高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案 第10章 第2講《工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題》

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第2講　工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)流程如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)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(shí)產(chǎn)生SO2，請(qǐng)你寫出能驗(yàn)證SO2具有還原性且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (4)請(qǐng)你寫出驗(yàn)證溶液1中有NH的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：____________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室用Fe2O3與CO反應(yīng)來(lái)制取單質(zhì)Fe。①請(qǐng)按氣流由左到右的方向連接下列各裝置，順序?yàn)锳→________。②檢查裝置A氣密性的方法是___________________________。③在點(diǎn)燃B處的酒精燈前，應(yīng)進(jìn)行的操作是__________________。④裝置C的作用是_______________________________________。 工藝流程的命題來(lái)源很廣，與各個(gè)知識(shí)模塊的結(jié)合點(diǎn)較多，因此分析工業(yè)生產(chǎn)工藝流程題時(shí)，應(yīng)將流程路線，試題設(shè)問(wèn)和理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，它常常結(jié)合工藝流程考查基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，可以說(shuō)它是無(wú)機(jī)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(shí)首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)，即箭頭進(jìn)出方向，其次依據(jù)流程圖分析反應(yīng)原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應(yīng)——知其然，弄清有關(guān)反應(yīng)原理，明確目的(如沉淀反應(yīng)、除雜、分離)——知其所以然，最后聯(lián)系儲(chǔ)存的知識(shí)，有效進(jìn)行信息的利用，準(zhǔn)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(cè)定等基本操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，所以復(fù)習(xí)時(shí)牢固掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，才能有效結(jié)合題中的信息，準(zhǔn)確答題。 1．孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、Si的化合物。實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO45H2O及CaCO3，步驟如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)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(shí)驗(yàn)步驟中試劑①為________(填代號(hào))，檢驗(yàn)溶液A中Fe3＋的最佳試劑為________(填代號(hào))。 a．KMnO4 b．(NH4)2S c．H2O2 d．KSCN (2)由溶液C獲得CuSO45H2O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)、________、過(guò)濾等操作。除燒杯、漏斗外，過(guò)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(shí)，應(yīng)向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化學(xué)式)。若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有氨氣逸出，應(yīng)選用下列__________裝置回收(填代號(hào))。 (4)欲測(cè)定溶液A中Fe2+的濃度，需要用容量瓶配制某標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容時(shí)視線應(yīng)　　　　　，直到_________________________________________________________。 用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)選用　　　　滴定管(填“酸式”或“堿式”)。 2．過(guò)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(yīng)急供氧等。工業(yè)上生產(chǎn)過(guò)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(xué)方程式是___________________________________； (2)檢驗(yàn)“水洗”是否合格的方法是_____________________________________________； (3)沉淀時(shí)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(cè)定產(chǎn)品中CaO2的含量的實(shí)驗(yàn)步驟： 第一步：準(zhǔn)確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過(guò)量的b g KI晶體，再滴入少量2 molL－1的H2SO4溶液，充分反應(yīng)。 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(yīng)完全，消耗Na2S2O3溶液V mL。 【已知：I2＋2S2O＝2I－＋S4O】 ①CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________(用字母表示)； ②某同學(xué)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(cè)得的CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?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(kù)，從海水中提取食鹽和溴的過(guò)程如下： (1)將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽的陰極區(qū)獲得的產(chǎn)品有________________(填化學(xué)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(xué)小組的同學(xué)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(diǎn)為59 ℃。微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過(guò)程后，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)與探究型實(shí)驗(yàn)題 第2講　工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題 1．實(shí)驗(yàn)室用貝殼與稀鹽酸反應(yīng)制備并收集CO2氣體，下列裝置中合理的是__________。 2．實(shí)驗(yàn)室制備H2和Cl2通常采用下列反應(yīng)： 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(hào))和制備并收集干燥、純凈Cl2的裝置______________(填代號(hào))。 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(jiàn)方法是服用補(bǔ)鐵藥物?！八倭Ψ啤?主要成分：琥珀酸亞鐵，呈暗黃色)是市場(chǎng)上一種常見(jiàn)的補(bǔ)鐵藥物。該藥物不溶于水但能溶于人體中的胃酸。某同學(xué)為了檢測(cè)“速力菲”藥片中Fe2＋的存在，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： (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(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)放置一段時(shí)間后，溶液的顏色會(huì)逐漸褪去。