2024年高考二輪復(fù)習(xí) 微主題熱練22　化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(二) 作業(yè)

微主題熱練22化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(二)1.(2023·南京、鹽城一模)實(shí)驗(yàn)室以氟碳鈰礦(主要成分為CeFCO3)為原料制備CeO2粗品，并測定粗品中CeO2的含量。(1)酸洗。氟碳鈰礦和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成Ce2(SO4)3等。酸洗不宜在玻璃器皿中進(jìn)行，其原因是__________________________。(2)焙燒。Ce2(SO4)3在空氣中高溫焙燒可得到CeO2和SO3，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________。(3)測定粗品中CeO2的含量。部分實(shí)驗(yàn)操作：步驟Ⅰ稱取0.5000g樣品置于錐形瓶中，加入蒸餾水和濃硫酸，邊攪拌邊加入雙氧水，低溫加熱至樣品反應(yīng)完全。步驟Ⅱ煮沸，冷卻后滴入催化劑硝酸銀溶液，加入過量的(NH4)2S2O8溶液，將Ce(Ⅲ)氧化為Ce(Ⅳ)，低溫加熱至錐形瓶中無氣體產(chǎn)生[2(NH4)2S2O8＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))4NH4HSO4＋O2↑]。再次煮沸、冷卻，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。①“步驟Ⅰ”中加入雙氧水的作用是___________________________________________________________________________________________________。②“步驟Ⅱ”中“再次煮沸”的時間不宜太短，其原因是__________________________________________________________________。③請補(bǔ)充完整制備(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶體的實(shí)驗(yàn)方案：稱取一定質(zhì)量的鐵粉，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，低溫干燥，即可得到硫酸亞鐵銨晶體。已知：(NH4)2SO4＋FeSO4＋6H2O=(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。須使用的試劑：1mol/LH2SO4溶液、95%的乙醇溶液、(NH4)2SO4固體。2.(2023·南京三模)高純ZnO可用作電子元件材料。以次氧化鋅酸浸液(主要含有Zn2＋、SOeq\o\al(2－,4)，還含有Fe3＋、Fe2＋、Mn2＋、Pb2＋等)為原料制備高純ZnO的實(shí)驗(yàn)流程如下：已知：常溫下，Ksp[Zn(OH)2]＝2.1×10－16，Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。(1)“除鐵”時，須將Fe2＋氧化為Fe3＋的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“除錳”反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________________________________________________。其他條件不變時，eq\f(n投入KMnO4,n理論KMnO4)與錳去除率、溶液中錳含量的關(guān)系如圖所示。eq\f(n投入KMnO4,n理論KMnO4)>2.5時，溶液中錳去除率下降，其原因是_____________________。(3)為考查Zn粉用量對“除鉛”過程中鉛元素去除率的影響，設(shè)計(jì)若干對照實(shí)驗(yàn)組，這些實(shí)驗(yàn)組控制不變的因素有“除錳”濾液濃度與體積、反應(yīng)溫度、____________________。(4)寫出以“ZnSO4溶液”為原料制備高純ZnO的實(shí)驗(yàn)方案：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(可選用的試劑：Na2CO3溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液、蒸餾水、稀鹽酸、BaCl2溶液)。3.(2023·連云港調(diào)研)硫脲[CS(NH2)2]是白色晶體，易溶于水，150℃時能轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4SCN。常用于制造樹脂、染料、藥物，實(shí)驗(yàn)室可用下列方法制備。步驟Ⅰ：稱取一定質(zhì)量的CaS在三頸燒瓶中制成漿液，不斷攪拌下通入適量CO2，反應(yīng)生成Ca(HS)2溶液，裝置如圖所示。步驟Ⅱ：將一定量的CaCN2與Ca(HS)2溶液混合，加熱至80℃時生成硫脲。已知：H2CO3的電離平衡常數(shù)分別為Ka1＝4.5×10－7、Ka2＝4.7×10－11；H2S的電離平衡常數(shù)分別為Ka1＝1.1×10－7，Ka2＝1.3×10－13。回答下列問題：(1)在步驟Ⅰ的三頸燒瓶中生成Ca(HS)2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)中不宜使用鹽酸代替CO2的主要原因是。(3)按如圖裝置實(shí)驗(yàn)，判斷CO2是否已過量的方法是。(4)硫脲與酸性KMnO4溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒的氣體及SOeq\o\al(2－,4)，同時生成Mn2＋，該反應(yīng)的離子方程式為。(5)已知：NH4SCN溶液呈酸性，KSCN溶液呈中性；NH4SCN、KSCN都易溶于乙醇、水，溫度高時容易分解和氧化；常溫下KSCN的溶解度為217g。