【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考化學(xué)(江蘇專用)二輪題型專攻：微題型17-化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題(含新題及解析)

[題型專練]1．某化學(xué)爭(zhēng)辯小組擬接受銅粉在酸溶液中直接通入空氣氧化制備硫酸銅晶體。Ⅰ.制備硫酸銅溶液稱取肯定質(zhì)量的銅粉放入燒杯中，加入6mol·L－1硫酸，加熱并通入空氣，試驗(yàn)裝置如圖，待銅粉完全溶解后即可得硫酸銅溶液。(1)上述制備過(guò)程中所涉及反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________。(2)小組經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后發(fā)覺(jué)，在反應(yīng)時(shí)間相同的狀況下，溫度應(yīng)把握在70℃～90℃為最佳。若溫度低于70℃(3)試驗(yàn)時(shí)通入空氣的速度不宜過(guò)慢，應(yīng)能使銅粉較均勻地懸浮在溶液中即可，其目的是________________________。Ⅱ.獲得硫酸銅晶體(4)從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體的試驗(yàn)步驟依次為：①蒸發(fā)濃縮、②________、③過(guò)濾、④________、⑤干燥，(5)在(4)的步驟①中，加入了適量乙醇，其優(yōu)點(diǎn)有：①降低CuSO4的溶解度，有利于CuSO4晶體析出；②________________。在蒸發(fā)濃縮的初始階段還接受了如圖所示的裝置，其目的是________________。解析(1)反應(yīng)物有Cu、O2和H＋，生成物有Cu2＋和H2O。(4)從溶液中獵取結(jié)晶水合物多用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥的方法。(5)該裝置圖是蒸餾裝置，目的是回收易揮發(fā)的乙醇。答案(1)2Cu＋O2＋4H＋=2Cu2＋＋2H2O(2)溫度低，反應(yīng)速率小溫度過(guò)高，空氣在溶液中的溶解度降低(3)增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率(4)②冷卻結(jié)晶④洗滌(5)降低能耗回收乙醇2．CoxFe3－xO4磁粉是一種比較好的高矯頑力磁粉。工業(yè)上以FeSO4為原料制備CoxFe3－xO4的主要步驟如下：FeSO4eq\o(→,,\s\do5(①))FeOOH晶種eq\o(→,,\s\do5(②))FeOOHeq\o(→,,\s\do5(③))Fe2O3eq\o(→,,\s\do5(④))Fe3O4eq\o(→,\s\up7(CoSO4溶液),\s\do5(⑤))CoxFe3－xO4(1)步驟①是在FeSO4溶液中加入NaOH溶液，在40℃下攪拌生成FeOOH晶種。生成晶種的化學(xué)方程式為(2)步驟②將晶種移到放有FeSO4溶液和鐵皮的生長(zhǎng)槽中，升溫到60℃(3)步驟③將FeOOH在200～300℃下加熱脫水，生成紅色Fe2O3a．蒸發(fā)皿b．燒杯c．坩堝 d．泥三角e．酒精燈(4)步驟④通入H2，加熱至300～400℃，生成Fe3O4。通入H2前要向加熱爐中通入N2，其作用為_(kāi)________(5)步驟⑤加入CoSO4溶液，所得粗產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥即得成品。檢驗(yàn)粗產(chǎn)品是否洗滌潔凈的試驗(yàn)操作和現(xiàn)象是______________________________。(6)某爭(zhēng)辯小組欲用鋰離子電池正極廢料(含LiCoO2、鋁箔、鐵的氧化物)制備CoSO4·7H2O晶體。下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)頭沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L－1計(jì)算)：金屬離子開(kāi)頭沉淀的pH沉淀完全的pHFe3＋1.13.2Fe2＋5.88.8Co2＋6.99.4請(qǐng)完成下列試驗(yàn)步驟(可選用的試劑：H2O2、稀硝酸、稀硫酸、NaOH溶液)：①用N－甲基吡咯烷酮在120℃下浸洗正極廢料，使LiCoO2與鋁箔分別，得到LiCoO2②___________________________________________________________。③向所得粗品CoSO4溶液中加入NaOH溶液，調(diào)整pH約為5，過(guò)濾。④____________________________________________________________。