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  • 2021-07-08 发布

2021版江苏新高考选考化学(苏教版)一轮复习课后达标检测:专题10 6 第四单元 定量分析与工艺流程实验分析

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‎1.聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O),制备过程如下所示:‎ ‎(1)验证固体W焙烧后产生的气体中含有SO2的方法是___________________________。‎ ‎(2)制备绿矾时,向溶液X中加入过量________,充分反应后,经________操作得到溶液Y,再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。‎ ‎(3)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数______________________________‎ ‎(填“偏大”或“偏小”)。‎ 解析:(1)利用SO2的漂白性来鉴别SO2。‎ ‎(2)溶液X中有Fe3+,欲制绿矾,应把Fe3+转化为Fe2+,所以要加过量的铁屑。‎ ‎(3)用pH试纸测定溶液的pH,为了测定的准确性,应选用干燥、洁净的装置。若pH偏小,酸性过强,则形成的聚铁中OH-偏少,SO偏多,导致聚铁中铁的质量分数偏小。‎ 答案:(1)将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中,若品红溶液褪色,加热能恢复原色,证明气体中含有SO2‎ ‎(2)铁屑 过滤 (3)取一小块pH试纸,放在干燥、洁净的表面皿(或玻璃片)上,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测溶液,滴到pH试纸上,然后与标准比色卡比较 偏小 ‎2.利用化学原理可对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。‎ ‎(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(二)某工厂对制铬工业污泥中Cr(Ⅲ)回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):‎ 常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:‎ 阳离子 Fe3+‎ Fe2+‎ Mg2+‎ Al3+‎ Cu2+‎ Cr3+‎ 开始沉 淀时的pH ‎1.9‎ ‎7.0‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎4.7‎ ‎-‎ 沉淀完 全时的pH ‎3.2‎ ‎9.0‎ ‎11.1‎ ‎8.0‎ ‎6.7‎ ‎9.0(>9.0溶解)‎ ‎(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是__________________________(至少写一条)。‎ ‎(2)调pH=8.0是为了除去________(填“Fe3+”“Al3+”“Ca2+”或“Mg2+”)。‎ ‎(3)钠离子交换树脂的原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是________(填“Fe3+”“Al3+”“Ca2+”或“Mg2+”)。‎ ‎(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3溶液。腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol·L-1,请参照上表给出的数据和提供的药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:①______________________;②___________________;③过滤。(提供的药品:Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)‎ 解析:(一)在碱性条件下用铝粉还原NO,根据题意知NO被还原的产物为NH3·H2O,铝元素被氧化成AlO,然后进行书写和配平。‎ ‎(二)先对污泥处理过程做整体分析,过滤Ⅰ的目的是除去污泥中的不溶性杂质,然后用H2O2将难以沉淀的Fe2+氧化成易沉淀的Fe3+,在此过程中Cr3+被氧化成Cr2O。再调节pH至8,通过对照阳离子沉淀pH表可知,此时Fe3+和Al3+完全沉淀,通过过滤Ⅱ后除去沉淀,溶液中还有杂质离子Ca2+、Mg2+,通过钠离子交换树脂可以除去,最后用SO2还原Cr2O得到最终的产物。‎ ‎(三)欲除去CuCl2溶液中的Fe3+和Fe2+,必须先将Fe2+氧化成Fe3+,然后再通过调节pH至3.2~4.7,可以将Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。