物質(zhì)制備實驗與化學(xué)計算 -2024年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平合格性考試化學(xué)復(fù)習(xí)

第23講物質(zhì)制備實驗與化學(xué)計算專題四化學(xué)實驗基礎(chǔ)目錄1考點(diǎn)填空2真題回放3過關(guān)檢測?一、化學(xué)實驗基本操作1.如何洗滌沉淀？

往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次?。

2.如何檢驗沉淀是否洗滌干凈？

取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加××試劑，振蕩，若沒有……現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈?。

3.如何檢驗是否沉淀完全？

靜置，往上層清液中繼續(xù)滴加××試劑；或者過濾，取濾液少許于試管中，滴加××試劑

?。

4.從溶液中得到結(jié)晶水合物晶體的方法：

蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥?。

往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次取最后一次洗滌液少許于試管中，逐滴滴加××試劑，振蕩，若沒有……現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈靜置，往上層清液中繼續(xù)滴加××試劑；或者過濾，取濾液少許于試管中，滴加××試劑

蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥5.過濾用到的三個玻璃儀器：

普通漏斗、玻璃棒、燒杯?。

6.蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器：

蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、酒精燈、坩堝鉗?。

7.“浸出”步驟中，為提高浸出率，可采取的措施：

適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，加入過量浸出液，邊加浸出液邊攪拌?。

8.如何進(jìn)行焰色試驗操作？

將鉑絲放進(jìn)鹽酸中洗凈后，再放到酒精燈外焰上灼燒，至與原來的火焰顏色相同時為止，蘸取試樣在外焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗鉀元素要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察）

?。

普通漏斗、玻璃棒、燒杯蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、酒精燈、坩堝鉗適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，加入過量浸出液，邊加浸出液邊攪拌將鉑絲放進(jìn)鹽酸中洗凈后，再放到酒精燈外焰上灼燒，至與原來的火焰顏色相同時為止，蘸取試樣在外焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗鉀元素要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察）

二、常用的計算方法1.守恒法（1）原子守恒：指化學(xué)反應(yīng)前后各元素的種類和原子數(shù)目不變。（2）質(zhì)量守恒：參加化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量。（3）電荷守恒：溶液呈電中性，即陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。（4）電子守恒：還原劑失去的電子總數(shù)等于氧化劑得到的電子總數(shù)，即化合價升降總值相等。2.極值法根據(jù)已知條件，把復(fù)雜問題假設(shè)為處于某種理想的極端狀態(tài)，從而使問題得到簡化，并順利得出結(jié)論的一種思維方法。3.關(guān)系式法當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行多步計算時，可以分別寫出兩個方程式，第一個反應(yīng)的生成物是第二個反應(yīng)的反應(yīng)物，由此可以得出第一個反應(yīng)的反應(yīng)物與第二個反應(yīng)的生成物之間的關(guān)系。運(yùn)用此方法，可以簡化計算過程。4.列方程組法混合物問題由已知信息，得出兩組關(guān)系，即由此得到兩個方程，聯(lián)立成方程組，得出所要求的兩個量?！炯せ钏季S】問題1：實驗題中常有一些特殊的裝置，如圖，請分析其作用？裝置作用?

增大氣體與液體的接觸面積，使吸收更充分作安全瓶，可以防倒吸問題2：滴定類計算，一般會給出消耗某種物質(zhì)的濃度和體積，如何求出被滴定物質(zhì)的物質(zhì)的量？根據(jù)滴定物質(zhì)的濃度和體積，可以計算出其物質(zhì)的量。由反應(yīng)關(guān)系，可以計算出被滴定物質(zhì)的物質(zhì)的量。?【真題1】（2023·江蘇合格考真題）氯化亞銅（CuCl）微溶于水，易被氧化，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥等行業(yè)。以廢銅渣（銅單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%，CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，其他雜質(zhì)不含銅元素）為原料，可制備CuCl并獲得副產(chǎn)品（NH4）2SO4，流程如下：（1）“浸出”時，發(fā)生的主要反應(yīng)有：

①浸出時，溫度為20℃，銅元素浸出率隨時間的變化如圖：

結(jié)合圖像，從反應(yīng)速率的角度分析，得出的結(jié)論是

開始時反應(yīng)快，2h之后變得緩慢?。

開始時反應(yīng)快，2h之后變得緩慢②實際浸出時，溫度選擇65℃，可提高單位時間內(nèi)銅元素浸出率，若溫度過高，會產(chǎn)生紅棕色氣體，該氣體的化學(xué)式

