（江蘇專(zhuān)用）高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 優(yōu)編增分練：高考?jí)狠S大題特訓(xùn) 題型四 綜合實(shí)驗(yàn)探究-人教版高三化學(xué)試題

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1、題型四　綜合實(shí)驗(yàn)探究 1．(2018·鹽城市高三上學(xué)期期中)NH4Al(SO4)2·12H2O (銨明礬) 可用作泡沫滅火器的內(nèi)留劑、石油脫色劑等。用氧化鐵和鋁粉等物質(zhì)做鋁熱反應(yīng)后的鋁灰及硫酸銨等為原料制備銨明礬的實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)鋁灰用“水洗”的目的是________________________；堿溶時(shí)，需在約90 ℃條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為_(kāi)___________。 (2)“過(guò)濾1”所得濾渣主要成分為_(kāi)_______。 (3)用下圖左邊裝置制備CO2時(shí)，適宜的藥品A為_(kāi)___________________、B為_(kāi)__________________________

2、_____________________________________________； “沉鋁”時(shí)，通入過(guò)量CO2 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 _______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾2”所得濾渣制取銨明礬的實(shí)驗(yàn)方案：稱(chēng)取一定質(zhì)量“過(guò)濾2”的濾渣，放入燒杯中，___________________________

3、___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 靜置，過(guò)濾、洗滌、晾干，得到NH4Al(SO4)2·12H2O [實(shí)驗(yàn)中須使用到3 mol·L－1硫酸、(NH4)2SO4、蒸餾水、氨水、pH 試紙； 已知：NH4Al(SO4)2飽和溶液的pH約為1.5，幾種物質(zhì)的溶解度曲線見(jiàn)

4、右上圖]。 答案　(1)除去KCl等可溶性雜質(zhì)　水浴加熱 (2)Fe (3)塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等)　飽和NaHCO3溶液　AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (4)加入適量蒸餾水，加熱并在不斷攪拌下加入3 mol·L－1硫酸至沉淀恰好完全溶解，再加入計(jì)算量的(NH4)2SO4，用3 mol·L－1硫酸和氨水調(diào)節(jié)溶液的pH 在1～2之間，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶 解析　鋁灰水洗的目的是洗去表面可溶性雜質(zhì)，在90 ℃水浴條件下，用NaOH溶液進(jìn)行溶解，Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，過(guò)濾除去鐵等不溶性雜質(zhì)，向?yàn)V液中通入CO2, AlO＋CO2＋2H

5、2O===Al(OH)3↓＋HCO ，提純得到較純的Al(OH)3再制備N(xiāo)H4Al(SO4)2。 (3)制備CO2時(shí)，適宜的藥品A 為塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等) 、B 為飽和NaHCO3溶液(除去揮發(fā)出來(lái)的HCl)。 2．(2018·南京三校高三第四次模擬)實(shí)驗(yàn)室回收利用廢舊鋰離子電池正極材料錳酸鋰(LiMn2O4)的一種流程如下： (1)廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，拆解不當(dāng)易爆炸、著火，為了安全，對(duì)拆解環(huán)境的要求是________。 (2)“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)離子方程式：

6、_________________________________________。 如果采用鹽酸溶解，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點(diǎn)是________________。 (3)“過(guò)濾2”時(shí)，洗滌Li2CO3沉淀的操作是______________________________________ _______________________________________________________________________。 (4)把分析純碳酸鋰與二氧化錳兩種粉末，按物質(zhì)的量1∶4混合均勻加熱可重新生成LiMn2O4，升溫到515 ℃時(shí)，開(kāi)

7、始有CO2產(chǎn)生，同時(shí)生成固體A，比預(yù)計(jì)碳酸鋰的分解溫度(723 ℃)低很多，可能的原因是____________________________________________。 (5)制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100 ℃開(kāi)始分解；Mn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH＝7.7。請(qǐng)補(bǔ)充由上述過(guò)程中，制得的Mn(OH)2制備高純MnCO3的操作步驟[實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH]：向Mn(OH)2中邊攪拌邊加入 _________________________________________________________

8、_______________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)隔絕空氣和水分 (2)2LiMn2O4＋10H＋＋3H2O2===2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O　反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境 (3)沿著玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出，重復(fù)操作2～3次 (4)MnO2作為催化劑，降低了碳酸鋰的分解溫度　 (5)H2SO4溶液，固體溶解，加入 Na2CO3，并控制溶液 pH＜7.7，過(guò)濾，用少量的乙醇洗滌，在低于100 ℃條件下真空干

