（江苏专版）2020版高考化学一轮复习 跟踪检测（三十一）化学综合实验（含解析）.doc

跟踪检测（三十一） 化学综合实验1引火铁一种活性很强的铁粉，一般用于焊接铁轨等。某课外活动小组设计如下两套装置，拟用普通铁粉在加热条件下与水蒸气反应，再将制得的铁氧化物经此反应的逆反应制备颗粒很细、活性很高的引火铁。.“铁氧化物制备实验”的探究(1)因试管A内壁沾有少量蒸馏水，为防止装铁粉时将其沾在试管内壁上，应先倾斜试管，然后用_将铁粉送至试管中下部。(2)试管A中发生反应的化学方程式为_。装置中酒精灯的作用是_。(3)某学生设计如下方案，确认A中固体的成分，其中不正确的是_。a取试管A中固体少许，向其中加入稀盐酸充分溶解后，再加入KSCN，溶液不变红，说明A中固体含有Feb取试管A中固体少许，向其中加入稀盐酸充分溶解后，再加入KSCN，溶液变红，说明A中固体含有Fe2O3c取试管A中固体少许，向其中加入稀盐酸充分溶解后，再加入KMnO4溶液，紫色褪去，说明A中固体含有Fe3O4.“引火铁制备实验”的问题探究(4)仪器B的名称为_，其中盛装的试剂为_(填字母)。U形管中应加入的试剂是_。a6 molL1盐酸b4 molL1 NaOH溶液c浓硫酸(5)为确保实验安全，在实验过程中必须注意：C中反应前，在D出口必须_；点燃氢气。解析：(2)根据化学方程式可知酒精灯在此处的作用。(3)b项Fe3O4溶解也产生3价的铁；c项没有反应完的铁粉有可能转化成Fe2，然后使KMnO4溶液的紫色褪去。(4)选择的试剂应能制取纯净的H2。(5)可燃性气体H2在与铁氧化物反应前需要验纯，防止爆炸，过量的氢气不能直接排放到空气中。答案：(1)纸槽(或药匙)(2)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2将水转化为水蒸气同时提供反应所需的能量(3)bc(4)长颈漏斗a碱石灰(或CaO等)(5)检验氢气的纯度(其他答案合理即可)2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中生成的固体除NaNO2外，还可能有杂质生成，应在B、C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_(填标号)。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)A 装置生成的二氧化氮进入B装置中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装置中铜的作用是铜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反应生成碳酸钠和氧气，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，故C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装置间增加装置E，E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。(5)NO与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为5NO3MnO4H=5NO3Mn22H2O。(6)n(Na2O2)0.1 mol，根据C4HNO3(浓)CO24NO22H2O,3NO2H2O=2HNO3NO，有关系式C4NO2NOHNO3，根据3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，有关系式HNO3CuNO，则有CNO，所以碳与总的NO的关系式为CNO，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)铜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)1.23三草酸合铁酸钾晶体K3Fe(C2O4)33H2O可用于摄影和蓝色印刷，它受热易分解，为了验证其气态产物，某同学设计了如下实验装置：(1)若实验中，观察到B、E中的溶液均变浑浊，则D中的现象是_；说明其气态产物是_、_；为验证另一种气态产物，应在A、B之间增加的装置为_。(2)为了使实验更安全、更严密，你认为该实验设计需要如何改进？_；_。(3)固体产物中铁元素不可能以3价形式存在，理由是_。现设计实验，探究固体产物中铁元素的存在形式。提出合理假设。假设1：_；假设2：_；假设3：_。某学生设计实验探究上述假设，除3%H2O2、蒸馏水外，还需要下列试剂中的_。限选试剂：浓硫酸、1.0 molL1 HNO3、1.0 molL1盐酸、1.0 molL1NaOH溶液、0.1 molL1KI溶液、0.1 molL1CuSO4溶液、20%KSCN溶液。解析：(1)B中溶液变浑浊说明气态产物中有CO2，E中溶液变浑浊说明CO被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，故D中的现象是溶液褪色或变浅，从而可说明气态产物有CO；另一种气态产物是H2O，其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。(2)从安全角度考虑应在B装置前加一个防倒吸装置，从严密性角度考虑，要在C装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。(3)由于反应过程中有CO生成，能还原Fe3，故固体产物中无Fe3，其成分可能有三种情况：Fe、FeO、Fe和FeO。探究固体产物中铁元素的存在形式，可以将固体产物放入足量的0.1 molL1的CuSO4溶液中搅拌使其充分反应，然后过滤洗涤沉淀，再加入足量的1.0 molL1的盐酸，若溶液中有不溶的红色物质，则说明固体产物中含有Fe(发生反应为FeCuSO4=FeSO4Cu)，向溶液中加入20% KSCN溶液，不变红色，然后再向溶液中滴加双氧水，若变红色，则说明固体产物中含有FeO。