高考化学总复习单元检测(二十九)　综合性实验的命题与解题

单元检测(二十九)综合性实验的命题与解题1重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。实验室由铬铁矿粉制备重铬酸钾流程如图所示：已知步骤的主要反应为FeOCr2O3Na2CO3NaNO3Na2CrO4Fe2O3CO2NaNO2(未配平)。有关物质的溶解度如图所示。回答下列问题：(1)滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。(2)步骤调滤液2的pH最合适的试剂是_。AH2SO4溶液BKOH溶液C浓盐酸 DK2CO3粉末如何用最简单的方法粗略判断pH已调至合适范围_。(3)向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩至_，停止加热，然后冷却结晶，得到的K2Cr2O7固体产品。(4)本实验过程中多次用到抽滤的装置，下列关于抽滤的说法正确的是_。A抽滤时，先用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀B如图抽滤装置中只有2处错误C抽滤得到的滤液应从吸滤瓶的支管口倒出D洗涤沉淀时，应开大水龙头，使洗涤剂快速通过沉淀，减小沉淀的损失(5)某同学用m g铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7，为了测定产率，该同学设计了以下实验：将所有产品加水溶解并定容于500 mL容量瓶中。移取25.00 mL于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中，加入过量2 molL1H2SO4，再加1.1 g KI，加塞摇匀，充分反应后铬完全以Cr3存在，于暗处静置5 min后，加指示剂，用0.025 0 molL1标准Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。(已知：2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI)若滴定时振荡不充分，刚看到局部变色就停止滴定，则会使产量的测量结果_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。计算该同学的产率_100%(用含m的式子表示，要求化简，m的系数保留二位小数)。答案：(1)Al(OH)3(2)A溶液的颜色显橙红色，继续滴加酸后颜色没有明显变化(3)表面出现晶膜(4)AB(5)偏低2某工厂回收电镀污泥主要成分为Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3和沙土中的铜和镍，工艺流程如图：(1)如图1回流搅拌装置可以回收有机萃取剂，进水口为_(填“a”或“b”)。(2)步骤电解过程中铜粉在_(填“阴”或“阳”)极产生。若始终没有观察到气体生成，则该电解过程的离子方程式为_。(3)步骤的萃取原理为注：(HA)2为有机萃取剂NiSO4(水层)2(HA)2(有机层)Ni(HA2)2(有机层)H2SO4(水层)，有关该反应的说法正确的是_。A用分液法可以把水层和有机层分开B步骤中作为反萃取剂的最佳试剂为硝酸C该工艺流程中，可以循环使用的物质有Na3PO4和有机萃取剂D加入有机萃取剂促使上述平衡向正反应方向移动(4)抽滤装置如图2，是混合物分离重要方法之一，可本实验除去混合物中的沙土不宜采用抽滤，理由是_。有关抽滤，下列说法正确的是_。A抽滤完毕，应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡胶管，再关闭水龙头，最后将滤液从吸滤瓶上口倒出B放入滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再打开水龙头抽滤C在抽滤装置中洗涤晶体时，为减少晶体溶解损失，应使洗涤剂快速通过滤纸D抽滤完毕，直接用玻璃棒刮下布氏漏斗中滤纸上的固体解析：(1)仪器A的名称是冷凝管，冷凝水应该“下进”即a进。(2)步骤中Cu22e=Cu，发生还原反应，说明铜粉在阴极产生；根据流程图中电解前溶液中的离子是Cu2、Fe2、Ni2、Al3，电解后含有的物质有Cu、Fe3、Ni2、Al3，发生变化的是Cu2得到电子生成Cu，Fe2失去电子生成Fe3，始终没有观察到气体生成，说明溶液中的H和OH都没有放电，该电解过程的离子方程式为Cu22Fe2Cu2Fe3。(3)互不相溶的液体用分液的方法进行分离，A正确；步骤中作为反萃取剂的最佳试剂为硫酸，B错误；该工艺流程中，可以循环使用的物质有硫酸和有机萃取剂，Na3PO4仅作为反应物，生成物中没有，不可以循环利用，C错误；加入有机萃取剂，增加反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，D正确。(4)除去混合物中的沙土不宜采用抽滤的方法，理由是抽滤不宜用于胶状沉淀或颗粒太小的沉淀；抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡胶管，以防倒吸，滤液从吸滤瓶上口倒出，A正确；不能直接用倾析法转移溶液和沉淀，必须用玻璃棒往漏斗里转移溶液，B错误；洗涤时为洗净晶体，应让洗涤剂缓慢通过滤纸，让洗涤剂和晶体充分接触，C错误；抽滤完成，拔下真空泵，关闭电源，然后用玻璃棒在滤纸边缘刮起一个小口把滤纸拿下来刮落固体，D错误。