9、燥 解析　(1)廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，鋰化學(xué)性質(zhì)活潑，鋰可與空氣中的O2和H2O反應(yīng)，對(duì)拆解環(huán)境的要求是：隔絕空氣和水分。 (2)“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物，LiMn2O4被還原成Mn(NO3)2，則H2O2被氧化成O2，反應(yīng)中1 mol LiMn2O4參與反應(yīng)得到3 mol電子，1 mol H2O2失去2 mol電子，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiMn2O4＋10HNO3＋3H2O2===2LiNO3＋4Mn(NO3)2＋3O2↑＋8H2O，反應(yīng)的離子方程式為2LiMn2O4＋10

10、H＋＋3H2O2===2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O。若采用鹽酸溶解，鹽酸作還原劑被氧化成Cl2，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合物的缺點(diǎn)是：反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境。 (5)根據(jù)題目提供的試劑分析，制備MnCO3的原理為：Mn(OH)2＋H2SO4===MnSO4＋2H2O、MnSO4＋Na2CO3===MnCO3↓＋Na2SO4，pH＝7.7時(shí)開(kāi)始形成Mn(OH)2沉淀，加入Na2CO3沉淀Mn2＋時(shí)控制pH<7.7；制備MnCO3的步驟為：向Mn(OH)2中加入H2SO4，固體溶解轉(zhuǎn)化為MnSO4溶液，向MnSO4溶液中加入Na2CO3并控制pH<7.7獲得MnCO3沉淀；由

11、于“MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100 ℃開(kāi)始分解”，所以為了減少M(fèi)nCO3的氧化變質(zhì)和分解以及溶解損失，過(guò)濾分離出MnCO3后，用乙醇洗滌，在低于100 ℃條件下真空干燥。 3．(2018·泰州中學(xué)高三第四次模擬)紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)廣泛用作強(qiáng)氧化劑、鞣革劑。以鉻礦石(主要成分為Cr2O3，還含有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制取紅礬鈉的流程如下： 已知：①CrO與Cr2O存在如下平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，當(dāng)pH<3時(shí)，以Cr2O為主，當(dāng)pH>9時(shí)，以CrO為主。 ②鈉鹽在不同溫度下的溶解度(g)： 溫度(℃)

12、10 20 30 40 50 60 70 80 Na2SO4 9.0 19.4 40.8 48.8 46.7 45.3 44.1 43.7 Na2Cr2O7 170.2 180.1 196.7 220.5 248.4 283.1 323.8 385.4 注：32.38 ℃以上，與飽和溶液平衡的固相為無(wú)水Na2SO4，以下則為Na2SO4·10H2O。 ③Cr3＋完全沉淀時(shí)pH為6.8，Cr(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)pH為12。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)煅燒鉻礦石時(shí)，生成Na2CrO4的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________

13、__________ ________________________________________________________________________。 (2)濾渣Ⅱ的成分是______________(填化學(xué)式)。 (3)有人認(rèn)為工藝流程中“用稀硫酸調(diào)pH”改為“通入過(guò)量CO2”，不需調(diào)節(jié)pH同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，理由是 ________________________________________________________________________。 (4)向紅礬鈉溶液中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到_____

14、_________(填字母)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．80 ℃ B．60 ℃ C．40 ℃ D．10 ℃ (5)該工藝所得副產(chǎn)品主要為無(wú)水硫酸鈉并混有少量重鉻酸鈉，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從副產(chǎn)品中獲得芒硝(Na2SO4·10H2O)的實(shí)驗(yàn)方案：將該副產(chǎn)品按固液質(zhì)量比100∶230溶于熱水，加入稍過(guò)量的Na2SO3溶液，攪拌，_____________________________________________________ ________________________________________________________

15、________________ ________________________________________________________________________， 過(guò)濾，洗滌，低溫干燥(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑：稀H2SO4、NaOH溶液)。 答案　(1)2Cr2O3＋4Na2CO3＋ 3O24Na2CrO4＋4CO2 (2)H2SiO3、 Al(OH)3 (3)過(guò)量的CO2不會(huì)使Al(OH)3溶解，生成的NaHCO3在后續(xù)步驟中加入稀硫酸可以除去 (4)D (5)緩緩加入稀H2SO4，靜置，冷卻自然結(jié)晶，過(guò)濾，將晶體用熱水溶解，加入適量NaOH溶液至溶液pH約

