高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)題型精準(zhǔn)練題型十七綜合實(shí)驗(yàn)探究題(含解析)

PAGE7-題型十七綜合實(shí)驗(yàn)探究題(建議用時(shí)：35分鐘)1．(2019·鹽城高三上學(xué)期期中)NH4Al(SO4)2·12H2O(銨明礬)可用作泡沫滅火器的內(nèi)留劑、石油脫色劑等。用氧化鐵和鋁粉等物質(zhì)做鋁熱反應(yīng)后的鋁灰及硫酸銨等為原料制備銨明礬的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)鋁灰用“水洗”的目的是______________________；堿溶時(shí)，需在約90℃條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為_(kāi)_______。(2)“過(guò)濾1”所得濾渣主要成分為_(kāi)_______。(3)用圖1裝置制備CO2時(shí)，適宜的藥品A為_(kāi)_____________、B為_(kāi)_______________；“沉鋁”時(shí)，通入過(guò)量CO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________________________________________________________________________。(4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾2”所得濾渣制取銨明礬的實(shí)驗(yàn)方案：稱取一定質(zhì)量“過(guò)濾2”的濾渣，放入燒杯中，____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，靜置，過(guò)濾、洗滌、晾干，得到NH4Al(SO4)2·12H2O[實(shí)驗(yàn)中須使用到3mol·L－1硫酸、(NH4)2SO4、蒸餾水、氨水、pH試紙；已知：NH4Al(SO4)2飽和溶液的pH約為1.5，幾種物質(zhì)的溶解度曲線如圖2]。2．二氧化釩(VO2)是一種新型熱敏材料。＋4價(jià)的釩化合物在弱酸性條件下易被氧化。實(shí)驗(yàn)室以V2O5為原料合成用于制備VO2的氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體，過(guò)程如下：回答下列問(wèn)題：(1)VOCl2中V的化合價(jià)為_(kāi)___________。(2)步驟ⅰ中生成VOCl2的同時(shí)生成一種無(wú)色、無(wú)污染的氣體，該化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。也可只用濃鹽酸與V2O5來(lái)制備VOCl2溶液，該方法的缺點(diǎn)是___________________。(3)步驟ⅱ可在下圖裝置中進(jìn)行。①反應(yīng)前應(yīng)通入CO2數(shù)分鐘的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。②裝置B中的試劑是____________。(4)測(cè)定氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體粗產(chǎn)品中釩的含量。稱量ag樣品于錐形瓶中，用20mL蒸餾水與30mL混酸溶解后，加0.02mol·L－1KMnO4溶液至稍過(guò)量，充分反應(yīng)后繼續(xù)加1%NaNO2溶液至稍過(guò)量，再用尿素除去過(guò)量的NaNO2，最后用cmol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗體積為bmL。滴定反應(yīng)為VOeq\o\al(＋,2)＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O。①KMnO4溶液的作用是_____________________________________________________。NaNO2溶液的作用是_______________________________________________________。②粗產(chǎn)品中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為_(kāi)________________________________________。3．實(shí)驗(yàn)室回收利用廢舊鋰電池正極材料錳酸鋰(LiMn2O4)的一種流程如下：(1)廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，拆解不當(dāng)易爆炸、著火，為了安全，對(duì)拆解環(huán)境的要求是________________________________________________________________________。(2)“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物。