利用硫脲制備KSCN的方法：取一定量硫脲______________________________________________________________________________________________，將加熱后的產(chǎn)物溶于一定比例的無水乙醇和水中形成溶液，_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，干燥，得到KSCN晶體。(實(shí)驗(yàn)中可選用試劑：KOH、無水乙醇。實(shí)驗(yàn)中須使用的實(shí)驗(yàn)儀器有pH計(jì))。4.(2023·常州期末)以磷灰石[主要成分為Ca5(PO4)3F]制備鋰離子電池正極材料前體FePO4的實(shí)驗(yàn)流程如下。(1)用磷酸、硫酸“分步浸取”磷灰石制備H3PO4，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：Ca5(PO4)3F＋7H3PO4=5Ca(H2PO4)2＋HF↑Ca(H2PO4)2＋H2SO4＋2H2O=CaSO4·2H2O↓＋2H3PO4①磷灰石也可直接用硫酸溶解。兩種工藝相比，該“分步浸取”工藝的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②經(jīng)“酸浸”得到的粗H3PO4為CaSO4-H3PO4-H2O混合體系?！凹兓辈襟E控制溫度在70℃，調(diào)節(jié)H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%，使CaSO4以結(jié)晶水合物形式析出，過濾。為提高H3PO4的產(chǎn)率，需對CaSO4水合物晶體進(jìn)行洗滌，并__________________________________________________________________________________________，再將其中部分返回酸浸系統(tǒng)。(2)將H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，調(diào)節(jié)溶液pH，得到FePO4·2H2O，焙燒脫水得FePO4。已知：FePO4·2H2O晶體的純度及顆粒大小會影響產(chǎn)品性能，沉淀速率過快會形成細(xì)小顆粒狀粉末；含磷各微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖所示；Fe3＋＋EDTA4－[Fe(EDTA)]－。①生成FePO4·2H2O的離子方程式為_________________________________________________________________________________________________。②工業(yè)上選擇溶液pH為2。此時溶液中c(HPOeq\o\al(2－,4))為1.0×10－7.3mol/L，則c(POeq\o\al(3－,4))＝_________mol/L。③實(shí)際生產(chǎn)時，還加入EDTA四鈉鹽溶液，其目的是____________________________________________________________________________________。④設(shè)計(jì)以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液為原料，制備較大顆粒FePO4·2H2O晶體的實(shí)驗(yàn)方案：______________________________________________________________________________________________________________________________________________(FePO4·2H2O晶體需“洗滌完全”，除主要原料外，其他試劑任用)。微主題熱練22化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算(二)1.(1)反應(yīng)生成的HF會腐蝕玻璃(2)2Ce2(SO4)3＋O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))4CeO2＋6SO3(3)①在H2SO4酸性環(huán)境下，H2O2將CeO2還原為Ce(Ⅲ)(或Ce3＋)②防止沒有分解的(NH4)2S2O8與硫酸亞鐵銨反應(yīng)，使硫酸亞鐵銨滴定量增多，造成CeO2含量的測定結(jié)果偏大③加入適量1mol/LH2SO4溶液反應(yīng)至無明顯氣泡產(chǎn)生，過濾、洗滌，稱量殘余固體質(zhì)量；向?yàn)V液中加入計(jì)算量的(NH4)2SO4固體，充分溶解，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，用95%的乙醇溶液洗滌晶體【解析】(1)酸洗反應(yīng)時，CeFCO3與濃硫酸反應(yīng)生成氫氟酸，氫氟酸能腐蝕玻璃，故酸洗不宜在玻璃器皿中進(jìn)行。(2)Ce2(SO4)3在空氣中焙燒的過程中，Ce元素由＋3價升高為＋4價，因此焙燒時氧氣作為氧化劑參與了反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ce2(SO4)3＋O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))4CeO2＋6SO3。(3)①步驟Ⅱ中加入過量的(NH4)2S2O8溶液，將Ce(Ⅲ)氧化為Ce(Ⅳ)，則步驟Ⅰ中加入雙氧水的作用是使Ce(Ⅳ)還原為Ce(Ⅲ)。②硫酸亞鐵銨可被(NH4)2S2O8氧化，故再次煮沸時間不宜太短的目的是確保樣品溶液中的(NH4)2S2O8全部被除去。2.