NO2

?。

解析：（1）①由圖像知，開始時曲線的斜率很大，反應(yīng)速率較快；2h之后，曲線變平緩，反應(yīng)速率變慢。②浸出液是NH4NO3和H2SO4，相當(dāng)于溶液中有HNO3，若溫度過高，HNO3會分解生成紅棕色的NO2氣體。NO2

（2）充分浸出后，“還原”時加入的（NH4）2SO3溶液需略過量，“還原”后的濾液經(jīng)多次循環(huán)，可提取一定量的（NH4）2SO4（忽略轉(zhuǎn)化流程中雜質(zhì)參與的反應(yīng)）。①“還原”時，（NH4）2SO3溶液過量的原因是

使Cu2＋被充分還原；獲得更多的副產(chǎn)品（NH4）2SO4

?（寫出兩點(diǎn)）。

使Cu2＋被充分還原；獲得更多的副產(chǎn)品（NH4）2SO4

②假設(shè)銅元素完全浸出，忽略過量的（NH4）2SO3，計算100g廢銅渣，理論上可制得的CuCl和（NH4）2SO4的物質(zhì)的量（寫出計算過程）。詳見解析

【真題2】

（2022·江蘇合格考真題）據(jù)史料記載，我國古代已將CuSO4·5H2O制藥用于實踐之中。（1）實驗?zāi)M工業(yè)制備CuSO4·5H2O：在錐形瓶中加入銅屑和稀H2SO4，水浴加熱使溫度達(dá)到180℃左右。向混合物中通入氧氣，充分反應(yīng)。實驗裝置如圖所示，所得溶液經(jīng)分離提純得CuSO4·5H2O。①反應(yīng)中將Cu氧化為Cu2＋的氧化劑為

O2

?（填化學(xué)式）。

②裝置中多孔球泡的作用

增長O2與溶液的接觸時間?。

O2

增長O2與溶液的接觸時間

（2）工業(yè)用上述方法制備CuSO4·5H2O時，若用空氣代替O2，會增加制備過程中的能量消耗，原因是

空氣中O2的濃度低，Cu被氧化的時間長，能量消耗多?。

解析：（2）空氣代替O2氧化Cu，氧化時間會增長，加熱時間也會增長，則能量消耗增多。空氣中O2的濃度低，Cu被氧化的時間長，能量消耗多（3）為測定所制得樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行如下實驗：稱取1.000g樣品，配成250mL溶液，取25.00mL溶液，向其中加入0.020mol·L－1EDTA溶液與Cu2＋反應(yīng)（參加反應(yīng)的EDTA與Cu2＋的物質(zhì)的量之比為1∶1）。恰好完全反應(yīng)時，消耗EDTA溶液19.20mL。計算樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計算過程）。n（EDTA）＝0.020mol·L－1×19.20mL×10－3L·mL－1＝

3.84×10－4moln（CuSO4·5H2O）＝n（EDTA）＝3.84×10－4molm（CuSO4·5H2O）＝0.096g

答：樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%。解析：（3）根據(jù)EDTA與Cu2＋反應(yīng)的物質(zhì)的量之間關(guān)系為1∶1知，n（Cu2＋）＝n（EDTA），由EDTA的濃度以及其消耗的體積，可以計算出EDTA的物質(zhì)的量，由銅元素守恒，可得n（CuSO4·5H2O）＝

n（Cu2＋），所得結(jié)果擴(kuò)大10倍，得到1.000g樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量，進(jìn)而可得樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?！菊骖}3】

（2021·江蘇合格考真題）添加食品膨松劑能使面包、餅干等食品口感松軟或脆酥。某興趣小組對一膨松劑的組成（成分為NaHCO3和NH4HCO3）進(jìn)行分析，設(shè)計實驗方案如下：方案一：稱量一定量的樣品，加熱至恒重，再稱其質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)為mg。方案二：如圖所示，向24.70g樣品中滴加過量NaOH溶液，加熱至反應(yīng)完全，再通入一段時間N2，經(jīng)測定，裝置C中吸收的NH3質(zhì)量為1.70g。

