2024年高考二輪復(fù)習(xí) 微主題熱練21　化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(一) 作業(yè)

微主題熱練21化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(一)1.(2023·南京、鹽城二模)硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)可用于生產(chǎn)聚合硫酸鐵。以釹鐵硼二次廢渣(主要含F(xiàn)e2O3、Fe3O4等)為原料制備硫酸亞鐵晶體的實(shí)驗(yàn)流程如下：(1)“酸浸”時(shí)，F(xiàn)e3O4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________。(2)將“濾渣”返回“酸浸”工序，其目的是___________________________________________________________________________________________。(3)與普通過(guò)濾相比，使用圖1裝置進(jìn)行過(guò)濾的優(yōu)點(diǎn)是__________________。圖1(4)固定其他條件不變，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、鐵粉過(guò)量系數(shù)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(n投入Fe,n理論Fe)))分別對(duì)“濾液”中Fe3＋還原率的影響如圖2、圖3、圖4所示。設(shè)計(jì)由100mL“濾液”[其中c(Fe3＋)＝0.8mol/L]制備硫酸亞鐵粗品的實(shí)驗(yàn)方案：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(須使用的試劑和儀器：鐵粉、冰水、真空蒸發(fā)儀)。(5)通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)測(cè)定硫酸亞鐵晶體樣品的純度。準(zhǔn)確稱(chēng)取1.2000g樣品置于錐形瓶中，用50mL蒸餾水完全溶解，加一定量硫酸和磷酸溶液；用0.02000mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(MnOeq\o\al(－,4)轉(zhuǎn)化為Mn2＋)，平行滴定3次，平均消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液42.90mL。計(jì)算硫酸亞鐵晶體樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。2.(2023·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))對(duì)SiO2為載體的加氫廢催化劑(主要含有WS2、NiS、Al2S3，少量碳、磷)處理的實(shí)驗(yàn)流程如下。(1)NiS中，基態(tài)鎳離子的電子排布式為_(kāi)_________________。(2)高溫氧化焙燒時(shí)，WS2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)濾渣X的成分為H2SiO3和________________。(4)Mg(H2PO4)2易溶于水，MgHPO4、Mg3(PO4)2均難溶于水。除磷裝置如圖1所示，向?yàn)V液中先通入NH3，再滴加MgCl2溶液，維持溶液pH為9～10，得到復(fù)合肥料NH4MgPO4固體。①實(shí)驗(yàn)中球形干燥管的作用是________________。②磷酸的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系如圖2所示。生成NH4MgPO4的離子方程式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________。③向?yàn)V液中先通入NH3后加入MgCl2溶液的原因是_________________。(5)已知：①該實(shí)驗(yàn)中，pH＝5.0時(shí)，Al3＋沉淀完全；pH＝6.0時(shí)，Ni2＋開(kāi)始沉淀。②實(shí)驗(yàn)中須用到的試劑：2mol/LH2SO4溶液、0.1mol/LNaOH溶液。浸渣中含NiO、少量的Al2O3和不溶性雜質(zhì)。請(qǐng)完成以浸渣制備N(xiāo)iSO4·6H2O的實(shí)驗(yàn)方案：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3.(2023·鹽城三模)水合肼(N2H4·H2O)易溶于水，有強(qiáng)還原性，一般被氧化為N2。N2H4·H2O處理堿性銀氨{[Ag(NH3)2]＋}溶液獲得超細(xì)銀粉的工藝流程如下：(1)合成水合肼：將一定量的CO(NH2)2和NaOH混合溶液加入三頸燒瓶中(裝置如圖所示)，40℃以下通過(guò)滴液漏斗緩慢滴加NaClO溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，再迅速升溫至110℃繼續(xù)反應(yīng)。①反應(yīng)Ⅰ制備水合肼的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________________________________________。②制備過(guò)程中要控制NaClO溶液的供給量不能過(guò)量，其原因是__________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)室中配制一定體積的銀氨溶液的方法為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(提供的試劑：2%的稀氨水、2%的硝酸銀溶液)。(3)制備超細(xì)銀粉：在水合肼溶液中逐滴加入新制的銀氨溶液，控制20℃充分反應(yīng)。①水合肼還原銀氨溶液的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________。②水合肼直接與AgNO3溶液反應(yīng)也能生成Ag，用銀氨溶液代替AgNO3溶液的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)如下步驟測(cè)定所制超細(xì)銀粉樣品中Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(雜質(zhì)不參與反應(yīng))。①稱(chēng)取超細(xì)銀粉樣品2.500g，加適量稀硝酸充分溶解、過(guò)濾、洗滌，將濾液和洗滌濾液合并定容到250mL容量瓶中。②準(zhǔn)確量取25.00mL溶液置于錐形瓶中，酸化后滴入幾滴指示劑鐵銨礬[NH4Fe(SO4)2]溶液，再用0.1000mol/LNH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)_______________________________________________________。③重復(fù)②的操作3次，所用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為23.00mL。