为了不引入新的杂质,氧化时用Cl2,调节pH用CuO。‎ 答案:(一)2Al+OH-+NO+2H2O===2AlO+NH3·H2O ‎(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可,其他合理答案也可)‎ ‎(2)Fe3+、Al3+ (3)Ca2+、Mg2+‎ ‎(三)通入足量Cl2将Fe2+氧化成Fe3+ 加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7‎ ‎3.(2020·唐山高三检测)硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程示意图:‎ 胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100 g水)见下表:‎ 温度/℃‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ 石膏 ‎0.32‎ ‎0.26‎ ‎0.15‎ ‎0.11‎ ‎0.07‎ 胆矾 ‎32‎ ‎44.6‎ ‎61.8‎ ‎83.8‎ ‎114‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)红棕色滤渣的主要成分是___________________________________________。‎ ‎(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式:________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)操作Ⅰ的温度应该控制在________℃左右。‎ ‎(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为__________________、洗涤、干燥。‎ ‎(5)取样检验是为了确认Fe3+是否除净,有的同学设计如下方案:取样于试管→滴加KSCN溶液。老师的评价是此方案不合理。请指出该方案存在的问题:__________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)反应产物中的NO可以循环使用,试仅用一个化学方程式表示NO转化为HNO3的反应:____________________________________________________________。‎ 解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料中的杂质铁,二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析,由于目的是制胆矾,则投入的硝酸应反应完全;杂质铁应除去,除铁一般方法是将其氧化成Fe3+,然后调节溶液pH使之完全水解生成Fe(OH)3沉淀。‎ 答案:(1)Fe(OH)3 (2)3Cu+2HNO3+3H2SO4===3CuSO4+2NO↑+4H2O (3)100 (4)冷却结晶、过滤 ‎(5)Cu2+的蓝色对少量Fe3+的检验有干扰 (6)4NO+3O2+2H2O===4HNO3‎ ‎4.三氯氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,工业上可以直接氧化PCl3 制备POCl3,反应原理为P4(白磷)+6Cl2===4PCl3,2PCl3+O2===2POCl3。‎ PCl3、POCl3 的部分性质如下:‎ 熔点/℃‎ 沸点/℃‎ 其他 PCl3‎ ‎-112‎ ‎75.5‎ 遇水生成H3PO3 和HCl POCl3‎ ‎2‎ ‎105.3‎ 遇水生成H3PO4 和HCl 某兴趣小组模拟该工艺设计实验装置如下(某些夹持装置、加热装置已略去):‎ ‎(1)仪器a 的名称为______________,装置B中长颈漏斗的作用是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置E用来制取Cl2,反应的离子方程式为_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)为使实验顺利进行,还需补充的装置为_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)反应时,需严格控制三个条件:‎ ‎①先制取__________,缓慢地通入装置C中,直至装置C中的白磷消失后,再通入另一种气体。‎ ‎②装置C用水浴加热控制温度为60~65 ℃,除加快反应速率外,另一目的是________________________________________________________________________。‎ ‎③反应物必须干燥,否则会在装置C中产生大量的白雾,白雾的主要成分为______________(写化学式)。‎ ‎(5)反应结束后通过下面步骤测定POCl3 产品中Cl 的含量。‎ Ⅰ.取x g产品于锥形瓶中,加入足量NaOH 溶液,POCl3 完全反应后加稀硝酸至酸性;‎ Ⅱ.