高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十章2講物質(zhì)制備與工藝流程分析型實驗題教案含解析

第2講物質(zhì)與工藝流程分析型實驗熱點一物質(zhì)實驗物質(zhì)是中學(xué)化學(xué)試驗的重要組成部分，以新物質(zhì)為背景的實驗題，涉及知識面廣、【典例】(2013·

利用反應(yīng)TiO 沸點儀器A的名稱是 。裝置E中的試劑是 、加裝藥品、通N2一段時間后點燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括：①停止通N2 燈

置圖信息：A的作用干燥氮氣，BCCl4(g)，C為反應(yīng)裝置，D為冷凝裝置，E為干燥裝置，防止空CCl4TiCl4的沸知，N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管)；然后通過N2排除系 酸溶FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋ 水解TiOSO(aq)＋2HO(l90 ①試劑A為 。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高會導(dǎo)致產(chǎn)品TiO2回收率降低，原因是②取少量酸洗后的H2TiO3，加入鹽酸并振蕩，滴溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H2O2后出現(xiàn)微紅色，說明H2TiO3中存在的雜質(zhì)離子是 。這種H2TiO3即使用

題干信息：Fe2O3雜質(zhì)可溶于硫酸；FeTiO3酸溶后的產(chǎn)物TiOSO4易水解。流程圖信息：試劑A是將溶液中的Fe3＋Fe2＋。問題信TiO2的回收率，F(xiàn)e2＋的溶液蒸干后變Fe2O3解析(1)注意審題，該反應(yīng)是在無水無氧條件下的；安裝完裝置，首先檢查氣密性，然后裝入藥品。根據(jù)反應(yīng)條件，N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管)N2排除系統(tǒng)內(nèi)N2DCCl4TiCl4，根據(jù)沸點不同，可(2)①加入H2SO4，除發(fā)生FeTiO3酸溶外，還發(fā)生反應(yīng)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，為了使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe2＋，所以應(yīng)加入Fe粉(A)，鈦液中含有FeSO4和TiOSO4，考慮到溫度越＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，所以當(dāng)加入H2TiO3答案(1)干燥管濃H2SO4檢查氣密性②③①分餾(或蒸餾)(2)①Fe溫度過高TiOSO4H2TiO3沉淀②Fe2＋Fe2O3題組一氣體方案探[查閱資料]N2的有下列三種方案1NaNO2NH4Cl的濃溶液制得N22NH3CuON2，同時獲得活性銅粉。3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2。[實驗準(zhǔn)備]以常見儀器(藥品)等設(shè)計的部分裝置如下圖(有的夾持和加熱儀器未畫出)。。若按方案2制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣 (填寫序號)。獲得N2的反應(yīng)原理是寫反若以排水法收集N2，其中會混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法，其原因是。。 。答案 2NH

＋N＋3H N228與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近(用氣體密度大小比較回答問題也可)用氣囊收集(其他合理答案也可)3CuOCu解析(1)采用反應(yīng)器的特點與反應(yīng)物的狀態(tài)以及反應(yīng)條件有關(guān)，方案1為加熱兩種液態(tài)A設(shè)備。(2)2B，但E，但同時有水蒸氣生成，因此利用堿石灰來干燥，反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒有參(4)3利用了除去空氣中的氧氣即得氮氣的原理，空氣中除了氧氣和氮氣外還有二氧用KClO3和濃鹽酸反應(yīng)也可以氯氣。某研究性學(xué)組利用如圖所示裝置在中Cl2并探究其相關(guān)性質(zhì)：。寫出裝置A 要在整套裝置中添加裝置E，其中加入濃硫酸，裝置E在整套裝置中的添加位置 a．A、B之 b．B、C之c．C、D之 d．D之取下集氣瓶B，將鐵絲加熱至紅熱狀態(tài)，集氣瓶B中，可以觀察到的現(xiàn)象 ，能檢驗該反應(yīng)產(chǎn)物元素價態(tài)的試劑 (填序號)a．氯 溶 答案(1)長頸漏斗換為分液漏斗飽和食鹽水集氣瓶內(nèi)有棕褐色煙產(chǎn)生解析()長漏斗與液漏斗結(jié)構(gòu)不同前者無制活塞不控制液的添加量而且的體會從長頸”逸出(2)反應(yīng)中酸鉀是氧劑，將Hl氧，氧化產(chǎn)物即氯氣(3干燥的氣沒有白作用氯氣中往含有水氣為了除水蒸氣對探究氯氣不具備漂白作用的干擾，需要對氯氣進(jìn)行干燥。(4)鐵絲在氯氣中的燃燒產(chǎn)物為氯鐵。氯與氯化不反應(yīng)氯化鐵液鐵粉可以生反應(yīng)生成氯亞鐵氯化鐵與氧化鈉液反應(yīng)成紅褐的氫氧鐵淀；鐵離子與 溶液反，現(xiàn)象為溶液血紅色(5氯氣，實驗需要對進(jìn)行處理。題組二非氣體物質(zhì)的實驗探某實驗小組利用如下裝置(部分固定裝置略去)氮化鈣(Ca3N2)，并探究其實驗式。反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須始終插入試管A。應(yīng)結(jié)束后 m0/gm1/g①計算得到實驗式CaxN2，其中 ②若通入的N2中混有少量O2，請比較x與3的大小，并給出判斷依據(jù)： 答案(1)KA中有氣泡冒出，停止加熱；冷卻后若末端導(dǎo) 解析(2)要保證整個裝置不能混入其他氣體；(3)一定要使玻璃管冷卻后再停止通入氮氣流；(4)要確定x①m(Ca)＝(15.08－14.80)g＝0.28g，m(N)＝(15.15－15.08)g＝0.07g 4014＝7∶5x＝5；②N2O2CaOCa3N281.08%，CaO71.43%，所以產(chǎn)物中CaO會導(dǎo)致鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，x的值偏小。700.4mol·L－1的。上圖裝置中NaOH。 。若實驗得到2.42g樣品(只含CuO雜質(zhì))，取此樣品加熱至分解完全后，得到1.80g固 答案(1)Cu＋4H＋＋2NO－===Cu2＋＋2NO↑＋2H 燒杯溫度計3解析(1)銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO23＋2H2ONO2，可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽 3

