高三化学一轮练出高分102物质制备与工艺流程分析型实验题.doc

1．实验室常用强氧化剂(如KMnO4、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸的方法来制备氯气，某研究性学习小组欲探究用Na2O2与浓盐酸制备并检验氯气。供选用的实验试剂及装置如下图所示(部分导管、蒸馏水略)。
a．Na2O2　b．浓盐酸　c．碱石灰　d．NaOH溶液　e．淀粉­KI溶液　f．CaCO3　g．石蕊试液　h．饱和NaCl溶液

(1)写出用Na2O2与浓盐酸制备氯气的化学方程式_____________________________
______________________________________________________________________。
(2)下表中的装置组合最合理的是__________(填序号，需考虑实验结束撤除装置时残留有害气体的处理)。
组合
制备装置
净化装置
检验装置/试剂
尾气处理装置
A
③
②
⑦/e
⑤
B
③⑥
①
⑧/g
①
C
④
①
⑤/e
②
D
⑥
⑤
⑧/g
①
(3)尾气经处理后仍有较多气体排出，其主要原因可用化学方程式表示为_______________________________________________________________________。
(4)某小组成员建议用双氧水代替过氧化钠进行实验更好，请你给出两条合适的理由：
①_____________________________________________________________________，
②_____________________________________________________________________。
答案　(1)Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O
(2)D
(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或4Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑)
(4)①Na2O2能与水反应，会使原料的利用率降低　②双氧水比Na2O2更经济　③产生等量的Cl2，用双氧水消耗盐酸的量少　④Na2O2能与水反应，生成的NaOH能与盐酸反应　⑤Na2O2能与水反应，生成的NaOH吸收了Cl2(填写其中任意两条即可)
解析　Na2O2具有强氧化性，能把Cl－氧化成Cl2，制备时应把浓盐酸滴到Na2O2固体上，所以应选⑥作为制备装置，装置⑤可观察导气管是否堵塞，利用KI­淀粉溶液或石蕊试液检验Cl2，根据装置应选择⑧/g，可用NaOH溶液吸收Cl2。在此实验中，不可避免Na2O2和水反应生成Cl2。
2．次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)在印染、医药以及原子能工业中应用广泛，已知次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，且在120 ℃以上发生分解。以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下：
步骤1：在烧瓶中(装置如图所示)加入一定量Na2SO3和水，搅拌溶解，缓慢通入SO2，至溶液pH约为4，制得NaHSO3溶液。

步骤2：将装置A中导气管换成橡皮塞。向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液，在80～90 ℃下，反应约3 h，冷却至室温，抽滤。
步骤3：将滤液真空蒸发浓缩，冷却结晶，抽滤。
(1)仪器A的名称为__________，冷凝管进水口________(填“a”或“b”)，装置C的作用是________________。
(2)①步骤2中，应采用何种加热方式____________，优点是________________；
②冷凝管中回流的主要物质除H2O外还有__________(填化学式)。
(3)在抽滤操作中，仪器除抽气泵、烧杯、玻璃棒、布氏漏斗外，还必须使用属于硅酸盐材料的仪器(或装置)有____________________。抽滤所用的滤纸应略________(填“大于”或“小于”)布氏漏斗内径，并将全部小孔盖住。
(4)步骤3中不在敞口容器中蒸发浓缩的原因是_____________________________。
答案　(1)三颈烧瓶　a　吸收二氧化硫，并防止倒吸
(2)①水浴加热　均匀受热、容易控制温度　②HCHO
(3)抽滤瓶、安全瓶　小于
(4)防止产物被空气氧化
解析　(1)由于冷凝管的作用是冷凝回流，所以冷凝水应从下口通入。
(2)根据次硫酸氢钠甲醛的分解温度应选择水浴加热，水浴加热均匀，且容易控制；由于HCHO易挥发，应使HCHO回流再利用。
(4)由于次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，所以蒸发浓缩时不能在敞口容器中进行。
3．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：
25 ℃时
pH值
饱和H2S溶液
3.9
SnS沉淀完全
1.6
FeS开始沉淀
3.0
FeS沉淀完全
5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，可选用的试剂为________。
A．KSCN溶液 B．NaOH溶液
C．KMnO4溶液 D．苯酚溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是____________；在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是_______________________________________________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为____________、冷却结晶、_________________________。
(4)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②___________________________________________________________。
答案　(1)AD
(2)除去溶液中的Sn2＋，并防止Fe2＋被氧化　防止Fe2＋生成沉淀
(3)蒸发浓缩　过滤洗涤
(4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗
解析　(1)检验Fe3＋可用KSCN或苯酚溶液。
(2)操作Ⅱ中，通入H2S至饱和时，SnS完全沉淀且能防止Fe2＋被氧化(因为－2价硫的还原性更强)，加入H2SO4，至pH＝2，可以防止Fe2＋生成沉淀。由于绿矾中带有结晶水，所以应采取蒸发浓缩，冷却结晶的方法，在洗涤沉淀时，用冰水洗涤可降低FeSO4·7H2O的溶解度。
4．化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌。同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁，为了充分利用制氢废液，常用其制备皓矾(ZnSO4·7H2O)。某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾。制备皓矾的实验流程如下图所示。

