- 2021-05-13 发布 |
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文档介绍
江苏省高考化学一轮复习专题9综合化学实验38实验方案的设计苏教版 Word版含解析
课时38 实验方案的设计 1 某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤[已知:Al3+完全形成Al(OH)3沉淀的pH约为5。可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液]:向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应, ,得到FeSO4溶液, ,得到FeSO4·7H2O 晶体。 【答案】 过滤,向滤液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤(或过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤) (滴加稀硫酸酸化),加热浓缩得到60 ℃饱和溶液,冷却至0 ℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥 【解析】 硫铁矿烧渣中加入稀硫酸,SiO2不溶,先过滤除去;含有的Fe2O3和Al2O3被溶解成Fe3+和Al3+,加入铁粉,将Fe3+还原为Fe2+;然后调节pH为5,除去Al3+,此时溶液仅为FeSO4;从溶解度曲线知,在60 ℃时FeSO4的溶解度最大,故将温度控制在60 ℃时,可获得含量最多的FeSO4,降低温度到0 ℃,可析出FeSO4·7H2O晶体。 2 高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。已知:MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100 ℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH=7.7。请补充由MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂:Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。 ① ; ② ; ③ ; ④ ; ⑤低于100 ℃干燥。 【答案】 ①往MnSO4溶液中边搅拌边加入NaHCO3(或Na2CO3),并控制溶液pH<7.7 ② 过滤,用少量水洗涤2~3次 ③检验S是否被洗净 ④用少量C2H5OH洗涤 3 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 图2 (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组装仪器,检查装置的气密性。 步骤2:准确称取样品a g(约0.5 g)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 mol·L-1硫酸于锥形瓶中。 步骤4:经分液漏斗向蒸馏烧瓶中加入20 mL 3 mol·L-1 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2~3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 mol·L-1NaOH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1~7重复2次。 ①步骤3中,准确量取40.00 mL硫酸溶液的玻璃仪器是 。 ②步骤1~7中,确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验步骤是 (填步骤序号)。 ③为获得样品中NH4ClO4的含量,还需补充的实验是 。 【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) ①酸式滴定管 ②1、5、6 ③用NaOH标准溶液标定硫酸的浓度( 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) 【解析】 (2) 根据NH4ClO4的溶解度曲线,须冷却结晶、低温过滤和洗涤。(3) 准确量取精确度达0.01 mL的仪器有滴定管和移液管;检查气密性防氨气外泄,加热烧瓶中溶液促进氨气逸出,洗涤冷凝管防止氨气损失。 4 FeCO3与砂糖混用可作补血剂,也能被用来制备Fe2O3。 (1) 实验室制备FeCO3的流程如下: ①写出生成沉淀的化学方程式: 。 ②检验滤液中含有N的方法是 。 (2) 甲同学为了验证FeCO3高温下煅烧是否得到Fe2O3,做了如下实验: 实验步骤 实验操作 Ⅰ 取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中,高温煅烧至质量不再减轻,冷却至室温 Ⅱ 取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中,用足量的稀硫酸溶解 Ⅲ 向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红 根据上述现象得到化学方程式:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。 ①实验步骤Ⅲ中溶液变红的离子方程式为 。 ②乙同学提出了不同的看法:煅烧产物可能是Fe3O4,因为Fe3O4也可以溶于硫酸,且所得溶液中也含有Fe3+。于是乙同学对实验步骤Ⅲ进行了补充:另取少量实验步骤 Ⅱ 所得溶液,然后 (填字母),用来检验溶液中是否含有Fe2+。 A. 滴加氯水 B. 滴加KSCN溶液 C. 先滴加KSCN溶液后滴加氯水 D. 滴加酸性KMnO4溶液 (3) 丙同学认为即使得到乙同学预期的实验现象,也不能确定煅烧产物即为Fe3O4。 ①丙同学持此看法的理由是 。 ②丙同学查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中含有+2价铁元素,于是他设计了由FeCO3制备 Fe2O3的方案。先向FeCO3粉末中依次加入试剂:稀硫酸、 和 ;然后再 (填操作名称)、洗涤、灼烧即可得到Fe2O3。 【答案】 (1) ①FeSO4+2NH4HCO3FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O ②取少量滤液于试管中,加入足量NaOH溶液,加热,若产生气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则滤液中含有N (2) ①Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 ②D (3) ①产物也可能是FeO和Fe2O3的混合物 ②氯水(或H2O2) 氨水 过滤 【解析】 (2) ②可利用Fe2+的还原性,用酸性KMnO4溶液来检验Fe2+的存在。(3) ②FeCO3用硫酸溶解后生成FeSO4,再用氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,向Fe3+中加入碱后生成Fe(OH)3,过滤后煅烧就得到Fe2O3,故氧化剂可选择氯水、H2O2、O3等,碱最好选择廉价的氨水。 5. NaClO2用于棉、麻、粘胶纤维及织物的漂白。实验室制备NaClO2的装置如下图所示。 (1) 烧瓶中反应生成NaClO2的化学方程式为 。ClO2(沸点为11 ℃)是由酸性NaClO3溶液与SO2反应制得,则烧瓶溶液中阴离子除了Cl-、Cl、OH-外还可能含有的一种阴离子是 ,检验该离子的方法是 。 (2) 已知在NaClO2饱和溶液中温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,温度高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,温度高于60 ℃时NaClO2分解生成NaClO3和NaCl。请补充从烧瓶反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。 ①减压,55 ℃蒸发结晶;② ;③ ;④ ,得到成品。 (3) 烧杯中试剂X为 。 【答案】 (1) 2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2 S 取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有S (2) ②趁热过滤 ③用38~60 ℃热水洗涤 ④低于60 ℃干燥 (3) NaOH溶液(或其他合理答案) 【解析】 首先弄清每个装置发生的主反应和副反应及气体的流向等。烧瓶中主反应:2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2,副反应:H2O2+SO2H2SO4,故烧瓶中含杂质离子为S;从烧瓶进入烧杯的气体有SO2等,故X应选择能吸收SO2的适当试剂,如NaOH溶液等。 6. 某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。 Ⅰ. 制取NaClO2晶体。已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。现利用下图所示装置进行实验: (1) 装置③的作用是 。 (2) 装置②中产生ClO2的化学方程式为 。 Ⅱ. 测定某亚氯酸钠样品的纯度。 设计如下实验方案,并进行实验: ①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中,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(已知:Cl+4I-+4H+2H2O+2I2+Cl-),将所得混合液配成250 mL待测溶液。 ②移取25.00 mL待测液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。重复2次,测得平均值为V mL(已知:I2+2S22I-+S4)。 (3) 达到滴定终点时的现象为 。 (4) 该样品中NaClO2的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示)。 (5) 在滴定操作正确无误的情况下,此实验测得结果偏高,原因用离子方程式表示为 。 【答案】 (1) 防止倒吸 (2) 2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2↑+2Na2SO4+H2O (3) 溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色 (4) % (5) 4I-+O2+4H+2I2+2H2O 【解析】 (4) Cl~4S2,250 mL待测溶液中n(亚氯酸钠)=10××c×V×10-3mol,m( 亚氯酸钠)=10××c×V×10-3 mol×90.5 g·mol-1,样品中NaClO2的质量分数为%。 7. 以工业硫酸亚铁(含有TiO2+、Fe3+、Al3+等杂质)制备草酸亚铁的流程如下: 已知:①草酸亚铁在碱性或中性环境中容易分解或被氧化。 ②除杂试剂X能将Fe3+还原,并促使杂质离子以H2TiO3、Al(OH)3等沉淀形式除去。 (1) X的化学式为 ,除杂过程中的主要离子方程式为 、 (写出两个)。 (2) 除杂反应温度需保持在95 ℃左右,其目的是 。 (3) 转化反应时,需用硫酸调节pH在2.0左右,其原因是 。 (4) 实验室测定草酸亚铁组成的步骤依次如下: 步骤1:准确称量草酸亚铁样品0.12 g,加入25 mL 2 mol·L-1硫酸溶解。 步骤2:用标准KMnO4溶液滴定,记录消耗体积V1。 步骤3:向滴定后的溶液中加入2 g锌粉和5 mL 2 mol· L-1硫酸,煮沸约10 min。 步骤4: 。 步骤5:过滤,滤液用标准KMnO4溶液滴定,记录消耗体积V2。 ①步骤2中反应的离子方程式为 。 ②步骤4的操作为 。 【答案】 (1) Fe 2Fe3+ +Fe3Fe2+ TiO2++2H2O2H++H2TiO3↓ (2) 加快水解速率,并使水解反应完全 (3) pH过大,草酸亚铁不稳定;pH过小,草酸亚铁会部分溶解,造成产率降低 (4) ①5Fe2++ 5C2+3Mn+24H+5Fe3++ 10CO2↑+3Mn2++12H2O ②取少量溶液滴入KSCN,若不变红,则进行步骤5,如果立刻变红,则应继续煮沸 【解析】 (1) Fe可与H+反应促进TiO2+、Al3+水解。 (3) 调节pH在一定的范围,要分析不能大也不能小的原因。根据已知信息,pH过大,草酸亚铁容易分解或被氧化;根据草酸亚铁是弱酸盐,pH过小会溶解。(4) ①草酸亚铁溶于酸后,Fe2+、C2都能被Mn氧化。 8. NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下: 已知:25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表所示。 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cr(OH)3 Ni(OH)2 Ksp 8.0×10-16 4.0×10-38 6.0×10-31 6.5×10-18 完全沉淀时pH ≥9.6 ≥3.2 ≥5.6 ≥8.4 注:NiCO3是一种不溶于水易溶于强酸的沉淀。 请回答下列问题: (1) 下列措施可行且能提高废渣浸出率的有 (填字母)。 A. 升高反应温度 B. 增大压强 C. 在反应过程中不断搅拌 (2) 在滤液Ⅰ中加入6%的H2O2,其作用是 (用离子方程式表示);加入NaOH调节pH的范围是 ,为了除去溶液中的 离子。 (3) 滤液Ⅱ的主要成分是 。 (4) 检验Ni2+已完全沉淀的实验方法是 。 (5) 操作Ⅰ的实验步骤依次为 ① ; ② ; ③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4·6H2O晶体; ④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。 【答案】 (1) AC (2) 2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O 5.6≤pH<8.4 Fe3+、Cr3+ (3) Na2SO4、NiSO4 (4) 静置后向上层清液中再加入Na2CO3溶液,没有沉淀生成 (5) ①过滤,并用蒸馏水洗涤沉淀2~3次 ②向沉淀中滴加稀硫酸,直至沉淀恰好完全溶解 【解析】 (1) 该反应中没有气体参与,增大压强对浸出率无影响。(2) 加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,加入NaOH使Fe3+、Cr3+完全沉淀而Ni2+不沉淀。(3) 滤液Ⅱ中除了有剩余的Ni2+ ,还含有加入NaOH引入的Na+,溶液中的阴离子为S,故主要成分为Na2SO4和NiSO4。(4) Ni2+与C反应生成沉淀,故可将加入Na2CO3溶液后的溶液静置,向上层清液中再加入Na2CO3溶液,若Ni2+未沉淀完全,则会继续生成NiCO3沉淀。(5) 滤液Ⅱ中加入Na2CO3溶液生成NiCO3沉淀,故应先过滤得到沉淀,再洗涤沉淀,向沉淀中加入适量硫酸将沉淀溶解后生成NiSO4溶液,最后加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到晶体。 