已知：Ag＋＋SCN－=AgSCN↓(白色)。求樣品中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。微主題熱練21化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(一)1.(1)Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(2)提高鐵元素的浸出率(3)過(guò)濾速率更快(4)在80℃水浴加熱條件下，向“濾液”中加入2.688g鐵粉，攪拌下反應(yīng)2h后，過(guò)濾；濾液在真空蒸發(fā)儀中蒸發(fā)、在冰水浴中冷卻結(jié)晶、過(guò)濾(5)MnOeq\o\al(－,4)～5Fe2＋，n(FeSO4·7H2O)＝n(Fe2＋)＝5n(MnOeq\o\al(－,4))＝5×0.02000mol/L×42.90×10－3L＝4.29×10－3mol，w(FeSO4·7H2O)＝eq\f(4.29×10－3mol×278g/mol,1.2000g)×100%≈99.39%【解析】(1)Fe3O4與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。(2)將“濾渣”返回“酸浸”工序，可使Fe3O4和氧化鐵更充分地與硫酸發(fā)生反應(yīng)，提高鐵的浸取率。(3)抽濾裝置通過(guò)減小錐形瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，可以加快過(guò)濾速率。(4)由圖2可知，溫度在80℃時(shí)還原率已經(jīng)很高，由圖4可知，鐵粉過(guò)量系數(shù)為1.2時(shí)還原率已經(jīng)最高，由圖3可知，反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)還原率已經(jīng)很高，故加入鐵粉的量為氯化鐵消耗鐵粉量的1.2倍；100mL“濾液”[其中c(Fe3＋)＝0.8mol/L]可消耗鐵粉0.04mol，故應(yīng)加入鐵粉0.04×1.2mol＝0.048mol(質(zhì)量為0.048mol×56g/mol＝2.688g)，為防止硫酸亞鐵被氧化，應(yīng)在真空蒸發(fā)儀中蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶后過(guò)濾，故具體步驟為在80℃水浴加熱條件下，向“濾液”中加入2.688g鐵粉，攪拌下反應(yīng)2h后，過(guò)濾；濾液在真空蒸發(fā)儀中蒸發(fā)、在冰水浴中冷卻結(jié)晶、過(guò)濾。2.(1)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)(2)2WS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2WO3＋4SO2(3)Al(OH)3(4)①防止倒吸②NH3·H2O＋HPOeq\o\al(2－,4)＋Mg2＋=NH4MgPO4↓＋H2O③避免生成MgHPO4[或Mg3(PO4)2]沉淀，得不到復(fù)合肥料NH4MgPO4(5)將浸渣加入稍過(guò)量的2mol/LH2SO4溶液中，充分?jǐn)嚢?；邊攪拌邊滴?.1mol/LNaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH在5.0～6.0，過(guò)濾；洗滌濾渣2～3次，將洗滌后的濾液與原濾液合并，加熱濃縮(蒸發(fā))、降溫結(jié)晶，過(guò)濾【解析】(1)基態(tài)Ni原子的價(jià)層電子排布式為3d84s2，鎳失去2個(gè)電子得到鎳離子，基態(tài)鎳離子的電子排布式為[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。(2)高溫氧化焙燒時(shí)，WS2和空氣中氧氣反應(yīng)生成WO3和二氧化硫，化學(xué)方程式為2WS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2WO3＋4SO2。(3)廢催化劑通入空氣氧化焙燒時(shí)，WS2、NiS、Al2S3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的金屬氧化物，同時(shí)生成二氧化硫，加入碳酸鈉焙燒，金屬氧化物轉(zhuǎn)化鈉鹽，水浸除去濾渣，將濾液加熱煮沸，加入鹽酸調(diào)節(jié)pH，得到硅酸、氫氧化鋁沉淀。(4)①氨氣極易溶于水，會(huì)產(chǎn)生倒吸，實(shí)驗(yàn)中球形干燥管的作用是防止倒吸。②維持溶液pH為9～10，得到復(fù)合肥料NH4MgPO4固體，由圖可知，pH為9～10時(shí)磷主要以HPOeq\o\al(2－,4)存在，則反應(yīng)為NH3·H2O＋HPOeq\o\al(2－,4)＋Mg2＋=NH4MgPO4↓＋H2O。③因?yàn)镸g(H2PO4)易溶于水，MgHPO4、Mg3(PO4)2均難溶于水，故向?yàn)V液中先通入NH3后加入MgCl2溶液的原因是避免生成MgHPO4沉淀或Mg3(PO4)2沉淀，提升NH4MgPO4產(chǎn)率或純度。(5)pH＝5.0時(shí)，Al3＋沉淀完全，pH＝6.0時(shí)，Ni2＋開(kāi)始沉淀，故實(shí)驗(yàn)時(shí)先向浸渣中加入稍過(guò)量的2mol/LH2SO4溶液，充分?jǐn)嚢柚凉腆w不再溶解，邊攪拌邊滴加0.1mol/LNaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH在5.0～6.0之間，過(guò)濾，將濾液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾后可得到NiSO4·6H2O。3.(1)①CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO=Na2CO3＋NaCl＋N2H4·H2O②過(guò)量的NaClO會(huì)氧化生成的水合肼(2)取一定體積2%的硝酸銀溶液于試管中，邊振蕩試管邊向其中滴加2%的稀氨水，直至產(chǎn)生的沉淀恰好完全溶解(3)①4[Ag(NH3)2]＋＋4OH－＋N2H4·H2Oeq\o(=,\s\up7(20℃))4Ag↓＋N2↑＋8NH3＋5H2O②有效降低溶液中Ag＋的濃度，減弱Ag(Ⅰ)的氧化性，降低Ag＋與水合肼分子相互碰撞而發(fā)生氧化還原反應(yīng)的概率，減慢反應(yīng)速率，便于得到超細(xì)銀粉(4)②當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰H4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液變紅，且30s內(nèi)不褪色③250mL溶液中，n(Ag＋)＝n(SCN－)＝23.00×10－3L×0.1000mol/L×eq\f(250mL,25.00mL)＝2.3×10－2mol，則樣品中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝eq\f(2.3×10－2mol×108g/mol,2.500g)×100%＝99.36%【解析】(1)①制備水合肼的過(guò)程