（江苏专用）2020高考化学二轮复习 专题检测（十三） 化学综合实验

专题检测（十三） 化学综合实验1(2019苏州一模)氯化镍(NiCl26H2O)常用于电镀、陶瓷等工业，某实验室以单质Ni为原料制取氯化镍的实验步骤如下：已知：Fe(OH)3完全沉淀pH为3.2；Ni(OH)2开始沉淀pH为7.2，完全沉淀pH为9.2。NiCl2易水解，从溶液中获取NiCl26H2O须控制pH2。(1)在三颈烧瓶中(装置见下图)加入一定量Ni粉和水，通入空气，滴入稀硝酸和稀硫酸的混酸，至反应结束，过滤，制得NiSO4溶液。反应过程中，为提高稀硝酸的利用率，在不改变投料比的情况下，可采取的合理措施有_。向A装置中通入空气的作用是搅拌、_。若镍粉过量，判断反应完成的现象是_。(2)将所得NiSO4溶液与NaHCO3溶液混合反应得到NiCO3Ni(OH)2沉淀，过滤，洗涤。沉淀反应的离子方程式为_。检验NiCO3Ni(OH)2沉淀是否洗涤完全的方法是_。(3)在NiCO3Ni(OH)2固体中混有少量Fe(OH)3。请补充完整由NiCO3Ni(OH)2固体制备NiCl26H2O的实验方案：向NiCO3Ni(OH)2固体中加入盐酸，边加边搅拌，_。NiCl2的溶解度曲线如下图所示。实验中须选用的仪器和试剂：pH计、盐酸、乙醇等解析：(1)反应过程中，为提高稀硝酸的利用率，在不改变投料比的情况下，可减缓硝酸的滴加速率或适当降低温度；向A装置中通入空气的作用是搅拌、将生成的NO氧化为硝酸(或使产生的NO部分转化为NO2，便于NOx被NaOH溶液完全吸收)；若镍粉过量，即硝酸量不足，将不再产生NO2，要判断反应是否完成，观察三颈烧瓶内有无红棕色气体出现，因此判断反应完成的现象是三颈烧瓶内无红棕色气体出现。(2)2Ni24HCO=NiCO3Ni(OH)23CO2H2O；反应后溶液中含Na2SO4，检验NiCO3Ni(OH)2沉淀是否洗涤完全，即检验NiCO3Ni(OH)2洗涤后滤液中是否含SO。故方法是：取最后一次洗涤液，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无明显现象则已洗涤干净。(3)在NiCO3Ni(OH)2固体中混有少量Fe(OH)3，加入盐酸后Fe(OH)3转化为Fe3，NiCO3Ni(OH)2转化为Ni2，要除去Fe3，而Ni2不沉淀，则用pH计测定反应液3.2pH7.2，停止加入盐酸，静置，过滤，除去Fe(OH)3，从溶液中获取NiCl26H2O须控制pH2，则向滤液中加入适量盐酸，控制溶液pH小于2，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用乙醇洗涤，干燥，即可得NiCl26H2O。因此制备NiCl26H2O的实验方案为：向NiCO3Ni(OH)2固体中加入盐酸，边加边搅拌，用pH计测定反应液3.2pH7.2，停止加入盐酸，静置，过滤，向滤液中加入适量盐酸，控制溶液pH小于2，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用乙醇洗涤，干燥。答案：(1)减缓硝酸的滴加速率或适当降低温度将生成的NO氧化为硝酸(或使产生的NO部分转化为NO2，便于NOx被NaOH溶液完全吸收)三颈烧瓶内无红棕色气体出现(2)2Ni24HCO=NiCO3Ni(OH)23CO2H2O取最后一次洗涤液，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无明显现象则已洗涤干净(3)用pH计测定反应液3.2pH7.2，停止加入盐酸，静置，过滤，向滤液中加入适量盐酸，控制溶液pH小于2，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用乙醇洗涤，干燥2(2018南京三模)某实验小组采用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2，实验流程如下：已知：Cu2Cl2是白色固体，微溶于水，难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化。(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，其原因是_。(2)“还原”需在80 条件下进行，适宜的加热方式为_。(3)“还原”中，Cu2参与反应的离子方程式为_。(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是_。(5)“过滤”得到的Cu2Cl2需用无水乙醇洗涤，并在真空干燥机内于70 干燥2小时，冷却，密封包装。于70 真空干燥的目的是_。(6)请设计从“过滤”所得滤渣中获取Cu的实验方案：_(实验中可供选择的试剂：稀硫酸、稀硝酸、蒸馏水)。现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，请补充实验方案：_，分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，则途径a、b铜元素的回收率比为_。