1、专题二十二 实验方案的设计与评价,高考化学 (课标专用),A组 统一命题课标卷题组 考点一 制备实验方案的设计与评价 1.(2016课标,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是 ( ),五年高考,答案 D 制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,A项不能达到实验目的;将 MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2,欲得到无水MgCl2,应在氯化氢气流中加热蒸干,B项不能 达到实验目的;向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3,Cu也会与HNO3发生反应,C项不能达到实验 目的。,疑难突破 用化学反应法制备液溶胶时要控制好反应物的浓度和用量,否则就会生成沉淀。,知识拓展 盐溶
2、液蒸干后所得物质的判断,1.考虑盐是否分解。如加热蒸干Ca(HCO3)2溶液,因Ca(HCO3)2易分解,故所得固体应是CaCO3。,2.考虑氧化还原反应。如加热蒸干Na2SO3溶液,因Na2SO3易被氧化,故所得固体应是Na2SO4。,3.盐水解生成挥发性酸时,蒸干后一般得到弱碱,如蒸干AlCl3溶液得Al(OH)3。盐水解生成不易 挥发性酸时,蒸干后一般仍为原溶质,如蒸干Al2(SO4)3溶液得Al2(SO4)3。,4.盐水解生成强碱时,蒸干后一般得到原溶质,如Na2CO3等。,2.(2018课标,26,14分)醋酸亚铬(CH3COO)2Cr2H2O为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在
3、气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价 铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答 下列问题:(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是 。仪器a的名称是 。,(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K 3。 c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 。 同时c中有气体产生,该气体的作用是 。 (3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是 ;d中析 出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是 、 、洗 涤、干燥。 (4)
4、指出装置d可能存在的缺点 。,答案 (1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗 (2)Zn+2Cr3+ Zn2+2Cr2+ 排除c中空气 (3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤 (4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触,解析 本题考查物质制备。 (1)为防止水中溶解的氧气氧化Cr2+或(CH3COO)2Cr,需将蒸馏水煮沸并迅速冷却,以除去溶解 氧。 (2)由溶液颜色变化可知,Zn将Cr3+还原为Cr2+,反应的离子方程式为Zn+2Cr3+ Zn2+2Cr2+。 c中产生的气体为氢气,可排除c中空气,防止Cr2+被氧化。 (3)打开K3,关闭K1、K2,c中产生的氢气聚集在溶液上
5、方,气体压强增大,将c中液体经长导管压 入d中;(CH3COO)2Cr难溶于冷水,可将d置于冰水浴中冷却,(CH3COO)2Cr充分结晶后,经过滤、 洗涤、干燥得砖红色晶体。 (4)由于装置d为敞开体系,与大气直接接触,故空气中的氧气可能会氧化(CH3COO)2Cr。,方法技巧 Cr2+、(CH3COO)2Cr的强还原性与Fe2+、Fe(OH)2相似。(CH3COO)2Cr的制取实验与 Fe(OH)2制取的改进实验相似。,3.(2014课标,36,15分,0.1)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5 (OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上
6、磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿 石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。图(a),图(b),部分物质的相关性质如下:,回答下列问题: (1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的 %。 (2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 。 现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸 t。 (3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成 白磷。炉渣的主要成分是 (填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是 , 冷凝塔2的主要沉积物是
7、。 (4)尾气中主要含有 ,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液,可除,去 ;再通入次氯酸钠溶液,可除去 。(均填化学式) (5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是 。,答案 (1)69 (2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4 3H3PO4+5CaSO4+HF 0.49 (3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷 (4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3 (5)产品纯度高(浓度大),解析 (1)由图(a)可知,生产含磷肥料约占磷矿石使用量的比例为:4%+96%85%80%6 9%。(2)由题意可得Ca5F(PO4)3与H2SO4反应制H3PO4的反
8、应方程式为Ca5F(PO4)3+5H2SO4 5 CaSO4+HF+3H3PO4。由P2O52H3PO4,根据磷原子守恒可知,最多可生产85%的磷酸:1 t30% 85%0.49 t。(3)磷灰石与SiO2、过量焦炭反应生成P4,磷元素的化合价降低,故碳元 素化合价升高,考虑到焦炭过量,故氧化产物为CO,由原子守恒可知,产物中应有CaSiO3,故炉渣 主要成分为CaSiO3。根据题给物质的熔点和沸点数据可判断冷凝塔1的主要沉积物为液态白 磷,冷凝塔2的主要沉积物为固态白磷。(4)尾气中主要成分是CO和SiF4,尾气通过纯碱溶液时 HF、H2S被吸收,SiF4水解后也被吸收;通过NaClO溶液,
