物質制備實驗與化學計算 -2024年江蘇省普通高中學業(yè)水平合格性考試化學復習

第23講物質制備實驗與化學計算專題四化學實驗基礎目錄1考點填空2真題回放3過關檢測?一、化學實驗基本操作1.如何洗滌沉淀？

往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次?。

2.如何檢驗沉淀是否洗滌干凈？

取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加××試劑，振蕩，若沒有……現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈?。

3.如何檢驗是否沉淀完全？

靜置，往上層清液中繼續(xù)滴加××試劑；或者過濾，取濾液少許于試管中，滴加××試劑

?。

4.從溶液中得到結晶水合物晶體的方法：

蒸發(fā)濃縮→冷卻結晶→過濾→洗滌→干燥?。

往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加××試劑，振蕩，若沒有……現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈靜置，往上層清液中繼續(xù)滴加××試劑；或者過濾，取濾液少許于試管中，滴加××試劑

蒸發(fā)濃縮→冷卻結晶→過濾→洗滌→干燥5.過濾用到的三個玻璃儀器：

普通漏斗、玻璃棒、燒杯?。

6.蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器：

蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、酒精燈、坩堝鉗?。

7.“浸出”步驟中，為提高浸出率，可采取的措施：

適當提高反應溫度，加入過量浸出液，邊加浸出液邊攪拌?。

8.如何進行焰色試驗操作？

將鉑絲放進鹽酸中洗凈后，再放到酒精燈外焰上灼燒，至與原來的火焰顏色相同時為止，蘸取試樣在外焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗鉀元素要透過藍色鈷玻璃觀察）

?。

普通漏斗、玻璃棒、燒杯蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、酒精燈、坩堝鉗適當提高反應溫度，加入過量浸出液，邊加浸出液邊攪拌將鉑絲放進鹽酸中洗凈后，再放到酒精燈外焰上灼燒，至與原來的火焰顏色相同時為止，蘸取試樣在外焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗鉀元素要透過藍色鈷玻璃觀察）

二、常用的計算方法1.守恒法（1）原子守恒：指化學反應前后各元素的種類和原子數(shù)目不變。（2）質量守恒：參加化學反應的反應物的總質量等于生成物的總質量。（3）電荷守恒：溶液呈電中性，即陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負電荷總數(shù)。（4）電子守恒：還原劑失去的電子總數(shù)等于氧化劑得到的電子總數(shù)，即化合價升降總值相等。2.極值法根據(jù)已知條件，把復雜問題假設為處于某種理想的極端狀態(tài)，從而使問題得到簡化，并順利得出結論的一種思維方法。3.關系式法當反應進行多步計算時，可以分別寫出兩個方程式，第一個反應的生成物是第二個反應的反應物，由此可以得出第一個反應的反應物與第二個反應的生成物之間的關系。運用此方法，可以簡化計算過程。4.列方程組法混合物問題由已知信息，得出兩組關系，即由此得到兩個方程，聯(lián)立成方程組，得出所要求的兩個量?！炯せ钏季S】問題1：實驗題中常有一些特殊的裝置，如圖，請分析其作用？裝置作用?

增大氣體與液體的接觸面積，使吸收更充分作安全瓶，可以防倒吸問題2：滴定類計算，一般會給出消耗某種物質的濃度和體積，如何求出被滴定物質的物質的量？根據(jù)滴定物質的濃度和體積，可以計算出其物質的量。由反應關系，可以計算出被滴定物質的物質的量。?【真題1】（2023·江蘇合格考真題）氯化亞銅（CuCl）微溶于水，易被氧化，廣泛應用于醫(yī)藥等行業(yè)。以廢銅渣（銅單質的質量分數(shù)為64%，CuO的質量分數(shù)為8%，其他雜質不含銅元素）為原料，可制備CuCl并獲得副產(chǎn)品（NH4）2SO4，流程如下：（1）“浸出”時，發(fā)生的主要反應有：

