高考化學一輪復習教案 第10章 第2講《工藝流程分析型實驗題》

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第2講　工藝流程分析型實驗題 明礬石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料，明礬石的組成和明礬相似，此外還含有氧化鋁和少量的氧化鐵雜質(zhì)。具體實驗流程如下： 請回答下列問題： (1)操作1所用到的玻璃儀器的名稱是__________________________________________。 (2)由溶液3制取氫氧化鋁的離子方程式為______________________________________。 (3)明礬石焙燒時產(chǎn)生SO2，請你寫出能驗證SO2具有還原性且實驗現(xiàn)象明顯的化學方程式：________________________________________________________________________。 (4)請你寫出驗證溶液1中有NH的實驗過程：____________________________________。 (5)實驗室用Fe2O3與CO反應來制取單質(zhì)Fe。①請按氣流由左到右的方向連接下列各裝置，順序為A→________。②檢查裝置A氣密性的方法是___________________________。③在點燃B處的酒精燈前，應進行的操作是__________________。④裝置C的作用是_______________________________________。 工藝流程的命題來源很廣，與各個知識模塊的結(jié)合點較多，因此分析工業(yè)生產(chǎn)工藝流程題時，應將流程路線，試題設(shè)問和理論知識有機結(jié)合起來，它常常結(jié)合工藝流程考查基本化學實驗問題，可以說它是無機框圖題的創(chuàng)新。流程的呈現(xiàn)形式有： ①操作流程?、谖镔|(zhì)變化流程　③裝置流程。 解題時首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)，即箭頭進出方向，其次依據(jù)流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應——知其然，弄清有關(guān)反應原理，明確目的(如沉淀反應、除雜、分離)——知其所以然，最后聯(lián)系儲存的知識，有效進行信息的利用，準確表述和工整書寫。由于工藝流程常與溶液的配制、物質(zhì)的分離及定量測定等基本操作有機結(jié)合起來，所以復習時牢固掌握實驗基礎(chǔ)知識，才能有效結(jié)合題中的信息，準確答題。 1．孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、Si的化合物。實驗室以孔雀石為原料制備CuSO45H2O及CaCO3，步驟如下： 請回答下列問題： (1)溶液A中的金屬離子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。從下列所給試劑中選擇：實驗步驟中試劑①為________(填代號)，檢驗溶液A中Fe3＋的最佳試劑為________(填代號)。 a．KMnO4 b．(NH4)2S c．H2O2 d．KSCN (2)由溶液C獲得CuSO45H2O，需要經(jīng)過加熱蒸發(fā)、________、過濾等操作。除燒杯、漏斗外，過濾操作還用到另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是________。 (3)制備CaCO3時，應向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化學式)。若實驗過程中有氨氣逸出，應選用下列__________裝置回收(填代號)。 (4)欲測定溶液A中Fe2+的濃度，需要用容量瓶配制某標準溶液，定容時視線應　　　　　，直到_________________________________________________________。 用KMnO4標準溶液滴定時應選用　　　　滴定管(填“酸式”或“堿式”)。 2．過氧化鈣可以用于改善地表水質(zhì)，處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮，也可用于應急供氧等。工業(yè)上生產(chǎn)過氧化鈣的主要流程如下： 已知CaO28H2O呈白色，微溶于水，加熱至350 ℃左右開始分解放出氧氣。 (1)用上述方法制取CaO28H2O的化學方程式是___________________________________； (2)檢驗“水洗”是否合格的方法是_____________________________________________； (3)沉淀時常用冰水控制溫度在0 ℃左右，其可能原因是(寫出兩種)： ①______________________；②________________________________________________________________________。 (4)測定產(chǎn)品中CaO2的含量的實驗步驟： 第一步：準確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體，再滴入少量2 molL－1的H2SO4溶液，充分反應。 第二步：向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液。 第三步：逐滴加入濃度為c molL－1的Na2S2O3溶液至反應完全，消耗Na2S2O3溶液V mL。 【已知：I2＋2S2O＝2I－＋S4O】 ①CaO2的質(zhì)量分數(shù)為____________(用字母表示)； ②某同學第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的CaO2的質(zhì)量分數(shù)可能________(填“不受影響”、“偏低”或“偏高”)，原因是________________________________________________________________________。 3．海水是巨大的資源寶庫，從海水中提取食鹽和溴的過程如下： (1)將NaCl溶液進行電解，在電解槽的陰極區(qū)獲得的產(chǎn)品有________________(填化學式)。 (2)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，其目的是_____________________。 (3)某化學小組的同學為了了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料，Br2的沸點為59 ℃。微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，設(shè)計了如下實驗裝置： ①圖中儀器B的名稱是________，冷卻水的出口為______(填“甲”或“乙”)。 ②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是______________。 ③C中液體的顏色為______________。 ④D裝置的作用是__________________。 第1講　評價與探究型實驗題 第2講　工藝流程分析型實驗題 1．實驗室用貝殼與稀鹽酸反應制備并收集CO2氣體，下列裝置中合理的是__________。 2．實驗室制備H2和Cl2通常采用下列反應： Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 據(jù)此，從下列所給儀器裝置中選擇制備并收集H2的裝置__________(填代號)和制備并收集干燥、純凈Cl2的裝置______________(填代號)。 可選用制備氣體的裝置： 3．鐵是人體必需的微量元素，治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補鐵藥物?！八倭Ψ啤?主要成分：琥珀酸亞鐵，呈暗黃色)是市場上一種常見的補鐵藥物。該藥物不溶于水但能溶于人體中的胃酸。某同學為了檢測“速力菲”藥片中Fe2＋的存在，設(shè)計并進行了如下實驗： (1)試劑Ⅰ是__________。 (2)加入KSCN溶液后，在未加新制氯水的情況下，溶液中也產(chǎn)生了紅色，其可能的原因是________________________________________________________________________。 (3)在實驗中發(fā)現(xiàn)放置一段時間后，溶液的顏色會逐漸褪去。為了進一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同學首先進行了猜想： 編號 猜想 甲 溶液中的＋3價Fe又被還原為＋2價Fe 乙 溶液中的SCN－被過量的氯水氧化 丙 新制氯水具有漂白性，將該溶液漂白 基于乙同學的猜想，請設(shè)計實驗方案，驗證乙同學的猜想是否正確。寫出有關(guān)的實驗操作、預期現(xiàn)象和結(jié)論。 編號 實驗操作 預期現(xiàn)象和結(jié)論 4. 根據(jù)要求完成下列各小題的實驗目的，a、b為活塞，加熱及固定裝置已略去。 (1)驗證碳、硅非金屬性的相對強弱。 ①連接儀器、　　　　　　　　　　　、加藥品后，打開a，關(guān)閉b，然后滴入濃硫酸，加熱。 ②銅與濃硫酸反應的化學方程式是____________________________________________， 裝置A中的試劑是　　　　　　　。 ③能說明碳的非金屬性比硅的非金屬性強的實驗現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)驗證SO2的氧化性、還原性和酸性氧化物的通性。 ①(1)中①操作改為打開b，關(guān)閉a，其他不變。 ②H2S溶液中有淺黃色渾濁出現(xiàn)，其化學反應方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，將其分成兩份，分別滴加下列溶液，將產(chǎn)生的沉淀的化學式填入表中相應位置。 滴加的溶液 氯水 氨水 沉淀的化學式 寫出其中SO2顯還原性生成沉淀的離子方程式：________________________________。 5．純堿、燒堿等是重要的化工原料。 (1)利用右圖所示裝置可間接證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應：將A與B連接，打開止水夾將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，此時的實驗現(xiàn)象是______________，反應的離子方程式是________________________________________________________________。 (2)向100 mL 2 molL－1的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應后將溶液在一定條件下蒸發(fā)結(jié)晶，得到少量的白色固體。試設(shè)計實驗確認該白色固體的成分。 ①提出合理假設(shè)。 假設(shè)1：該白色固體為NaOH和Na2CO3； 假設(shè)2：該白色固體為Na2CO3； 假設(shè)3：該白色固體為NaHCO3； 假設(shè)4：該白色固體為____________。 ②基于假設(shè)1，設(shè)計實驗方案進行實驗證明固體的成分是NaOH和Na2CO3。請在答題卡上寫出實驗步驟及預期現(xiàn)象和結(jié)論。(步驟可不填滿也可增加) 限選實驗試劑及儀器：1 molL－1HCl溶液、1 molL－1MgCl2溶液、0.5 molL－1BaCl2溶液、1 molL－1Ba(OH)2溶液、甲基橙試液、酚酞試液、試管、膠頭滴管、過濾裝置。 實驗步驟 預期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟1： 步驟2： 步驟3： 6. 過碳酸鈉，俗稱固體雙氧水，被大量應用于洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)中，它的制備原理和路線如下： 2Na2CO3＋3H2O2===2Na2CO33H2O2　ΔH＜0 　 　 　 　　　　　↓ 　　　　↓ →→→ 　　　↑　　　　　　　　　　　　 ↓ 　 　　　　　　　　　　 請回答下列問題。 (1)與過碳酸鈉的用途相關(guān)的化學性質(zhì)是________________________________________。 (2)下列物質(zhì)可使過碳酸鈉較快失效的是________。 a．MnO2 b．H2S c．稀硫酸 d．NaHCO3 (3)加入NaCl的作用是_______________________________________________________。 (4)工業(yè)純堿中含有Fe3＋等雜質(zhì)，加入穩(wěn)定劑的作用是與Fe3＋生成穩(wěn)定的配合物，F(xiàn)e3＋對反應的不良影響是___________________________________________________________。 (5)反應的最佳溫度控制在15～20 ℃，溫度偏高時造成產(chǎn)率低的原因可能是________________________________________________________________________， 溫度偏低時造成產(chǎn)率低的原因可能是__________________________________________。 (6)以上流程中遺漏了一步操作，造成所得產(chǎn)品純度偏低，該步操作的名稱是______________。進行該操作的方法是__________________________________。 (7)抽濾也稱吸濾或減壓過濾，是一種實驗室常用的過濾方 法。如圖為減壓過濾裝置圖。 ①抽濾能加快過濾速度的原因是____________________。 ②寫出圖中A、B、C三種儀器的名稱： A　　　　　　、B　　　　　、C　　　　　　。 ③吸濾完畢時，應先拆下B與C或C和抽氣泵間的橡皮 管，然后關(guān)閉水龍頭，其原因是_________________________________________________。 7．硫酸亞鐵銨(NH4)2SO4FeSO46H2O是一種重要化學試劑，實驗室用除去鋅鍍層的鐵片來制取硫酸亞鐵銨，流程如下： 請回答下列問題： (1)確定鋅鍍層被除去的標志是____________________； 計算上述鐵片鋅鍍層的厚度，不需要的數(shù)據(jù)是____________(填序號)。 a．鋅的密度ρ(gcm－3) b．鍍鋅鐵片質(zhì)量m1(g) c．純鐵片質(zhì)量m2(g) d．鍍鋅鐵片面積S(cm2) e．鍍鋅鐵片厚度h(cm) (2)上述流程中：操作 Ⅰ 是取出鐵片、________、________、稱量。 (3)A物質(zhì)可以為________(填編號)。 a．CuCl2 b．CuO c．Cu(NO3)2 d．CuSO4 (4)用無水乙醇洗滌潮濕的硫酸亞鐵銨晶體是為了除去晶體表面殘留的水分，不用加熱烘干的原因是________________________________________________________________。 (5)鑒定所得晶體中含有Fe2＋、NH、SO離子的實驗方法正確的是________(填編號)。 a．取少量樣品于試管，加水溶解，通入適量Cl2，再加KSCN溶液，觀察現(xiàn)象 b．取少量樣品于試管，加水溶解，加入NaOH溶液，露置于空氣中，觀察現(xiàn)象 c．取少量樣品于試管，加水溶解，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，觀察試紙顏色的變化 d．取少量樣品于試管，加水溶解，加入鹽酸后再加入BaCl2溶液，觀察現(xiàn)象 答案 典例剖析 (1)玻璃棒、燒杯和漏斗　(2)AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO　(3)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(其他合理答案也可)　(4)取少量溶液1，加入濃NaOH溶液后加熱，有能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體產(chǎn)生，證明有NH＋4(其他合理答案也可)　(5)①E→B→C→D　②將導氣管插入水槽中，關(guān)閉彈簧夾a和活塞b，微熱圓底燒瓶，導管口有氣泡產(chǎn)生，撤去熱源，導管中形成一段水柱?、蹤z查CO的純度　④除去CO中的CO2，有利于點燃CO 熱點精練 1．(1)c　d (2)冷卻結(jié)晶　引流 (3)NH3 (或NH3H2O)　bd (4)平視凹液面(或平視刻度線)　凹液面的最低處與刻度線相切　酸式 2．(1)CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO28H2O↓＋2NH4Cl (2)可取最后一次洗滌液少許于試管中，再滴加稀硝酸酸化的硝酸銀溶液，看是否產(chǎn)生白色沉淀 (3)①溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率 ②該反應是放熱反應，溫度低有利于提高CaO28H2O的產(chǎn)率 (4)①　②偏高?、鄣嗡偬琒2O在滴定過程中被氧氣氧化 3．(1)H2、NaOH　(2)提高溴的富集程度 (3)①冷凝管　　甲　②Br2腐蝕橡膠 ③深棕紅色或紅棕色?、芪瘴矚? 課時規(guī)范訓練 1．bd 2．e　d 3．(1)稀鹽酸(或稀硫酸) (2)部分Fe2＋被空氣中的氧氣氧化成Fe3＋ (3) 編號 實驗操作 預期現(xiàn)象和結(jié)論 ① 取少量褪色后的溶液，加入KSCN溶液 如果溶液變血紅色，說明乙同學的猜想是合理的；如果溶液不變血紅色，說明乙同學的猜想是不合理的 (其他合理答案也可) 4．(1)①檢查裝置氣密性　②Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　酸性KMnO4溶液?、跘中酸性KMnO4溶液顏色變淺，盛有Na2SiO3溶液的試管中出現(xiàn)白色沉淀 (2)②2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O?、跙aSO4　BaSO3　Ba2＋＋SO2＋Cl2＋2H2O===BaSO4↓＋4H＋＋2Cl－ 5．(1)水沿導管由廣口瓶進入燒瓶(或水倒吸進入燒瓶)　2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O(或OH－＋CO2===HCO)　(2)Na2CO3和NaHCO3 實驗步驟 預期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟1：取少量白色固體于試管中，加適量水溶解，再加0.5 molL－1BaCl2溶液至過量 產(chǎn)生白色沉淀，說明固體中含有Na2CO3； 步驟2：過濾，取少量濾液(或：靜置，用膠頭滴管取上層清液少許)于試管中，再向試管中滴加1～2滴酚酞試液 溶液變紅色，說明固體中含有NaOH 6. (1)強氧化性(漂白性) (2)a、b、c (3)使2Na2CO33H2O2在水中的溶解度降低，析出更多晶體 (4)催化雙氧水的分解 (5)溫度偏高時雙氧水易分解　溫度偏低時反應緩慢 (6)晶體的洗滌　向過濾器中加蒸餾水至剛好淹沒沉淀，靜置，待水自然流出后，再重復操作2～3次 (7)①因為通過抽氣泵(或其他方法)使過濾器下方的壓強降低，濾液上下壓強差增大，從而加快過濾的速度　②布氏漏斗　抽濾瓶　安全瓶?、鄯乐沟刮? 7．(1)反應速率突然減小(或鐵片表面生成的氣泡突然減少)　e　 (2)洗滌　烘干(或干燥) (3)b、d (4)避免加熱過程中晶體受熱分解(或被氧化) (5)b、c、d - 10 -