向锥形瓶中加入 0.100 0 mol/L 的AgNO3 溶液40.00 mL,使Cl-完全沉淀;‎ Ⅲ.再向锥形瓶中加入20 mL硝基苯,振荡,使沉淀表面被有机物覆盖;‎ Ⅳ.然后加入指示剂,用c mol/L NH4SCN溶液滴定过量Ag+ 至终点,记下所用体积为V mL。‎ 则产品中Cl的质量分数为________________(写出计算式)。[已知:Ag3PO4 溶于酸,Ksp(AgCl)=3.2×10-9,Ksp(AgSCN)=2×10-12]‎ 解析:(1)仪器a的名称是球形冷凝管;装置A中产生氧气,发生反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑(或2H2O22H2O+O2↑);装置B的作用除观察O2 的流速和干燥O2之外,还有平衡气压,故装置B中长颈漏斗的作用是平衡气压。‎ ‎(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为4H++2Cl-+MnO2Mn2++Cl2↑+2H2O。‎ ‎(3)装置C为氯气和白磷发生反应的装置,反应结束后会有氯气从冷凝管a中逸出,污染空气,需要吸收处理;另外,POCl3 和PCl3 遇水会发生反应,为使实验顺利进行,需要在仪器a后连接装有碱石灰的干燥管,防止空气中水蒸气进入装置C内。‎ ‎(4)①根据题意可知,应先制备出三氯化磷,然后将其氧化为POCl3,所以先制取氯气,缓慢地通入装置C中,直至装置C中的白磷消失后,再通入氧气。‎ ‎②由于PCl3 的沸点是75.5 ℃,因此控制温度为60~65 ℃,其主要目的是加快反应速率,同时防止PCl3 汽化。‎ ‎③POCl3 和PCl3 遇水会发生反应,均生成氯化氢,遇到水蒸气产生大量的白雾,所以反应物必须干燥。‎ ‎(5)根据题意可知,NH4SCN的物质的量为cV×10-3 mol,则与之反应的银离子的物质的量为cV×10-3 mol,而总的银离子的物质的量为4×10-3 mol,所以与氯离子反应的银离子的物质的量为4×10-3 mol-cV×10-3 mol,因此氯离子的物质的量为4×10-3 mol-cV×10-3 mol,则产品中Cl的质量分数为×100%。‎ 答案:(1)球形冷凝管 平衡气压 ‎ ‎(2)4H++2Cl-+MnO2Mn2++Cl2↑+2H2O ‎(3)在仪器a后连接装有碱石灰的干燥管 ‎(4)①Cl2 ②防止PCl3 汽化 ③HCl ‎(5)×100%‎ ‎[或%]‎ ‎5.(2018·高考天津卷)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:‎ Ⅰ.采样 采样步骤:‎ ‎①检验系统气密性;‎ ‎②加热器将烟道气加热至140 ℃;‎ ‎③打开抽气泵置换系统内空气;‎ ‎④采集无尘、干燥的气样;‎ ‎⑤关闭系统,停止采样。‎ ‎(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为_______________________________________。‎ ‎(2)C中填充的干燥剂是________(填序号)。‎ a.碱石灰    b.无水CuSO4    c.P2O5‎ ‎(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。‎ ‎(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_____________________________________。‎ Ⅱ.NOx含量的测定 将v L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO,加水稀释至100.00 mL。量取 20.00 mL该溶液,加入v1 mL c1 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗v2 mL。‎ ‎(5)NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_______________________________________。‎ ‎(7)滴定过程中发生下列反应:‎ ‎3Fe2++NO+4H+===NO↑+3Fe3++2H2O Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O 则气样中NOx折合成NO2的含量为________________mg·m-3。‎ ‎(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”):‎ 若缺少采样步骤③,会使测定结果________。‎ 若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果_______________________________。‎ 解析:(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)C中填充的干燥剂不能吸收NOx,因此不能为碱石灰,而无水CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水,故该干燥剂为P2O5。