（1）儀器①的名稱是

分液漏斗?。

解析：（1）儀器①的名稱為分液漏斗。分液漏斗

②由方案一計算NaHCO3與NH4HCO3的物質(zhì)的量之比，還需要提供的數(shù)據(jù)是

所稱樣品的質(zhì)量?。

解析：（2）①NaHCO3受熱分解生成Na2CO3、CO2和H2O。②方案一測定原理：加熱混合固體至恒重，NaHCO3和NH4HCO3均會分解，最終殘留固體為Na2CO3，根據(jù)mgNa2CO3可以計算出樣品中NaHCO3的質(zhì)量，再由樣品的質(zhì)量減去NaHCO3的質(zhì)量，可得出NH4HCO3的質(zhì)量，進(jìn)而可得出兩者的物質(zhì)的量之比。

所稱樣品的質(zhì)量（3）①方案二中通入N2的目的是

將氨氣排到稀硫酸中，使氨氣全部吸收?，裝置B的作用是

干燥氨氣?。

②由方案二計算NaHCO3與NH4HCO3的物質(zhì)的量之比，寫出計算過程。詳見解析將氨氣排到稀硫酸中，使氨氣全部吸收干燥氨氣

?1.（2023·銅山合格考模擬）K3[Fe（C2O4）3]·3H2O（三草酸合鐵酸鉀）是一種光敏材料，可溶于水，110℃時會失去結(jié)晶水生成K3[Fe（C2O4）3]，230℃時K3[Fe（C2O4）3]繼續(xù)分解。為探究K3[Fe（C2O4）3]的分解產(chǎn)物，實驗小組用如圖所示裝置進(jìn)行實驗：（1）實驗時觀察到裝置B、E中澄清石灰水變渾濁，裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色。說明K3[Fe（C2O4）3]的分解產(chǎn)物中存在

CO、CO2

?。

解析：（1）裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色且E中澄清石灰水變渾濁，說明產(chǎn)物中有CO；B中澄清石灰水變渾濁，說明產(chǎn)物中有CO2。CO、CO2

（2）將反應(yīng)后裝置A內(nèi)的殘余固體取出。經(jīng)檢驗，固體中除含有K2CO3外，還含有Fe、FeO或Fe3O4中的一種。為確定另一種固體的成分，進(jìn)行如下實驗：實驗1：取少量殘余固體，向其中加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢?，待固體不再減少后，過濾，充分洗滌濾渣。實驗2：取出濾渣，向濾渣中加入鹽酸，固體完全溶解，無氣泡產(chǎn)生。③

由實驗2所得溶液進(jìn)一步確定固體成分的方法是

向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO

?。

④

若另一固體的成分為FeO，則由K3[Fe（C2O4）3]分解所得K2CO3和FeO的質(zhì)量比為多少？（寫出計算過程）23∶8向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO

①

實驗1中洗滌濾渣時，檢驗濾渣是否洗凈的方法是

取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈?。

②

由實驗2現(xiàn)象可知Fe、FeO或Fe3O4中不含

Fe

?。

取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈Fe

解析：（2）①實驗1中洗滌的是濾渣上殘留的K2CO3，故檢驗濾渣是否洗凈的方法是取最后一次洗滌濾液少許，向其中滴加CaCl2溶液，若無沉淀生成，則濾渣已洗凈。②取出濾渣，向濾渣中加入鹽酸，固體完全溶解，無氣泡產(chǎn)生，說明不含F(xiàn)e。③進(jìn)一步確定是否含有FeO或Fe3O4，應(yīng)向?qū)嶒?的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，則固體為FeO。④由K3[Fe（C2O4）3]可知分解所得K2CO3和FeO的物質(zhì)的量之比為3∶2，設(shè)K2CO3為3mol，F(xiàn)eO為2mol，則K2CO3的質(zhì)量為3mol×138g/mol＝414g，F(xiàn)eO的質(zhì)量為2mol×72g/mol＝144g，故K2CO3和FeO的質(zhì)量比23∶8。

步驟1：檢查裝置的氣密性。通N2，并維持一段時間。步驟2：取100mL水樣加入三頸燒瓶，再將燒瓶置于60℃水浴中，滴加足量稀硫酸，充分反應(yīng)，生成H2S。再次通N2，將H2S趕至吸收瓶中，使其完全轉(zhuǎn)化成ZnS沉淀。步驟3：過濾，洗滌，將ZnS沉淀轉(zhuǎn)入錐形瓶中，加入15.00mL0.01000mol·L－1I2溶液，控制溶液pH，充分反應(yīng)（－2價的硫元素被I2完全氧化為S）。