⑤將Co(OH)2沉淀溶于稀硫酸中，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶，得到CoSO4·7H2O晶體。解析(3)200～300℃下加熱脫水，屬于高溫灼燒，使用坩堝、泥三角、酒精燈。(5)檢驗(yàn)洗滌液中是否有SOeq\o\al(2－,4)即可。(6)溶解(酸溶)→氧化Fe2＋→NaOH溶液調(diào)pH沉淀Fe3＋→用NaOH溶液沉淀濾液中Co2＋→酸溶Co(OH)2→獵取CoSO4·7H2O晶體。答案(1)4FeSO4＋8NaOH＋O240℃,4FeOOH＋4Na2SO4＋2H(2)消耗硫酸，生成FeSO4氧化硫酸亞鐵生成FeOOH，使晶種生長(zhǎng)(3)cde(4)除去空氣，防止氫氣與氧氣混合發(fā)生爆炸(5)取最終一次洗滌濾出液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，假如不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌潔凈(6)②用稀硫酸溶解LiCoO2，并加入過(guò)量H2O2④向③所得濾液中加入NaOH溶液，調(diào)整pH至9.4，過(guò)濾，洗滌得到Co(OH)2沉淀3．“鹽泥”是粗鹽提純及電解食鹽水過(guò)程中形成的工業(yè)“廢料”。某工廠的鹽泥含有NaCl(15～20%)、Mg(OH)2(15～20%)、CaCO3(5～10%)、BaSO4(30～40%)和不溶于酸的物質(zhì)(10～15%)，為了生產(chǎn)七水硫酸鎂，設(shè)計(jì)了如下工藝流程：(1)電解食鹽水前，為除去食鹽水中的Mg2＋、Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)離子，下列試劑加入的先后挨次合理的是________(填字母)。A．碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鋇B．碳酸鈉、氯化鋇、氫氧化鈉C．氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鋇D．氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉(2)設(shè)食鹽水中Mg2＋的濃度為0.06mol·L－1，則加入氫氧化鈉溶液后使溶液的pH≥________才會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀。(Ksp[Mg(OH)2]＝6.0×10－12)(3)反應(yīng)器中發(fā)生兩個(gè)轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出其中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。(4)三種化合物的溶解度(S)隨溫度的變化曲線如圖，在過(guò)濾器中需要趁熱過(guò)濾，其主要緣由是________________；濾渣的主要成分有不溶于酸的物質(zhì)、________和________。(5)在蒸發(fā)濃縮器中通入高溫水蒸氣并把握溫度在100～110℃(6)洗滌槽中洗滌晶體的目的是除去晶體表面的雜質(zhì)，檢驗(yàn)晶體表面的Cl－已洗滌潔凈的方法是________________。解析(1)粗鹽水除雜時(shí)，Na2CO3必需在BaCl2之后加入，選項(xiàng)D正確。(2)c(OH－)≥eq\r(\a\vs4\al(\f([Ksp[MgOH2],cMg2＋])))＝10－5mol·L－1，pH≥9。(3)H2SO4溶解CaCO3、Mg(OH)2。答案(1)D(2)9(3)CaCO3＋H2SO4=CaSO4＋H2O＋CO2↑(或Mg(OH)2＋H2SO4=MgSO4＋2H2O)(4)溫度較高時(shí)鈣鹽與鎂鹽分別更徹底(或高溫下CaSO4·2H2O溶解度小)硫酸鋇(BaSO4)硫酸鈣(CaSO4或CaSO4·2H2O)(5)氯化鈉(NaCl)(6)取最終洗滌液少許于試管中，滴加Ba(NO3)2溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，無(wú)沉淀產(chǎn)生(意思明白即可)4．過(guò)硫酸鉀()具有強(qiáng)氧化性(常被還原為硫酸鉀)，80℃以上易發(fā)生分解。試驗(yàn)室模擬工業(yè)合成過(guò)硫酸鉀的流程如下：(1)硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進(jìn)行電解，生成過(guò)硫酸銨溶液。寫(xiě)出電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____。(2)已知相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如右圖所示。