初三化学难题.doc

化学兴趣小组利用废烧碱（含少量Na2CO3、NaCl、MgCl2、CaCl2等）制Na2CO3·10H2O。
【制取流程】

【相关资料】①Na2CO3+H2O+CO2＝2NaHCO3
②2NaHCO3      Na2CO3+H2O+CO2↑
③在NaHCO3溶液中加入BaCl2溶液，可发生如下反应：
2NaHCO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl+ H2O+CO2↑
④碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的晶体如下图所示：

【问题讨论】
（1）滤渣主要成分为Mg（OH）2和  ，产生Mg（OH）2的化学方程式     。
（2）操作Ⅰ需使用的玻璃仪器有：烧杯、     和玻璃棒。
（3）取少量溶液B，加入BaCl2溶液，充分混合，若观察到     （填现象），则溶液B中含NaHCO3。 
（4）结晶后，过滤时的温度须低于     ℃。
（5）“母液”不能沿流程中虚线路径循环使用，原因是     （选填序号）。
①“母液”不含Na2CO3            ② “母液”多次循环后，NaCl含量增加
【组成确定】
（6）取少量的粗产品，加水溶解，加足量       （选取数字序号，下同），充分搅拌，再加少量        ，无沉淀，证明其中不含NaCl。
①AgNO3溶液   ②稀盐酸   ③稀硝酸
（7）兴趣小组同学取32.8g干燥粗产品，用如图所示装置（夹持仪器省略）进行实验

查阅资料1：Na2CO3·10H2O加热至32℃，开始分解失水，充分加热可以完全失水；
NaHCO350℃时开始分解，270℃完全分解，Na2CO3受热不分解
查阅资料2：Ba(OH)2溶液能吸收CO2，Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O
①实验前先要       ，再装入粗产品，装置A的作用是       。
②粗产品加热至270℃，据       （填装置编号及现象），可知粗产品中含       。
试题分析：（1）由废烧碱的成分可知滤渣主要成分为Mg（OH）2和CaCO3；氢氧化钠和氯化镁生成氢氧化镁沉淀和氯化钠；（2）过滤法得到滤渣和溶液，故操作Ⅰ过滤需使用的玻璃仪器有：烧杯、漏斗和玻璃棒；（3）依据题给的相关资料可知碳酸氢钠与氯化钡反应能生成二氧化碳气体，而碳酸钠不能，故有气泡产生，证明溶液B中含NaHCO3；（4）结晶得到Na2CO3·10H2O，依据题给的资料可知，高于32℃晶体会分解，故过滤时的温度须低于32℃；（5）因为碳酸钠和氯化钠均可溶于水，结晶后的溶液中含有碳酸钠和氯化钠，碳酸钠是目标成分，氯化钠是杂质，而氯化钠的溶解度受温度影响小，浓度大时蒸发会结晶析出，使得到的晶体不纯，故选②；（6）证明碳酸钠中是否含氯化钠，应先加入过量稀硝酸排除碳酸钠的干扰，再加入硝酸银溶液，不产生白色沉淀，证明没有氯化钠；（7）①实验前要先检查装置的气密性，确保装置不漏气，使称得的数据准确；实验中要称量生成二氧化碳和水的质量，故碱石灰是除去空气中的二氧化碳和水蒸气，使实验数据准确；②因为碳酸钠受热不分解、Na2CO3·10H2O分解产生水蒸气、碳酸氢钠分解能产生二氧化碳和水，进入E装置中，二氧化碳能和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，E装置变浑浊证明粗产品中含碳酸氢钠；C.D增重的m1是两个反应生成的水的质量，E增重的m2是碳酸氢钠分解生成的二氧化碳，碳酸氢钠分解生成的水和二氧化碳的质量比为9:22，故m1：m2>9:22；由m2=1.1g。依据碳酸氢钠分解的化学方程式可以计算出碳酸氢钠的质量为4.2g；③依据题给资料4和可知，此时36℃得到的是Na2CO3·nH2O和碳酸氢钠的混合物，再依据减少的质量是晶体生成的水的质量，利用化学方程式计算即可解得.具体步骤如下：
Na2CO3·10H2O△Na2CO3·nH2O+（10-n）H2O
286                       18（10-n）
32.8g-4.2g=28.6g         32.8g-27.4g=5.4g
  解得n=7  故该剩余固体是Na2CO3·7H2O和NaHCO3的混合物.
工业绿矾(主要成分FeSO4•7H2O)，其中所含固体杂质不含铁元素、不溶于水、加热也不分解．用铁的质量分数为18%以上的工业绿矾可生产复印用高档Fe3O4粉．
(一)原料工业绿矾中铁的质量分数测定
称取30g硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热，使其完全分解，相关数据如图2，对所得产物进行探究，并测定样品中铁的质量分数．
【查阅资料1】绿矾晶体在T1时开始分解，T2时完全失去水，T3时FeSO4开始分解．
(1)实验前，应先_____．
(2)装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有_____，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有_____．
(3)装置A中固体变成红棕色，放入稀盐酸，得黄色溶液，则该红棕色固体是_____．
(4)装置D球形干燥管的作用_____．
(5)从理论上分析，硫酸亚铁晶体分解还生成SO3．根据相关数据分析：①图2中T3至T4过程的反应化学方程式_____；②样品中铁的质量分数=_____．
(6)实验中要持续通入氮气，否则测出的铁的质量分数会_____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
(二)生产复印用高档Fe3O4粉
【生产流程】

