(江苏选考)高考化学专题10化学实验基础与综合探究6第四单元定量分析与工艺流程实验分析课后达标检测苏教2984.pdf

第四单元 定量分析与工艺流程实验分析 1聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量 FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4 7H2O)，制备过程如下所示：(1)验证固体 W 焙烧后产生的气体中含有 SO2的方法是_。(2)制备绿矾时，向溶液 X 中加入过量_，充分反应后，经_操作得到溶液 Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。(3)溶液 Z 的 pH 影响聚铁中铁的质量分数，用 pH 试纸测定溶液 pH 的操作方法为_ _ _。若溶液 Z 的 pH 偏小，将导致聚铁中铁的质量分数_(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)利用 SO2的漂白性来鉴别 SO2。(2)溶液 X 中有 Fe3，欲制绿矾，应把 Fe3转化为 Fe2，所以要加过量的铁屑。(3)用 pH 试纸测定溶液的 pH，为了测定的准确性，应选用干燥、洁净的装置。若 pH 偏小，酸性过强，则形成的聚铁中 OH偏少，SO24偏多，导致聚铁中铁的质量分数偏小。答案：(1)将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中，若品红溶液褪色，加热能恢复原色，证明气体中含有 SO2(2)铁屑 过滤(3)取一小块 pH 试纸，放在干燥、洁净的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴到 pH 试纸上，然后与标准比色卡比较 偏小 2利用化学原理可对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的 NO2，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去 NO2的离子方程式为_。(二)某工厂对制铬工业污泥中 Cr()回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是 Cr3，其次是 Fe3、Fe2、Al3、Ca2、Mg2)：常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表：阳离子 Fe3 Fe2 Mg2 Al3 Cu2 Cr3 开始沉 淀时的 pH 1.9 7.0 4.7 沉淀完 全时的 pH 3.2 9.0 11.1 8.0 6.7 9.0(90 溶解)(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是_(至少写一条)。(2)调 pH8.0 是为了除去_(填“Fe3”“Al3”“Ca2”或“Mg2”)。(3)钠离子交换树脂的原理为 MnnNaRMRnnNa，被交换的杂质离子是_(填“Fe3”“Al3”“Ca2”或“Mg2”)。(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用 FeCl3溶液。腐蚀铜板后的混合溶液中，若 Cu2、Fe3和Fe2的浓度均为 0.10 molL1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去 CuCl2溶液中 Fe3和 Fe2的实验步骤：_；_；过滤。(提供的药品：Cl2、浓 H2SO4、NaOH 溶液、CuO、Cu)解析：(一)在碱性条件下用铝粉还原 NO2，根据题意知 NO2被还原的产物为 NH3H2O，铝元素被氧化成 AlO2，然后进行书写和配平。(二)先对污泥处理过程做整体分析，过滤的目的是除去污泥中的不溶性杂质，然后用H2O2将难以沉淀的 Fe2氧化成易沉淀的 Fe3，在此过程中 Cr3被氧化成 Cr2O27。再调节 pH至 8，通过对照阳离子沉淀 pH 表可知，此时 Fe3和 Al3完全沉淀，通过过滤后除去沉淀，溶液中还有杂质离子 Ca2、Mg2，通过钠离子交换树脂可以除去，最后用 SO2还原 Cr2O27得到最终的产物。(三)欲除去 CuCl2溶液中的 Fe3和 Fe2，必须先将 Fe2氧化成 Fe3，然后再通过调节 pH至 3.24.7，可以将 Fe3转化成 Fe(OH)3沉淀而除去。为了不引入新的杂质，氧化时用 Cl2，调节 pH 用 CuO。答案：(一)2AlOHNO22H2O=2AlO2NH3H2O(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)(2)Fe3、Al3(3)Ca2、Mg2(三)通入足量 Cl2将 Fe2氧化成 Fe3 加入 CuO 调节溶液的 pH 至 3.24.7 3(2020唐山高三检测)硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO45H2O)的工艺流程示意图：胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100 g 水)见下表：温度/20 40 60 80 100 石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07 胆矾 32 44.6 61.8 83.8 114 请回答下列问题：(1)红棕色滤渣的主要成分是_。(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式：_ _。(3)操作的温度应该控制在_左右。(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作应为_、洗涤、干燥。