（1）步驟1中，通N2的目的是

除去裝置內(nèi)的O2，防止生成的H2S被O2氧化?。

解析：（1）N2可以排出裝置內(nèi)的O2，以免將生成的H2S氧化。除去裝置內(nèi)的O2，防止生成的H2S被O2氧化

解析：（2）H2S生成S，I2生成HI，生成1molS，轉(zhuǎn)移2mole－，反應(yīng)

1molI2轉(zhuǎn)移2mole－，所以n（I2）＝n（S）。1

（3）步驟4中，恰好完全反應(yīng)時的實驗現(xiàn)象為

溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘不變色?。

解析：（3）I2遇淀粉變藍(lán)色，通過藍(lán)色的變化，即知反應(yīng)是否完全。溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘不變色（4）計算該水樣中可溶性硫化物的硫含量ρ（以mg·L－1表示），并寫出計算過程。n（I2）＝15.00mL×10－3L·mL－1

×0.01000mol·L－1＝

1.500×10－4moln（Na2S2O3）＝20.00mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1＝2.000×10－4mol

m（S）＝5.000×10－5mol×32g·mol－1＝1.600×10－3g＝1.600mg

解析：（4）I2與H2S和Na2S2O3反應(yīng)，由總的I2的量減去Na2S2O3消耗的I2的量，即為H2S與I2反應(yīng)的量，由此得到水樣中S的生成量。3.（2022·連云港合格考模擬）硫酸亞鐵可用于治療缺鐵性貧血癥。某興趣小組為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物，設(shè)計實驗方案如下：①先按要求搭配好裝置再檢查裝置的氣密性；②打開彈簧夾K1和K2，向裝置中緩緩?fù)ㄈ隢2一段時間后，加熱裝有15.20gFeSO4的硬質(zhì)玻璃管；③觀察到的實驗現(xiàn)象：A裝置中有紅棕色固體出現(xiàn)，B中有白色沉淀生成，C中品紅溶液褪色；④冷卻后A裝置中剩余固體的質(zhì)量為10.88g。（1）根據(jù)B裝置中的實驗現(xiàn)象可推測分解產(chǎn)物中含有

SO3

?（填化學(xué)式）。

解析：（1）SO3與BaCl2可以反應(yīng)生成BaSO4，SO2與BaCl2不反應(yīng)。SO3

（2）將裝置B、C順序顛倒能否達(dá)到原來的實驗?zāi)康?/p>

不能?（填“能”或“不能”），原因是

SO3可溶于品紅溶液中?。

解析：（2）品紅中有水，SO3可溶于品紅。

解析：（3）D為尾氣處理，SO2可以被NaOH吸收。不能SO3可溶于品紅溶液中SO2＋

（4）通過計算確定已分解的FeSO4物質(zhì)的量，寫出計算過程。

固體減少量2×152144m（FeSO4）15.20g－10.88gm（FeSO4）＝9.12g則n（FeSO4）＝0.06mol答：已分解的FeSO4物質(zhì)的量為0.06mol。解析：（4）SO2和SO3的總式量為144，根據(jù)差量法列式，可得FeSO4的質(zhì)量，進(jìn)而得出FeSO4的物質(zhì)的量。4.（2022·徐州合格考模擬）過氧化鈣晶體（CaO2·8H2O）常溫下為白色，能溶于酸，難溶于水、乙醇，是一種溫和的氧化劑，常用于魚類長途運(yùn)輸?shù)脑鲅鮿┑?。?）過氧化鈣晶體可用下列方法制備：

用如下制取裝置制備過氧化鈣晶體：

②儀器X的名稱為

分液漏斗?。

③為提高CaO2·8H2O產(chǎn)率，裝置B的溫度需控制在0℃，可采取的方法是

將裝置B置于冰水浴中?。

解析：（1）①A中產(chǎn)生NH3；②H2O2置于分液漏斗中；③控制在0℃，需要在冰水浴中。

2NH3↑＋2H2O

分液漏斗將裝置B置于冰水浴中（2）測定產(chǎn)品中CaO2·8H2O含量的實驗步驟如下：步驟一：準(zhǔn)確稱取0.5000g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，