9. (2015·南通一模)目前,回收溴单质的方法主要有水蒸气蒸馏法和萃取法等。某兴趣小组通过查阅相关资料拟采用如下方案从富马酸废液(含溴0.27%)中回收易挥发的溴单质。 (1)操作X所需要的主要玻璃仪器为 ;反萃取时加入20%的NaOH溶液,其离子方程式为 。 (2)反萃取所得水相酸化时,需缓慢加入浓硫酸,并采用冰水浴冷却的原因是 。 (3)溴的传统生产流程为先采用氯气氧化,再用空气将Br2吹出。与传统工艺相比,萃取法的优点是 。 (4)我国废水三级排放标准规定:废水中苯酚的含量不得超过1.00 mg·L-1。实验室可用一定浓度的溴水测定某废水中苯酚的含量,其原理如下: ①请完成相应的实验步骤: 步骤1:准确量取25.00 mL待测废水于250 mL锥形瓶中。 步骤2:将4.5 mL 0.02 mol·L-1溴水迅速加入到锥形瓶中,塞紧瓶塞,振荡。 步骤3:打开瓶塞,向锥形瓶中加入过量的0.1 mol·L-1 KI溶液,振荡。 步骤4: ,再用0.01 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液15 mL。(反应原理:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6) 步骤5:将实验步骤1~4重复2次。 ②该废水中苯酚的含量为 mg·L-1。 ③步骤3若持续时间较长,则测得的废水中苯酚的含量 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。 【答案】(1) 2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+ 使Sn2+沉淀完全,防止Fe2+生成沉淀 (2) 蒸发浓缩 冷却结晶 (3) 降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗 (4) ①锥形瓶中溶液颜色的变化 ②滴加最后一滴KMnO4溶液时,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色 ③样品中存在少量的杂质(或样品部分被氧化) 【解析】 (1) ②Fe3+具有氧化性,能将H2S氧化成S的同时生成H+,反应的离子方程式为2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+;由已知信息可看出,在pH为2时,Sn2+完全沉淀,且能防止Fe2+生成沉淀。(2) 操作Ⅳ是从FeSO4溶液制得FeSO4·7H2O,由于所得固体中含有结晶水,故采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到晶体。(3) ②冰水温度低,能降低FeSO4·7H2O晶体的溶解损耗。(4) ①滴定操作时,眼睛要注视锥形瓶中溶液颜色的变化,而不是滴定管中液面变化。②由于滴定过程中的KMnO4本身就有颜色,故不需要外加指示剂,因此到达滴定终点时的判断依据为滴加最后一滴KMnO4溶液时,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。③由于Fe2+具有比较强的还原性,很容易被空气中的氧气氧化,故质量分数偏低的可能原因之一是Fe2+被氧化。 10. (2015·镇江一模)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法: 已知:室温下饱和H2S溶液的pH约为3.9,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6,FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。 (1)通入硫化氢的作用: ①除去溶液中的Sn2+; ②除去溶液中的Fe3+,其反应的离子方程式为 。 操作Ⅱ,在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。 (2)操作Ⅳ的顺序依次为 、 、过滤、洗涤、干燥。 (3)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是 ①除去晶体表面附着的硫酸等杂质; ② 。 (4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法: a. 称取一定质量绿矾产品,配制成250.00 mL溶液; b. 量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中; c. 用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。滴定时发生反应的离子方程式:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O。 ①用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1 KMnO4溶液滴定时,左手把握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视 。 ②判断此滴定实验达到终点的方法是 。 ③若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有 。 【答案】(1) ①2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2 ②品红(或溴水或KMnO4溶液) B中溶液很快褪色 ③控制SO2的流速(或增大SO2与溶液的接触面积或搅拌反应物) (2) 冰水洗涤 低温烘干 (3) 取少量吸收液于试管中,滴加3mol·L-1H2SO4至溶液呈酸性,滴加1~2滴淀粉-KI溶液,振荡,若溶液变蓝色,则说明有ClO- 【解析】 (1) ①在锥形瓶A中加入了Na2S、Na2CO3、SO2三种物质,故制取Na2S2O3的化学方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2。②SO2的检验可以使用品红,也可使用具有强氧化性的溴水或酸性KMnO4溶液。③考虑可以加快反应速率的措施,如控制SO2的流速或增大SO2与溶液的接触面积或搅拌反应物等。(2) 为了减少晶体的溶解,在洗涤时可用冰水洗涤,由于35 ℃以上时晶体容易失去结晶水,故采用低温烘干。(3) ClO-具有强氧化性,在酸性条件下能将KI氧化为I2,故可向溶液中加入稀硫酸,再加入淀粉-碘化钾溶液,若变蓝,则含有ClO-。 11. (2015·无锡一模)硫化碱法是工业上制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)的方法之一,流程如下: 已知:Na2S2O3在空气中强热会被氧化,Na2S2O3·5H2O在35℃以上的干燥空气中易失去结晶水。 (1)甲研究小组设计如下吸硫装置: ①写出A瓶中生成Na2S2O3的化学方程式: 。 ②装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效果,B中试剂可以是 ,表明SO2未完全被吸收的实验现象是 。 ③为了使SO2尽可能吸收完全,在不改变A中溶液浓度、体积的条件下,可采取的合理措施是 (写出一条即可)。 (2)从滤液中获得较多Na2S2O3·5H2O晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、 、 。 (3)乙研究小组将二氧化硫气体和氯气同时通入足量氢氧化钠溶液中,小组成员认为吸收液中肯定存在Cl-、OH-和S,可能存在S或ClO-。为探究该吸收液中是否存在ClO-,进行了实验研究。请你帮助他们设计实验方案(限选实验试剂:3mol·L-1H2SO4溶液、1mol·L-1NaOH溶液、溴水、淀粉-KI溶液): 。 12. (2015·南京三模)KI可用于制造染料、感光材料、食品添加剂等,其工业生产过程如下: (1)“歧化”产物之一是碘酸钾(KIO3),该反应的离子方程式是 。 (2)“还原”过程中使用的铁屑需用碱溶液清洗,其目的是 。 (3)“调pH”的具体实验操作是 (限用试剂:KOH溶液、pH试纸)。 (4)“操作X”的名称是 ,Y的化学式是 。 (5)在“操作X”后,为得到KI固体,还需要进行的实验操作是 。 (6)在测定产品中KI含量时,测得其含量为101.5%,其原因可能是产品中混有I2。检验产品中含I2的方法是 。 【答案】(1) 3I2+6OH-5I-+I+3H2O (2) 去除铁屑表面的油污 (3) 向“还原”所得混合物中滴加KOH溶液,用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液,点在pH试纸上,再与标准比色卡比照,测出pH;重复操作,直至pH≈9 (4) 过滤 Fe(OH)2[或Fe(OH)3] (5) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (6) 取少许产品于试管中,用少量水溶解,再滴入淀粉溶液,若溶液呈蓝色,说明产品中混有I2 【解析】 (1) 碘单质在碱性条件下发生歧化反应生成KIO3的同时得到KI,反应的离子方程式为3I2+6OH-5I-+I+3H2O。 (2) 由于铁屑的表面有油污,故用热的碱液清洗以除去油污。 (3) “调pH”的具体实验操作,实际考查的是用pH试纸测溶液pH的方法。 (4) 当调节溶液的pH为9左右时,能将溶液中的Fe元素完全转化成铁的氢氧化物而除去,经过操作X,可以得到溶液和固体,故该操作为过滤。 (5) 过滤以后的滤液是KI溶液,从溶液中得到溶质的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 (6) 根据I2能使淀粉变蓝这一特性,用淀粉来检验I2的存在。 13. (2015·南京二模)工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分流程如下: 已知:Br2常温下呈液态,易挥发,有毒;3Br2+3C5Br-+Br+3CO2。 (1)上述流程中,步骤①~③的目的是 。 (2)反应釜2中发生反应的离子方程式为 。 (3)实验室使用下图所示装置模拟上述过程。