9、NaClO可将具有强还原性的PH3氧化而 除去。(5)热法磷酸中,磷灰石P4P2O5H3PO4,制得的H3PO4纯度较高,浓度较大。,审题技巧 题中所给部分物质的物理性质(熔、沸点)是解答设问(3)的依据,化学性质是解答 除杂问题设问(4)的依据。,规律方法 计算多步反应中产品的产率(或反应物的转化率)时,可将各步反应的产率(或转化 率)直接相乘即可。,疑难突破 设问(3)中炉渣的主要成分及设问(4)中尾气主要成分的判断是难点,可根据给出的 反应物及部分生成物(白磷),运用氧化还原反应原理,结合SiO2的性质及常见的氟化物对其他 生成物作出判断,写出反应的方程式:21SiO2+30C+4Ca5
10、F(PO4)3 3P4+30CO+20CaSiO3+ SiF4,20SiO2+30C+4Ca5(OH)(PO4)3 3P4+20CaSiO3+30CO+2H2O,问题即可解决。,4.(2014课标,28,15分,0.327)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 molL-1的盐酸标准溶液吸收。 蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 molL-1NaO
11、H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+)=2.010-5 molL-1,
12、c(Cr )为 molL-1。已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12 (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 。,答案 (1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分) (2)碱 酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分) (3) 100%(2分) (4)偏低(2分) (5)防止硝酸银见光分解 2.810-3(每空1分,共2分) (6)+3(1分) 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2Co(NH3)6Cl3+2H2O(2分) 温度过高过氧化 氢分解、氨气逸出(
13、2分),解析 (1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强,当装置内压力过大时,安全管中液面上升, 使装置中压力稳定。(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管,指示剂可选择酚酞或甲基红 等。(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算:= 100%。(4)若装置气密性不好,则氨可能泄漏,消耗的盐酸标准 溶液减少,则测定结果偏低。(5)由于AgNO3见光易分解,故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。滴 定终点时:c(Cr )= = molL-1=2.810-3 molL-1。(6)样品中钴、氨和氯 的物质的量之比为163,故X的化学式为Co(NH3)6Cl3,Co的化合价为+3;制备X的化学
14、方程 式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2Co(NH3)6Cl3+2H2O;由于反应物中含有H2O2和NH3,温 度过高H2O2分解,氨气逸出,故制备过程中温度不能过高。,思路分析 本题中利用滴定法测定化合物的组成,联想中和滴定的操作及注意事项(实验原 理、仪器的选择、指示剂的选择、计算、误差分析等),通过知识的迁移即可对各设问作出解 答。,知识拓展 1.根据反应类型的不同,滴定可分为以下几种:酸碱中和滴定(利用中和反应)、 氧化还原滴定(利用氧化还原反应)、沉淀滴定(利用生成沉淀的反应)、配合滴定。,2.Co(NH3)6Cl3是一种配合物,Co(NH3)63+是配离子,C
15、o3+是中心离子,NH3是配位体,6是配位 数。一般来说,配位数是中心离子价态的2倍。,考点二 探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价 1.(2018课标,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是 ( ),答案 B 本题考查实验方案的设计与评价。固体溶解后先将溶液冷却至室温,再转移至容 量瓶,然后用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒23次,并将洗涤液一并倒入容量瓶中,最后定容,A不正 确;FeCl3被还原后,溶液由黄色变为浅绿色,B正确;纯化氢气时应最后用浓硫酸干燥,C不正确; NaHSO3溶液与H2O2溶液反应时无明显现象,D不正确。,关联知识 托盘天平的精确度为0.1 g。 H2O2作氧化剂时,
16、还原产物为H2O;作还原剂时,氧化产物为O2。,2.(2014课标,13,6分,0.367)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是 ( ),答案 B H2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S,故不能说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S),A错 误。浓硫酸滴入蔗糖中,处试管中观察到白色固体变黑,证明浓硫酸有脱水性;处试管中溴 水褪色,说明有SO2生成(SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr),从而证明浓硫酸有氧化性,B正确。 SO2与Ba(NO3)2溶液反应可生成白色沉淀BaSO43Ba(NO3)2+3SO2+2H2O 3BaSO4+2NO +4HNO3,但Ba
17、Cl2与SO2不反应,C错误。浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液 作用生成H2SiO3,故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论,D错误。,易错警示 浓硝酸与其他物质反应制备气体时,由于浓HNO3具有挥发性,制得的气体中会混 有一定量的HNO3蒸气,浓盐酸也有类似现象,不注意这点本题就易错选D。,疑难突破 浓硫酸加入蔗糖中发生了下列反应:C12H22O11 12C+11H2O,表现出浓硫 酸的脱水性;脱出的水被浓H2SO4吸收,放出大量热,表现出浓H2SO4的吸水性;在此条件下,C又 与浓H2SO4发生下列反应:C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O,表现出浓H2SO
