大題突破練1　化學(xué)工藝流程題2025年高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)二輪專題化學(xué)H課后習(xí)題含答案大題突破練

大題突破練1化學(xué)工藝流程題2025年高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)二輪專題化學(xué)H課后習(xí)題含答案大題突破練大題突破練(一)化學(xué)工藝流程題學(xué)生用書P3061.(2024·河北卷)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料,也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝,具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知:ⅰ.石煤是一種含V2O3的礦物,雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高溫下,苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽;室溫下,偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問題:(1)釩原子的價(jià)層電子排布式為;焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為,產(chǎn)生的氣體①為(填化學(xué)式)。

(2)水浸工序得到濾渣①和濾液,濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣,濾液中雜質(zhì)的主要成分為(填化學(xué)式)。

(3)在弱堿性環(huán)境下,偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為;CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)?浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入(填工序名稱),可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用。

(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為(填化學(xué)式)。

(5)下列不利于沉釩過程的兩種操作為(填字母)。

a.延長沉釩時(shí)間b.將溶液調(diào)至堿性c.攪拌d.降低NH4Cl溶液的濃度答案:(1)3d34s2+5價(jià)CO2(2)NaAlO2(3)HCO3-+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3-提高溶液中HCO(4)NaCl(5)bd解析:“焙燒”過程中,通入空氣,石煤和苛化泥在高溫條件下反應(yīng)生成NaVO3、Ca(VO3)2、NaAlO2、Ca(AlO2)2、CaO和CO2等?！八边^程中,分離“焙燒”后的可溶性物質(zhì)(如NaVO3)和不溶性物質(zhì)[Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2等]。“離子交換”“洗脫”過程中,富集和提純VO3-?！俺菱C”過程中,生成NH4VO3。“鹽浸”過程中,濾渣①中含有釩元素,通過“鹽浸”,使濾渣①中的釩元素進(jìn)入濾液①中,再將濾液①回流到“離子交換”工序,進(jìn)行V(1)釩是23號(hào)元素,其價(jià)層電子排布式為3d34s2;焙燒過程中,氧氣被還原,V2O3被氧化生成VO3-,偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為+5價(jià);CaCO3在800℃以上開始分解,生成的氣體①為CO(2)由已知信息可知,高溫下,苛化泥的主要成分NaOH與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以濾液中雜質(zhì)的主要成分是NaAlO2。(3)在弱堿性環(huán)境下,Ca(VO3)2與HCO3-和OH-反應(yīng)生成CaCO3、VO3-和H2O,離子方程式為HCO3-+OH-+Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO3-。濾液①中含有VO3-、NH4+等,(4)由離子交換工序中樹脂的組成可知,洗脫液中應(yīng)含有Cl-,考慮到水浸所得溶液中含有Na+,為避免引入其他雜質(zhì)離子,且NaCl廉價(jià)易得,故洗脫液的主要成分應(yīng)為NaCl。(5)沉釩過程是生成NH4VO3。NH4Cl呈弱酸性,如果將溶液調(diào)至堿性,OH-與NH4+反應(yīng),不利于生成NH4VO3,b符合題意;降低NH4Cl溶液的濃度,也不利于生成NH4VO32.(2024·湖南長沙一中三模)錸是一種稀有貴重金屬,廣泛用于制造飛機(jī)、衛(wèi)星和火箭的外殼等。工業(yè)上一種利用富錸礦渣(主要成分ReS2)提取錸的工藝流程如圖所示:已知:①“焙燒”得到的固體成分有Re2O7、ReO3以及鐵、銅和硅的氧化物;②Re2O7是酸性氧化物,HReO4的性質(zhì)與HClO4的性質(zhì)相似;高錸酸銨(NH4ReO4)微溶于冷水,易溶于熱水;③室溫下,lgKb(NH3·H2O)=-4.7。回答下列問題。(1)Re2O7與水反應(yīng)的離子方程式為

;

室溫下,加入氨水后,測得溶液pH約為11,則溶液中c(NH4+)(填“>”“<”或“=”)c(NH3·H(2)“焙燒”時(shí),空氣從焙燒爐底部通入,粉碎后的礦渣從頂部加入,目的是

。

(3)寫出“熱解”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的主要化學(xué)方程式:

。

(4)測得制得的錸粉(含少量Re2O7)中Re與O的原子個(gè)數(shù)比為1∶0.35,則該產(chǎn)品的純度為%(保留三位有效數(shù)字)。

(5)已知ReO3的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則Re在晶胞中的位置為;晶體中一個(gè)Re周圍與其最近的O的個(gè)數(shù)為。