Cu(OH)CO=2CuO＋CO↑＋HO解△ 2.42g－1.80g,＝0.62 62m＝0.62m＝2.222.22①明確目的；②所物質(zhì)是否有特殊性質(zhì)(即是否需要特殊保護(hù))；③過程中是否產(chǎn)生熱點二工藝流程題來源很廣與各個知識模塊的結(jié)合點較多因此分析工業(yè)生產(chǎn)工藝流程題時，的(如沉淀反應(yīng)除雜分離)——知其所以然最后聯(lián)系的知識有效地進(jìn)行信息的利用，【典例1】明礬石是鉀肥和氫氧化鋁的重要原料，明礬石的組成和明礬相似，此外還

溶液1K＋、SO2－、焙燒氨水浸泡

操作1

試劑固

3溶液3 由溶 氫氧化鋁的離子方程式為(3)明礬石焙燒時產(chǎn)生SO2，請你寫出能驗證SO2具有還原性且實驗現(xiàn)象明顯的化學(xué)方程 4 4(5)用Fe2O3與CO反應(yīng)來單質(zhì)Fe①請按氣流由左到右的方向連接下列各裝置，順序為 ②檢查裝置A ④裝置C的作用 4解析(1)1是過濾，過濾操作所需要的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯和漏斗。(2)經(jīng)氨水4先用NaOHCOCO2B中紅熱的氧化鐵，再通過NaOHCO2CO。答案(1)玻璃棒、燒杯和漏斗(2)AlO－＋2HO＋CO===Al(OH) (3)SO 4Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(其他合理答案也可)(4)1NaOH溶液后加熱，有能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生，證明有NH＋(其他合理答案也可)(5)①E→B→C→Dab，微熱圓底燒瓶，導(dǎo)CO的純度④除去COCO2CO42】粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)(A來源于石灰窯廠)，寫出A、B 沉淀 。。 。D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水時所發(fā)生。3答案(1)Ca(OH)2或 溶解過濾蒸發(fā)過濾 Cl－NH＋＋OH－===NH·H 題組一硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料。以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產(chǎn)膽礬溫度。。 取樣檢驗是為了確認(rèn)Fe3＋是否除有的同學(xué)設(shè)計如下方案取樣于試管→滴溶液。老師的評價是：此方案不合理。請該方案存在的問題 反應(yīng)產(chǎn)物中的NO可以循環(huán)使用，試僅用一個化學(xué)方程式表示NO轉(zhuǎn)化為。答案(1)Fe(OH)3解析對比原料與產(chǎn)品可知，該生產(chǎn)的主要工序：一是除去原料中的雜質(zhì)鐵，二是利用溶雜質(zhì)鐵應(yīng)除去，除鐵一般方法是將之氧化成Fe3＋，然后調(diào)節(jié)溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。題組二等，也用于處理及作殺菌劑等。某化學(xué)小組在利用Na2CO3·10H2O跟CuSO4·5H2O反應(yīng)并檢驗堿式碳酸銅，實驗步驟如下：Na2CO3·10H2O研細(xì)混 沸