(1)Zn(OH)2與Fe(OH)2沉淀時pH相近，不易通過調(diào)pH分離Fe2＋和Zn2＋；Zn(OH)2與Fe(OH)3沉淀時pH相差較大，易于通過調(diào)pH分離Fe3＋和Zn2＋(2)3Mn2＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋過量的KMnO4進(jìn)入溶液(3)反應(yīng)時間、攪拌速率(4)在攪拌下向ZnSO4溶液中緩慢滴加氨水-NH4HCO3混合溶液；當(dāng)向上層清液中繼續(xù)滴加氨水-NH4HCO3溶液后不再產(chǎn)生沉淀時，過濾，所得濾渣用蒸餾水洗滌，直至最后一次洗滌濾液加入稀鹽酸和BaCl2溶液后不再產(chǎn)生渾濁；將所得沉淀烘干后灼燒至恒重【解析】(1)由Zn(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3的Ksp可知，溶液中Zn2＋、Fe2＋生成沉淀時的pH相差不大，很難通過調(diào)節(jié)溶液的pH將兩者分離，但Zn2＋、Fe3＋生成沉淀時的pH相差很大，很容易通過調(diào)節(jié)溶液的pH將兩者分離，故除鐵時須將Fe2＋氧化為Fe3＋。(2)在除錳反應(yīng)中，MnOeq\o\al(－,4)將Mn2＋氧化為MnO2，自身也被還原為MnO2，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可寫出反應(yīng)的離子方程式：3Mn2＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋；當(dāng)eq\f(n投入KMnO4,n理論KMnO4)大于2.5時，投入的KMnO4過量，則過量的KMnO4進(jìn)入溶液中，使得溶液中錳去除率下降。(3)考查的是鋅粉的用量對去除率的影響，則影響去除率的因素中除了鋅的用量不同外，其余物理量都應(yīng)該相同，故濾液的濃度與體積、反應(yīng)時間、攪拌速率等都應(yīng)該相同。(4)在制備高純ZnO的過程中，應(yīng)該先加入氨水－NH4HCO3混合液，生成ZnCO3沉淀，通過向上層清液中繼續(xù)加入氨水－NH4HCO3混合液來檢驗(yàn)沉淀是否完全，當(dāng)沉淀完全后過濾，通過檢驗(yàn)洗滌液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)來檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，最后將洗滌干凈的沉淀烘干后灼燒至恒重，最終制得高純ZnO。3.(1)2CaS＋CO2＋H2O=Ca(HS)2＋CaCO3(2)反應(yīng)中會生成可溶性的CaCl2，增加了分離的難度(3)裝置b中出現(xiàn)黑色沉淀即CO2過量(4)14MnOeq\o\al(－,4)＋5CS(NH2)2＋32H＋=14Mn2＋＋5CO2↑＋5N2↑＋5SOeq\o\al(2－,4)＋26H2O(5)在隔絕空氣的條件下加熱至150℃充分反應(yīng)邊攪拌邊滴加KOH并微熱除去NH3至用pH計(jì)測量溶液pH為中性，加熱，低溫將乙醇和水蒸出至大量晶體析出，過濾【解析】(1)向三頸瓶中通入CO2，溶液中相當(dāng)于有H2CO3，與CaS反應(yīng)生成Ca(HS)2的同時得到CaCO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaS＋CO2＋H2O=Ca(HS)2＋CaCO3。(2)實(shí)驗(yàn)中若用鹽酸代替CO2，鹽酸與CaS反應(yīng)生成Ca(HS)2的同時會生成可溶性的CaCl2，增加了分離的難度。(3)由H2CO3和H2S的Ka1大小可知，酸性：H2CO3>H2S，當(dāng)通入過量的CO2時，溶液中生成H2S，進(jìn)入裝置b中發(fā)生反應(yīng)：H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4，出現(xiàn)黑色沉淀。(4)在CS(NH2)2中，C元素為＋4價、S元素為－2價、N元素為－3價，在反應(yīng)中，S元素生成了SOeq\o\al(2－,4)，則生成的兩種無毒氣體為CO2和N2，故在反應(yīng)中1molCS(NH2)2失去14mol電子，1molKMnO4在反應(yīng)中得到5mol電子，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為14MnOeq\o\al(－,4)＋5CS(NH2)2＋32H＋=14Mn2＋＋5CO2↑＋5N2↑＋5SOeq\o\al(2－,4)＋26H2O。(5)由題干部分中“150℃時能轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4SCN”可知，將硫脲在隔絕空氣的條件下加熱至150℃充分反應(yīng)后得到NH4SCN，將加熱后固體溶于無水乙醇和水混合液中，邊攪拌邊滴加KOH發(fā)生反應(yīng)：NH4SCN＋KOH=NH3·H2O＋KSCN，微熱除去NH3，由于KSCN溶液呈中性，故微熱過程中用pH計(jì)測量溶液pH為中性，此時溶液為KSCN溶液，經(jīng)低溫將乙醇和水蒸出至大量晶體析出時，過濾，干燥，得到KSCN晶體。4.(1)①(磷酸先與磷灰石反應(yīng)生成可溶性的磷酸二氫鈣，)避免直接使用硫酸時生成微溶的硫酸鈣層對磷灰石顆粒的包裹，阻止反應(yīng)的繼續(xù)發(fā)生②將洗滌后的濾液合并入上一步過濾的濾液(2)①2Fe2＋＋2H3PO4＋H2O2＋2H2O=2FePO4·2H2O↓＋4H＋②1.0×10－17.6③使Fe3＋和EDTA4－發(fā)生絡(luò)合反應(yīng){Fe3＋＋EDTA4－[Fe(EDTA)]－}，降低Fe3＋的濃度，減緩FePO4·2H2O的沉淀速率④將FeSO4溶液和H2O2溶液混合后，加入適量EDTA四鈉鹽溶液攪拌，在攪拌下向混合溶液中加入H3PO4溶液，控制溶液pH為2；一段時間后靜置、過濾，所得晶體用蒸餾水洗滌2～3次；取最后一次洗滌的濾液于試管中，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，無白色沉淀生成，低溫干燥【解析】(1)①“分步浸取”中，磷酸先與磷灰石反應(yīng)生成可溶性的磷酸二氫鈣，避免