【创新设计】（江苏专用）高考化学二轮专题提升练 第13讲 化学实验综合应用（含新题含解析）.doc

第13讲化学实验综合应用1(2014苏北四市调研)高氯酸铵(nh4clo4)是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取：naclo4(aq)nh4cl(aq)nh4clo4(aq)nacl(aq)(1)若nh4cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是_。(2)反应得到的混合溶液中nh4clo4和nacl的质量分数分别为0.30和0.15(相关物质的溶解度曲线见图1)。从混合溶液中获得较多nh4clo4晶体的实验操作依次为 (填操作名称)_、干燥。图1(3)样品中nh4clo4的含量可用蒸馏法进行测定，蒸馏装置 如图2所示(加热和仪器固定装置已略去)，实验步骤如下：步骤1：按图2所示组装仪器，检查装置气密性。图2步骤2：准确称取样品a g(约0.5g)于蒸馏烧瓶中，加入约150 ml水溶解。步骤3：准确量取40.00 ml约0.1 moll1 h2so4溶液于锥形瓶中。步骤4：经分液漏斗向蒸馏瓶中加入20 ml 3 moll1 naoh 溶液。步骤5：加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约100 ml溶液。步骤6：用新煮沸过的水冲洗冷凝装置23次，洗涤液并入锥形瓶中。步骤7：向锥形瓶中加入酸碱指示剂，用c moll1 naoh标准溶液滴定至终点，消耗naoh标准溶液 v1 ml步骤8：将实验步骤17重复2次步骤3中，准确量取40.00 ml h2so4 溶液的玻璃仪器是_。步骤17中，确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验是_(填写步骤序号)。为获得样品中nh4clo4的含量，还需补充的实验是_。解析(1)氨气和浓盐酸的反应是放热反应。(2)由于nh4clo4受热易分解，其溶解度受温度的影响变化很大，且温度越高其溶解度越大，而氯化钠的溶解度受温度的影响变化不大，因此要获得其晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，为了减少其溶解，采用冰水洗涤。(3)滴定管能读到小数点后两位，因此选择酸式滴定管量取硫酸。检查装置的气密性以免氨气逸到空气中；充分加热蒸馏烧瓶中的液体，使氨气完全逸出被吸收；把冷凝管洗涤，并将洗涤液也加到锥形瓶中，保证氨气不损失。硫酸的浓度约为0.1 moll1，要求获得nh4clo4的含量，需要知道硫酸的准确浓度。答案(1)氨气与浓盐酸反应放出热量(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤(3)酸式滴定管1,5,6用naoh标准溶液标定h2so4溶液的浓度(或不加高氯酸铵样品，保持其他条件相同，进行蒸馏和滴定实验)2(2014徐州三模)高氯酸铜cu(clo4)26h2o易溶于水，120 开始分解，常用于生产电极和作催化剂等。可由氯化铜通过下列反应制备：2cucl22na2co3h2o=cu2(oh)2co3co24nacl；cu2(oh)2co34hclo49h2o=2cu(clo4)26h2oco2。hclo4是易挥发的发烟液体，温度高于130 易爆炸。下表列出了相应金属离子生成氢氧化物沉淀的ph(开始沉淀的ph按金属离子浓度为1 moll1计算)：金属离子开始沉淀沉淀完全fe31.13.2fe25.88.8cu24.76.7(1)将cucl2和na2co3用研钵分别研细，加入适量的沸水中，搅拌，加热至溶液呈蓝棕色。静置、冷却、过滤、洗涤得蓝色cu2(oh)2co3沉淀。把反应物研细的目的是_。检验沉淀是否洗涤干净，应选用的试剂是_。(2)向cu2(oh)2co3沉淀中滴加稍过量的hclo4小心搅拌，适度加热后得到蓝色cu(clo4)2溶液同时会产生大量的白雾。大量的白雾的成分是_(填化学式)。适度加热但温度不能过高的原因是_。(3)25 时，若调节溶液ph3，则溶液中的fe3的物质的量浓度为_。(已知25 时，fe(oh)3的ksp2.641039)(4)某研究小组欲用粗cucl2固体(含fe2)制备纯净的无水氯化铜固体。请补充完整由粗cucl2固体制备纯净的无水氯化铜固体的实验步骤(可选用的试剂：蒸馏水、稀盐酸、双氧水溶液和氨水)：将粗cucl2固体溶于蒸馏水，滴入少量的稀盐酸；_，过滤；将滤液_，得到cucl22h2o晶体；将_，得到无水氯化铜固体。解析(1)把反应物研细的目的是增大反应物的接触面积，加快化学反应速率；沉淀中附着着cl，检验沉淀是否洗涤干净，用稀hno3和agno3溶液检验最后一次洗涤液中是否含有cl即可。(2)根据题意可知，该白雾是发烟液体hclo4挥发形成的。