在試驗(yàn)室中提純過(guò)硫酸鉀粗產(chǎn)品的試驗(yàn)具體操作依次為：將過(guò)硫酸鉀粗產(chǎn)品溶于適量水中，________________，干燥。(3)樣品中過(guò)硫酸鉀的含量可用碘量法進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)步驟如下：步驟1：稱取過(guò)硫酸鉀樣品0.3000g于碘量瓶中，加入30mL水溶解。步驟2：向溶液中加入4.000gKI固體(略過(guò)量)，搖勻，在暗處放置30min。步驟3：在碘量瓶中加入適量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液作指示劑，用0.1000mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，共消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液21.00mL。(已知反應(yīng)：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))①若步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30min”，馬上進(jìn)行步驟3，則測(cè)定的結(jié)果可能________(選填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)；上述步驟3中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_____________________________________________。②依據(jù)上述步驟可計(jì)算出該樣品中過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)____________。③為確保試驗(yàn)結(jié)果的精確?????性，你認(rèn)為還需要____________________________。(4)將0.40mol過(guò)硫酸鉀與0.20mol硫酸配制成1L溶液，在80℃條件下加熱并在t時(shí)刻向溶液中滴加入少量FeCl3溶液，測(cè)定溶液中各成分的濃度如圖所示(H＋解析(1)由題意知，硫酸銨轉(zhuǎn)化為過(guò)硫酸銨為氧化反應(yīng)，則H＋發(fā)生還原反應(yīng)；(2)依據(jù)各物質(zhì)的溶解度變化和過(guò)硫酸鉀的性質(zhì)，應(yīng)運(yùn)用重結(jié)晶法進(jìn)行提純分別。(3)①若在步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30min”馬上進(jìn)行步驟3，則可能造成過(guò)硫酸鉀未能完全轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏??；滴定終點(diǎn)即是碘單質(zhì)剛好消耗完畢，最終一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入后溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且30s不變色。②依據(jù)電子轉(zhuǎn)移關(guān)系有S2Oeq\o\al(2－,8)～I(xiàn)2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，故n(K2S2O8)＝0.1000mol·L－1×0.021L×eq\f(1,2)＝0.00105mol，m(K2S2O8)＝0.00105mol×270g·mol－1＝0.2835g，w(K2S2O8)＝eq\f(0.2835g,0.3000g)×100%＝94.50%。③定量試驗(yàn)均應(yīng)重復(fù)進(jìn)行2～3次，取測(cè)定結(jié)果的平均值，故應(yīng)當(dāng)“重復(fù)上述試驗(yàn)步驟1～2次”。(4)由過(guò)硫酸鉀的結(jié)構(gòu)及圖中粒子濃度的變化知，0.4mol過(guò)硫酸鉀可生成0.4molH2O2，然后再分解可得0.2molO2，與圖像吻合。答案(1)2SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))S2Oeq\o\al(2－,8)＋H2↑(2)在不超過(guò)80℃(3)①偏小最終一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入后溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且30s不變色②94.50%(或0.9450)③重復(fù)上述試驗(yàn)步驟1～2次(4)H2O25．三氯氧磷(化學(xué)式：POCl3)常用作半導(dǎo)體摻雜劑及光導(dǎo)纖維原料。