為了進(jìn)一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同學(xué)首先進(jìn)行了猜想： 編號(hào) 猜想 甲 溶液中的＋3價(jià)Fe又被還原為＋2價(jià)Fe 乙 溶液中的SCN－被過(guò)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(xué)的猜想，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確。寫出有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 4. 根據(jù)要求完成下列各小題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，a、b為活塞，加熱及固定裝置已略去。 (1)驗(yàn)證碳、硅非金屬性的相對(duì)強(qiáng)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(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________________， 裝置A中的試劑是　　　　　　　。 ③能說(shuō)明碳的非金屬性比硅的非金屬性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)驗(yàn)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(xué)反應(yīng)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③BaCl2溶液中無(wú)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(xué)式填入表中相應(yīng)位置。 滴加的溶液 氯水 氨水 沉淀的化學(xué)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(yīng)：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(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______________，反應(yīng)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(yīng)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(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)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(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明固體的成分是NaOH和Na2CO3。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上寫出實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。(步驟可不填滿也可增加) 限選實(shí)驗(yàn)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(guò)濾裝置。 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟1： 步驟2： 步驟3： 6. 過(guò)碳酸鈉，俗稱固體雙氧水，被大量應(yīng)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(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)與過(guò)碳酸鈉的用途相關(guān)的化學(xué)性質(zhì)是________________________________________。 (2)下列物質(zhì)可使過(guò)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(duì)反應(yīng)的不良影響是___________________________________________________________。 (5)反應(yīng)的最佳溫度控制在15～20 ℃，溫度偏高時(shí)造成產(chǎn)率低的原因可能是________________________________________________________________________， 溫度偏低時(shí)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(jìn)行該操作的方法是__________________________________。 (7)抽濾也稱吸濾或減壓過(guò)濾，是一種實(shí)驗(yàn)室常用的過(guò)濾方 法。如圖為減壓過(guò)濾裝置圖。 ①抽濾能加快過(guò)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(shí)，應(yīng)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(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)室用除去鋅鍍層的鐵片來(lái)制取硫酸亞鐵銨，流程如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)確定鋅鍍層被除去的標(biāo)志是____________________； 計(jì)算上述鐵片鋅鍍層的厚度，不需要的數(shù)據(jù)是____________(填序號(hào))。 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(hào))。 a．CuCl2 b．CuO c．Cu(NO3)2 d．CuSO4 (4)用無(wú)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(shí)驗(yàn)方法正確的是________(填編號(hào))。 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(rùn)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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生，證明有NH＋4(其他合理答案也可)　(5)①E→B→C→D?、趯?dǎo)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(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，撤去熱源，導(dǎo)管中形成一段水柱　③檢查CO的純度?、艹O中的CO2，有利于點(diǎn)燃CO 熱點(diǎn)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(guò)氧化氫的分解，提高過(guò)氧化氫的利用率 ②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度低有利于提高CaO28H2O的產(chǎn)率 (4)①?、谄摺、鄣嗡偬琒2O在滴定過(guò)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(shí)規(guī)范訓(xùn)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(hào) 實(shí)驗(yàn)操作 預(yù)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(shuō)明乙同學(xué)的猜想是合理的；如果溶液不變血紅色，說(shuō)明乙同學(xué)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?、贑u＋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(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶(或水倒吸進(jìn)入燒瓶)　2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O(或OH－＋CO2===HCO)　(2)Na2CO3和NaHCO3 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)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(guò)量 產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明固體中含有Na2CO3； 步驟2：過(guò)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(shuō)明固體中含有NaOH 6. (1)強(qiáng)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(shí)雙氧水易分解　溫度偏低時(shí)反應(yīng)緩慢 (6)晶體的洗滌　向過(guò)濾器中加蒸餾水至剛好淹沒(méi)沉淀，靜置，待水自然流出后，再重復(fù)操作2～3次 (7)①因?yàn)橥ㄟ^(guò)抽氣泵(或其他方法)使過(guò)濾器下方的壓強(qiáng)降低，濾液上下壓強(qiáng)差增大，從而加快過(guò)濾的速度?、诓际下┒贰〕闉V瓶　安全瓶　③防止倒吸 7．(1)反應(yīng)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(guò)程中晶體受熱分解(或被氧化) (5)b、c、d - 10 -