2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习课后达标检测：专题10 6 第四单元　定量分析与工艺流程实验分析

2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习课后达标检测：专题10 6 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)3－0.5n]m，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，SO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NO，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NO的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(二)某工厂对制铬工业污泥中Cr(Ⅲ)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(>9．0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pH＝8.0是为了除去________(填“Fe3＋”“Al3＋”“Ca2＋”或“Mg2＋”)。‎ ‎(3)钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，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 mol·L－1，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：①______________________；②___________________；③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NO，根据题意知NO被还原的产物为NH3·H2O，铝元素被氧化成AlO，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Ⅰ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Cr2O。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Ⅱ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Cr2O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3.2～4.7，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)2Al＋OH－＋NO＋2H2O===2AlO＋NH3·H2O ‎(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3.2～4.7‎ ‎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(CuSO4·5H2O)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Ⅰ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Ⅱ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)3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O　(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)4NO＋3O2＋2H2O===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===4PCl3，2PCl3＋O2===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：‎ ‎①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。‎ ‎②装置C用水浴加热控制温度为60～65 ℃，除加快反应速率外，另一目的是________________________________________________________________________。‎ ‎③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。‎ Ⅰ.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；‎ Ⅱ.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；‎ Ⅲ.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；‎ Ⅳ.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)＝3.2×10－9，Ksp(AgSCN)＝2×10－12]‎ 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2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或2H2O22H2O＋O2↑)；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4H＋＋2Cl－＋MnO2Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(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)①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。‎ ‎②由于PCl3 的沸点是75.5 ℃，因此控制温度为60～65 ℃，其主要目的是加快反应速率，同时防止PCl3 汽化。‎ ‎③POCl3 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cV×10－3 mol，则与之反应的银离子的物质的量为cV×10－3 mol，而总的银离子的物质的量为4×10－3 mol，所以与氯离子反应的银离子的物质的量为4×10－3 mol－cV×10－3 mol，因此氯离子的物质的量为4×10－3 mol－cV×10－3 mol，则产品中Cl的质量分数为×100%。‎ 答案：(1)球形冷凝管　平衡气压　‎ ‎(2)4H＋＋2Cl－＋MnO2Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(3)在仪器a后连接装有碱石灰的干燥管 ‎(4)①Cl2　②防止PCl3 汽化　③HCl ‎(5)×100%‎ ‎[或%]‎ ‎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：‎ Ⅰ.采样 采样步骤：‎ ‎①检验系统气密性；‎ ‎②加热器将烟道气加热至140 ℃；‎ ‎③打开抽气泵置换系统内空气；‎ ‎④采集无尘、干燥的气样；‎ ‎⑤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　　　　c．P2O5‎ ‎(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②加热烟道气的目的是_____________________________________。‎ Ⅱ.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NO，加水稀释至100.00 mL。量取 20.00 mL该溶液，加入v1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 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NO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：‎ ‎3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 则气样中NOx折合成NO2的含量为________________mg·m－3。‎ ‎(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③，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NO，则H2O2被还原为H2O，配平离子方程式为2NO＋3H2O2===2NO＋2H＋＋2H2O。(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NO消耗的n(Fe2＋)＝(c1 mol·L－1×v1×10－3 L－c2 mol·L－1×v2×10－3 L×6)×＝5(c1v1－6c2v2)×10－3 mol，则n(NO)＝n(Fe2＋)＝(c1v1－6c2v2)×10－3 mol，故气样中NOx折合成NO2的含量为(c1v1－6c2v2)×10－3 mol×46 000 mg·mol－1÷(v×10－3) m ‎3＝×104 mg·m－3。(8)若缺少采样步骤③，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)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O ‎(6)锥形瓶、酸式滴定管 ‎(7)×104‎ ‎(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：①氮化钙极易与水反应；②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；③焦性没食子酸溶液用于吸收少量O2。‎ Ⅰ.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：________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.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A→D→C→B→C。‎ ‎(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)2SO4Na2SO4＋2N2↑＋4H2O。‎ ‎(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 mL－V1 mL，设样品中Ca3N2 的质量为x g。‎ Ca3N2＋6H2O===3Ca(OH)2＋2NH3↑‎ ‎148 g 44.8 L x g (V2－V1)×10－3 L ＝，解得x＝ ；则该样品纯度为 g÷w g×100%＝%。‎ 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)A→D→C→B→C ‎(3)2NaNO2＋(NH4)2SO4Na2SO4＋2N2↑＋4H2O ‎(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)%　偏低