18、4的强氧化 性。,3.(2018课标,28,15分)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。 回答下列问题: (1)晒制蓝图时,用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂,以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化 学方程式为:2K3Fe(C2O4)3 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2;显色反应的化学方程式为 。 (2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是 。 实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产,物中一定含有 、 。 为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是
19、 。 样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是: 。 (3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。 称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定 终点的现象是 。 向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶 中。加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁 的质量分数的表达式为 。,答案 (1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6 Fe3Fe(CN)62+ 3K2C2O4 (2)隔绝空气、使反应产生的气体全
20、部进入后续装置 CO2 CO 先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3 (3)粉红色出现 100%,解析 本题考查探究物质组成、性质的实验方案的设计。(1)Fe2+与Fe(CN)63-可反应生成蓝 色固体Fe3Fe(CN)62。 (2)B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中有CO2;装置E中固体变为红色,F中澄清石灰水变 浑浊,证明分解产物中有CO。停止实验时,若先停止通入氮气,后熄灭酒精灯,会导致装置内 气压减小,造成倒吸。检验Fe2O3需先将固体溶于稀硫酸,然后利用Fe3+遇SCN-会生成红色的
21、 Fe(SCN)3的性质检验。 (3)Zn+2Fe3+ 2Fe2+Zn2+、5Fe2+Mn +8H+ 5Fe3+Mn2+4H2O,则Fe3+ Mn ,溶液中 Fe3+为(cV10-3)5 mol,即(5cV10-356) g,则晶体中铁的质量分数表达式为 100%。,4.(2017课标,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用 途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题: (1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中 通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 、 。 (2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃
22、管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。 将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器B的名称是 。 将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为 m3 g。,a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A f.冷却到室温 根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= (列式表示)。若实验时按a、d次 序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,
23、缓 缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D中的溶液依次为 (填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。 a.品红 b.NaOH c.BaCl2,d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。,答案 (1)样品中没有Fe() Fe()易被氧气氧化为Fe() (2)干燥管 dabfce 偏小 (3)c、a 生成白色沉淀、褪色 2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3,解析 (1)样品溶于水滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中无Fe3+;再向试管中通 入空气,溶液逐渐变红,说明有铁离子产生,即亚铁离子易被氧气氧化为铁离子
24、。(2)根据仪 器构造可知B是干燥管。由于装置中有空气,空气中的氧气能氧化硫酸亚铁,所以加热前需 要排尽装置中的空气;熄灭酒精灯后,要先冷却至室温,再关闭K1和K2,最后称量,即正确的排序 是dabfce。加热后剩余固体是硫酸亚铁,质量为(m3-m1)g,生成水的质量为(m2-m3)g,则 FeSO4xH2O FeSO4 + xH2O152 18x(m3-m1)g (m2-m3)g 则 = ,解得x= ;若实验时按a、d次序操作,在加热过程中部分硫酸 亚铁被氧气氧化为硫酸铁,导致m3偏大,因此x偏小。 (3)实验后残留的红色粉末为Fe2O3,根据得失电子守恒可知必然有SO2产生,结合原子守恒可
25、 知气体产物中还有SO3,则检验的试剂应选择品红溶液和BaCl2溶液,由于SO3可溶于品红溶液 中,故应先检验SO3。由题意可以得到硫酸亚铁高温分解的化学方程式为2FeSO4 Fe2O3+ SO2+SO3。,B组 自主命题省(区、市)卷题组,考点一 制备实验方案的设计与评价 1.(2018江苏单科,12,4分)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是 ( ),答案 B 本题考查化学实验方案的评价。酸性:H2CO3苯酚HC ,Na2CO3溶液使苯酚浊液 变澄清,是因为反应生成了HC ,A错误;密度:水CCl4,上层为水层呈无色,下层为CCl4层呈紫 红色,说明CCl4萃取了碘水中的I2,即I2