氯化水解法生產(chǎn)三氯氧磷的流程如下：(1)氯化水解法生產(chǎn)三氯氧磷的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。(2)通過(guò)佛爾哈德法可以測(cè)定三氯氧磷產(chǎn)品中Cl元素含量，試驗(yàn)步驟如下：Ⅰ.取ag產(chǎn)品于錐形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.1000mol·L－1的AgNO3溶液40.00mL，使Cl－完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2mL硝基苯、用力搖動(dòng)，使沉淀表面被有機(jī)物掩蓋。Ⅳ.加入指示劑，用cmol·L－1NH4SCN溶液滴定過(guò)量Ag＋至終點(diǎn)，登記所用體積。已知：Ksp(AgCl)＝3.2×10－10，Ksp(AgSCN)＝2×10－12。①滴定選用的指示劑是________(填字母)，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_(kāi)____________。a．FeCl2 b．NH4Fe(SO4)2c．淀粉 d．甲基橙②試驗(yàn)過(guò)程中加入硝基苯的目的是____________________________，如無(wú)此操作所測(cè)Cl元素含量將會(huì)________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(3)氯化水解法生產(chǎn)三氯氧磷會(huì)產(chǎn)生含磷(主要為H3PO4、H3PO3等)廢水。在廢水中先加入適量漂白粉，再加入生石灰調(diào)整pH將磷元素轉(zhuǎn)化為磷酸的鈣鹽沉淀并回收。①在沉淀前先加入適量漂白粉的作用是_____________________________。②下圖是不同條件對(duì)磷的沉淀回收率的影響圖像。處理該廠廢水最合適的工藝條件為_(kāi)_______(填字母)。a．調(diào)整pH＝9 B．調(diào)整pH＝10c．反應(yīng)時(shí)間30min D．反應(yīng)時(shí)間120min③若處理后的廢水中c(POeq\o\al(3－,4))＝4×10－7mol·L－1，溶液中c(Ca2＋)＝________mol·L－1。(已知Ksp[Ca3(PO4)2]＝2×10－29)解析(1)三氯化磷與水、氯氣反應(yīng)，磷被氧化成了＋5價(jià)，氯被還原成－1價(jià)，所以產(chǎn)物除了三氯氧磷外還有HCl。(2)①用NH4SCN溶液滴定Ag＋時(shí)，當(dāng)過(guò)量時(shí)假如溶液中有三價(jià)鐵離子則可以與硫氰根離子結(jié)合而使溶液呈紅色，所以所用指示劑為含三價(jià)鐵的試劑，故選b。②由題中所給Ksp可以看出，AgSCN的溶度積比AgCl更小，所以加入比水密度大的硝基苯，可以將沉淀與水溶液分別，防止氯化銀在水中再與硫氰化銨反應(yīng)轉(zhuǎn)化成硫氰化銀，從而使測(cè)定的氯離子偏低。(3)①由于在廢水中存在的含磷物質(zhì)是H3PO4、H3PO3等，在加入沉淀劑前先加入適量的漂白粉即可把H3PO3氧化成H3PO4，這樣再加入生石灰生成磷酸鹽沉淀可將水污染進(jìn)行有效治理。②在進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)，從圖1中可以看出隨著pH增大，到了pH＝10的時(shí)候回收率達(dá)到了最高；從圖2可以看出，在30min時(shí)，回收率曲線也變得較大了，所以可以選擇b、c。③Ksp[Ca3(PO4)2]＝c(POeq\o\al(3－,4))2·c(Ca2＋)3，代入數(shù)據(jù)即可得到最終結(jié)果c(Ca2＋)＝5×10－6mol·L－1。答案(1)PCl3＋H2O＋Cl2=POCl3＋2HCl(2)①b溶液恰好變?yōu)榧t色②防止在滴加NH4SCN溶液時(shí)，將AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgSCN沉淀偏小(3)①將廢水中的H3PO3氧化為POeq\o\al(3－,4)，使其加入生石灰后轉(zhuǎn)化為磷酸的鈣鹽②bc③5×10－66．硅藻土是由硅藻死亡后的遺骸沉積形成的，主要成分是SiO2和有機(jī)質(zhì)，并含有少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等雜質(zhì)。下圖是生產(chǎn)精制硅藻土并獲得Al(OH)3的工藝流程。(1)粗硅藻土高溫煅燒的目的是_____________________________________。(2)寫(xiě)出反應(yīng)Ⅲ中生成Al(OH)3沉淀的化學(xué)方程式：______________氫氧化鋁常用做阻燃劑，其緣由是_____________________________________________。