請(qǐng)寫出該反應(yīng)離子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。如果采用鹽酸溶解，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以鹽酸代替HNO3和H2O2混合液的缺點(diǎn)是________________________________________________________________________。(3)“過(guò)濾2”時(shí)，洗滌Li2CO3沉淀的操作是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)把分析純碳酸鋰與二氧化錳兩種粉末，按物質(zhì)的量1∶4混合均勻加熱可重新生成LiMn2O4，升溫到515℃時(shí)，開(kāi)始有CO2產(chǎn)生，同時(shí)生成固體A，比預(yù)計(jì)碳酸鋰的分解溫度(723℃)低很多，可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(5)制備高純MnCO3固體：已知MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解；Mn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH＝7.7。請(qǐng)補(bǔ)充由上述過(guò)程中制得的Mn(OH)2制備高純MnCO3的操作步驟[實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH]：向Mn(OH)2中邊攪拌邊加入_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．二氯化鈷晶體因含結(jié)晶水的數(shù)量不同而呈現(xiàn)不同的顏色，據(jù)此可以判斷硅膠(含CoCl2)的干燥能力。AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液常用作溶液中Cl－的滴定劑。水合物CoCl2·6H2OCoCl2·2H2OCoCl2·H2OCoCl2顏色粉紅紫紅藍(lán)紫藍(lán)色實(shí)驗(yàn)一配制AgNO3溶液某學(xué)生實(shí)驗(yàn)需要800mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，配制該溶液的步驟：準(zhǔn)確稱取mgAgNO3固體溶于硝酸溶液中，轉(zhuǎn)入容量瓶中，加入蒸餾水并定容。(1)m＝______。(2)硝酸溶液的作用是____________。(3)實(shí)驗(yàn)室保存硝酸銀溶液的方法是____________________________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)二測(cè)定CoCl2·xH2O組成(4)滴定法：已知常溫下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.2×10－12，Ag2CrO4呈磚紅色。準(zhǔn)確稱取2.02gCoCl2·xH2O樣品溶于蒸餾水中配制成250mL溶液，取25.00mL配制的溶液于錐形瓶中，滴加幾滴K2CrO4溶液做指示劑，用0.1mol·L－1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗20.00mL滴定液。①x＝______。②若加入K2CrO4溶液過(guò)多，測(cè)得的x________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。③該晶體顏色可能是______(填字母)。A．藍(lán)色 B．藍(lán)紫色C．紫紅色 D．紅色(5)重量法：取agCoCl2·xH2O樣品按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)樣品全部失去結(jié)晶水后，停止反應(yīng)。測(cè)得反應(yīng)前后裝置C、D的質(zhì)量如下：裝置C裝置D實(shí)驗(yàn)前/gm1m3實(shí)驗(yàn)后/gm2m4①試劑R可能是______(填字母)。a．無(wú)水硫酸銅b．五氧化二磷c．無(wú)水氯化鈣②x＝________(填字母)。a.eq\f(65（m1－m2）,9（m2－m1＋a）)b.eq\f(65（m3－m4）,9（m4－m3＋a）)參考答案與解析1．解析：鋁灰水洗的目的是洗去表面可溶性雜質(zhì)，在90℃水浴條件下，用NaOH溶液進(jìn)行溶解，發(fā)生反應(yīng)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O，過(guò)濾除去鐵等不溶性雜質(zhì)，向?yàn)V液中通入過(guò)量的CO2，發(fā)生反應(yīng)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，提純得到較純的Al(OH)3再制備NH4Al(SO4)2·12H2O。(3)制備CO2時(shí)，適宜的藥品A為塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等)、B為飽和NaHCO3溶液(除去揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體)。