【查阅资料2】
①硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示：
温度/℃
0
10
30
50
60
70
80
90
溶解度/g
14.0
17.0
25.0
33.0
35.3
33.0
30.5
27.0
②Fe(OH)2易氧化：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
③获得Fe3O4的反应原理为：Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O
(1)溶解时，用50℃至80℃的热水目的是_____．
(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式_____．
(3)副产品P的化学式是_____．
(4)沉淀M需洗净，检验是否洗净的方法是_____．
(5)若流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的质量比为50：107，则所得产品是_____的Fe3O4(填“纯净”或“不纯净”)．
检查装置的气密性  水  二氧化硫  氧化铁  防止蒸馏水倒吸  2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑  18.7%  偏小  在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率  2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4  Na2SO4  取最后洗涤液，滴加BaCl2溶液  不纯净  
解析：
【查阅资料1】
（1）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果； 
（2）白色硫酸铜粉末遇水变蓝色；二氧化硫具有还原性，能使高锰酸钾溶液褪色；
（3）氧化铁是红棕色固体，能和稀盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁溶液是黄色的；
（4）球形干燥管能够防止液体倒吸；
（5）硫酸亚铁在高温条件下分解能生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫；
根据反应前后的质量差可以计算氧化铁的质量，根据氧化铁的质量可以计算铁元素的质量，进一步可以计算样品中铁的质量分数；
（6）实验中持续通入氮气的目的是为了排出反应生成的水蒸气；
【查阅资料2】
（1）根据硫酸亚铁的溶解度与温度的关系，可以判断在什么温度范围内硫酸亚铁的溶解能力较强；
（2）硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠；
（3）副产品P是硫酸钠；
（4）取洗涤液适量于试管中，滴加氯化钡溶液，如果产生白色沉淀，说明洗涤不干净；如果不产生白色沉淀，说明洗涤干净；
（5）根据Fe（OH）2+2Fe（OH）3Fe3O4+4H2O中的氢氧化亚铁和氢氧化铁反应的质量比，可以判断Fe（OH）2和Fe（OH）3按照一定的质量比反应时，得到的四氧化三铁是否纯净．
解：【查阅资料1】
（1）实验前，应先检查装置的气密性．
故填：检查装置的气密性．
（2）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有二氧化硫．
故填：水；二氧化硫．
（3）装置A中固体变成红棕色，放入稀盐酸，得黄色溶液，则该红棕色固体是氧化铁．
故填：氧化铁．
（4）装置D球形干燥管的作用防止蒸馏水倒吸．
故填：防止蒸馏水倒吸．
（5）①图2中T3至T4过程的反应化学方程式为：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑．
故填：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑．
②解：设反应生成的氧化铁的质量为x，
2FeSO4•7H2O14H2O+SO2↑+SO3↑+Fe2O3 △m（包括水、二氧化硫、三氧化硫）
   556                            160     396 
                                   x    30.0g-10.2g
=，
x=8g，
铁元素的质量为：8g××100%=5.6g，
样品中铁元素的质量分数为：×100%=18.7%；
故填：18.7%．
（6）如果不通入氮气，分解产生的水蒸汽在A管中冷凝，A管质量差变小，通过上述计算过程可以知道铁元素计算的质量变小，铁元素的质量分数会偏小．
故填：偏小．
【查阅资料2】
（1）溶解时，用50℃至80℃的热水目的是在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率．
故填：在50℃～80℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率．
（2）氢氧化钠和硫酸亚铁反应的化学方程式为：2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4．
故填：2NaOH+FeSO4═Fe（OH）2↓+Na2SO4．
（3）副产品P是硫酸钠，硫酸钠的化学式是Na2SO4．
故填：Na2SO4．
（4）沉淀M需洗净，检验是否洗净的方法是取最后洗涤液，滴加BaCl2溶液，如果产生白色沉淀，说明洗涤不干净；如果不产生白色沉淀，说明洗涤干净．
故填：取最后洗涤液，滴加BaCl2溶液．
（5）Fe（OH）2+2Fe（OH）3Fe3O4+4H2O中，Fe（OH）2和Fe（OH）3的质量比为90：107，若流程中产生的Fe（OH）2和Fe（OH）3的质量比为50：107，因为90：107不等于50：107，则所得产品是不纯净的四氧化三铁．
故填：不纯净．