(3)D的作用是吸收NOx,故该装置中应装有碱液,为洗气瓶装置,气体从长管进、短管出。(4)NOx中的NO2能溶于水且与水反应,故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为NO,则H2O2被还原为H2O,配平离子方程式为2NO+3H2O2===2NO+2H++2H2O。(6)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性,能氧化碱式滴定管下端的橡胶管,因此滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。(7)根据滴定原理,可得原溶液中NO消耗的n(Fe2+)=(c1 mol·L-1×v1×10-3 L-c2 mol·L-1×v2×10-3 L×6)×=5(c1v1-6c2v2)×10-3 mol,则n(NO)=n(Fe2+)=(c1v1-6c2v2)×10-3 mol,故气样中NOx折合成NO2的含量为(c1v1-6c2v2)×10-3 mol×46 000 mg·mol-1÷(v×10-3) m ‎3=×104 mg·m-3。(8)若缺少采样步骤③,则采集的烟道气中混有空气,测定结果偏低;若FeSO4标准溶液部分变质,则消耗的FeSO4标准溶液的体积偏大,测定结果偏高。‎ 答案:(1)除尘 (2)c ‎(3)‎ ‎(4)防止NOx溶于冷凝水 ‎(5)2NO+3H2O2===2H++2NO+2H2O ‎(6)锥形瓶、酸式滴定管 ‎(7)×104‎ ‎(8)偏低 偏高 ‎6.(2020·衡阳三中模拟)氮化钙(Ca3N2) 是一种重要的化学试剂。某化学兴趣小组拟制备氮化钙并测定产品纯度。‎ 已知:①氮化钙极易与水反应;②实验室在加热条件下用饱和NaNO2 溶液和饱和(NH4)2SO4 溶液混合制备N2;③焦性没食子酸溶液用于吸收少量O2。‎ Ⅰ.制备氮化钙 他们选择下列装置设计实验(装置可重复使用):‎ ‎(1)实验室将钙保存在________中(填物质名称)。氮化钙中所含化学键类型是________。‎ ‎(2)气体从左至右,装置连接顺序为____________________________(填代号)。‎ ‎(3)写出装置A中发生反应的化学方程式:____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用化学方法检验氮化钙(Ca3N2)产品中是否混有Ca,设计实验方案:________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.测定产品纯度 利用如图装置测定氮化钙产品纯度(杂质不产生气体,氨不溶于煤油)。‎ ‎(5)当产品与蒸馏水完全反应后,冷却至室温、调平液面、读数。调平液面操作是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)取产品质量为w g,开始量气管读数为V1 mL,最终量气管读数为V2 mL(折合成标准状况),则该样品纯度为________________________(用代数式表示)。如果开始仰视刻度线,终点时俯视刻度线,则测得结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ 解析:(1)钙的密度比煤油的大,钙是活泼金属能与氧气、水反应,所以实验室将钙保存在煤油中;氮化钙是活泼金属元素与活泼非金属元素形成的离子化合物,所以氮化钙含有离子键。‎ ‎(2)金属钙与氮气反应生成氮化钙,氮化钙能与水反应,所以装置B前后都应连接干燥装置;钙能与氧气反应,所以需要用焦性没食子酸溶液除掉氮气中的氧气,装置连接顺序为A→D→C→B→C。‎ ‎(3)装置A中饱和NaNO2 溶液和饱和(NH4)2SO4 溶液在加热条件下发生归中反应生成氮气,反应的化学方程式是2NaNO2+(NH4)2SO4Na2SO4+2N2↑+4H2O。‎ ‎(4)氮化钙与水反应放出氨,钙与水反应生成氢气。检验氮化钙(Ca3N2)产品中是否混有Ca的方法是取少量产品溶于足量的蒸馏水中,将产生的气体依次通过足量的浓硫酸、赤热的氧化铜粉末,若黑色粉末变成红色,则原产品中含有钙,否则不含钙。‎ ‎(5)调平液面是将量气管和水准瓶中的液面保持相平,操作是上下移动水准瓶。‎ ‎(6)样品与水反应生成氨的体积是V2 mL-V1 mL,设样品中Ca3N2 的质量为x g。‎ Ca3N2+6H2O===3Ca(OH)2+2NH3↑‎ ‎148 g 44.8 L x g (V2-V1)×10-3 L =,解得x= ;则该样品纯度为 g÷w g×100%=%。‎ 如果开始仰视刻度线,终点时俯视刻度线,则测得氨的体积偏小,所以测得结果偏低。‎ 答案:(1)煤油 离子键 (2)A→D→C→B→C ‎(3)2NaNO2+(NH4)2SO4Na2SO4+2N2↑+4H2O ‎(4)取少量产品溶于足量的蒸馏水中,将产生的气体依次通过足量的浓硫酸、赤热的氧化铜粉末,若黑色粉末变成红色,则原产品中含有钙,否则不含钙 (5)上下移动水准瓶 (6)% 偏低