(江苏专用)2019高考化学总复习 优编增分练:高考压轴大题特训 题型四 综合实验探究.doc
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1、1题型四题型四 综合实验探究综合实验探究1(2018盐城市高三上学期期中)NH4Al(SO4)212H2O (铵明矾) 可用作泡沫灭火器的内留剂、石油脱色剂等。用氧化铁和铝粉等物质做铝热反应后的铝灰及硫酸铵等为原料制备铵明矾的实验步骤如下:(1)铝灰用“水洗”的目的是_;碱溶时,需在约 90 条件下进行,适宜的加热方式为_。(2)“过滤 1”所得滤渣主要成分为_。(3)用下图左边装置制备 CO2时,适宜的药品 A 为_、B 为_;“沉铝”时,通入过量 CO2 发生反应的离子方程式为_。(4)请设计从“过滤 2”所得滤渣制取铵明矾的实验方案:称取一定质量“过滤 2”的滤渣,放入烧杯中,_,静置,
2、过滤、洗涤、晾干,得到 NH4Al(SO4)212H2O 实验中须使用到 3 molL1硫酸、(NH4)2SO4、蒸馏水、氨水、pH 试纸; 已知:NH4Al(SO4)2饱和溶液的 pH 约为 1.5,几种物质的溶解度曲线见右上图。答案 (1)除去 KCl 等可溶性杂质 水浴加热2(2)Fe(3)块状石灰石(或大理石、CaCO3等) 饱和 NaHCO3溶液 AlOCO22H2O=Al(OH) 23HCO 3(4)加入适量蒸馏水,加热并在不断搅拌下加入 3 molL1硫酸至沉淀恰好完全溶解,再加入计算量的(NH4)2SO4,用 3 molL1硫酸和氨水调节溶液的 pH 在 12 之间,蒸发浓缩,
3、冷却结晶解析 铝灰水洗的目的是洗去表面可溶性杂质,在 90 水浴条件下,用 NaOH 溶液进行溶解,Al2O32OH=2AlOH2O,过滤除去铁等不溶性杂质,向滤液中通入 CO2, 2AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO ,提纯得到较纯的 Al(OH)3再制备 NH4Al(SO4)2。 2 3(3)制备 CO2时,适宜的药品 A 为块状石灰石(或大理石、CaCO3等) 、B 为饱和 NaHCO3溶液(除去挥发出来的 HCl)。2(2018南京三校高三第四次模拟)实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料锰酸锂(LiMn2O4)的一种流程如下:(1)废旧电池可能残留有单质锂,拆解不当易爆炸、着火
4、,为了安全,对拆解环境的要求是_。(2)“酸浸”时采用 HNO3和 H2O2的混合液体,可将难溶的 LiMn2O4转化为 Mn(NO3)2、LiNO3等产物。请写出该反应离子方程式:_。如果采用盐酸溶解,从反应产物的角度分析,以盐酸代替 HNO3和 H2O2混合物的缺点是_。(3)“过滤 2”时,洗涤 Li2CO3沉淀的操作是_。(4)把分析纯碳酸锂与二氧化锰两种粉末,按物质的量 14 混合均匀加热可重新生成LiMn2O4,升温到 515 时,开始有 CO2产生,同时生成固体 A,比预计碳酸锂的分解温度(723 )低很多,可能的原因是_。3(5)制备高纯 MnCO3固体:已知 MnCO3难溶于
5、水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100 开始分解;Mn(OH)2开始沉淀的 pH7.7。请补充由上述过程中,制得的 Mn(OH)2制备高纯 MnCO3的操作步骤实验中可选用的试剂:H2SO4、Na2CO3、C2H5OH:向 Mn(OH)2中边搅拌边加入_。答案 (1)隔绝空气和水分(2)2LiMn2O410H3H2O2=2Li4Mn23O28H2O 反应生成 Cl2,污染环境(3)沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出,重复操作 23 次(4)MnO2作为催化剂,降低了碳酸锂的分解温度 (5)H2SO4溶液,固体溶解,加入 Na2CO3,并控制溶液 pH7.7,过滤,用少量的乙醇
6、洗涤,在低于 100 条件下真空干燥解析 (1)废旧电池可能残留有单质锂,锂化学性质活泼,锂可与空气中的 O2和 H2O 反应,对拆解环境的要求是:隔绝空气和水分。(2)“酸浸”时采用 HNO3和 H2O2的混合液体,可将难溶的 LiMn2O4转化为 Mn(NO3)2、LiNO3等产物,LiMn2O4被还原成 Mn(NO3)2,则 H2O2被氧化成 O2,反应中 1 mol LiMn2O4参与反应得到3 mol 电子,1 mol H2O2失去 2 mol 电子,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为 2LiMn2O410HNO33H2O2=2LiNO34Mn(NO3)23O28H2O,
7、反应的离子方程式为2LiMn2O410H3H2O2=2Li4Mn23O28H2O。若采用盐酸溶解,盐酸作还原剂被氧化成 Cl2,以盐酸代替 HNO3和 H2O2混合物的缺点是:反应生成 Cl2,污染环境。(5)根据题目提供的试剂分析,制备 MnCO3的原理为:Mn(OH)2H2SO4=MnSO42H2O、MnSO4Na2CO3=MnCO3Na2SO4,pH7.7 时开始形成 Mn(OH)2沉淀,加入 Na2CO3沉淀 Mn2时控制 pH9 时,以 CrO为主。2724钠盐在不同温度下的溶解度(g):温度()1020304050607080Na2SO49.019.440.848.846.745.
8、344.143.7Na2Cr2O7170.2180.1196.7220.5248.4283.1323.8385.4注:32.38 以上,与饱和溶液平衡的固相为无水 Na2SO4,以下则为 Na2SO410H2O。Cr3完全沉淀时 pH 为 6.8,Cr(OH)3开始溶解时 pH 为 12。请回答下列问题:(1)煅烧铬矿石时,生成 Na2CrO4的化学方程式为_。(2)滤渣的成分是_(填化学式)。(3)有人认为工艺流程中“用稀硫酸调 pH”改为“通入过量 CO2” ,不需调节 pH 同样可以达到实验效果,理由是_。(4)向红矾钠溶液中加入适量 KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到 K2Cr2O7
9、固体。冷却到_(填字母)得到的 K2Cr2O7固体产品最多。5A80 B60 C40 D10 (5)该工艺所得副产品主要为无水硫酸钠并混有少量重铬酸钠,请设计从副产品中获得芒硝(Na2SO410H2O)的实验方案:将该副产品按固液质量比 100230 溶于热水,加入稍过量的Na2SO3溶液,搅拌,_,过滤,洗涤,低温干燥(实验中须使用的试剂:稀 H2SO4、NaOH 溶液)。答案 (1)2Cr2O34Na2CO3 3O24Na2CrO44CO2=煅烧(2)H2SiO3、 Al(OH)3 (3)过量的 CO2不会使 Al(OH)3溶解,生成的 NaHCO3在后续步骤中加入稀硫酸可以除去 (4)D
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