温度不能过高，是为了防止hclo4和cu(clo4)2分解。(3)c(oh)1011moll1，则c(fe3)ksp/c3(oh)2.64106moll1。(4)由表中数据可知，fe3生成fe(oh)3沉淀时的ph与cu2生成cu(oh)2沉淀时的ph相差较大，故可先用氧化剂将fe2氧化为fe3，然后再加碱调节ph至3.2到4.7，使fe3转化为fe(oh)3沉淀，过滤除去，再蒸发浓缩滤液、冷却结晶，通过过滤得到cucl22h2o晶体，然后洗涤干燥，再在hcl气氛中加热失水得到cucl2晶体。答案(1)增大反应物之间的接触面积，使反应速率增大(其他合理答案均可)稀hno3和agno3溶液(其合理答案均可)(2)hclo4防止hclo4、cu(clo4)2分解(3)2.64106moll1(4)加入适量双氧水溶液并充分混合，再加入适量氨水调节溶液ph至3.24.7加热浓缩，冷却结晶，过滤、(冰水)洗涤，干燥cucl22h2o晶体在hcl气氛中加热至质量不再变化为止3三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。(1)利用工业fecl3制取纯净的草酸铁晶体fe2(c2o4)35h2o的实验流程如下图所示：为了抑制fecl3水解，溶液x为_。上述流程中fecl3能被异丙醚萃取，其原因是_；检验萃取、分液后所得水层中是否含有fe3的方法是_。所得fe2(c2o4)5h2o需用冰水洗涤，其目的是_。为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用kmno4标准溶液滴定生成的h2c2o4，kmno4标准溶液应置于右图所示仪器_(填“甲”或“乙”)中。下列情况会造成实验测得fe2(c2o4)35h2o含量偏低的是_(填字母)。a盛放kmno4的滴定管水洗后未用标准液润洗b滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失c滴定前仰视读数，滴定后俯视读数(2)某研究性学习小组欲从fecl3溶液蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为fecl2、cucl2、fecl3)出发，制备单质铜和无水fecl3，再由fecl3合成fe2(c2o4)35h2o。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水fecl3的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、盐酸、naoh溶液和h2o2溶液)：向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤；_；_调节溶液ph，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得fecl36h2o；_，得无水fecl3。答案(1)(浓)盐酸fecl3在异丙醚中的溶解度大于其在水中的溶解度取少量溶液，向其中滴加kscn溶液，若溶液变红，则含有fe3(或其他合理方法)除去杂质、减少草酸铁晶体的溶解损耗甲c(2)向滤渣中加入足量盐酸，充分反应后过滤、洗涤、干燥得铜粉；将两次过滤所得滤液合并，向其中加入适量h2o2溶液使fe2全部氧化生成fe3将fecl36h2o在hcl的气氛中加热脱水4(2014广东理综，33)h2o2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。 (1)某小组拟在同浓度fe3的催化下，探究h2o2浓度对h2o2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% h2o2、0.1 moll1 fe2(so4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。写出本实验h2o2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：_。设计实验方案：在不同h2o2浓度下，测定_(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。 设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。 物理量实验序号v0.1 moll1 fe2(so4)3/ml1a2a(2)利用图(a)和图(b)中的信息，按下图(c)装置(连通的a、b瓶中已充有no2气体)进行实验。可观察到b瓶中气体颜色比a瓶中的_(填“深”或“浅”)，其原因是_。解析(1)过氧化氢在fe3催化下分解成水和o2，根据o元素的化合价变化，可得：；在不同h2o2浓度下，需测定相同时间内，产生氧气的体积的多少，或生成相同体积氧气所需时间的多少。可用如图所示装置测定。