(铜元素回收率100%)解析：利用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2，分析实验流程可知：(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，防止Cu2形成沉淀。(2)“还原”需在80 条件下进行，适宜的加热方式为水浴加热。(3)“还原”中，Cu2被SO还原为Cu，SO则被氧化为SO，根据氧化还原反应的配平原则，得到Cu2参与反应的离子方程式为2Cu2SO2ClH2O=Cu2Cl2SO2H。(4)Cu2Cl2微溶于水，“搅拌”时加入NaCl粉末，增大Cl浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)。(5)根据题中信息，Cu2Cl2难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化，用无水乙醇洗涤，减少洗涤时溶解损耗，于70 真空干燥，目的是加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化。(6)滤渣中主要是生成的Cu和过量的Fe，要获取Cu，必须除去Fe。现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，需取两份相同体积的预处理后的水样，这样两份废液中铜元素的质量相等，分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，途径a铜元素的回收率为100%，途径b铜元素的回收率为100%，则途径a、b铜元素的回收率比为。答案：(1)防止Cu2形成沉淀(2)水浴加热(3)2Cu2SO2ClH2O=Cu2Cl2SO2H(4)Cu2Cl2微溶于水，增大Cl浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)(5)加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化(6)将稀硫酸加到滤渣中，搅拌，充分反应至无气体产生为止，过滤并用蒸馏水洗涤23次，低温烘干取两份相同体积的预处理后的水样3(2018百校大联考)某实验兴趣小组用如下两种方法制取氮气。已知：活性炭可用于吸附水中的絮状沉淀。(1)方法一所发生反应的化学方程式为_。(2)检验方法一反应后所得溶液中是否含有NH的实验方法是_。(3)方法二被冰水冷却的U形管中所得物质是_，用冰水冷却的目的是_。(4)方法一与方法二相比所具有的优点是_。(5)方法一和方法二中均需用到NH4Cl，NH4Cl的溶解度随温度变化的曲线如图所示，工业NH4Cl固体中含有少量的FeCl2，可通过如下实验来提纯：将工业NH4Cl固体溶于水，_，调节溶液的pH为45，向溶液中加入活性炭，将溶液加热浓缩，_获得纯净的NH4Cl固体。(实验中可供选择的试剂有：双氧水、KMnO4溶液)解析：(1)方法一中氯化铵和亚硝酸钠反应生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为NH4ClNaNO2NaClN22H2O；(2)氨气的水溶液显碱性，可以借助于湿润红色石蕊试纸检验溶液中是否含有NH；(3)方法二中生成的氨气通过碱石灰干燥后，干燥的氨气与氧化铜在加热时反应生成铜、氮气和水，被冰水冷却的U形管中所得物质是氨水，用冰水冷却可以将未反应的氨气冷却，加大氨气在水中的溶解度；(4)方法一与方法二相比所具有的优点是装置及操作简单、所得氮气纯净、原料的利用率高；(5)工业NH4Cl固体中含有少量的FeCl2，提纯时，需要将氯化亚铁首先氧化为氯化铁，为了不引入杂质，可以选用双氧水，然后调节pH，使铁离子转化为Fe(OH)3沉淀，将溶液加热浓缩，由于氯化铵的溶解度受温度的影响较大，需要趁热过滤，然后冷却到0 结晶，过滤，低温干燥即可。答案：(1)NH4ClNaNO2NaClN22H2O(2)向试管中加入少量反应后所得溶液，向其中加入足量NaOH浓溶液，加热，若产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含有NH，若试纸不变蓝，则溶液中不含有NH(3)氨水将未反应的氨气冷却，加大氨气在水中的溶解度(4)装置及操作简单、所得氮气纯净、原料的利用率高(5)加入足量的双氧水趁热过滤，将溶液冷却到0 ，过滤，低温干燥4(2017南京、淮安三模)CuCl常用作有机合成催化剂，实验室以初级铜矿粉(主要含Cu2S及少量Fe2O3、FeO等)为原料制备活性CuCl。实验过程如下：(1)“酸浸”中，加入稀硫酸不宜过量太多的原因是_。(2)已知：Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色Cu(NH3)42溶液。“分解”实验条件及现象如下表所示。温度/压强/kPa时间/min残液颜色A110101.360浅蓝色B10074.640很浅C9060.030无色透明则“分解”实验条件应选_(填字母)。