16、為6.8～12，趁熱過(guò)濾，將濾液冷卻自然結(jié)晶 解析　(2)濾液Ⅰ中加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH可生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀，因此濾渣 Ⅱ 的成分是H2SiO3、 Al(OH)3。(3)通入過(guò)量CO2，可以生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，過(guò)量的CO2不會(huì)溶解Al(OH)3，生成的NaHCO3加入稀硫酸可以除去。(4)向紅礬鈉溶液中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固體，由溶解度圖示可知，冷卻到10 ℃時(shí)得到的K2Cr2O7固體最多。 (5)要從副產(chǎn)品中獲得芒硝，可以設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)方案：將該副產(chǎn)品按固液質(zhì)量比100∶230溶于熱水，加入稍過(guò)量的Na2SO3溶液，攪拌

17、，向所得的溶液中加入稀硫酸，然后靜置，讓溶液冷卻自然結(jié)晶。對(duì)靜置后的溶液進(jìn)行過(guò)濾，將得到的晶體溶于熱水中，然后加入適量的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為6.8～12，趁熱過(guò)濾，將得到的濾液冷卻自然結(jié)晶，得到芒硝。 4．(2018·江蘇省海安高級(jí)中學(xué)高三1月月考)謝弗勒爾鹽(Cu2SO3·CuSO3·2H2O)是一種深紅色固體，不溶于水和乙醇，100 ℃時(shí)發(fā)生分解?？捎蒀uSO4·5H2O和SO2等為原料制備，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示： (1)裝置A在常溫下制取SO2時(shí)，用較濃的硫酸而不用稀硫酸，其原因是____________________。 (2)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______

18、________________________ ____________________________________________________________________。 (3)裝置C的作用是____________。 (4)從B中獲得的固體需先用蒸餾水充分洗滌，再真空干燥。①檢驗(yàn)洗滌已完全的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________

19、________。 ②不用烘干的方式得到產(chǎn)品，其原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)請(qǐng)補(bǔ)充完整由工業(yè)級(jí)氧化銅(含少量FeO)制備實(shí)驗(yàn)原料(純凈CuSO4·5H2O)的實(shí)驗(yàn)方案：向工業(yè)級(jí)氧化銅中邊攪拌邊加入稍過(guò)量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解， ________________________________________________________________________

20、 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 過(guò)濾，用95%酒精洗滌晶體2～3次，晾干，得到CuSO4·5H2O。已知：①該溶液中氫氧化物開(kāi)始沉淀與沉淀完全時(shí)的pH范圍分別為：Fe(OH)2(5.8,8.8)；Cu(OH)2(4.2,6.7)；Fe(OH)3(1.1,3.2)。②在水溶液中超過(guò)100 ℃，硫酸銅晶體易失去結(jié)晶水。③硫酸銅晶體溶解

21、度曲線如圖所示： 答案　(1)二氧化硫易溶于水 (2)3Cu2＋＋3SO2＋6H2O===Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SO (3)防止倒吸 (4)①取少量最后一次的洗滌過(guò)濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全?、诜乐怪x弗勒爾鹽發(fā)生分解 (5)邊攪拌邊向其中滴入H2O2溶液，加入適量純凈的CuO[或Cu(OH)2]，調(diào)節(jié)3.2

22、·2H2O)，D裝置用來(lái)吸收未反應(yīng)完的二氧化硫有毒氣體。 (1)二氧化硫易溶于水，用濃硫酸含水量少，且能吸水，有利于二氧化硫的逸出。 (2)裝置B中硫酸銅與二氧化硫生成產(chǎn)物 Cu2SO3·CuSO3·2H2O，銅元素化合價(jià)降低到＋1價(jià)，則二氧化硫中硫元素升高到＋6價(jià)，則該離子方程式為：3Cu2＋＋3SO2＋6H2O===Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SO。 (4)①產(chǎn)物若未洗滌干凈，則表面含有硫酸根離子，檢驗(yàn)硫酸根離子即可，方法為：取少量最后一次的洗滌過(guò)濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全。 ②由題可知，謝弗勒爾鹽受熱