26、在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B正确;铁粉与Cu 2+发生置换反应,生成了Fe2+与Cu,故氧化剂Cu2+的氧化性强于氧化产物Fe2+的氧化性,C错误;原 混合液中c(Cl-)与c(I-)关系未知,故不能判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,D错误。,规律方法 在同一个氧化还原反应中,氧化性:氧化剂氧化产物;还原性:还原剂还原产物。,2.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是 ( ),答案 D 本题考查实验方案的设计与评价。NaHCO3固体受热易分解,A不正确;Al与稀盐酸 反应生成AlCl3和H2,蒸发AlCl3溶液最终得到Al(OH)3固体,B
27、不正确;重结晶法提纯苯甲酸是将 粗品溶于少量热水中,然后趁热过滤,冷却结晶,C不正确;2NaBr+Cl2 2NaCl+Br2,2KI+Cl22KCl+I2,用CCl4萃取后,CCl4层显橙色的原溶液为NaBr溶液,CCl4层显紫色的原溶液为KI 溶液,D正确。,关联知识 AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,加热促进水解,HCl挥发,最终得到Al(OH)3固体。,3.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的 是 ( ),答案 A A项,Fe(OH)2易与O2反应,所以在FeSO4溶液液面上方加一层植物油,且胶头滴管下 端伸到液面下滴
28、加NaOH溶液;B项,容量瓶不能用于直接溶解药品、稀释溶液;C项,实验室制 NH3所用药品为NH4Cl和Ca(OH)2,氨气极易溶于水,不能用排水法收集;D项,乙醇和浓硫酸反应 除有乙烯生成外,还有SO2、乙醇蒸气产生,而SO2、乙醇蒸气和乙烯均能使KMnO4酸性溶液褪 色。,4.(2018江苏单科,19,15分)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4H2O(水合 肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:已知:Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O是放热反应。 N2H4H2O沸点约118 ,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。 (1)步骤制备
29、NaClO溶液时,若温度超过40 ,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离 子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的 措施是 。 (2)步骤合成N2H4H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 以下反应一 段时间后,再迅速升温至110 继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。,图1 (3)步骤用步骤得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HS 、S 随pH 的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。,图2,图3 边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确
30、定何时停止通SO2的实验操 作为 。 请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: ,用少量无 水乙醇洗涤,干燥,密封包装。,答案 (15分) (1)3Cl2+6OH- 5Cl-+Cl +3H2O 缓慢通入Cl2 (2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发 (3)测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2 边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液, 加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 条件下趁热过滤,解析 本题考查制备方案的设计与评价。 (1) ,反应生成的NaClO3与NaCl的物质的量之比为15;Cl2与NaOH
31、的反应为放 热反应,缓慢通入Cl2可减慢反应速率,防止溶液升温过快。(2)反应过程中不能使NaClO碱性溶 液过量,否则会氧化生成的N2H4H2O,故NaClO碱性溶液应用滴液漏斗滴加;水合肼的沸点约为 118 ,冷凝回流可减少水合肼的挥发。(3)溶液pH约为10时可得Na2SO3溶液;制备无水Na2 SO3时,注意过滤时温度不能低于34 ,否则会生成Na2SO37H2O晶体。,5.(2016北京理综,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等) 和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:(1)过程中,在Fe2+催化下,Pb
32、和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是 。 (2)过程中,Fe2+催化过程可表示为: :2Fe2+PbO2+4H+S 2Fe3+PbSO4+2H2O : 写出的离子方程式: 。 下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。 b. 。,(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下 图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用,其目的是 (选填序 号)。 A.减少PbO的损失,提高产品的产率 B.重复利用NaO
33、H,提高原料的利用率 C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率,过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程的操作: 。,答案 (12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (2)2Fe3+Pb+S 2Fe2+PbSO4 b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去 (3)A、B 向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液,加热至110 ,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶, 过滤得到PbO固体,解析 (2)Fe2+作催化剂,Fe3+是中间产物,在反应中Fe3+应被还原成Fe2+,Pb作还原剂被氧化 成Pb2+,Pb2+与S 结合成PbSO4沉淀,所以的离子方程式为P