“分解”生成的NH3可以回收利用。在实验室用如图装置来收集NH3，当集气瓶收集满NH3时观察到的现象是_。(3)CuCl易氧化，Ksp(CuCl)1.2106。“合成”中生成CuCl的离子方程式为_；请补充从“合成”所得混合物中得到CuCl的实验操作步骤：过滤、洗涤、_。(4)请补充“除杂”步骤中分别回收Fe(OH)3和MnCO3的实验方案：向“滤液”中_。已知：pH3.2时，Fe(OH)3沉淀完全；pH4.7时，Cu(OH)2开始沉淀；pH10时，MnCO3沉淀完全解析：(2)由表中的数据可看出，分解的温度越低、压强越小、反应时间越短，所得溶液中Cu2残存的越少，故实验条件应选C。当集气瓶收满氨气后，倒置漏斗有防倒吸作用，故观察到的现象为漏斗中液面忽上忽下。(3)由于CuCl容易被氧化，故过滤、洗涤后，应真空干燥或隔绝空气干燥。(4)在“除杂”步骤中，加入氨水的目的是调节溶液的pH，当使得溶液中Fe3沉淀完全且Cu2不沉淀时，应控制溶液3.2pH4.7，过滤、洗涤、干燥后得到Fe(OH)3；然后加入氨水，使得Cu2转变成Cu(NH3)42，继续加入氨水和NH4HCO3，调节溶液的pH为10，溶液中Mn2转变成MnCO3，过滤、洗涤、干燥后得到MnCO3。答案：(1)避免“除杂”步骤消耗更多的氨水和NH4HCO3(2)C漏斗中的液面忽上忽下(3)SO22CuO2Cl=2CuClSO真空干燥(或隔绝空气干燥)(4)边搅拌边滴加氨水至溶液pH为3.2，4.7)，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥得Fe(OH)3；再向滤液中边搅拌边滴加氨水和碳酸氢铵混合溶液至pH10，有大量MnCO3沉淀生成，将沉淀过滤、洗涤、干燥得MnCO35(2018南京、盐城、连云港二模)溴化钙晶体(CaBr22H2O)为白色固体，易溶于水，可用于制造灭火剂、制冷剂等。一种制备溴化钙晶体的工艺流程如下：(1)实验室模拟海水提溴的过程中，用苯萃取溶液中的溴，分离溴的苯溶液与水层的操作(装置如图所示)：使玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔，将活塞拧开，使下面的水层慢慢流下，待有机层和水层界面与活塞上口相切即关闭活塞，_。(2)“合成”主要反应的化学方程式为_。“合成”温度控制在70 以下，其原因是_，投料时控制n(Br2)n(NH3)10.8，其目的是_。(3)“滤渣”的主要成分为_(填化学式)。(4)“滤液”呈强碱性，其中含有少量BrO、BrO，请补充从“滤液”中提取CaBr22H2O的实验操作：加热驱除多余的氨，_。实验中须使用的试剂：氢溴酸、活性炭、乙醇；除常用仪器外须使用的仪器：砂芯漏斗，真空干燥箱 解析：(2)理论上投料时，应控制n(Br2)n(NH3)32，当控制在10.8时(即32.4)，NH3过量，确保Br2被充分还原。(3)“合成”步骤中，原料之一为CaO，加入后能生成微溶于水的Ca(OH)2，故滤渣的主要成分是Ca(OH)2。(4)根据给定的试剂，应加入氢溴酸，调节溶液呈酸性，此时发生反应BrOBr2H=Br2H2O、BrO5Br6H=3Br23H2O，加入活性炭脱色(吸附生成的Br2)，用砂芯漏斗过滤(将吸附Br2的活性炭过滤掉)，所得滤液中主要含有CaBr2，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，再用砂芯漏斗过滤得到CaBr22H2O，再用乙醇洗涤干净后，在真空干燥箱中干燥即可。答案：(1)打开玻璃塞，将上层液体从上口倒入另一烧杯中(2)3CaO3Br22NH3=3CaBr2N23H2O温度过高，Br2、NH3易挥发使NH3稍过量，确保Br2被充分还原(3)Ca(OH)2(4)用氢溴酸调节滤液呈酸性，加入活性炭脱色，用砂芯漏斗过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再用砂芯漏斗过滤，再用乙醇洗涤干净后，在真空干燥箱中干燥6(2018南京、盐城一模)PbCrO4是一种黄色颜料，制备PbCrO4的一种实验步骤如下：已知：Cr(OH)3(两性氢氧化物)呈绿色且难溶于水。Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2均易溶于水，PbCrO4的Ksp为2.81013，Pb(OH)2开始沉淀时pH为7.2，完全沉淀时pH为8.7。六价铬在溶液中物种分布分数与pH关系如图所示。PbCrO4可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液作用制得，含PbCrO4晶种时更易生成。(1)实验时需要配置100 mL3 molL1 CrCl3溶液，现有量筒、玻璃棒、烧杯，还需要玻璃仪器是_。(2)“制NaCrO2(aq)”时，控制NaOH溶液加入量的操作方法是_。(3)“氧化”时H2O2滴加速度不宜过快，其原因是_；“氧化”时发生反应的离子方程式为_。(4)“煮沸”的目的是_。