答案:(1)Re2O7+H2O2ReO4-+2H+(2)增大接觸面積,提高反應(yīng)速率,使焙燒充分,提高原料的利用率(3)4NH4ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7(4)87.4(5)頂角6解析:由題給流程可知,富錸礦渣加入生石灰后,在空氣中焙燒得到錸、鐵、銅、硅的氧化物,向氧化物中加入稀硫酸和過氧化氫溶液,酸性條件下,二硫化錸與過氧化氫溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高錸酸和硫酸,過濾得到浸渣和含有高錸酸和硫酸的濾液;向?yàn)V液中加入有機(jī)萃取劑R3N萃取,分液得到可以循環(huán)使用的稀硫酸和有機(jī)相;向有機(jī)相中加入氨水反萃取,分液得到可以循環(huán)使用的有機(jī)萃取劑R3N和高錸酸銨溶液;高錸酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到高錸酸銨晶體,高錸酸銨晶體與氧氣共熱反應(yīng)生成氮?dú)狻⑵哐趸n和水,在800℃條件下,氫氣和七氧化二錸發(fā)生置換反應(yīng)生成錸和水。(1)由題意可知,七氧化二錸和水反應(yīng)生成高錸酸,反應(yīng)的離子方程式為Re2O7+H2O2ReO4-+2H+;由一水合氨的電離常數(shù)可知,溶液中c(NH4+)c(NH3·(2)“焙燒”采用逆流操作可增大反應(yīng)物的接觸面積,有利于提高反應(yīng)速率,使焙燒更加充分,提高原料的利用率。(3)由分析可知,“熱解”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為高錸酸銨晶體與氧氣共熱反應(yīng)生成氮?dú)狻⑵哐趸n和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH4ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7。(4)設(shè)錸粉中錸和七氧化二錸的物質(zhì)的量分別為amol、bmol,由錸原子和氧原子的原子個(gè)數(shù)比為1∶0.35可得(a+2b)∶7b=1∶0.35,解得a=18b,則產(chǎn)品的純度為18mol×186g·mol(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞中位于頂角的白球個(gè)數(shù)為8×18=1,位于棱上的黑球個(gè)數(shù)為12×14=3,由化學(xué)式可知,位于頂角的白球?yàn)殄n原子;與位于頂角的錸原子距離最近的氧原子位于棱上,則晶體中一個(gè)錸原子周圍與其最近的氧原子的個(gè)數(shù)為3.(2024·湖北卷)鈹用于航天器件的構(gòu)筑。一種從其鋁硅酸鹽[Be3Al2(SiO3)6]中提取鈹?shù)穆窂饺鐖D所示。已知:Be2++4HABeA2(HA)2+2H+回答下列問題。(1)基態(tài)Be2+的軌道表示式為。

(2)為了從“熱熔冷卻”步驟得到玻璃態(tài),冷卻過程的特點(diǎn)是。

(3)“萃取分液”的目的是分離Be2+和Al3+,向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,觀察到的現(xiàn)象是

。

(4)寫出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式:?！盀V液2”可以進(jìn)入步驟再利用。

(5)電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時(shí),加入氯化鈉的主要作用是。

(6)Be(OH)2與醋酸反應(yīng)得到某含4個(gè)Be的配合物,4個(gè)Be位于以1個(gè)O原子為中心的四面體的4個(gè)頂角,且每個(gè)Be的配位環(huán)境相同,Be與Be間通過CH3COO-相連,其化學(xué)式為。

答案:(1)(2)快速冷卻(3)先出現(xiàn)白色渾濁,后白色渾濁迅速消失(4)BeA2(HA)2+6NaOHNa2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O反萃取分液(5)增強(qiáng)熔融氯化鈹?shù)膶?dǎo)電性(6)Be4O(CH3COO)6解析:將Be3Al2(SiO3)6加熱熔融,然后快速冷卻到其玻璃態(tài),再加入稀硫酸“酸浸過濾”,“濾渣”的成分為H2SiO3,“濾液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油將Be2+萃取到有機(jī)相中,“水相1”中含有Al3+,“有機(jī)相”為BeA2(HA)2,加入過量氫氧化鈉反萃取Be2+使其轉(zhuǎn)化為Na2[Be(OH)4]進(jìn)入“水相2”中,分離出含NaA的煤油,最后對(duì)“水相2”加熱,并過濾分離出Be(OH)2,通過系列操作得到金屬鈹,據(jù)此回答。(1)基態(tài)Be2+的電子排布式為1s2,其軌道表示式為。(2)熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固時(shí),緩慢冷卻會(huì)形成晶體,快速冷卻會(huì)形成非晶態(tài),即玻璃態(tài),所以從“熱熔冷卻”中得到玻璃態(tài),其冷卻過程的特點(diǎn)為快速冷卻。(3)“濾液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油將Be2+萃取到有機(jī)相中,則“水相1”中含有Al3+,向過量燒堿溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液,發(fā)生反應(yīng):Al3++3OH-Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-,可觀察到的現(xiàn)象為先出現(xiàn)白色渾濁,后白色渾濁迅速消失。(4)反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化學(xué)方程式為BeA2(HA)2+6NaOHNa2[Be(OH)4]+4NaA+2H2O;“濾液2”的主要成分為NaOH,可進(jìn)入“反萃取分液”步驟再利用。(5)氯化鈹熔融態(tài)導(dǎo)電性弱,電解熔融氯化鈹制備金屬鈹時(shí),加入氯化鈉的主要作用為增強(qiáng)熔融氯化鈹?shù)膶?dǎo)電性。(6)由題意可知,該配合物中有4個(gè)Be位于四面體的4個(gè)頂角,四面體中心只有1個(gè)O,Be與Be之間總共有6個(gè)CH3COO-,則該配合物的化學(xué)式為Be4O(CH3COO)6。4.(2024·吉林白山二模)鈧(Sc)及其化合物在電子、超導(dǎo)合金和催化劑等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種利用鈦白廢酸液(含Sc3+、TiO2+、Fe3+的硫酸廢液)和赤泥(含有Sc2O3、Al2O3、Fe2O3、SiO2)聯(lián)合制備Sc2O3的工藝流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:已知:25℃時(shí),Ksp[Sc(OH)3]=1×10-30。(1)基態(tài)Fe3+的簡化電子排布式為。