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0，试回答下列问题：
(1)加入的试剂①，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等，最好选用________，其理由是
______________________________________________________________________。
(2)加入的试剂②：供选择使用的有：a.Zn粉、b.ZnO、c.Zn(OH)2、d.ZnCO3、e.ZnSO4等，可选用__________。
(3)从晶体1→晶体2，该过程的名称是__________。
(4)在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是_____________________________________________________________________。
答案　(1)20%的H2O2　将制氢废液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，同时避免引入新的杂质
(2)bcd　(3)重结晶
(4)为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率
解析　(1)根据Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋沉淀的pH值，为了沉淀Fe3＋、Fe2＋而不沉淀Zn2＋，应用H2O2，把Fe2＋氧化成Fe3＋。
(2)为了促进Fe3＋水解应降低H＋的浓度，但不能引入杂质离子，所以应加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3，但不能使用Zn粉，因为是从制H2的废液中制得皓矾。
(3)由于晶体I不纯，所以应采取重结晶的方法。
(4)在洗涤皓矾时，为了减少损失，可用酒精洗涤。
5．加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末，常温下性质稳定，加热至560 ℃开始分解。在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应。工业生产碘酸钾的流程如下：

(1)已知步骤①反应器发生的反应中，单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6∶11，则反应器中发生反应的化学方程式为
_____________________________________________________________________。
(2)步骤②中调节pH＝10的目的是_______________________________________。
参照碘酸钾的溶解度：
温度/℃
20
40
60
80
KIO3 g/100 g H2O
8.08
12.6
18.3
24.8
操作③的方法是_____________________________________________________。
(3)检验加碘食盐中的碘元素，学生甲利用碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生反应，然后用四氯化碳检验生成的碘单质时，甲应观察到的明显现象有_______________________________________________________________________。
学生乙对纯净的NaCl进行了如下实验：取1 g纯净的NaCl，加3 mL水配成溶液，然后滴入5滴淀粉溶液和1 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，振荡，溶液无变化，然后再滴入1滴1 mol·L－1的H2SO4，振荡，一段时间后溶液变浅蓝色。请推测实验中产生蓝色现象的可能原因，用离子方程式表示
______________________________________________________________________。
(4)学生丙查阅有关食品碘强化剂的资料后知道，碘酸钙也是一种允许使用的食品碘强化剂，它是一种白色结晶或结晶性粉末，难溶于水和乙醇。丙同学在氯化钙溶液中加入理论量的碘酸钾溶液，反应生成的沉淀经水洗后，室温下干燥得碘酸钙晶体，加热至160～540 ℃变成无水物，此时固体质量为原晶体质量的78.3%，写出制备碘酸钙晶体的离子方程式：_________________________________________________；
检验沉淀已经洗涤干净的方法是_________________________________________。
答案　(1)6I2＋11KClO3＋3H2O===6KH(IO3)2＋5KCl＋3Cl2↑
(2)使KH(IO3)2转化为KIO3　蒸发结晶
(3)液体分层，下层液体呈现紫红色　4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O
(4)Ca2＋＋2IO＋6H2O===Ca(IO3)2·6H2O　在最后一次洗涤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀说明已经洗涤干净
解析　(2)KH(IO3)2可以和碱反应，所以当pH＝10时，可以使KH(IO3)2转化为KIO3，由于KIO3的溶解度受温度的影响较大且分解温度较高，所以采取蒸发结晶的方法。
(3)KIO3和KI在酸性条件下发生氧化还原反应生成I2，加入CCl4，下层呈紫红色。在酸性条件下，I－可被空气中的O2氧化成I2，所以当加入淀粉溶液时呈蓝色。
(4)设Ca(IO3)2·xH2O，根据题意：×100%＝78.3%，x＝6，所以Ca2＋＋2IO＋6H2O===Ca(IO3)2·6H2O检验沉淀是否洗净，应取最后一次洗涤液。