(5)取样检验是为了确认Fe3是否除净，有的同学设计如下方案：取样于试管滴加KSCN溶液。老师的评价是此方案不合理。请指出该方案存在的问题：_ _。(6)反应产物中的 NO 可以循环使用，试仅用一个化学方程式表示 NO 转化为 HNO3的反应：_。解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料中的杂质铁，二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析，由于目的是制胆矾，则投入的硝酸应反应完全；杂质铁应除去，除铁一般方法是将其氧化成Fe3，然后调节溶液pH使之完全水解生成Fe(OH)3沉淀。答案：(1)Fe(OH)3(2)3Cu2HNO33H2SO4=3CuSO42NO4H2O(3)100(4)冷却结晶、过滤(5)Cu2的蓝色对少量 Fe3的检验有干扰(6)4NO3O22H2O=4HNO3 4三氯氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料，工业上可以直接氧化 PCl3 制备 POCl3，反应原理为 P4(白磷)6Cl2=4PCl3，2PCl3O2=2POCl3。PCl3、POCl3 的部分性质如下：熔点/沸点/其他 PCl3 112 75.5 遇水生成 H3PO3 和 HCl POCl3 2 105.3 遇水生成 H3PO4 和 HCl 某兴趣小组模拟该工艺设计实验装置如下(某些夹持装置、加热装置已略去)：(1)仪 器a 的 名 称 为 _，装 置B中 长 颈 漏 斗 的 作 用 是_。(2)装置 E 用来制取 Cl2，反应的离子方程式为_ _。(3)为使实验顺利进行，还需补充的装置为_ _。(4)反应时，需严格控制三个条件：先制取_，缓慢地通入装置 C 中，直至装置 C 中的白磷消失后，再通入另一种气体。装置 C 用水浴加热控制温度为 6065，除加快反应速率外，另一目的是_。反应物必须干燥，否则会在装置 C 中产生大量的白雾，白雾的主要成分为_(写化学式)。(5)反应结束后通过下面步骤测定 POCl3 产品中 Cl 的含量。.取x g 产品于锥形瓶中，加入足量 NaOH 溶液，POCl3 完全反应后加稀硝酸至酸性；.向锥形瓶中加入 0.100 0 mol/L 的 AgNO3 溶液 40.00 mL，使 Cl完全沉淀；.再向锥形瓶中加入 20 mL 硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖；.然后加入指示剂，用c mol/L NH4SCN 溶液滴定过量 Ag 至终点，记下所用体积为V mL。则产品中 Cl 的质量分数为_(写出计算式)。已知：Ag3PO4 溶于酸，Ksp(AgCl)3.2109，Ksp(AgSCN)21012 解析：(1)仪器 a 的名称是球形冷凝管；装置 A 中产生氧气，发生反应的化学方程式为2Na2O22H2O=4NaOHO2(或 2H2O2=MnO22H2OO2)；装置 B 的作用除观察 O2 的流速和干燥 O2之外，还有平衡气压，故装置 B 中长颈漏斗的作用是平衡气压。(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为 4H2ClMnO2=Mn2Cl22H2O。(3)装置 C 为氯气和白磷发生反应的装置，反应结束后会有氯气从冷凝管 a 中逸出，污染空气，需要吸收处理；另外，POCl3 和 PCl3 遇水会发生反应，为使实验顺利进行，需要在仪器 a 后连接装有碱石灰的干燥管，防止空气中水蒸气进入装置 C 内。(4)根据题意可知，应先制备出三氯化磷，然后将其氧化为 POCl3，所以先制取氯气，缓慢地通入装置 C 中，直至装置 C 中的白磷消失后，再通入氧气。由于 PCl3 的沸点是 75.5，因此控制温度为 6065，其主要目的是加快反应速率，同时防止 PCl3 汽化。POCl3 和 PCl3 遇水会发生反应，均生成氯化氢，遇到水蒸气产生大量的白雾，所以反应物必须干燥。(5)根据题意可知，NH4SCN 的物质的量为cV103 mol，则与之反应的银离子的物质的量为cV103 mol，而总的银离子的物质的量为 4103 mol，所以与氯离子反应的银离子的物质的量为 4103 molcV103 mol，因此氯离子的物质的量为 4103 molcV103 mol，则产品中 Cl 的质量分数为（4103cV103）35.5x100%。答案：(1)球形冷凝管 平衡气压 (2)4H2ClMnO2=Mn2Cl22H2O(3)在仪器 a 后连接装有碱石灰的干燥管(4)Cl2 防止 PCl3 汽化 HCl(5)（4103cV103）35.5x100%或3.55（4cV）x%5(2018高考天津卷)烟道气中的 NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：.采样 采样步骤：检验系统气密性；加热器将烟道气加热至 140；打开抽气泵置换系统内空气；采集无尘、干燥的气样；关闭系统，停止采样。(1)A 中装有无碱玻璃棉，其作用为_。(2)C 中填充的干燥剂是_(填序号)。a碱石灰 b无水 CuSO4 cP2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与 D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目的是_。.NOx含量的测定 将v L 气样通入适量酸化的 H2O2溶液中，使 NOx完全被氧化成 NO3，加水稀释至 100.00 mL。量取 20.00 mL 该溶液，加入v1 mL c1 molL1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的 Fe2，终点时消耗v2 mL。