(3)試驗(yàn)室用酸堿滴定法測(cè)定硅藻土中硅含量的步驟如下：步驟1：精確?????稱取樣品ag，加入適量KOH固體，在高溫下充分灼燒，冷卻，加水溶解。步驟2：將所得溶液完全轉(zhuǎn)移至塑料燒杯中，加入硝酸至強(qiáng)堿性，得硅酸濁液。步驟3：向硅酸濁液中加入NH4F溶液、飽和KCl溶液，得K2SiF6步驟4：將K2SiF6轉(zhuǎn)移至另一燒杯中，加入肯定量蒸餾水，接受70℃水浴加熱使其充分水解(K2SiF6＋3H2O=H2SiO3步驟5：向上述水解液中加入數(shù)滴酚酞，趁熱用濃度為cmol·L－1NaOH的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL。①步驟1中高溫灼燒試驗(yàn)所需的儀器除三角架、泥三角、酒精噴燈外還有________。a．蒸發(fā)皿b．表面皿c．瓷坩堝 d．鐵坩堝②試驗(yàn)中使用塑料燒杯和塑料漏斗的緣由是__________________________。③步驟3中接受飽和KCl溶液洗滌沉淀，其目的是______________________________________________________________________________________。④步驟5中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______________________________________。⑤樣品中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用公式“w(SiO2)＝eq\f(15cV×10－3,a)×100%”進(jìn)行計(jì)算。由此分析步驟5中滴定反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________。解析(1)高溫煅燒可使有機(jī)質(zhì)和碳質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2而除去。(2)①反應(yīng)Ⅲ是過(guò)量CO2通入NaAlO2溶液的過(guò)程，留意產(chǎn)物是NaHCO3，不能寫(xiě)成Na2CO3，由于CO2是過(guò)量的；②氫氧化鋁分解吸取熱量，生成的氧化鋁是高熔點(diǎn)的物質(zhì)，能有效隔絕空氣、產(chǎn)生的水蒸氣也能隔絕空氣。(3)①灼燒應(yīng)選擇坩堝，瓷坩堝中SiO2易被KOH腐蝕，故選擇鐵坩堝；②HF腐蝕玻璃儀器，故與HF接觸的儀器都應(yīng)使用塑料材質(zhì)的；③見(jiàn)參考答案；④這是NaOH溶液滴定酸性溶液的試驗(yàn)，故滴定終點(diǎn)為NaOH溶液過(guò)量半滴的時(shí)刻，即溶液呈弱堿性，酚酞顯粉紅色；⑤HF是弱堿，書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)不能拆開(kāi)書(shū)寫(xiě)。答案(1)除去有機(jī)質(zhì)和碳質(zhì)(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3氫氧化鋁分解吸取熱量，且生成高熔點(diǎn)的氧化鋁掩蓋在表面(3)①d②試驗(yàn)中產(chǎn)生的HF能與玻璃儀器中的SiO2等物質(zhì)反應(yīng)③洗去沉淀表面的HF等雜質(zhì)；增大K＋濃度，削減K2SiF6的損失④最終一滴滴入后溶液由無(wú)色變?yōu)榉奂t色，且30s內(nèi)不褪色⑤HF＋OH－=F－＋H2O,[對(duì)點(diǎn)回扣]1．試驗(yàn)探究題的一般模式探究型綜合試驗(yàn)題是今后高考試題的命題趨勢(shì)。這種題型常令人耳目一新，解答這種題目時(shí)關(guān)鍵是圍繞要探究的目標(biāo)，充分挖掘題干中的有用信息，利用已把握的基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)找出解題方法。試驗(yàn)探究的一般模式：2．綜合試驗(yàn)題的解題策略通常是“化整為零”，即把一道綜合試驗(yàn)題分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)的小試驗(yàn)，依據(jù)各個(gè)小試驗(yàn)的操作步驟，再結(jié)合各個(gè)小試驗(yàn)之間的聯(lián)系確定操作的先后挨次?？蓺w納如下eq\x(\a\al(綜合,試驗(yàn)))eq\o(→,\s\up7(分析拆解))eq\x(\a\al(多個(gè)小,試驗(yàn)))eq\o(→,\s\up7(依據(jù)多個(gè)小試驗(yàn)的聯(lián)系))eq\x(\a\al(①確定試驗(yàn)基本操作,②確定操作的先后挨次,③分析評(píng)