答案：(1)a(2)阴Cu22Fe2Cu2Fe3(3)AD(4)抽滤不宜用于胶状沉淀或颗粒太小的沉淀A33,4亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广泛的有机合成中间体，微溶于水，实验室可用KMnO4氧化3,4亚甲二氧基苯甲醛制备，其反应方程式为实验步骤如下：步骤1：向反应瓶中加入15.00 g 3,4亚甲二氧基苯甲醛和水，快速搅拌，于7080 滴加KMnO4溶液。反应结束后，加入KOH溶液至碱性。步骤2：趁热过滤，洗涤滤饼，合并滤液和洗涤液。步骤3：对合并后的溶液进行处理。步骤4：抽滤，洗涤，干燥，得3,4亚甲二氧基苯甲酸固体14.11 g。(1)步骤1中，反应结束后，若观察到反应液呈紫红色，需向溶液中滴加NaHSO3溶液，HSO转化为_(填化学式)；加入KOH溶液至碱性的目的是_。(2)步骤2中，趁热过滤除去的物质是_(填化学式)。(3)步骤3中，处理合并后溶液的实验操作为_。(4)步骤4中，抽滤所用的装置包括_、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。(5)该实验过程中的产率为_。解析：(1)反应结束后，反应液呈紫红色，说明KMnO4过量，KMnO4具有强氧化性，将HSO氧化成SO，反应的离子方程式为2MnO3HSO=2MnO23SOH2OH。根据中和反应原理，加入KOH将转化为可溶于水的。(2)MnO2难溶于水，步骤2中趁热过滤是减少的溶解，步骤2中趁热过滤除去的物质是MnO2。(3)步骤3中，合并后的滤液中主要成分为，为了制得，需要将合并后的溶液进行酸化；处理合并后溶液的实验操作为向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀。(4)抽滤所用的装置包括布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。(5)根据实验操作过程可得，故15.00 g 3,4亚甲二氧基苯甲醛可得到16.60 g 3,4亚甲二氧基苯甲酸，产率为100%85.00%。答案：(1)SO将反应生成的酸转化为可溶性的盐(2)MnO2(3)向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀(4)布氏漏斗(5)85.00%(或0.85)4亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出产品NaClO23H2O；纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下。(1)发生器中发生反应的离子方程式为_。发生器中鼓入空气的作用可能是_。a将SO2氧化成SO3，增强酸性b将NaClO3还原为ClO2c稀释ClO2以防止爆炸(2)吸收塔内发生反应的化学方程式为_；吸收塔内的温度不能超过20 ，其目的是_。(3)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。以下还可以选择的还原剂是_(填字母)。aNa2O2bNa2ScFeCl2(4)从滤液中得到NaClO23H2O粗晶体的实验操作依次是_。(5)某学习小组用碘量法测定粗产品中亚氯酸钠的含量，实验如下：a准确称取所得亚氯酸钠样品m g于小烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应，将所得混合液配成250 mL待测溶液。(已知：ClO4I4H=2H2O2I2Cl)b移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c molL1 Na2S2O3标准液滴定至终点，重复2次，测得平均值为V mL。(已知：I22S2O=2IS4O)达到滴定终点时的现象为_。该样品中NaClO2的质量分数为_(用含m、c、V的代数式表示，结果化成最简式)。解析：(1)NaClO3和SO2反应生成ClO2，氯的化合价降低，硫的化合价升高，同时生成Na2SO4，方程式为2ClOSO2=2ClO2SO；因为纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全，所以发生器中鼓入空气是为了稀释ClO2防止爆炸。(2)吸收塔中加入NaOH和H2O2是为了和ClO2反应生成后面的产物NaClO2，氯化合价降低，H2O2中氧化合价升高，生成O2，方程式为2NaOH2ClO2H2O2=2NaClO22H2OO2。H2O2不稳定，温度过高，H2O2容易分解，吸收塔的温度不能超过20 ，其目的是防止H2O2分解。(3)还原性要适中，不能太强，否则会将ClO2还原为更低价的产物，影响生产，方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na2O2溶于水相当于H2O2，Na2S和FeCl2还原性较强，生成物与NaClO2分离比较困难。(4)从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，通过过滤得到晶体。(5)因为是用Na2S2O3标准液滴定至终点，反应为I22S2O=2IS4O，I2与指示剂淀粉产生蓝色，故终点是滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色。