①浸出時，溫度為20℃，銅元素浸出率隨時間的變化如圖：

結合圖像，從反應速率的角度分析，得出的結論是

開始時反應快，2h之后變得緩慢?。

開始時反應快，2h之后變得緩慢②實際浸出時，溫度選擇65℃，可提高單位時間內銅元素浸出率，若溫度過高，會產(chǎn)生紅棕色氣體，該氣體的化學式

NO2

?。

解析：（1）①由圖像知，開始時曲線的斜率很大，反應速率較快；2h之后，曲線變平緩，反應速率變慢。②浸出液是NH4NO3和H2SO4，相當于溶液中有HNO3，若溫度過高，HNO3會分解生成紅棕色的NO2氣體。NO2

（2）充分浸出后，“還原”時加入的（NH4）2SO3溶液需略過量，“還原”后的濾液經(jīng)多次循環(huán)，可提取一定量的（NH4）2SO4（忽略轉化流程中雜質參與的反應）。①“還原”時，（NH4）2SO3溶液過量的原因是

使Cu2＋被充分還原；獲得更多的副產(chǎn)品（NH4）2SO4

?（寫出兩點）。

使Cu2＋被充分還原；獲得更多的副產(chǎn)品（NH4）2SO4

②假設銅元素完全浸出，忽略過量的（NH4）2SO3，計算100g廢銅渣，理論上可制得的CuCl和（NH4）2SO4的物質的量（寫出計算過程）。詳見解析

【真題2】

（2022·江蘇合格考真題）據(jù)史料記載，我國古代已將CuSO4·5H2O制藥用于實踐之中。（1）實驗模擬工業(yè)制備CuSO4·5H2O：在錐形瓶中加入銅屑和稀H2SO4，水浴加熱使溫度達到180℃左右。向混合物中通入氧氣，充分反應。實驗裝置如圖所示，所得溶液經(jīng)分離提純得CuSO4·5H2O。①反應中將Cu氧化為Cu2＋的氧化劑為

O2

?（填化學式）。

②裝置中多孔球泡的作用

增長O2與溶液的接觸時間?。

O2

增長O2與溶液的接觸時間

（2）工業(yè)用上述方法制備CuSO4·5H2O時，若用空氣代替O2，會增加制備過程中的能量消耗，原因是

空氣中O2的濃度低，Cu被氧化的時間長，能量消耗多?。

解析：（2）空氣代替O2氧化Cu，氧化時間會增長，加熱時間也會增長，則能量消耗增多?？諝庵蠴2的濃度低，Cu被氧化的時間長，能量消耗多（3）為測定所制得樣品中CuSO4·5H2O的質量分數(shù)，進行如下實驗：稱取1.000g樣品，配成250mL溶液，取25.00mL溶液，向其中加入0.020mol·L－1EDTA溶液與Cu2＋反應（參加反應的EDTA與Cu2＋的物質的量之比為1∶1）。恰好完全反應時，消耗EDTA溶液19.20mL。計算樣品中CuSO4·5H2O的質量分數(shù)（寫出計算過程）。n（EDTA）＝0.020mol·L－1×19.20mL×10－3L·mL－1＝

3.84×10－4moln（CuSO4·5H2O）＝n（EDTA）＝3.84×10－4molm（CuSO4·5H2O）＝0.096g

答：樣品中CuSO4·5H2O的質量分數(shù)為96%。解析：（3）根據(jù)EDTA與Cu2＋反應的物質的量之間關系為1∶1知，n（Cu2＋）＝n（EDTA），由EDTA的濃度以及其消耗的體積，可以計算出EDTA的物質的量，由銅元素守恒，可得n（CuSO4·5H2O）＝

n（Cu2＋），所得結果擴大10倍，得到1.000g樣品中CuSO4·5H2O的質量，進而可得樣品中CuSO4·5H2O的質量分數(shù)?！菊骖}3】

（2021·江蘇合格考真題）添加食品膨松劑能使面包、餅干等食品口感松軟或脆酥。某興趣小組對一膨松劑的組成（成分為NaHCO3和NH4HCO3）進行分析，設計實驗方案如下：方案一：稱量一定量的樣品，加熱至恒重，再稱其質量，記錄數(shù)據(jù)為mg。方案二：如圖所示，向24.70g樣品中滴加過量NaOH溶液，加熱至反應完全，再通入一段時間N2，經(jīng)測定，裝置C中吸收的NH3質量為1.70g。