答案：(1)溶液褪色或变浅CO2CO盛有无水CuSO4的干燥管(2)在B装置之前加一个防倒吸装置在C装置后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的试管)(3)有还原性气体CO生成，能将三价铁还原，故不可能有三价铁存在铁元素的存在形式为Fe单质铁元素的存在形式为FeO铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物1.0 molL1盐酸、20%KSCN溶液、0.1 molL1 CuSO4溶液4用废雷尼镍(主要成分为NiO、Al，少量Cr、Fe、C、S 及有机物)制备Ni(NO3)26H2O的实验流程如下：已知：在实验条件下，Ni2、Cr3在溶液中不能被NaClO或HNO3氧化。NiSO4易溶于水，NiCO3难溶于水；Ni(NO3)2在20 、90 时溶解度依次为79.2 g、188 g/100 g 水。“酸溶”后的溶液中主要的四种离子开始沉淀与沉淀完全的pH如表所示：Ni2Fe2Fe3Cr3开始沉淀pH6.27.62.34.5沉淀完全pH8.59.13.35.6(1)“除铝”所用试剂及主要操作为_。(2)“灼烧”的主要目的是_。(3)“酸溶”时，用浓硫酸和水代替稀硫酸的目的是_。(4)“除铁、铬”时，Fe2被氧化为Fe3的离子方程式为_；氧化后需将溶液 pH调整到的范围是_。(5)请设计由“净化液”制取Ni(NO3)26H2O的实验方案：_ _，离心分离、洗涤、干燥得Ni(NO3)26H2O (实验中须使用的试剂有：6 molL1硝酸，3 molL1Na2CO3溶液)。解析：(1)“除铝”利用铝能与氢氧化钠溶液反应，而其他物质不与氢氧化钠溶液反应，所用试剂及主要操作为用NaOH 溶液浸泡、过滤、洗涤及干燥。(2)“灼烧”的主要目的是除去C、S及有机物。(3)“酸溶”时，用浓硫酸和水代替稀硫酸的目的是利用浓硫酸与水混合放热，使溶液温度升高，加快酸溶速率。(4)“除铁、铬”时，Fe2被次氯酸钠氧化为Fe3的离子方程式为2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O；氧化后需将溶液 pH调整使Fe3、Cr3沉淀完全而Ni2还没有开始沉淀，则调整到的范围是5.6pH6.2。(5)“净化液”中主要成分为NiSO4，向其中加入Na2CO3溶液生成NiCO3沉淀，取上层清液再加入Na2CO3溶液以确保Ni2沉淀完全，过滤出NiCO3沉淀，向其中加入稀硝酸使沉淀完全溶解生成Ni(NO3)2溶液，根据Ni(NO3)2的溶解度知，随温度升高，Ni(NO3)2溶解度增大，故从Ni(NO3)2溶液中获得晶体的方法为蒸发浓缩、冷却结晶。答案：(1)用NaOH 溶液浸泡、过滤、洗涤及干燥(2)除去C、S及有机物(3)利用浓硫酸与水混合放热，使溶液温度升高，加快酸溶速率(4)2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O5.6pH6.2(5)边搅拌边向“净化液”中滴加3 molL1 Na2CO3溶液至有大量沉淀，静置，向上层清液中滴加3 molL1 Na2CO3溶液，若无沉淀，过滤，水洗，向滤渣中加入6 molL1硝酸至滤渣恰好溶解，蒸发浓缩、冷却结晶5以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料，制取氧化钴的流程如下：(1)溶解：溶解后过滤，将滤渣洗涤23次，再将洗液与滤液合并的目的是_。(2)氧化：加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2氧化成Fe3，其离子方程式是_。已知：铁氰化钾化学式为K3Fe(CN)6；亚铁氰化钾化学式为K4Fe(CN)63H2O。3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)4Fe33Fe(CN)64=Fe4Fe(CN)63(蓝色沉淀)确定Fe2是否氧化完全的方法是_。(可供选择的试剂：铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)(3)除铁：加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，写出该反应的化学方程式：_。(4)沉淀：生成沉淀碱式碳酸钴(CoCO3)23Co(OH)2，沉淀需洗涤，洗涤的操作是_。(5)溶解：CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸，边加热边搅拌至完全溶解后，需趁热过滤，其原因是_。(6)灼烧：准确称取CoC2O4 1.470 g，在空气中充分灼烧得0.830 g氧化钴，写出氧化钴的化学式：_。解析：钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)用稀硫酸溶解，SiO2不溶于水，滤渣为SiO2，滤液中主要是CoSO4和FeSO4，Fe2被NaClO3氧化，ClO被还原为Cl，确定Fe2是否氧化完全，即溶液中是否有Fe2用铁氰化钾检验；溶液中的Fe2(SO4)3与Na2CO3反应生成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，同时生成Na2SO4和CO2；再加入Na2CO3生成CoCO3沉淀，用稀盐酸溶解，再加入(NH4)2C2O4生成CoC2O4沉淀，经灼烧制得氧化钴。(1)溶解后过滤，将滤渣洗涤23次，再将洗液与滤液合并能提高钴等元素的利用率。