由反应中的I原子守恒可知：ClO2I24S2O，25.00 mL待测溶液中n(NaClO2)cV103 mol，m(NaClO2)90.5cV103 g；样品m g配成250 mL待测溶液中的NaClO2质量扩大10倍，故样品中NaClO2的质量分数为100%。答案：(1)2ClOSO2=2ClO2SOc(2)2NaOH2ClO2H2O2=2NaClO22H2OO2 防止H2O2分解 (3)a(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (5)滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色%5硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化剂或氯磺化剂，用于制作药品、染料、表面活性剂等。有关物质的部分性质如下表：物质熔点/沸点/其他性质SO2Cl254.169.1易水解，产生大量白雾易分解：SO2Cl2SO2Cl2H2SO410.4338具有吸水性且不易分解实验室用干燥而纯净的二氧化硫和氯气合成硫酰氯，装置如图所示(夹持仪器已省略)。请回答有关问题：(1)仪器A冷却水的进口为_(填“a”或“b”)。(2)仪器B中盛放的药品是_。(3)实验时，装置丁中发生反应的离子方程式为_。(4)装置丙的作用为_，若缺少装置乙，则硫酰氯会水解，水解反应的化学方程式为_。(5)少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO3H)分解获得，该反应的化学方程式为2ClSO3H=H2SO4SO2Cl2，此方法得到的产品中会混有硫酸。从分解产物中分离出硫酰氯的方法是_。请设计实验方案检验产品中有硫酸(可选试剂：稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、蒸馏水、石蕊溶液)：_。解析：(1)冷凝管中的冷却水应下进上出，故进口为a。(2)装置甲发生反应：SO2Cl2SO2Cl2，SO2、Cl2均为有毒的酸性气体，且产物硫酰氯遇水会水解，所以仪器B中盛放的药品是碱性物质碱石灰，以防止空气中的水蒸气进入装置，同时吸收挥发出来的SO2和Cl2。(3)浓盐酸和KClO3发生反应生成KCl、Cl2和H2O，反应的离子方程式为ClO5Cl6H=3Cl23H2O。(4)浓盐酸易挥发，制取的Cl2中含有HCl，可用饱和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl，SO2Cl2遇水生成H2SO4和HCl，则其水解方程式为SO2Cl22H2O=H2SO42HCl。(5)硫酸与硫酰氯的沸点相差较大，可采取蒸馏法进行分离。答案：(1)a(2)碱石灰(3)ClO5Cl6H=3Cl23H2O(4)除去Cl2中的HClSO2Cl22H2O=H2SO42HCl(5)蒸馏取产物在干燥条件下加热至完全反应(或挥发或分解等)，冷却后加水稀释；取少量溶液滴加紫色石蕊试液变红；再取少量溶液，加入BaCl2溶液产生白色沉淀，说明含有H2SO46铁黄(FeOOH)是一种不溶于水的黄色固体，可用作制造黄色颜料，也是制备高铁酸钾的原料。以下是实验室制备铁黄的一种方法：称取一定质量FeSO4溶于适量蒸馏水配成物质的量浓度约为0.4 molL1的溶液并加稀H2SO4调节溶液pH2；把配制好的溶液加入三颈烧瓶中，再加入适量NaNO2固体和磁力搅拌核，按下图连接好装置，A、B处均装有KOH溶液；打开旋塞M、N，开启恒温磁力搅拌器，控制加热温度为40 ，从a口通入空气；反应过程中，控制溶液pH为2.00.5，当反应液变为亮黄色时，停止反应；待反应液冷却后，过滤洗涤并干燥所得沉淀。回答下列问题：(1)NaNO2在反应中起催化剂作用，实际起催化作用的是其与加稀H2SO4反应生成的气体，该反应的离子方程式为_，制备铁黄的总反应离子方程式为_。(2)A处KOH溶液的作用为_。(3)步骤中判断沉淀洗涤干净的方法是_。(4)下列装置可作为空气提供源的有_。某学生利用减压过滤的抽气泵，也实现了为装置持续通入空气的目的，他的具体操作方法是_。(5)改变不同的实验条件，发现适当的空气流速、合适的pH和温度(40 )、增加催化剂用量都能够提高产率。温度过高或过低均影响产率的原因是(不考虑副反应)_。解析：(1)亚硝酸钠中氮元素是3价，与稀硫酸反应生成的气体是NO和NO2，反应的离子方程式为2H2NO=NONO2H2O；由于亚硝酸钠起催化剂作用，则反应中起氧化剂作用的是氧气，所以制备铁黄的总反应的离子方程式为4Fe2O26H2O=4FeOOH8H。(2)由于反应过程中产生酸，而反应需要在一定pH范围内进行，因此A处KOH溶液的作用为中和反应生成的酸，调节溶液pH。(3)溶液中含有SO，则步骤中判断沉淀是否洗涤干净的方法是取少量最后一次洗涤液于试管中，加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀洗涤干净。(4)鼓气球中空气量太少，装置C中不易控制空气流速，所以答案选AD；根据减压过滤的抽气泵原理可知具体操作方法是将b导管口与抽气泵相连，打开M、N后再打开抽气泵。(5)温度过低，反应速率慢；而温度过高，使NO、NO2逸出，催化效果降低，所以温度过高或过低均影响产率。