(2)為提高“浸取”速率,可采取的措施有(寫出一條即可),“浸渣”的主要成分是(寫化學(xué)式);水相中含有的金屬離子主要是(寫離子符號(hào))。

(3)“除鈦”時(shí),加入H2O2的作用是。

(4)25℃時(shí),若使“反萃取”后水溶液中的Sc3+沉淀完全(離子濃度≤10-5mol·L-1),應(yīng)控制溶液的pH不低于(保留兩位有效數(shù)字)。

(5)寫出草酸鈧晶體[Sc2(C2O4)3·6H2O]“灼燒”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

答案:(1)[Ar]3d5(2)將赤泥碾碎(或適當(dāng)升高溫度、攪拌等)SiO2Fe3+、Al3+(3)提供配體,生成配離子[TiO(H2O2)]2+進(jìn)入水層(4)5.7(5)2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O解析:鈦白廢酸液(含Sc3+、TiO2+、Fe3+的硫酸廢液)和赤泥(含有Sc2O3、Al2O3、Fe2O3、SiO2)“浸取”,二氧化硅不和酸反應(yīng),“浸渣”為SiO2,“萃取”時(shí)分離出Al3+、Fe3+,向“萃取”后的溶液中加入硫酸和H2O2,除鈦分離出[TiO(H2O2)]2+,加NaOH溶液“反萃取”后分離出Sc(OH)3,與鹽酸反應(yīng)后加草酸得到Sc2(C2O4)3·6H2O,再“灼燒”Sc2(C2O4)3·6H2O得到Sc2O3。(1)Fe是26號(hào)元素,基態(tài)Fe3+的簡化電子排布式為[Ar]3d5。(2)SiO2不與硫酸反應(yīng),故“浸渣”的主要成分是SiO2;根據(jù)流程圖可知,“浸取”除去SiO2,加入萃取劑“萃取”時(shí)水相中的金屬離子主要是Fe3+、Al3+。(3)由流程圖可知,加入H2O2后形成[TiO(H2O2)]2+,該轉(zhuǎn)化過程中元素化合價(jià)沒有變化,H2O2中的氧原子提供孤電子對(duì),Ti原子提供空軌道,形成配離子[TiO(H2O2)]2+進(jìn)入水層。(4)根據(jù)題意可知,Sc3+恰好完全沉淀時(shí),Ksp[Sc(OH)3]=c(Sc3+)·c3(OH-)=10-5·c3(OH-)=1×10-30,解得c(OH-)≈10-8.3mol·L-1,c(H+)=KWc(OH-)≈10-5.7mol·L-1,(5)Sc2(C2O4)3·6H2O中Sc的化合價(jià)為+3價(jià),反應(yīng)前后Sc的化合價(jià)沒有發(fā)生變化,根據(jù)流程圖可知,空氣參與反應(yīng),空氣氧化草酸鈧晶體中的碳元素,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Sc2(C2O4)3·6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O。5.(2024·湖南雅禮中學(xué)三模)以濕法煉鋅廠所產(chǎn)的鈷錳渣(主要成分為Co2O3、CoO、NiO、MnO2,含少量Fe2O3、ZnO、CuO、CaO等)為原料回收制備CoC2O4的工藝如下:已知常溫下,Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp(ZnS)=1.3×10-24。回答下列問題。(1)“酸浸”時(shí)其中Co2O3→Co2+,MnO2→Mn2+,Fe2O3→Fe2+,寫出Co2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(2)“除鐵”時(shí),生成KFe3(SO4)2(OH)6同時(shí)有CO2生成,寫出該反應(yīng)的離子方程式:

。

(3)“除銅鋅”時(shí),Cu2+主要以CuS而不是Cu(OH)2形式除去,結(jié)合計(jì)算說明其原因:(寫出主要計(jì)算推理過程)。(4)“濾渣3”中含有MnO2,寫出“除錳”時(shí)生成MnO2的化學(xué)方程式:

。

(5)P204、P507對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖1所示。圖1①“P204萃取”后“萃取液1”進(jìn)行“反萃取”的目的是

。

②“P507萃取”時(shí),選擇合適的pH范圍為(填字母)。

A.3~4 B.4~5C.5~6 D.6~7(6)K2S的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。若K2S晶體密度為dg·cm-3,則晶胞中K+與S2-之間最近距離為nm。