34、b+2Fe3+S PbSO4+2Fe2+。 a对应反应,目的是检验PbO2能将Fe2+氧化成Fe3+,则b对应反应,目的是检验Pb能把Fe3+ 还原成Fe2+,所以在实验中应加铅粉进行检验。 (3)C项,S 浓度越大,脱硫的效率越低。PbO在35% NaOH溶液中的溶解度随温度升高 变化大,且在110 时PbO的溶解度大,所以在35% NaOH溶液中进行溶解,加热至110 ,充分 溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤可得到较纯的PbO。,6.(2016江苏单科,16,12分)以电石渣主要成分为Ca(OH)2和CaCO3为原料制备KClO3的流程如 下:H2O Cl2 KCl 电石渣 打浆 氯化 过
35、滤 转化 KClO3固体滤渣 (1)氯化过程控制电石渣过量、在75 左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2 的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。 生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。 提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。 A.适当减缓通入Cl2速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使Ca(OH)2完全溶解 (2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为,6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O 氯化完成后过滤。 滤渣的主要成分
36、为 (填化学式)。 滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比nCa(ClO3)2n(CaCl2) 15(填“”“” 或“=”)。 (3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 g L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。,答案 (12分)(1)2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O AB (2)CaCO3、Ca(OH)2 (3)蒸发浓缩、冷却结晶,解析 (1)根据“氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应”可知反应的化学方程 式为:2Ca(OH)2+2Cl
37、2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 缓慢通入Cl2和充分搅拌浆料都能使Cl2充分与Ca(OH)2接触,可提高Cl2的转化率。 (2)由电石渣成分可知,不能溶于水的是CaCO3,还有未反应完的Ca(OH)2,故滤渣的主要成分 为CaCO3和Ca(OH)2。 根据题给方程式:6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O可知,理论上滤液中Ca(ClO3)2 和CaCl2的物质的量之比为15,但是由于存在2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,并且 氯化时少量Ca(ClO)2会分解为O2和CaCl2,使得滤液中CaCl2的物质的量增大,故
38、滤液中 nCa(ClO3)2n(CaCl2)15。 (3)根据图像可知,KClO3的溶解度随温度变化较大,且低温时溶解度较小,而Ca(ClO3)2溶解度在 低温时较大,所以采用蒸发浓缩、冷却结晶法即可。,7.(2015福建理综,25,15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 实验一 制取氯酸钾和氯水利用上图所示的实验装置进行实验。 (1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。,(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究 (3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2
39、或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应 产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):,系列a实验的实验目的是 。 设计1号试管实验的作用是 。 若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯 一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。 实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量 (4)该小组设计的实验方案为:使用如图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体 积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因),(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。 资料
40、:.次氯酸会破坏酸碱指示剂; .次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。,答案 (1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能 (3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 硫酸浓度为0的对照实验 Cl +6I- +6H+ Cl-+3I2+3H2O (4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案) (5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银 溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案),解析 (2)若对调B、C位置,Cl2中的HCl气体杂质因溶于C中的水而被除去