根据“控制变量法”的要求，两个对比实验应使反应混合物中fe2(so4)3的浓度相同，h2o2的浓度不同。(2)由图(a)知，过氧化氢的分解反应为放热反应，由图(b)知no2转化为n2o4的反应为放热反应，故图(c)中，右侧烧杯温度高于左侧烧杯温度，即b瓶中的温度高于a瓶。温度升高，平衡2no2(g)n2o4(g)，向逆反应方向进行，b瓶中的二氧化氮浓度增大，颜色比a瓶颜色深。答案(1)生成相同体积的氧气所需的时间(或相同时间内，生成氧气的体积)v(h2o2)/mlv(h2o)/mlv(o2) mlt/s1b2bed22bbef或v(h2o2)/mlv(h2o)/mlt/sv(o2) ml1b2bed22bbef(2)深因为过氧化氢分解是放热反应，2no2(g)n2o4(g)也是放热反应，所以b瓶温度高于a瓶，温度升高，平衡逆向移动，二氧化氮浓度增大，颜色加深5二草酸合铜()酸钾k2cu(c2o4)22h2o的制备流程如下：(已知h2c2o4coco2h2o)(1)制备cuo：cuso4溶液中滴入naoh溶液，加热煮沸、冷却、双层滤纸过滤、洗涤。用双层滤纸的可能原因是_。用蒸馏水洗涤氧化铜时，如何证明已洗涤干净：_。(2)本实验用k2co3粉末与草酸溶液制取khc2o4溶液而不用koh粉末代替k2co3粉末的可能原因是_。(3)为了提高cuo的利用率，如何让cuo充分转移到热的khc2o4溶液中：_；50 水浴加热至反应充分，发生反应的化学方程式为_；再经趁热过滤、沸水洗涤、将滤液蒸发浓缩得二草酸合铜()酸钾晶体。(4)若实验室只有含少量feso47h2o的硫酸铜晶体，欲制备较纯净的cuso4溶液。.相关数据(开始沉淀的ph按金属离子浓度为1.0 moll1计算)：金属离子开始沉淀的ph沉淀完全的phfe31.13.2cu24.76.7fe25.88.8.提供的试剂有：a.蒸馏水b稀硫酸ch2o2溶液d纯净的cu(oh)2粉末e氨水需经过的步骤有：_、_、_、过滤得cuso4溶液。(5)将制得的k2cu(c2o4)22h2o进行热重分析，结果如图，由图知在c点剩余固体为k2co3和_。解析(1)检验最后一次洗涤液中是否会有so或na即可，相对检验so更合适。(2)h2c2o4与koh发生中和反应，为放热反应，温度升高，导致草酸大量分解。(4)将样品溶解，用氧化剂氧化fe2生成fe3，调溶液ph过滤除去fe(oh)3。(5)100 g k2cu(c2o4)22h2o样品中，含有n(k)0.564 mol，n(cu)0.282 mol，热重分析k、cu不会损失，o点，m(k2co3)38.92 g，m(cu)18.05 g，剩余质量m59.3 g38.92 g18.08 g2.3 g，n(o)2.3 g16 gmol10.14 mol，n(cu)/n(o)2/1，剩余k2co3和cu2o。答案(1)防止cuo颗粒穿过滤纸(防止滤纸破损)取最后一次洗涤滤液，滴入bacl2溶液，若无白色沉淀说明已洗涤干净(2)h2c2o4与koh发生显著的放热反应，导致草酸大量分解(3)直接将洗涤干净的cuo固体连同滤纸一起投入到khc2o4溶液中2khc2o4cuok2cu(c2o4)2h2o(4)将含有杂质的硫酸铜晶体溶于稀硫酸酸化的蒸馏水中加入足量的h2o2溶液用纯净的cu(oh)2粉末调节溶液ph约为4(或3.24.7之间)(5)cu2o(或：氧化亚铜) 6(2014全国卷，28)某小组以cocl26h2o、nh4cl、h2o2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体x。为确定其组成，进行如下实验。 氨的测定：精确称取w g x，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% naoh溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用v1 ml c1 moll1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 moll1 naoh标准溶液滴定过剩的hcl，到终点时消耗v2 ml naoh溶液。氯的测定：准确称取样品x，配成溶液后用agno3标准溶液滴定，k2cro4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(ag2cro4为砖红色)。回答下列问题：(1)装置中安全管的作用原理是_。(2)用naoh标准溶液滴定过剩的hcl时，应使用_式滴定管，可使用的指示剂为_。(3)样品中氨的质量分数表达式为_。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好，测定结果将_(填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是_；滴定终点时，若溶液中c(ag)2.0105 moll1，c(cro)为_ moll1。