23、易分解，不能烘干。 (5)由工業(yè)級(jí)氧化銅(含少量FeO)制備實(shí)驗(yàn)原料(純凈CuSO4·5H2O)，向工業(yè)級(jí)氧化銅中邊攪拌邊加入稍過(guò)量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解，得到硫酸銅和硫酸亞鐵的混合溶液，需將亞鐵離子除去，根據(jù)題目中信息，亞鐵離子以沉淀形式除去時(shí)銅離子有損失，而鐵離子完全沉淀時(shí)對(duì)銅離子無(wú)損失，則應(yīng)先將亞鐵離子氧化為鐵離子，考慮不引入新雜質(zhì)，應(yīng)選擇雙氧水，再調(diào)節(jié)pH將鐵離子沉淀，故操作為：向工業(yè)級(jí)氧化銅中邊攪拌邊加入稍過(guò)量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解，邊攪拌邊向其中滴入H2O2溶液，加入適量純凈的CuO[或Cu(OH)2]調(diào)節(jié)3.2＜pH＜4.2，靜置，過(guò)濾，將濾液水浴加熱蒸發(fā)，濃縮至表

24、面出現(xiàn)晶膜，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，用95%酒精洗滌晶體2～3次，晾干，得到CuSO4·5H2O。 5．(2017·淮陰中學(xué)高三下學(xué)期期初考試)以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料，制備高純PbO，實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下： (1)過(guò)程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________ __________________________________________

25、______________________________。 (2)過(guò)程Ⅰ中，F(xiàn)e2＋催化過(guò)程可表示為 i：2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O ii：…… ①寫(xiě)出ii的離子方程式：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②下列實(shí)驗(yàn)方案可驗(yàn)證上述催化過(guò)程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。 A．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液

26、幾乎無(wú)色，再加入少量PbO2，溶液變紅。 B．________________________________________________________________________。 (3)PbO溶解在NaOH溶液中，其溶解度曲線如圖所示。 ①過(guò)程Ⅱ的目的是脫硫。濾液Ⅰ經(jīng)處理后可在過(guò)程Ⅱ中重復(fù)使用，其目的是________(填字母)。 A．減小PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率 B．重復(fù)利用NaOH，提高原料的利用率 C．增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率 ②過(guò)程Ⅲ的目的是提純，結(jié)合上述溶解度曲線，簡(jiǎn)述過(guò)程Ⅲ的操作：____________________________

27、____________________________________________。 答案　(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (2)①2Fe3＋＋Pb＋SO===PbSO4＋2Fe2＋ ②取A中紅色溶液少量，加入過(guò)量Pb，充分反應(yīng)后，紅色褪去 (3)①AB ②將粗PbO溶解在一定量35% NaOH溶液中，加熱至110 ℃，充分溶解后，趁熱過(guò)濾，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥得到PbO固體 解析　(1)結(jié)合工藝流程圖，過(guò)程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4和水，化學(xué)方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

28、 (2)①催化劑參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變，ⅰ中Fe2＋被氧化為Fe3＋，ⅱ中Fe3＋被還原成Fe2＋，離子方程式：2Fe3＋＋Pb＋SO===PbSO4＋2Fe2＋。 ②取A中紅色溶液少量，溶液中存在平衡，F(xiàn)e3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入過(guò)量Pb，F(xiàn)e3＋ 被還原成Fe2＋ ，平衡逆向移動(dòng)，充分反應(yīng)后，紅色褪去。 (3)①過(guò)程Ⅱ脫硫過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4＋2NaOH===PbO＋Na2SO4＋H2O，由于PbO能溶解于NaOH溶液，因此濾液Ⅰ中含有Pb元素，重復(fù)使用濾液Ⅰ可減少PbO的損失，且濾液Ⅰ中過(guò)量的NaOH可以重復(fù)利用，提高原料的利用率，故選AB。 ②根據(jù)PbO的溶解度曲線，提純的方法是將粗PbO溶解在NaOH溶液中，結(jié)合溶解度曲線，NaOH濃度越高、溫度越高，PbO的溶解度越大，將粗PbO溶解在一定量35% NaOH溶液中，加熱至110 ℃，充分溶解后，趁熱過(guò)濾，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥得到PbO固體。