41、,B中与Cl2反应的 KOH的量增加,故能提高B中KClO3的产率。(3)仔细观察实验记录表可知,4个实验中KClO3、 KI的浓度均相同,只有H2SO4的浓度不同,实验的目的显然是研究硫酸浓度对反应产物的影 响。1号试管中H2SO4的浓度为0,该实验的作用是硫酸浓度为0的对照实验。(4)氯水中氯元 素以Cl2、HClO、Cl-和ClO-等形式存在,加热时HClO分解产生O2,部分Cl2因受热逸出,因此只 能测出O2及逸出的Cl2的量,溶液中Cl-、ClO-及残余Cl2的量无法测定,故此方案不可行。(5)依 题给信息,欲测定氯水中氯元素的总量,可量取一定体积的氯水,加入足量的H2O2溶液,将氯
42、水 中的Cl2、HClO、ClO-全部还原成Cl-,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量AgNO3溶液,经过 滤、洗涤、干燥、称量测出生成AgCl沉淀的质量,即可计算出饱和氯水中氯元素的总量。,考点二 探究物质组成，性质的实验方案的设计与评价 1.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2 (橙色)+H2O 2Cr (黄色)+2H+。 用K2Cr2O7溶液进行下列实验:结合实验,下列说法不正确的是 ( ) A.中溶液橙色加深,中溶液变黄 B.中Cr2 被C2H5OH还原 C.对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D.若向中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液
43、变为橙色,答案 D 中存在C2H5OH,溶液变为酸性后,K2Cr2O7的氧化性增强,会将C2H5OH氧化,溶液变 成绿色。,2.(2015安徽理综,12,6分)某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中,有大量气泡产 生。为探究该反应原理,该同学做了以下实验并观察到相关现象,由此得出的结论不合理的是 ( ),答案 D NH4Cl溶液中存在平衡:N +H2O NH3H2O+H+,镁条与H+反应生成H2,同时平衡 正向移动,溶液由弱酸性逐渐变为弱碱性,NH3H2O浓度变大,分解产生NH3,A、B、C项均合理; pH=8.6的NaHCO3溶液中存在HC C +H+,Mg与H+仍可反应产生H2,
44、D项不合理。,3.(2014广东理综,22,6分)下列实验操作、现象和结论均正确的是 ( ),答案 AD A项,Na2CO3和NaHCO3都能和盐酸反应生成CO2气体,正确;B项,向AgNO3溶液中 滴加过量氨水,发生反应:Ag+NH3H2O AgOH+N ,AgOH+2NH3H2O Ag(NH3)2+ OH-+2H2O,所以溶液先变浑浊,后变澄清,B项错误;C项,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO +4H2O,不属于置换反应,C项错误;D项,FeCl3能氧化KI:2Fe3+2I- 2Fe2+I2,说明氧化性:Fe3+ I2,D项正确。,4.(2018北京理综,28,16分)
45、实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。 资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在 碱性溶液中较稳定。 (1)制备K2FeO4(夹持装置略)A为氯气发生装置。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。 将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。 C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl +8H2O,另外还有 。,(2)探究K2FeO4的性质 取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否 K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2
46、,设计以下方案:,.由方案中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4 将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。 .方案可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。 根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 Fe (填“”或“Mn ,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2 SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性Fe Mn 。若能,请说明 理由;若不能,进一步设计实验方案。 理由或方案: 。,答案 (1)2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
47、 (2).Fe3+ 4Fe +20H+ 4Fe3+3O2+10H2O .排除ClO-的干扰 溶液酸碱性不同 理由:Fe 在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn 的颜色 方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色,解析 该题以K2FeO4的制备和其性质探究为载体,考查氧化还原反应原理及实验探究等。 (1)KMnO4与浓盐酸发生氧化还原反应制得Cl2,反应方程式为2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2 KCl+5Cl2+8H2O。 洗气装置的导管应长进短出,为除去Cl2中的HCl,应用饱和食盐水。 在碱性环境中,Cl2易发生歧化反应:Cl
48、2+2KOH KCl+KClO+H2O。 (2).Fe3+遇KSCN溶液显红色,故溶液中含有Fe3+;在酸性条件下,K2FeO4快速分解可生成Fe3+。 .用KOH溶液洗涤可除去固体表面吸附的KClO等物质,排除对后续实验的干扰。 Cl2在碱性条件下能够氧化Fe(OH)3,生成K2FeO4,根据平衡移动原理,3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,当溶液酸性增强时,平衡将向逆反应方向移动,或者在酸性条件下, Fe 氧化性增强,能氧化Cl-生成Cl2。 在酸性条件下,Fe 发生反应:4Fe +20H+ 4Fe3+3O2+10H2O,振荡后溶液呈浅紫色 能说明有Mn 生成。,