某实验小组利用废硫酸液制备K2SO4并研究CaSO4•2H2O加热分解的产物．
（一）K2SO4的制备

（1）将CaCO3研成粉末的目的是          ．
（2）上述流程中可循环使用的物质有CO2和        （填写化学式）．
（3）反应Ⅲ中相关物质的溶解度如下表．你认为反应Ⅲ在常温下能实现的原因是                       ．
物质
KCl
K2SO4
NH4Cl
M
溶解度/g（25℃）
34.0
11.1
37.2
19.5

（4）不用水而用饱和K2SO4溶液洗涤反应Ⅲ所得晶体的目的是                 ；为检验此晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入         （选填序号，下同），振荡、静置，再向上层清液中滴加         ，观察现象即可判断．
a．AgNO3溶液     b．过量的BaCl2溶液    c．过量的Ba（NO3）2溶液
（二）研究CaSO4•2H2O加热分解的产物．
（5）分离所得的CaSO4•2H2O含有CaCO3，可用盐酸除去，该的化学反应方程式                                                 ．
（6）为了测定CaSO4•2H2O和CaCO3的质量比x：y，实验小组利用如图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验．

①实验前首先要             ，再装入样品．装置A的作用是                  ．
②已知CaSO4•2H2O在160℃生成CaSO4，1350℃时CaSO4开始分解；CaCO3在900℃时分解完全．现控制B装置温度900℃进行实验并采集了如下数据：
a．反应前玻璃管与样品的质量m1g       b．反应后玻璃管中固体的质量为m2g
c．装置C实验后增重m3g               d．装置D实验后增重m4g
某同学选用b、d或c、d数据组合求出x：y的值，若无装置E，则实验测定结果将    （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．你认为还可选用上述的       （选填序号）两个数据组合也可求出x：y的值．
（7）CaSO4•2H2O受热会逐步失去结晶水．取纯净CaSO4•2H2O固体3.44g，放在（5）的实验装置B中进行加热，测定固体质量随温度的变化情况如图所示．①G点固体的化学式是                     ．

②将T2～1400℃温度段加热固体所产生的气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色，则H～I段发生反应的化学方程式为                               ．

（1）加快反应速率（或使反应更充分或提高原料的利用率等合理答案均给分）．
（2）CaCO3
（3）常温下K2SO4的溶解度小．
（4）减少K2SO4的溶解．c    a
（5）CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
（6）①检查装置的气密性．除去空气中的CO2和H2O（意思相近均给分）．②偏小  b、c
（7）①CaSO4•H2O ②2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑

试题分析：（1）将CaCO3研成粉末，可以增大反应物的接触面积，其目的是加快反应速率．（2）观察上述流程，发现二氧化碳和碳酸钙既是反应物也是生成物，故可循环使用的物质有CO2和CaCO3．（3）根据复分解反应发生的条件，反应Ⅲ中随没有不溶物，但常温下K2SO4的溶解度小，在生成物中会以沉淀的形式出现，故反应可以进行．（4）不用水而用饱和K2SO4溶液洗涤反应Ⅲ所得晶体的目的是减少K2SO4的溶解；为检验此晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入过量的Ba（NO3）2溶液，振荡、静置，目的是除去硫酸根，再向上层清液中滴加AgNO3溶液，如果没有白色沉淀，说明洗涤干净．（5）碳酸钙能与稀盐酸反应，硫酸钙和稀盐酸不反应，故分离所得的CaSO4•2H2O含有CaCO3，可用盐酸除去，该的化学反应方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O．（6）为了测定CaSO4•2H2O和CaCO3的质量比x：y，①实验前首先要检查装置的气密性，再装入样品．装置A的作用是除去空气中的CO2和H2O，防止它们影响实验结果．②装置E的作用是吸收空气中的水和二氧化碳，如没有装置E，则实验测定结果将偏小．通过装置C可确定生成水的质量，故还可选用上述的bc两个数据组合也可求出x：y的值．（7）CaSO4•2H2O受热会逐步失去结晶水．取纯净CaSO4•2H2O固体，放在（5）的实验装置B中进行加热，①G点处减少的质量是失去了部分结晶水后的质量，故此时固体的化学式是CaSO4•H2O．②将T2～1400℃温度段加热固体所产生的气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色，说明生成了二氧化硫气体，则H～I段发生反应的化学方程式为 2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑．
点评：此题全面考查了学生对知识的掌握和应用能力，难度比较大，解答时一定要注意知识的前后的联系和综合运用．
3

某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的化肥厂联合设计了制备（NH4）2SO4的工艺流程．
【工艺流程及原理】

沉淀池中发生的主要化学反应为：CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4
【讨论交流】
（1）操作a的名称是________，若在实验室进行此操作，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要________．
（2）经操作a后得到的固体物质在煅烧炉中高温分解生成X和Y两种物质，该工艺中，Y被作为原料之一循环利用．Y的化学式为________．
（3）沉淀池中也可能生成少量NH4HCO3，该反应的化学方程式为________．
【硫酸铵化肥等级测定】
（1）判断（NH4）2SO4化肥中有无NH4HCO3：
取少量试样溶于水，滴加足量的________，无气泡产生，则可判断该化肥中不存在NH4HCO3．
（2）化肥中氮元素含量的测定（已确定该化肥中不存在NH4HCO3杂质）：
【查阅资料】
①已知：（NH4）2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3↑+2H2O
氨气极易溶于水，其水溶液为氨水．氨水呈碱性，不稳定，易挥发．
②工业判断硫酸铵化肥等级指标如下：
指标
项目
优等品
合格品
氮（N）含量
≥21.0%
≥20.5%
【实验设计】
按右图所示装置进行实验．
（1）实验过程中，往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液，并加热使硫酸铵充分反应完全转化为NH3．
（2）烧杯中的试剂是为了吸收产生的氨气，下列最适宜的试剂是________（填序号）；
①水；②浓HCl；③稀H2SO4；④NaOH溶液
烧杯中干燥管的作用是________．
【交流讨论】
实验小组的同学认为，用上述实验装置测得的结果可能会出现下列情况．
（1）甲同学认为：应在实验装置A、B之间增加一个装有________（填“浓硫酸“或“碱石灰”）的干燥装置，否则实验测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏高．
（2）乙同学认为：在实验装置A、B之间增加正确的干燥装置后进行实验，测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏低，理由是________．
【实验测定】
经讨论后，他们改进了实验装置，排除了可能产生误差的因素，重新进行实验．
取硫酸铵化肥样品13.5 g进行实验，测得B装置增重与反应时间的关系如右图所示．请通过计算判断该化肥的等级．
计算过程：
该化肥的等级为________品．
解析：