圖2答案:(1)Co2O3+K2SO3+2H2SO42CoSO4+K2SO4+2H2O(2)2K++6Fe2++3H2O2+4SO42-+3CO32-+3H2O2KFe3(SO4)2(OH)(3)根據(jù)Cu(OH)2(s)+S2-(aq)CuS(s)+2OH-(aq),K=Ksp[Cu(OH)2]Ksp(CuS(4)H2SO4+MnSO4+2Co(OH)3MnO2+2CoSO4+4H2O(5)①從萃取液中反萃取出Co2+、Ni2+,減少產(chǎn)品損失②B(6)34×3解析:鈷錳渣(主要成分為Co2O3、CoO、NiO、MnO2,含少量Fe2O3、ZnO、CuO、CaO等)中加入稀硫酸、K2SO3溶液進(jìn)行酸浸,所得濾渣1中含有CaSO4;濾液中加入H2O2,將Fe2+氧化為Fe3+,再加入K2CO3調(diào)節(jié)pH,得到KFe3(SO4)2(OH)6沉淀;濾液1中加入KHS、K2S混合溶液除銅鋅,生成CuS、ZnS沉淀;濾液2中加入Co(OH)3除錳,生成S、MnO2沉淀;濾液3中加入P204萃取,鈷鎳進(jìn)入萃取液中,加入硫酸反萃取后與萃余液1合并,再用P507萃取,鈷進(jìn)入萃取液中,鎳進(jìn)入萃余液2中;萃取液2中加入草酸進(jìn)行反萃取,從而獲得CoC2O4。(1)“酸浸”時(shí),Co2O3與K2SO3反應(yīng)生成Co2+和SO42-,化學(xué)方程式為Co2O3+K2SO3+2H2SO42CoSO4+K2SO4+2H2(2)“酸浸”時(shí),Fe2O3溶于稀硫酸產(chǎn)生Fe3+,被K2SO3還原為Fe2+?！俺F”時(shí),H2O2用于氧化Fe2+,K2CO3用于調(diào)pH,可設(shè)KFe3(SO4)2(OH)6為1mol,然后根據(jù)“離子守恒”確定K+、Fe2+、SO42-的化學(xué)計(jì)量數(shù),再根據(jù)H2O2與Fe2+之間得失電子守恒,確定H2O2的系數(shù),可寫出:2K++6Fe2++3H2O2+4SO42-2KFe3(SO4)2(OH)6↓,此時(shí)方程式左右兩側(cè)電荷不守恒,利用CO32-配平電荷,可知左側(cè)需要補(bǔ)充3個(gè)CO32-,最終得到2K++6Fe2++3H2O2+4SO42-+3CO32-(3)Cu(OH)2(s)+S2-(aq)CuS(s)+2OH-(aq),K=Ksp[Cu(OH)2]Ksp(CuS)=1.7×10(4)MnO2在酸浸時(shí),轉(zhuǎn)化為Mn2+,又因產(chǎn)物中Co元素為+2價(jià),可知Co(OH)3作氧化劑,可將Mn2+氧化為MnO2,根據(jù)得失電子守恒,可寫出:MnSO4+2Co(OH)3MnO2+2CoSO4,根據(jù)SO42-個(gè)數(shù)守恒,可知左側(cè)需要補(bǔ)充1個(gè)H2SO4,即化學(xué)方程式為H2SO4+MnSO4+2Co(OH)3MnO2+2CoSO4+4H2O(5)①根據(jù)流程圖,以及圖中鈷鎳難以利用P204分離開,且反萃取液進(jìn)入后續(xù)獲取Co2+、Ni2+的分離流程,說明反萃取可得到Co2+、Ni2+。②為了分離Co2+、Ni2+,由圖可知選擇pH為4~5,Co2+的萃取率較高,Ni2+則相對(duì)較低。(6)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,晶胞參數(shù)為3440dNA×107nm,K+與S2-之間最近距離為體對(duì)角線的14,即346.鎳、鉻、銅及其化合物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用,從電鍍污泥[含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]中回收制備NiSO4·nH2O和其他金屬及其化合物的工藝流程如圖所示。已知:“萃取”可將金屬離子進(jìn)行富集與分離,原理如下:X2+(水相)+2RH(有機(jī)相)XR2(有機(jī)相)+2H+(水相)回答下列問題:(1)與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有(填元素符號(hào))。原子核外運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài),若一種自旋狀態(tài)用“+12”表示,與之相反的用“-12”表示,“±12”(2)已知NiO與MgO的晶體結(jié)構(gòu)相同,其中Mg2+和Ni2+的離子半徑分別為66pm和69pm。則熔點(diǎn):NiO(填“>”“<”或“=”)MgO,理由是

。

(3)“濾渣Ⅰ”的主要成分為(填化學(xué)式)。

(4)電解之后加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH的目的是

。

(5)“反萃取”時(shí)加入的試劑A為。

(6)“反萃取”得到的NiSO4溶液,在堿性條件下可被NaClO氧化生成NiOOH沉淀,該反應(yīng)的離子方程式為

。

(7)資料顯示,硫酸鎳結(jié)晶水合物的形態(tài)與溫度有如表關(guān)系:溫度低于30.8℃30.8~53.8℃53.8~280℃高于280℃晶體形態(tài)NiSO4·7H2ONiSO4·6H2O多種結(jié)晶水合物NiSO4由NiSO4溶液獲得NiSO4·7H2O晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮、、