(2)加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2氧化成Fe3，其离子方程式为6Fe26HClO6Fe3Cl3H2O，用铁氰化钾确定Fe2是否氧化完全。(3)加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，该反应的化学方程式为3Fe2(SO4)36H2O6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)125Na2SO46CO2。(4)洗涤的操作是沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出。重复操作23次。(5)由题图可知，CoCl2溶解度随温度降低而减小，故需趁热过滤，防止因温度降低CoCl2晶体析出。(6)n(CoC2O4)0.01 mol，n(Co)0.01 mol，0.830 g氧化钴中n(O)0.015 mol，n(Co)n(O)0.01 mol0.015 mol23，故氧化钴的化学式为 Co2O3。答案：(1)提高钴等元素的利用率(2)6Fe26HClO6Fe3Cl3H2O取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2已全部被氧化(3)3Fe2(SO4)36H2O6Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)125Na2SO46CO2(4)沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出。重复操作23次(5)防止因温度降低，CoCl2晶体析出(6)Co2O36(2019常州市重点中学测试)NiSO46H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等杂质)为原料获得。有关工艺流程如图所示。已知：NiCO3是一种不溶于水、易溶于强酸的浅绿色沉淀；25 ，KspFe(OH)32.641039；溶液中离子浓度小于105 molL1，可视为沉淀完全。请回答下列问题：(1)用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有_。(任写一点)(2)在滤液中加入H2O2时，温度不能太高的原因是_。(3)滤液中溶质的主要成分是_，检验滤液中是否还有铁元素的方法是_。(4)除铁时还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀除去。如图是温度pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域。下列说法正确的是_(填标号)。aFeOOH中铁为2价b若在25 时，用H2O2氧化Fe2，再在pH4时除去铁，此时溶液中c(Fe3)2.641027 molL1c用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2的离子方程式为6Fe2ClO6H=6Fe3Cl3H2Od工业生产中常保持在8595 生成黄铁矾钠，此时水体的pH为1.5左右(5)从“沉淀A”制得NiSO46H2O晶体的实验步骤依次为_，用少量乙醇洗涤NiSO46H2O晶体并晾干。(实验中须使用的试剂有：6 molL1的H2SO4溶液，蒸馏水)解析：废渣用稀硫酸溶解后滤液中主要是Ni2、Zn 2、Fe2及过量的硫酸，加入Na2S溶液，除去Zn2，再加入H2O2将Fe2氧化，并用NaOH溶液调节pH，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，滤液溶质为Na2SO4、NiSO4，检验滤液中是否还有铁元素即是否含有Fe3，用KSCN溶液检验；再加入Na2CO3形成NiCO3沉淀，最后制得NiSO46H2O。(1)用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有将废渣粉碎、加热、搅拌、增大硫酸浓度等。(2) 在滤液中加入H2O2时，温度不能太高，是为了防止H2O2受热分解。 (3)滤液溶质为Na2SO4、NiSO4；检验滤液中是否还有铁元素的方法：取滤液少许于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，则已除尽。(4)FeOOH中铁为3价，a错误；若在25 时，用H2O2氧化Fe2，再在pH4时铁全部转化为即可Fe(OH)3沉淀，除去铁，此时溶液中c(Fe3) molL12.64109 molL1，b错误；用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2离子方程式为6Fe2ClO6H=6Fe3Cl3H2O，c正确；由图分析可知：工业生产中常保持在8595 生成黄铁矾钠，此时水体的pH为1.5左右，d正确。(5)沉淀A为NiCO3，制得NiSO46H2O晶体的实验步骤依次为用蒸馏水洗涤沉淀23次；向沉淀中加6 molL1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；蒸发浓缩至有晶膜出现，停止加热，冷却结晶，过滤得NiSO46H2O晶体，用少量乙醇洗涤NiSO46H2O晶体并晾干。答案：(1)将废渣粉碎、加热、搅拌、增大硫酸浓度等(2)防止H2O2受热分解(3)Na2SO4、NiSO4取滤液少许于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，则已除尽(4)cd(5)用蒸馏水洗涤沉淀23次；向沉淀中加6 molL1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；蒸发浓缩至有晶膜出现，停止加热，冷却结晶，过滤得NiSO46H2O晶体