答案：(1)2H2NO=NONO2H2O4Fe2O26H2O=4FeOOH8H(2)中和反应生成的酸，调节溶液pH(3)取少量最后一次洗涤液于试管中，加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀洗涤干净(4)AD将b导管口与抽气泵相连，打开M、N后再打开抽气泵(5)温度过低，反应速率慢；温度过高，使NO、NO2逸出，催化效果降低7(201711月选考)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl36H2O及明矾大晶体，具体流程如下：已知：AlCl36H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。温度/010203040608090溶解度/g3.003.995.908.3911.724.871.0109请回答：(1)步骤中的化学方程式：_；步骤中生成Al(OH)3的离子方程式：_。(2)步骤，下列操作合理的是_。A坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧B为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重C若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳D坩埚取下后放在石棉网上冷却待用E为确保称量准确，灼烧后应趁热称重(3)步骤，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序_。迅速降至室温用玻璃棒摩擦器壁配制90 的明矾饱和溶液自然冷却至室温选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央配制高于室温1020 的明矾饱和溶液(4)由溶液A制备AlCl36H2O的装置如下图：通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和_。步骤，抽滤时，用玻璃纤维替代滤纸的理由是_；洗涤时，合适的洗涤剂是_。步骤，为得到纯净的AlCl36H2O，宜采用的干燥方式是_。解析：(1)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(2)Al(OH)3加热失去水生成固体Al2O3、涉及的仪器是坩埚、坩埚钳、三脚架、酒精灯等。坩埚洗净后，需要加热到500 以上干燥后才可以使用，故A错；称量前后的质量不再发生变化说明坩埚内固体只有Al2O3，故B正确；使用坩埚钳移动坩埚时，需预热坩埚钳，故C正确；坩埚取下后不能直接放在实验台上冷却，应放在石棉网上冷却待用，故D正确；加热后的固体应先冷却后再称量，测定结果更准确，且灼烧过Al2O3不吸潮，故不需要趁热称量，故E错。(3)由表格可知，考查影响晶体大小因素，以及明矾晶体制备过程。明矾晶体的溶解度随着温度升高而增大，选用低温下明矾饱和溶液，自然冷却后，再用规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央，加入晶种，促进晶体析出，故选。(4)此装置的目的是制备AlCl36H2O，通入HCl后在冰水浴作用下析出晶体，故HCl作用除了抑制AlCl3水解，还促进AlCl36H2O晶体析出；大量HCl溶解使溶液内呈强酸性，会腐蚀滤纸，故采用玻璃纤维代替滤纸；干燥晶体时为了防止失去结晶水，一般用滤纸吸干即可。答案：(1)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(2)BCD(3)(4)降低AlCl3溶解度，使其以AlCl36H2O晶体形式析出强酸性环境会腐蚀滤纸饱和氯化铝溶液用滤纸吸干8(2019浙江遂昌中学月考)目前流行的关于生命起源假设的理论认为，生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境，这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构，如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等，这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时，设计了下列实验。实验确定硫的质量：按图连接装置，检查好装置的气密性后，在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质)，在试管 B中加入50 mL 0.100 molL1的酸性KMnO4溶液，在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后，将B中溶液转移至 250 mL 容量瓶，洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 molL1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的 KMnO4。记录数据如下：滴定次数待测溶液体积/mL草酸溶液体积/mL滴定前刻度滴定后刻度125.001.5023.70225.001.0226.03325.000.0024.99相关反应：2MnO2H2O5SO2=2Mn25SO4H2Mn