過濾、洗滌、干燥。答案:(1)K、Cu-1(或+1)(2)<Mg2+的半徑比Ni2+的小,MgO的離子鍵比NiO的強(qiáng)(3)SiO2(4)使鐵離子形成Fe(OH)3沉淀,除去鐵元素(5)H2SO4(或硫酸)(6)2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O(7)冷卻至30.8℃以下結(jié)晶解析:(1)鉻元素的基態(tài)原子中最外層電子排布為4s1,與鉻同周期最外層電子排布為4s1的元素還有K、Cu?；鶓B(tài)Ni原子的價(jià)層電子軌道表示式為,則其價(jià)層電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為-1(或+1)。(2)NiO與MgO都是離子晶體,Mg2+的半徑比Ni2+的小,MgO的離子鍵比NiO的強(qiáng),則熔點(diǎn):NiO<MgO。(3)向電鍍污泥加入稀硫酸酸浸,Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3生成相應(yīng)的金屬陽離子,SiO2不反應(yīng),則“濾渣Ⅰ”的主要成分為SiO2。(4)根據(jù)流程中信息,電解得到金屬銅,加入Na3PO4除去鉻元素,經(jīng)過“萃取”與“反萃取”富集鎳元素,因此加入Na2CO3是為了除去鐵元素。(5)根據(jù)X2+(水相)+2RH(有機(jī)相)XR2(有機(jī)相)+2H+(水相),“反萃取”要增大氫離子濃度,且不能引入雜質(zhì),所以A為硫酸。(6)根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可得:2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O。(7)根據(jù)信息可知,低于30.8℃時(shí),晶體形態(tài)為NiSO4·7H2O,所以由NiSO4溶液獲得NiSO4·7H2O晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻至30.8℃以下結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。大題突破練(二)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題學(xué)生用書P3091.(2024·湖南天壹名校聯(lián)考)一水硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4]SO4·H2O(M=246g·mol-1)是高效、安全的廣譜殺菌劑,還是植物生長激素,能明顯提高作物產(chǎn)量。某小組對(duì)一水硫酸四氨合銅的制備和產(chǎn)品純度測定進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。已知:①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在水中可溶,在乙醇中難溶;②[Cu(NH3)4]SO4·H2O在溶液中存在以下電離(解離)過程:[Cu(NH3)4]SO4·H2O[Cu(NH3)4]2++SO42-+H[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3其制備及純度分析步驟如下:(一)制備一水硫酸四氨合銅Ⅰ.稱取2gCuSO4·5H2O于燒杯中,加入10mL水溶解;Ⅱ.逐滴滴入濃氨水并不斷攪拌,先生成淺藍(lán)色沉淀,后沉淀消失,得到深藍(lán)色溶液;Ⅲ.通過一定的實(shí)驗(yàn)操作,析出深藍(lán)色晶體,再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥得一水硫酸四氨合銅晶體。(二)蒸餾法測定純度利用如圖所示裝置處理樣品,然后滴定測量。Ⅳ.儀器清洗后,g中加入30.00mL0.5000mol·L-1HCl溶液。將0.2210g一水硫酸四氨合銅樣品配成的溶液由d注入e,隨后注入氫氧化鈉溶液,用蒸餾水沖洗d,關(guān)閉k3,d中保留少量水。打開k1,加熱b,使水蒸氣進(jìn)入e。Ⅴ.30分鐘后,停止蒸餾。在裝置g中加2滴酸堿指示劑,用0.5000mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行滴定。Ⅵ.平行測定三次,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的體積為22.88mL?；卮鹣铝袉栴}:(1)步驟Ⅲ中“一定的實(shí)驗(yàn)操作”是;