(5)请设计用“冷却液”制备PbCrO4的实验操作：_实验中须使用的试剂有：6 molL1的醋酸，0.5 molL1 Pb(NO3)2溶液，pH试纸。解析：(1)配制100 mL 3 molL1 CrCl3溶液，需要的玻璃仪器是100 mL容量瓶和胶头滴管；(2)由于Cr(OH)3(两性氢氧化物)是难溶于水的绿色沉淀，所以滴加NaOH溶液时，要在不断搅拌下直到绿色沉淀恰好完全溶解，即得到NaCrO2溶液；(3)H2O2用于将NaCrO2氧化为Na2CrO4，但H2O2不稳定，易分解，所以滴加速率不宜过快；反应的离子方程式为2CrO3H2O22OH=2CrO4H2O; (4)“煮沸”的目的是为除去过量的H2O2；(5)“冷却液”的主要成分为Na2CrO4，要想制备PbCrO4，根据已知信息由Pb(NO3)2提供Pb2，但要控制溶液的pH不大于7.2，以防止生成Pb(OH)2沉淀，由信息的图像可知，溶液的pH又不能小于6.5，因为pH小于6.5时CrO的含量少，HCrO的含量大，所以控制溶液的pH略小于7即可，结合信息，需要先生成少许的PbCrO4沉淀，再大量生成。答案：(1)100 mL容量瓶和胶头滴管(2)不断搅拌下逐滴加入NaOH溶液，至产生的绿色沉淀恰好溶解(3)减小H2O2自身分解损失2CrO3H2O22OH=2CrO4H2O(4)除去过量的H2O2(5)在不断搅拌下，向“冷却液”中加入6 molL1的醋酸至溶液pH略小于7，将溶液加热至沸，先加入一滴0.5 molL1 Pb(NO3)2溶液，搅拌片刻产生少量沉淀，然后继续滴加至有大量沉淀，静置，向上层清液中滴入Pb(NO3)2溶液，若无沉淀生成，停止滴加，静置、过滤、洗涤、干燥7(2018苏锡常镇一调)亚硝酸钠(NaNO2)是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。实验室以木炭、浓硝酸、Na2O2为主要原料按照如图所示装置制备亚硝酸钠(加热装置及部分夹持装置已略去)，反应原理为2NONa2O2=2NaNO2。回答下列问题：(1)A装置中反应的化学方程式为_。(2)B装置中铜的作用是_。(3)充分反应后，C装置中生成的固体除NaNO2外，还可能有杂质生成，应在B、C装置之间加一个装置，该装置所盛放试剂的名称是_。(4)检查装置气密性并装入药品后，以下实验操作步骤正确的顺序为_(填字母)。a打开弹簧夹，向装置中通入N2b点燃酒精灯c向三颈烧瓶中滴加浓硝酸d熄灭酒精灯e关闭分液漏斗旋塞f停止通入N2(5)D装置用于尾气处理，写出D中反应的离子方程式：_。(6)利用改进后的装置，将7.8 g Na2O2完全转化成NaNO2，理论上至少需要木炭_ g。解析：(1)A装置中发生碳与浓硝酸的反应，反应的化学方程式为C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(2)装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，3NO2H2O=2HNO3NO，硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水，因此B装置中铜的作用是可以和二氧化氮与水反应生成的硝酸反应，提高NO产率。(3)因为一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸气，二氧化碳和过氧化钠发生的反应生成碳酸钠和氧气，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠，故C装置产物中除亚硝酸钠外还含有副产物碳酸钠和氢氧化钠，为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加一个装置，该装置中盛放的试剂应为碱石灰，用来吸收二氧化碳和水蒸气。(4)由于该实验中有气体参加，所以在组装好仪器后首先要检查装置的气密性，再装药品，由于实验过程中有一氧化氮产生，所以要将装置中的空气全部排尽，再进行实验，可以利用氮气排空气。又因为NO有毒，所以最后需要利用氮气把剩余的NO全部排入酸性高锰酸钾溶液中，因此实验操作顺序为acebdf；(6)n(Na2O2)7.8 g78 gmol10.1 mol，根据C4HNO3(浓)CO24NO22H2O，3NO2H2O=2HNO3NO，有关系式C4NO24/3NO8/3HNO3，根据3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，有关系式HNO33/8Cu1/4NO，则有C2/3NO，所以碳与总的NO的关系式为C(4/32/3)NO，根据2NONa2O2=2NaNO2，可知碳与Na2O2的关系式为CNa2O2，所以7.8 g过氧化钠完全转化成为亚硝酸钠，理论上至少需要碳的质量为0.1 mol12 gmol11.2 g。答案：(1)C4HNO3(浓)CO24NO22H2O(2)可以和二氧化氮与水反应生成的硝酸反应，提高NO产率(3)碱石灰(4)acebdf(5)5NO3MnO4H=5NO3Mn22H2O(6)1.211