A装置中先通入Cl2一段时间后,再通入热空气。通入热空气的目的是 ;B装置中导管D的作用是 ;C装置中溶液X为 。 (4)对反应后烧瓶B中的溶液进行如下实验,请补充完整相关实验步骤。 限选用的试剂:稀硫酸、四氯化碳、澄清石灰水。 ①检验烧瓶B的溶液中是否含有C。 取烧瓶B中的溶液适量,加入试管中,再加入过量的稀硫酸酸化; 。 ②提取反应后烧瓶B溶液中的溴单质。 向烧瓶B中加入过量的稀硫酸酸化; 。 【答案】(1) 使海水中的溴元素富集 (2) 5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O (3) 使A中Br2进入B瓶中 平衡压强 NaOH溶液(或Na2CO3溶液) (4) ①将酸化后产生的气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶后,再通入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,则证明烧瓶B的溶液中含有C ②将酸化后的溶液加入到蒸馏烧瓶中进行蒸馏,得到溴单质(或用四氯化碳进行萃取并分液后蒸馏) 【解析】 (1) 反应釜1中通入Cl2后将溶液中的Br-氧化成Br2,用热空气吹出Br2后,Br2中含有大量的空气,通过吸收塔后空气中的Br2再转入到溶液中,从而使得溴元素富集。(2) 吸收塔中吸收Br2后生成了Br-和Br,在反应釜2中加入稀硫酸后发生反应5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O。(3) 通入热空气,将生成的Br2吹出后进入B瓶中;D管与外界大气相通从而起到平衡气压的作用;Cl2、Br2都有毒,装置C用于尾气处理,故溶液X为NaOH溶液或Na2CO3溶液。(4) ①烧瓶B中通入了Cl2、Br2,故烧瓶中的溶液加入稀硫酸后得到的CO2中含有这两种物质,实验时应先通过CCl4溶液将其吸收后再检验CO2。②利用Br2的挥发性,可用蒸馏法得到溴单质;也可利用CCl4将Br2萃取分液后再蒸馏。 14. (2015·南通二模)将某黄铜矿(主要成分为CuFeS2)和O2在一定温度范围内发生反应,反应所得固体混合物X中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3及少量SiO2等,除杂后可制得纯净的胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。 (1)实验测得温度对反应所得固体混合物中水溶性铜(CuSO4)的含量的影响如下图所示。生产过程中应将温度控制在 左右,温度升高至一定程度后,水溶性铜含量下降的可能原因是 。 (2)下表列出了相关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1.0 mol·L-1计算)。实验中可选用的试剂和用品:稀硫酸、3%H2O2溶液、CuO、玻璃棒、精密pH试纸。 离子 Cu2+ Fe2+ Fe3+ 开始沉淀时的pH 4.7 5.8 1.9 完全沉淀时的pH 6.7 9.0 3.2 ①实验时需用约3%的H2O2溶液100 mL,现用市售30%(密度近似为1 g·cm-3)的H2O2来配制,其具体配制方法是 。 ②补充完整由反应所得固体混合物X制得纯净胆矾晶体的实验步骤: 第一步:将混合物加入过量稀硫酸,搅拌、充分反应,过滤。 第二步: 。 第三步: ,过滤。 第四步: 、冷却结晶。 第五步:过滤、洗涤,低温干燥。 (3)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐,该过程反应的离子方程式为 。 【答案】(1) 600 ℃ CuSO4发生了分解 (2) ①用量筒量取10 mL 30% H2O2溶液加入烧杯中,再加入90 mL水(或加水稀释至100 mL),搅拌均匀 ②向滤液中加入稍过量3% H2O2溶液 充分反应后向溶液中加入CuO,用精密pH 试纸控制pH在3.2~4.7之间 加热浓缩 (3) 4CuFeS2+4H++17O24Cu2++4Fe3++8S+2H2O 【解析】 (1) 由图示曲线可看出,在600 ℃时CuSO4的含量最高;升高温度后,CuSO4受热分解,从而使得水溶性铜含量降低。(2) ①由30%的H2O2溶液稀释成3%的H2O2溶液时,应将原溶液稀释10倍,故100 mL 3%的H2O2溶液可取30%H2O2溶液10 mL,加水稀释至100 mL得到。②因为滤液中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、S,应加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO,控制溶液的pH在3.2~4.7之间,以保证Fe3+完全沉淀而Cu2+不会产生沉淀;过滤后的溶液主要是CuSO4溶液,加热浓缩、冷却结晶后生成CuSO4·5H2O晶体。(3) 在细菌和O2的共同作用下,黄铜矿中的S元素被氧化成S,Cu元素被氧化成Cu2+,Fe元素被氧化成Fe3+,利用得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒可得到离子方程式。 查看更多