洗滌的具體操作為

。

(2)水蒸氣發(fā)生裝置中a的作用是

。

(3)步驟Ⅳ中量取30.00mLHCl溶液的儀器為,“d中保留少量水”的目的是。

(4)步驟Ⅴ進(jìn)行較長時(shí)間蒸餾的目的是

。

(5)此樣品的純度為%(保留三位有效數(shù)字)。

(6)此蒸餾法測定的純度比正常值偏高,其原因可能是(填字母)。

A.滴定終點(diǎn)俯視讀數(shù)B.堿式滴定管未潤洗C.量取0.5000mol·L-1HCl溶液的儀器未潤洗D.滴定前d中溶液未與g中溶液合并答案:(1)加入一定量的乙醇沿玻璃棒向過濾器中加入乙醇至浸沒沉淀,靜置,乙醇自然流盡后,重復(fù)2~3次即可(2)安全管(或平衡氣壓,避免b中壓強(qiáng)過大)(3)酸式滴定管(或移液管)液封,防止氨氣逸出(4)確保氨完全蒸出(5)99.1(6)AC解析:(1)結(jié)晶水合物通常可以通過“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”從溶液中分離提純,但由于存在[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3,加熱會(huì)促進(jìn)分解,結(jié)合信息[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中難溶,通過改變?nèi)軇┑臉O性,可以使其析出;應(yīng)選擇乙醇(或乙醇-水)作洗滌劑。(2)玻璃管a與大氣相通,能平衡氣壓,避免b中壓強(qiáng)過大,作安全管。(3)量取30.00mL不能用量筒,要選擇精度更高的滴定管(或移液管);“d中保留少量水”的目的是液封,防止氨氣逸出。(4)步驟Ⅴ進(jìn)行較長時(shí)間蒸餾的目的是確保氨完全蒸出,使測定結(jié)果更準(zhǔn)確,減少誤差。(5)樣品的純度測定原理為:通過返滴法進(jìn)行測定,用NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定得到過量的HCl的物質(zhì)的量→結(jié)合HCl總量得到與NH3反應(yīng)的n(HCl)→結(jié)合關(guān)系式4HCl~4NH3~[Cu(NH3)4]SO4·H2O,可得到[Cu(NH3)4]SO4·H2O的質(zhì)量,進(jìn)而計(jì)算出樣品純度。w=[c(HCl)V(HCl)-c((6)純度計(jì)算公式w=[c(HCl)V(HCl)-c(NaOH)V(NaOH)]×10-3×14×2460.2210×100%,滴定終點(diǎn)俯視讀數(shù)→V(NaOH)偏低→w偏高,故A符合題意;堿式滴定管未潤洗→V(NaOH)偏高→w偏低,故B不符合題意;量取0.5000mol·L-1HCl2.(2024·湖南衡陽?？?S4N4是最重要的硫氮二元化合物之一,室溫下為橙黃色固體,178~187℃熔化并分解。實(shí)驗(yàn)室利用NH3和SCl2制備S4N4的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SCl2易水解,熔點(diǎn)為-78℃,沸點(diǎn)為60℃?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.制備SCl2(1)操作步驟的先后順序?yàn)椤?/p>

①組裝儀器并檢驗(yàn)裝置氣密性,加入藥品②通入N2,通冷凝水,一段時(shí)間后,關(guān)閉K1③加熱裝置C使其中的硫黃熔化④打開K1、K2,關(guān)閉K3⑤充分反應(yīng)后停止滴加濃鹽酸⑥向裝置A中滴加濃鹽酸,加熱裝置C至135℃左右(2)儀器b的名稱為,裝置B中盛放的試劑為(填試劑名稱)。

(3)裝置D的作用為

。

Ⅱ.制備S4N4打開止水夾K3,向裝置F中滴入濃氨水,待裝置C中充分反應(yīng)后停止滴加濃氨水,冷卻后停止通冷凝水。(4)生成S4N4的同時(shí)還生成一種常見固體單質(zhì)和一種鹽,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

Ⅲ.分離產(chǎn)物后測定產(chǎn)品的純度稱取5.00g樣品,加入NaOH溶液加熱,使氮元素(雜質(zhì)中不含氮元素)完全轉(zhuǎn)化為NH3,用足量硼酸溶液吸收。將吸收液配成100mL溶液,用移液管移取25.00mL,以甲基紅-亞甲藍(lán)為指示劑用1.000mol·L-1鹽酸進(jìn)行滴定,重復(fù)3次實(shí)驗(yàn),平均消耗20.00mL鹽酸。已知滴定反應(yīng)為(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O2NH4Cl+4H3BO3。(5)所制得的產(chǎn)品中S4N4的純度為。下列實(shí)驗(yàn)操作會(huì)導(dǎo)致測定結(jié)果偏大的是(填字母)。