已知：ksp(ag2cro4)1.121012(6)经测定，样品x中钴、氨和氯的物质的量之比为163，钴的化合价为_。 制备x的化学方程式为_；x的制备过程中温度不能过高的原因是_。解析(3)实验中，从样品液中蒸出的n(nh3)v1103 lc1 moll1v2103 lc2 moll1(c1v1c2v2)103 mol，样品中氨的质量分数为100%100%。(4)若装置气密性不好，有部分nh3逸出，而不能被hcl吸收，则剩余的hcl的物质的量会增多，消耗naoh增多，即c2v2的值增大，由(3)中计算式可知测得m(nh3)变小，nh3的含量偏低。(5)滴定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是防止agno3见光分解，根据ag2cro4(s)2ag(aq)cro(aq)及ksp的表达式得：c(cro) moll12.8103 moll1。(6)由n(co)n(nh3)n(cl)163，则知x为co(nh3)6cl3，故co的化合价为3价，制备x的过程中温度不能过高的原因是防止h2o2分解，nh3逸出。答案(1)当压力过大时，安全管中液面上升，使a瓶中压力稳定(2)碱酚酞(或甲基橙)(3)100%(4)偏低(5)防止agno3见光分解2.8103 moll1(6)32cocl22nh4cl10nh3h2o2=2co(nh3)6cl32h2o温度过高，h2o2分解，氨气逸出7草酸镍晶体(nic2o42h2o)可用于制镍催化剂，硫酸镍晶体(niso47h2o)主要用于电镀工业。某小组用废镍催化剂(成分为al2o3、ni、fe、sio2、cao等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如下：已知：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的ph如下表(开始沉淀的ph按金属离子浓度为1.0 moll1计算)：金属离子开始沉淀的ph沉淀完全的phfe31.13.2fe25.88.8al33.05.0ni26.79.5ksp(caf2)1.461010，ksp(cac2o4)2.34109。(1)“粉碎”的目的是_。(2)保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间的变化如图所示。“酸浸”的适宜温度与时间分别为_(填字母)。a30 、30 minb90 、150 minc70 、120 mind90 、120 min(3)证明“沉镍”工序中ni2已经沉淀完全的实验步骤及现象是_。(4)将“沉镍”工序得到的混合物过滤，所得固体用乙醇洗涤、110 下烘干，得草酸镍晶体。用乙醇洗涤的目的是_。烘干温度不超过110 的原因是_。(5)由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下；第1步：取“浸出液”，_，充分反应后过滤，以除去铁、铝元素；第2步：向所得滤液中加入适量nh4f溶液，充分反应后过滤，得“溶液x”；第3步：_，充分反应后过滤；第4步：滤渣用稍过量硫酸充分溶解后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得硫酸镍晶体。请补充完整相关实验步骤(可选试剂：h2so4溶液、naoh溶液、hno3溶液、h2o2溶液)。第2步中加入适量nh4f溶液的作用是_。解析(2)分析镍浸出率，时间在90140 min，温度选择70 或90 ，从经济角度来讲70 更适宜，故选c。(3)用(nh4)2c2o4溶液检验已无ni2。(4)洗去可溶性杂质，如(nh4)2so4等，且便于烘干。温度过高，晶体可能发生分解。(5)操作过程是取样、氧化、调ph除去fe3，用f除钙，再调ph，沉淀ni2。答案(1)增大反应物接触面积，加快反应速率；提高镍的浸出率(2)c(3)静置，在上层清液中继续滴加(nh4)2c2o4溶液，若不再产生沉淀，则“沉镍”工序已经完成(4)洗去(nh4)2so4杂质、便于烘干防止温度过高，草酸镍晶体失去结晶水或分解(5)第1步：(加适量h2so4溶液，)加足量h2o2溶液，充分反应后用naoh溶液调节溶液5.0ph6.7第3步：用naoh溶液调节“溶液x”的ph9.5除去杂质ca2或caso48(2014苏锡常镇一调)草酸合铁酸钾晶体kxfe(c2o4)y3h2o可用于摄影和蓝色印刷。实验室制备草酸合铁酸钾晶体的实验流程如下：(1)若用铁和稀硫酸制备feso47h2o，常保持_过量，理由是_。(2)上述流程中，“沉淀”一步所得fec2o42h2o沉淀需用水洗涤。检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。(3)测定草酸合铁酸钾产品中fe3含量和c2