答案：(1)除去KCl等可溶性雜質(zhì)水浴加熱(2)Fe(3)塊狀石灰石(或大理石、CaCO3等)飽和NaHCO3溶液AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)(4)加入適量蒸餾水，加熱并在不斷攪拌下加入3mol·L－1硫酸至沉淀恰好完全溶解，再加入計(jì)算量的(NH4)2SO4，用3mol·L－1硫酸和氨水調(diào)節(jié)溶液的pH在1～2之間，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶2．解析：(1)由化合價(jià)規(guī)則知，VOCl2中V的化合價(jià)為＋4價(jià)。(2)無(wú)色、無(wú)污染的氣體是N2，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)式可先寫成V2O5＋N2H4·2HCl＋6HCl→VOCl2＋N2↑＋H2O，再根據(jù)原子守恒配平即可。用濃鹽酸與V2O5反應(yīng)時(shí)，氧化產(chǎn)物是有毒的Cl2，Cl2能污染空氣。(3)①通入CO2的目的是排除裝置中的空氣，防止其氧化＋4價(jià)的釩。②裝置B中的試劑是飽和NaHCO3溶液，以除去從裝置A中揮發(fā)出來(lái)的HCl。(4)①KMnO4用于氧化＋4價(jià)釩的化合物，NaNO2用于除去過(guò)量的KMnO4。②(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O～6VOeq\o\al(＋,2)～6(NH4)2Fe(SO4)2，樣品中釩的物質(zhì)的量為n(V)＝cb×10－3mol，質(zhì)量為51cb×10－3g，故質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(51bc,1000a)×100%。答案：(1)＋4價(jià)(2)2V2O5＋N2H4·2HCl＋6HCl=4VOCl2＋N2↑＋6H2O有氯氣生成，污染空氣(3)①排除裝置中的空氣，避免產(chǎn)物被氧化②飽和NaHCO3溶液(4)①將＋4價(jià)釩的化合物氧化為VOeq\o\al(＋,2)除去過(guò)量的KMnO4②eq\f(51bc,1000a)×100%3．解析：(1)廢舊電池可能殘留有單質(zhì)鋰，鋰化學(xué)性質(zhì)活潑，可與空氣中的O2和H2O反應(yīng)，故對(duì)拆解環(huán)境的要求是隔絕空氣和水分。(2)“酸浸”時(shí)采用HNO3和H2O2的混合液體，可將難溶的LiMn2O4轉(zhuǎn)化為Mn(NO3)2、LiNO3等產(chǎn)物，LiMn2O4被還原成Mn(NO3)2，則H2O2被氧化成O2，反應(yīng)中1molLiMn2O4參與反應(yīng)得到3mol電子，1molH2O2失去2mol電子，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiMn2O4＋10HNO3＋3H2O2=2LiNO3＋4Mn(NO3)2＋3O2↑＋8H2O，離子方程式為2LiMn2O4＋10H＋＋3H2O2=2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O。若采用鹽酸溶解，鹽酸做還原劑被氧化成Cl2，故以鹽酸代替HNO3和H2O2混合液的缺點(diǎn)是反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境。(5)根據(jù)題目提供的試劑分析，制備MnCO3的原理為Mn(OH)2＋H2SO4=MnSO4＋2H2O、MnSO4＋Na2CO3=MnCO3↓＋Na2SO4，pH＝7.7時(shí)開(kāi)始形成Mn(OH)2沉淀，則加入Na2CO3沉淀Mn2＋時(shí)需控制溶液pH<7.7；故制備MnCO3的步驟為向Mn(OH)2中加入H2SO4，固體溶解轉(zhuǎn)化為MnSO4溶液，向MnSO4溶液中加入Na2CO3并控制溶液pH<7.7獲得MnCO3沉淀；由于“MnCO3難溶于水、乙醇，潮濕時(shí)易被空氣氧化，100℃開(kāi)始分解”，所以為了減少M(fèi)nCO3的氧化變質(zhì)和分解以及溶解損失，過(guò)濾分離出MnCO3后，用乙醇洗滌，在低于100℃條件下真空干燥。答案：(1)隔絕空氣和水分(2)2LiMn2O4＋10H＋＋3H2O2=2Li＋＋4Mn2＋＋3O2↑＋8H2O反應(yīng)生成Cl2，污染環(huán)境(3)沿著玻璃棒向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出，重復(fù)操作2～3次(4)MnO2作為催化劑，降低了碳酸鋰的分解溫度(5)H2SO4溶液，固體溶解，加入Na2CO3，并控制溶液pH＜7.7，過(guò)濾，用少量的乙醇洗滌濾渣，在低于100℃條件下真空干燥4．解析：(1)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有800mL容量瓶，應(yīng)選擇1000mL容量瓶，m(AgNO3)＝1L×0.1mol·