A.定容時(shí)俯視刻度線B.移液管用蒸餾水洗滌后未用吸收液潤洗C.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后無氣泡D.滴定前仰視滴定管讀數(shù),滴定后俯視讀數(shù)答案:(1)①④②③⑥⑤(2)三頸燒瓶濃硫酸(3)吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境,同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置使二氯化硫水解(4)6SCl2+16NH3S4N4+2S↓+12NH4Cl(5)73.6%AC解析:濃鹽酸與高錳酸鉀在裝置A中制取氯氣,濃鹽酸具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,所以制取的氯氣中有氯化氫和水蒸氣,由于二氯化硫易水解,所以進(jìn)入C裝置的氣體必須是干燥的,氯化氫和S不反應(yīng),所以B裝置應(yīng)是干燥裝置,其中盛裝濃硫酸,由于二氯化硫的沸點(diǎn)較低,為防止其損失,用冷凝管冷凝回流,由于氯氣有毒,不能直接排放,同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置,D裝置中盛裝堿石灰,干燥的氯氣和S在加熱條件下反應(yīng)制取二氯化硫;濃氨水和堿石灰在裝置F中制取氨氣,由于二氯化硫易水解,所以E裝置用于干燥氨氣,二氯化硫與氨氣在裝置C中制備S4N4。(1)為防止熔化的硫與氧氣反應(yīng),該裝置應(yīng)在無氧環(huán)境中進(jìn)行,即要通入氮?dú)?待裝置的空氣排盡之后,制取干燥的氯氣通入C中和S反應(yīng)生成二氯化硫,所以操作步驟的先后順序?yàn)棰佗堍冖邰蔻荨?2)據(jù)儀器b的構(gòu)造可知其名稱為三頸燒瓶;濃鹽酸與高錳酸鉀在裝置A中制取氯氣,濃鹽酸具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,所以制取氯氣中有氯化氫和水蒸氣,氯化氫和S不反應(yīng),由于二氯化硫易水解,所以進(jìn)入C裝置的氣體必須是干燥的,因此B裝置應(yīng)是干燥裝置,其中盛裝濃硫酸。(3)由于氯氣有毒,多余的氯氣不能直接排放,同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置,D裝置中盛裝堿石灰,所以裝置D的作用為吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境,同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置使二氯化硫水解。(4)據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象以及元素種類可知,生成S4N4的同時(shí)還生成的一種常見固體單質(zhì)為S,生成的一種鹽為NH4Cl,反應(yīng)的化學(xué)方程式為6SCl2+16NH3S4N4+2S↓+12NH4Cl。(5)結(jié)合化學(xué)方程式和原子守恒可得出關(guān)系式S4N4~4NH3~4HCl,消耗鹽酸平均體積為20.00mL,所以n(S4N4)=14n(HCl)×10025=14×20.00mL×10-3L·mL-1×1.000mol·L-1×4=0.02mol,所以S4N4的純度為0配制溶液定容時(shí),俯視刻度線,體積偏小,則濃度偏高,造成鹽酸體積偏大,所測結(jié)果偏高,故A正確;移液管用蒸餾水洗滌后未用吸收液潤洗,相當(dāng)于稀釋了吸收液,消耗的鹽酸體積偏小,所測結(jié)果偏低,故B錯(cuò)誤;滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后無氣泡,造成鹽酸體積偏大,所測結(jié)果偏高,故C正確;滴定前仰視滴定管讀數(shù),初次讀數(shù)讀大,滴定后俯視讀數(shù),末次讀數(shù)讀小,即鹽酸體積偏小,所測結(jié)果偏低,故D錯(cuò)誤;故答案為AC。3.(2024·廣東大亞灣區(qū)1月聯(lián)合模擬)氨基甲酸銨(H2NCOONH4)是一種重要的化工原料,可用于藥物合成、制備化學(xué)肥料、滅火劑或洗滌劑等。某化學(xué)興趣小組用如圖所示裝置制取氨基甲酸銨:已知:①制取氨基甲酸銨反應(yīng)為2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0。②氨基甲酸銨溶于水后生成NH4HCO3和NH3·H2O。回答下列問題:(1)儀器甲的名稱是;裝置2的作用是除去CO2中的水蒸氣,其盛裝的試劑是。

(2)裝置7是實(shí)驗(yàn)室制備氨氣,其化學(xué)方程式為

。

(3)液體石蠟鼓泡瓶的作用是

。

(4)實(shí)驗(yàn)制得產(chǎn)品1.173g,其中可能含有碳酸氫銨雜質(zhì)(不考慮碳酸氫銨與一水合氨之間的反應(yīng))。設(shè)計(jì)方案進(jìn)行成分探究,請(qǐng)?zhí)顚懕碇锌崭瘛Ｏ捱x試劑:蒸餾水、稀硝酸、CaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、稀鹽酸。實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1:取固體樣品于試管中,加入蒸餾水至固體溶解得到無色溶液步驟2:向試管中繼續(xù)加入足量澄清石灰水

步驟3:過濾、洗滌、后稱量,沉淀質(zhì)量為1.500g

證明樣品中有碳酸氫銨通過計(jì)算,氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

[M(H2NCOONH4)=78g·mol-1、M(NH4HCO3)=79g·mol-1](5)氨基甲酸銨易分解,用如圖所示裝置測定25℃時(shí)該分解反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp,實(shí)驗(yàn)步驟如下:(Ⅰ)關(guān)閉K3,打開K1和K2,開啟真空泵抽氣至測壓儀數(shù)值穩(wěn)定后關(guān)閉K1。(Ⅱ)關(guān)閉K2,,讀取壓強(qiáng)數(shù)值。測得25℃時(shí)壓強(qiáng)為12.0kPa。①請(qǐng)完善步驟(Ⅱ)的實(shí)驗(yàn)操作:。

②若步驟(Ⅰ)中測壓儀數(shù)值未穩(wěn)定即關(guān)閉K1,Kp測量值(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