CuSO·5H

。。。堿式碳酸銅可以看成Cu(OH)2·CuCO3，該小組同學(xué)選擇下列實驗儀器驗證產(chǎn)物中Cu(OH)2、CuCO3。 ②裝置B中試劑的名稱 ，裝置C中試劑的名稱 ，。答案(1)2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑(2)物接觸面積，使反應(yīng)物充分混合并反應(yīng)沒有白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀已洗滌干凈(4)①ACB②澄清石灰水無水硫酸銅粉末③裝置B中澄清石灰水變渾濁裝置C中白色粉末變解析(1)堿式碳酸銅是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促進(jìn)的性質(zhì)Na2CO3·10H2OCuSO4·5H2O若藍(lán)綠色沉淀洗滌干凈，則最后洗滌液中不含SO2－，滴加

CO2之前。題組三20g20g、65%10mL、36%15mL、水。，寫出(2)工業(yè)化生產(chǎn)時，95%乙醇可通過 的方法回收并循環(huán)利用，而NH4Cl (3)用右圖裝置CuCl ②實驗開始時，溫度計顯示反應(yīng)液溫度低于室溫，主要原因是電爐加熱升溫至50℃時停止加熱，反應(yīng)快速進(jìn)行，燒瓶上方氣體顏色逐漸由無色變?yōu)榧t 答案(1)NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl 避免CuCl溶于水而造成損耗(洗去晶體表面的蒸餾HNO3 ②氯化銨溶于水吸收大量熱，造成反應(yīng)液溫度降低燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色a(或c)解析 (1)注意反應(yīng)①的反應(yīng)物和生成物即可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分，減小CuCl的溶解損失，同時可以加快固體的干燥。(2)將乙醇與水分離的操作是蒸餾根據(jù)殘液濃縮后的補(bǔ)充物質(zhì)可知可直接循環(huán)利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在題給三個裝置中，能觀察到產(chǎn)生O2速率的只有B。實驗開始時，溫度計顯示反應(yīng)液漸變?yōu)闊o色時才能停止通入氧氣。將三頸瓶中液體倒出時利用左口或右口，即從a口或究性學(xué)組欲探究用Na2O2與濃鹽酸并檢驗氯氣。供選用的實驗試劑及裝置如下 b．濃鹽 d．NaOH溶e．淀粉-KI溶 g．石蕊試 h．飽和NaCl溶寫出 與濃鹽酸氯氣的化學(xué)方程A③②⑤ A③②⑤B①①C④①②D⑥⑤① 答案(1)Na2O2＋4HCl(濃)===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或①Na2O2Na2O2更經(jīng)濟(jì)③產(chǎn)生等量Cl2，用雙氧水消耗鹽酸的量少④Na2O2能與水反應(yīng)，生成的NaOH解析Na2O2具有強(qiáng)氧化性，能把Cl－氧化成Cl2，時應(yīng)把濃鹽酸滴到Na2O2固體上，所以應(yīng)選⑥作為裝置，裝置⑤可觀察導(dǎo)氣管是否堵塞，利用KI-淀粉溶液或石蕊試液Cl2，根據(jù)裝置應(yīng)選擇⑧/gNaOHCl2Na2O2O2。NH3NOx反應(yīng)生成無毒物質(zhì)。某同NH3 ①可以用排飽和食鹽水的方法收集氯氣②用赤熱的炭與水蒸氣反應(yīng)氫氣③實驗從所提供的裝置中選取一個能氨氣的裝置當(dāng)采用你所選用的裝置氨氣時，相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。。裝置D的作用有：使氣體混合均勻、調(diào)節(jié)氣流速度，還有一個作用是。 。答案2NHCl

↑＋

2HO或NH·HOCaO===Ca(OH) c解析(2)氨氣可用氫氧化鈣與氯化銨固體加熱法，也可以用濃氨水與氧化(或氫氧化鈉)在常溫下故可選裝置為C或G。(3)根據(jù)所選裝置寫出相應(yīng)反應(yīng)的3C＋2O－＋8H=3Cu2＋＋2O↑＋H 。CCl4(7)NO酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)聚鐵和綠礬(FeSO4·7H2O)，過。驗證固體WSO2 (2)綠礬時，向溶液X中加入過量 溶液Y，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬。(3)溶液Z的pH影響聚鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用pH試紙測定溶液pH的操作方法 。若溶液Z的pH小，將致聚鐵的質(zhì)分?jǐn)?shù) (“偏大或“偏”)。答案(1)將產(chǎn)生的氣體通入盛有品紅溶液的小試管中，若品紅溶液褪色，加熱能恢復(fù)色，證明體中含有2(2)鐵屑過濾(3)pH試紙，放在干燥、潔凈的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、潔凈的玻璃棒蘸pH試紙上，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較偏小解析(1)SO2溶液中有Fe3＋、Fe2＋，欲制綠礬，應(yīng)把Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，所以要加過量的鐵屑pHpHpH偏小，酸性過強(qiáng)，則Fe3＋難以形成聚鐵膠體，所以聚鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。。。濾渣2的成分 2MgSO

800

＋2SO↑＋CO MgSO

800

＋SO