（1）儀器①的名稱是

分液漏斗?。

解析：（1）儀器①的名稱為分液漏斗。分液漏斗

②由方案一計算NaHCO3與NH4HCO3的物質的量之比，還需要提供的數(shù)據(jù)是

所稱樣品的質量?。

解析：（2）①NaHCO3受熱分解生成Na2CO3、CO2和H2O。②方案一測定原理：加熱混合固體至恒重，NaHCO3和NH4HCO3均會分解，最終殘留固體為Na2CO3，根據(jù)mgNa2CO3可以計算出樣品中NaHCO3的質量，再由樣品的質量減去NaHCO3的質量，可得出NH4HCO3的質量，進而可得出兩者的物質的量之比。

所稱樣品的質量（3）①方案二中通入N2的目的是

將氨氣排到稀硫酸中，使氨氣全部吸收?，裝置B的作用是

干燥氨氣?。

②由方案二計算NaHCO3與NH4HCO3的物質的量之比，寫出計算過程。詳見解析將氨氣排到稀硫酸中，使氨氣全部吸收干燥氨氣

?1.（2023·銅山合格考模擬）K3[Fe（C2O4）3]·3H2O（三草酸合鐵酸鉀）是一種光敏材料，可溶于水，110℃時會失去結晶水生成K3[Fe（C2O4）3]，230℃時K3[Fe（C2O4）3]繼續(xù)分解。為探究K3[Fe（C2O4）3]的分解產(chǎn)物，實驗小組用如圖所示裝置進行實驗：（1）實驗時觀察到裝置B、E中澄清石灰水變渾濁，裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色。說明K3[Fe（C2O4）3]的分解產(chǎn)物中存在

CO、CO2

?。

解析：（1）裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色且E中澄清石灰水變渾濁，說明產(chǎn)物中有CO；B中澄清石灰水變渾濁，說明產(chǎn)物中有CO2。CO、CO2

（2）將反應后裝置A內的殘余固體取出。經(jīng)檢驗，固體中除含有K2CO3外，還含有Fe、FeO或Fe3O4中的一種。為確定另一種固體的成分，進行如下實驗：實驗1：取少量殘余固體，向其中加入足量蒸餾水，充分攪拌，待固體不再減少后，過濾，充分洗滌濾渣。實驗2：取出濾渣，向濾渣中加入鹽酸，固體完全溶解，無氣泡產(chǎn)生。③

由實驗2所得溶液進一步確定固體成分的方法是

向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO

?。

④

若另一固體的成分為FeO，則由K3[Fe（C2O4）3]分解所得K2CO3和FeO的質量比為多少？（寫出計算過程）23∶8向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO

①

實驗1中洗滌濾渣時，檢驗濾渣是否洗凈的方法是

取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈?。

②

由實驗2現(xiàn)象可知Fe、FeO或Fe3O4中不含

Fe

?。

取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈Fe

解析：（2）①實驗1中洗滌的是濾渣上殘留的K2CO3，故檢驗濾渣是否洗凈的方法是取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈。②取出濾渣，向濾渣中加入鹽酸，固體完全溶解，無氣泡產(chǎn)生，說明不含F(xiàn)e。③進一步確定是否含有FeO或Fe3O4，應向實驗2的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO。④由K3[Fe（C2O4）3]可知分解所得K2CO3和FeO的物質的量之比為3∶2，設K2CO3為3mol，F(xiàn)eO為2mol，則K2CO3的質量為3mol×138g/mol＝414g，F(xiàn)eO的質量為2mol×72g/mol＝144g，故K2CO3和FeO的質量比23∶8。

步驟1：檢查裝置的氣密性。通N2，并維持一段時間。步驟2：取100mL水樣加入三頸燒瓶，再將燒瓶置于60℃水浴中，滴加足量稀硫酸，充分反應，生成H2S。再次通N2，將H2S趕至吸收瓶中，使其完全轉化成ZnS沉淀。步驟3：過濾，洗滌，將ZnS沉淀轉入錐形瓶中，加入15.00mL0.01000mol·L－1I2溶液，控制溶液pH，充分反應（－2價的硫元素被I2完全氧化為S）。