答案:(1)長頸漏斗濃硫酸(2)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(3)通過觀察氣泡,調(diào)節(jié)NH3與CO2的通入比例(4)產(chǎn)生白色沉淀干燥79.80%(5)①緩慢開啟K3至U形管兩邊液面相平并保持不變②偏大解析:根據(jù)題中已知反應(yīng),制取氨基甲酸銨需要二氧化碳和氨氣,又由于氨基甲酸銨易分解、易吸水,所以二氧化碳和氨氣必須干燥,且在低溫環(huán)境中反應(yīng),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳和制氨氣的原理,裝置1中為碳酸鈣和鹽酸混合制二氧化碳的反應(yīng),經(jīng)過裝置2中濃硫酸干燥二氧化碳,裝置7中為固體加熱制氨氣,裝置6中堿石灰干燥氨氣,干燥的氨氣和二氧化碳分別通過裝置5、3的液體石蠟鼓泡瓶控制反應(yīng)物的用量,在裝置4三頸燒瓶中發(fā)生反應(yīng)制取氨基甲酸銨,尾氣為氨氣和二氧化碳,其中氨氣有毒,在a處接酸液進(jìn)行吸收處理。(1)裝置2的作用是除去CO2中的水蒸氣,其盛裝的試劑是濃硫酸。(2)裝置7中氯化銨和消石灰反應(yīng)制備氨氣。(3)液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡,調(diào)節(jié)NH3與CO2的通入比例。(4)澄清石灰水與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,過濾、洗滌、干燥后稱量,沉淀質(zhì)量為1.500g,樣品與足量石灰水充分反應(yīng),碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,所以氨基甲酸銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和一水合氨,反應(yīng)的方程式為H2NCOONH4+Ca(OH)2+H2OCaCO3↓+2NH3·H2O;設(shè)碳酸氫銨為xmol,氨基甲酸銨為ymol,由樣品總質(zhì)量可得:79xg+78yg=1.173g,又因?yàn)閚(CaCO3)=0.015mol,由碳原子守恒可得:xmol+ymol=0.015mol,解得x=0.003,y=0.012,則m(H2NCOONH4)=0.012mol×78g·mol-1=0.936g,則氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.936g1.173(5)②若步驟(Ⅰ)中測壓儀數(shù)值未穩(wěn)定即關(guān)閉K1,則體系中的空氣未被完全抽空,導(dǎo)致測量的壓強(qiáng)偏大,則Kp測量值偏大。4.(2024·甘肅二模)草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)是一種黃色難溶于水可溶于稀硫酸的固體,具有較強(qiáng)還原性,受熱易分解,是生產(chǎn)電池、涂料以及感光材料的原材料。某化學(xué)活動(dòng)小組分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)裝置進(jìn)行草酸亞鐵的制備及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。回答下列問題:Ⅰ.制備草酸亞鐵晶體(裝置如圖所示)(1)從b中獲得產(chǎn)品的操作為、、過濾、洗滌、干燥。

(2)實(shí)驗(yàn)過程:先打開K1和K3,待a中反應(yīng)一段時(shí)間后,需要對(duì)開關(guān)進(jìn)行的操作為。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體熱分解產(chǎn)物的探究(3)盛放無水硫酸銅的裝置a的名稱為。

(4)裝置C的作用為。

(5)從綠色化學(xué)考慮,該套裝置存在的明顯缺陷是

。

(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,E中黑色固體變?yōu)榧t色,B、F中澄清石灰水變渾濁,a中無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色,A中硬質(zhì)玻璃管中殘留FeO,則A處反應(yīng)管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

Ⅲ.運(yùn)用熱重分析法推測產(chǎn)物稱取54.0g草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)加熱分解,得到剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示:(7)已知B點(diǎn)時(shí),固體只含有一種鐵的氧化物,根據(jù)上圖可知B點(diǎn)固體物質(zhì)的化學(xué)式為。

答案:(1)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(2)打開K2、關(guān)閉K3(3)球形干燥管(4)吸收二氧化碳(5)缺少處理尾氣CO裝置(6)FeC2O4·2H2OFeO+2H2O+CO2↑+CO↑(7)Fe3O4解析:Ⅰ.制備草酸亞鐵晶體的具體操作為:組裝好裝置后,檢驗(yàn)裝置的氣密性,添加試劑后,先打開K1和K3,將一定量稀硫酸加入a瓶后再關(guān)閉K1,讓a瓶中反應(yīng)先進(jìn)行一段時(shí)間以排除空氣,進(jìn)行上述操作的同時(shí)關(guān)閉K2,一段時(shí)間后,打開K2關(guān)閉K3,將A裝置中的硫酸亞鐵溶液導(dǎo)入裝置B中。Ⅱ.裝置A為草酸亞鐵晶體分解,利用無水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣,B裝置檢驗(yàn)二氧化碳,C裝置吸收二氧化碳,D裝置干燥氣體,E裝置檢驗(yàn)CO,F裝置檢驗(yàn)二氧化碳。(1)b裝置中硫酸亞鐵和草酸銨反應(yīng)生成草酸亞鐵,經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到FeC2O4·2H2O晶體。(2)反應(yīng)一段時(shí)間后,打開K2關(guān)閉K3,將a裝置中的硫酸亞鐵溶液導(dǎo)入裝置b中。(4)C中盛放NaOH溶液,作用是吸收二氧化碳。(5)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生CO,明顯缺陷是缺少處理尾氣CO裝置。(6)FeC2O4·2H2O受熱分解,E中黑色固體變?yōu)榧t色,說明有Cu單質(zhì)生成,B、F