(5)NO 被 H2O2氧化为 NO3的离子方程式为_ _。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2NO34H=NO3Fe32H2O Cr2O276Fe214H=2Cr36Fe37H2O 则气样中 NOx折合成 NO2的含量为_mgm3。(8)判断下列情况对 NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)：若缺少采样步骤，会使测定结果_。若 FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_。解析：(1)A 中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)C 中填充的干燥剂不能吸收 NOx，因此不能为碱石灰，而无水 CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水，故该干燥剂为 P2O5。(3)D 的作用是吸收 NOx，故该装置中应装有碱液，为洗气瓶装置，气体从长管进、短管出。(4)NOx中的 NO2能溶于水且与水反应，故加热烟道气的目的是防止 NOx溶于冷凝水。(5)NO 被 H2O2氧化为 NO3，则 H2O2被还原为 H2O，配平离子方程式为 2NO3H2O2=2NO32H2H2O。(6)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性，能氧化碱式滴定管下端的橡胶管，因此滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。(7)根据滴定原理，可得原溶液中 NO3消耗的n(Fe2)(c1 molL1v1103 Lc2 molL1v2103 L6)100.00 mL20.00 mL5(c1v16c2v2)103 mol，则n(NO3)13n(Fe2)53(c1v16c2v2)103 mol，故气样中 NOx折合成NO2的含量为53(c1v16c2v2)103 mol46 000 mg mol1(v103)m323（c1v16c2v2）3v104 mg m3。(8)若缺少采样步骤，则采集的烟道气中混有空气，测定结果偏低；若 FeSO4标准溶液部分变质，则消耗的 FeSO4标准溶液的体积偏大，测定结果偏高。答案：(1)除尘(2)c(3)(4)防止 NOx溶于冷凝水(5)2NO3H2O2=2H2NO32H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)23（c1v16c2v2）3v104(8)偏低 偏高 6(2020衡阳三中模拟)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂。某化学兴趣小组拟制备氮化钙并测定产品纯度。已知：氮化钙极易与水反应；实验室在加热条件下用饱和 NaNO2 溶液和饱和(NH4)2SO4 溶液混合制备 N2；焦性没食子酸溶液用于吸收少量 O2。.制备氮化钙 他们选择下列装置设计实验(装置可重复使用)：(1)实验室将钙保存在_中(填物质名称)。氮化钙中所含化学键类型是_。(2)气体从左至右，装置连接顺序为_(填代号)。(3)写出装置 A 中发生反应的化学方程式：_ _。(4)用 化 学 方 法 检 验 氮 化 钙(Ca3N2)产 品 中 是 否 混 有 Ca，设 计 实 验 方 案：_。.测定产品纯度 利用如图装置测定氮化钙产品纯度(杂质不产生气体，氨不溶于煤油)。(5)当产品与蒸馏水完全反应后，冷却至室温、调平液面、读数。调平液面操作是_。(6)取产品质量为w g，开始量气管读数为V1 mL，最终量气管读数为V2 mL(折合成标准状况)，则该样品纯度为_(用代数式表示)。如果开始仰视刻度线，终点时俯视刻度线，则测得结果_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。解析：(1)钙的密度比煤油的大，钙是活泼金属能与氧气、水反应，所以实验室将钙保存在煤油中；氮化钙是活泼金属元素与活泼非金属元素形成的离子化合物，所以氮化钙含有离子键。(2)金属钙与氮气反应生成氮化钙，氮化钙能与水反应，所以装置 B 前后都应连接干燥装置；钙能与氧气反应，所以需要用焦性没食子酸溶液除掉氮气中的氧气，装置连接顺序为ADCBC。(3)装置 A 中饱和 NaNO2 溶液和饱和(NH4)2SO4 溶液在加热条件下发生归中反应生成氮气，反应的化学方程式是 2NaNO2(NH4)2SO4=Na2SO42N24H2O。(4)氮化钙与水反应放出氨，钙与水反应生成氢气。检验氮化钙(Ca3N2)产品中是否混有Ca 的方法是取少量产品溶于足量的蒸馏水中，将产生的气体依次通过足量的浓硫酸、赤热的氧化铜粉末，若黑色粉末变成红色，则原产品中含有钙，否则不含钙。(5)调平液面是将量气管和水准瓶中的液面保持相平，操作是上下移动水准瓶。(6)样品与水反应生成氨的体积是V2 mLV1 mL，设样品中 Ca3N2 的质量为x g。Ca3N26H2O=3Ca(OH)22NH3 148 g 44.8 L x g (V2V1)103 L 148 gx g44.8 L（V2V1）103 L，解 得x37（V2V1）10311.2；则 该 样 品 纯 度 为37（V2V1）10311.2 gw g100%37（V2V1）112w%。如果开始仰视刻度线，终点时俯视刻度线，则测得氨的体积偏小，所以测得结果偏低。答案：(1)煤油 离子键(2)ADCBC(3)2NaNO2(NH4)2SO4=Na2SO42N24H2O(4)取少量产品溶于足量的蒸馏水中，将产生的气体依次通过足量的浓硫酸、赤热的氧化铜粉末，若黑色粉末变成红色，则原产品中含有钙，否则不含钙(5)上下移动水准瓶(6)37（V2V1）112w%偏低