（1）步驟1中，通N2的目的是

除去裝置內的O2，防止生成的H2S被O2氧化?。

解析：（1）N2可以排出裝置內的O2，以免將生成的H2S氧化。除去裝置內的O2，防止生成的H2S被O2氧化

解析：（2）H2S生成S，I2生成HI，生成1molS，轉移2mole－，反應

1molI2轉移2mole－，所以n（I2）＝n（S）。1

（3）步驟4中，恰好完全反應時的實驗現(xiàn)象為

溶液藍色恰好褪去，且半分鐘不變色?。

解析：（3）I2遇淀粉變藍色，通過藍色的變化，即知反應是否完全。溶液藍色恰好褪去，且半分鐘不變色（4）計算該水樣中可溶性硫化物的硫含量ρ（以mg·L－1表示），并寫出計算過程。n（I2）＝15.00mL×10－3L·mL－1

×0.01000mol·L－1＝

1.500×10－4moln（Na2S2O3）＝20.00mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝2.000×10－4mol

m（S）＝5.000×10－5mol×32g·mol－1＝1.600×10－3g＝1.600mg

解析：（4）I2與H2S和Na2S2O3反應，由總的I2的量減去Na2S2O3消耗的I2的量，即為H2S與I2反應的量，由此得到水樣中S的生成量。3.（2022·連云港合格考模擬）硫酸亞鐵可用于治療缺鐵性貧血癥。某興趣小組為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物，設計實驗方案如下：①先按要求搭配好裝置再檢查裝置的氣密性；②打開彈簧夾K1和K2，向裝置中緩緩通入N2一段時間后，加熱裝有15.20gFeSO4的硬質玻璃管；③觀察到的實驗現(xiàn)象：A裝置中有紅棕色固體出現(xiàn)，B中有白色沉淀生成，C中品紅溶液褪色；④冷卻后A裝置中剩余固體的質量為10.88g。（1）根據(jù)B裝置中的實驗現(xiàn)象可推測分解產(chǎn)物中含有

SO3

?（填化學式）。

解析：（1）SO3與BaCl2可以反應生成BaSO4，SO2與BaCl2不反應。SO3

（2）將裝置B、C順序顛倒能否達到原來的實驗目的

不能?（填“能”或“不能”），原因是

SO3可溶于品紅溶液中?。

解析：（2）品紅中有水，SO3可溶于品紅。

解析：（3）D為尾氣處理，SO2可以被NaOH吸收。不能SO3可溶于品紅溶液中SO2＋

（4）通過計算確定已分解的FeSO4物質的量，寫出計算過程。

固體減少量2×152144m（FeSO4）15.20g－10.88gm（FeSO4）＝9.12g則n（FeSO4）＝0.06mol答：已分解的FeSO4物質的量為0.06mol。解析：（4）SO2和SO3的總式量為144，根據(jù)差量法列式，可得FeSO4的質量，進而得出FeSO4的物質的量。4.（2022·徐州合格考模擬）過氧化鈣晶體（CaO2·8H2O）常溫下為白色，能溶于酸，難溶于水、乙醇，是一種溫和的氧化劑，常用于魚類長途運輸?shù)脑鲅鮿┑?。?）過氧化鈣晶體可用下列方法制備：

用如下制取裝置制備過氧化鈣晶體：

②儀器X的名稱為

分液漏斗?。

③為提高CaO2·8H2O產(chǎn)率，裝置B的溫度需控制在0℃，可采取的方法是

將裝置B置于冰水浴中?。

解析：（1）①A中產(chǎn)生NH3；②H2O2置于分液漏斗中；③控制在0℃，需要在冰水浴中。

2NH3↑＋2H2O

分液漏斗將裝置B置于冰水浴中（2）測定產(chǎn)品中CaO2·8H2O含量的實驗步驟如下：步驟一：準確稱取0.5000g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，