎn)物的角度分析，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點是________________。 (3)“過濾2”時，洗滌Li2CO3沉淀的操作是______________________________________ _______________________________________________________________________。 (4)把分析純碳酸鋰與二氧化錳兩種粉末，按物質的量1∶4混合均勻加熱可重新生成LiMn2O4，升溫到515 ℃時，開始有CO2產(chǎn)生，同時生成固體A，比預計碳酸鋰的分解溫度(723 ℃)低很多，可能的原因是____________________________________________。 (5)制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100 ℃開始分解；Mn(OH)2開始沉淀的pH＝7.7。請補充由上述過程中，制得的Mn(OH)2制備高純MnCO3的操作步驟[實驗中可選用的試劑：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH]：向Mn(OH)2中邊攪拌邊加入 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)隔絕空氣和水分 (2)2LiMn2O4＋10H＋＋3H2O2===2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O 反應生成Cl2，污染環(huán)境 (3)沿著玻璃棒向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出，重復操作2～3次 (4)MnO2作為催化劑，降低了碳酸鋰的分解溫度 (5)H2SO4溶液，固體溶解，加入 Na2CO3，并控制溶液 pH＜7.7，過濾，用少量的乙醇洗滌，在低于100 ℃條件下真空干燥 解析 (1)廢舊電池可能殘留有單質鋰，鋰化學性質活潑，鋰可與空氣中的O2和H2O反應，對拆解環(huán)境的要求是：隔絕空氣和水分。 (2)“酸浸”時采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物，LiMn2O4被還原成Mn(NO3)2，則H2O2被氧化成O2，反應中1 mol LiMn2O4參與反應得到3 mol電子，1 mol H2O2失去2 mol電子，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為2LiMn2O4＋10HNO3＋3H2O2===2LiNO3＋4Mn(NO3)2＋3O2↑＋8H2O，反應的離子方程式為2LiMn2O4＋10H＋＋3H2O2===2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O。若采用鹽酸溶解，鹽酸作還原劑被氧化成Cl2，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點是：反應生成Cl2，污染環(huán)境。 (5)根據(jù)題目提供的試劑分析，制備MnCO3的原理為：Mn(OH)2＋H2SO4===MnSO4＋2H2O、MnSO4＋Na2CO3===MnCO3↓＋Na2SO4，pH＝7.7時開始形成Mn(OH)2沉淀，加入Na2CO3沉淀Mn2＋時控制pH<7.7；制備MnCO3的步驟為：向Mn(OH)2中加入H2SO4，固體溶解轉化為MnSO4溶液，向MnSO4溶液中加入Na2CO3并控制pH<7.7獲得MnCO3沉淀；由于“MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時易被空氣氧化，100 ℃開始分解”，所以為了減少MnCO3的氧化變質和分解以及溶解損失，過濾分離出MnCO3后，用乙醇洗滌，在低于100 ℃條件下真空干燥。 3．(2018泰州中學高三第四次模擬)紅礬鈉(Na2Cr2O72H2O)廣泛用作強氧化劑、鞣革劑。以鉻礦石(主要成分為Cr2O3，還含有FeO、Al2O3、SiO2等雜質)為原料制取紅礬鈉的流程如下： 已知：①CrO與Cr2O存在如下平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，當pH<3時，以Cr2O為主，當pH>9時，以CrO為主。 ②鈉鹽在不同溫度下的溶解度(g)： 溫度(℃) 10 20 30 40 50 60 70 80 Na2SO4 9.0 19.4 40.8 48.8 46.7 45.3 44.1 43.7 Na2Cr2O7 170.2 180.1 196.7 220.5 248.4 283.1 323.8 385.4 注：32.38 ℃以上，與飽和溶液平衡的固相為無水Na2SO4，以下則為Na2SO410H2O。 ③Cr3＋完全沉淀時pH為6.8，Cr(OH)3開始溶解時pH為12。 請回答下列問題： (1)煅燒鉻礦石時，生成Na2CrO4的化學方程式為_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)濾渣Ⅱ的成分是______________(填化學式)。 (3)有人認為工藝流程中“用稀硫酸調pH”改為“通入過量CO2”，不需調節(jié)pH同樣可以達到實驗效果，理由是 ________________________________________________________________________。 (4)向紅礬鈉溶液中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到______________(填字母)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。 A．80 ℃ B．60 ℃ C．40 ℃ D．10 ℃ (5)該工藝所得副產(chǎn)品主要為無水硫酸鈉并混有少量重鉻酸鈉，請設計從副產(chǎn)品中獲得芒硝(Na2SO410H2O)的實驗方案：將該副產(chǎn)品按固液質量比100∶230溶于熱水，加入稍過量的Na2SO3溶液，攪拌，_____________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 過濾，洗滌，低溫干燥(實驗中須使用的試劑：稀H2SO4、NaOH溶液)。 答案 (1)2Cr2O3＋4Na2CO3＋ 3O24Na2CrO4＋4CO2 (2)H2SiO3、 Al(OH)3 (3)過量的CO2不會使Al(OH)3溶解，生成的NaHCO3在后續(xù)步驟中加入稀硫酸可以除去 (4)D (5)緩緩加入稀H2SO4，靜置，冷卻自然結晶，過濾，將晶體用熱水溶解，加入適量NaOH溶液至溶液pH約為6.8～12，趁熱過濾，將濾液冷卻自然結晶 解析 (2)濾液Ⅰ中加入稀硫酸調節(jié)pH可生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀，因此濾渣 Ⅱ 的成分是H2SiO3、 Al(OH)3。(3)通入過量CO2，可以生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，過量的CO2不會溶解Al(OH)3，生成的NaHCO3加入稀硫酸可以除去。(4)向紅礬鈉溶液中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾得到K2Cr2O7固體，由溶解度圖示可知，冷卻到10 ℃時得到的K2Cr2O7固體最多。 (5)要從副產(chǎn)品中獲得芒硝，可以設計如下的實驗方案：將該副產(chǎn)品按固液質量比100∶230溶于熱水，加入稍過量的Na2SO3溶液，攪拌，向所得的溶液中加入稀硫酸，然后靜置，讓溶液冷卻自然結晶。對靜置后的溶液進行過濾，將得到的晶體溶于熱水中，然后加入適量的NaOH溶液調節(jié)pH約為6.8～12，趁熱過濾，將得到的濾液冷卻自然結晶，得到芒硝。 4．(2018江蘇省海安高級中學高三1月月考)謝弗勒爾鹽(Cu2SO3CuSO32H2O)是一種深紅色固體，不溶于水和乙醇，100 ℃時發(fā)生分解?？捎蒀uSO45H2O和SO2等為原料制備，實驗裝置如下圖所示： (1)裝置A在常溫下制取SO2時，用較濃的硫酸而不用稀硫酸，其原因是____________________。 (2)裝置B中發(fā)生反應的離子方程式為________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)裝置C的作用是____________。 (4)從B中獲得的固體需先用蒸餾水充分洗滌，再真空干燥。①檢驗洗滌已完全的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②不用烘干的方式得到產(chǎn)品，其原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)請補充完整由工業(yè)級氧化銅(含少量FeO)制備實驗原料(純凈CuSO45H2O)的實驗方案：向工業(yè)級氧化銅中邊攪拌邊加入稍過量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解， ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 過濾，用95%酒精洗滌晶體2～3次，晾干，得到CuSO45H2O。已知：①該溶液中氫氧化物開始沉淀與沉淀完全時的pH范圍分別為：Fe(OH)2(5.8,8.8)；Cu(OH)2(4.2,6.7)；Fe(OH)3(1.1,3.2)。②在水溶液中超過100 ℃，硫酸銅晶體易失去結晶水。③硫酸銅晶體溶解度曲線如圖所示： 答案 (1)二氧化硫易溶于水 (2)3Cu2＋＋3SO2＋6H2O===Cu2SO3CuSO32H2O↓＋8H＋＋SO (3)防止倒吸 (4)①取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全 ②防止謝弗勒爾鹽發(fā)生分解 (5)邊攪拌邊向其中滴入H2O2溶液，加入適量純凈的CuO[或Cu(OH)2]，調節(jié)3.2
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