2025届高三化学二轮复习 讲义　物质制备综合实验

物质制备综合实验 复习目标　1.掌握物质制备型实验方案设计的原则。2.掌握解答物质制备型实验综合题的思维模型。3.能正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法。4.能预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。 能力点一　无机物的制备 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.物质(固体物质)制备的三大原则 (1)选择最佳反应途径 如用铝制取氢氧化铝： 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、 Al2(SO4)3＋6Na[Al(OH)4]===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，当n(Al3＋)∶n[Al(OH)4]－＝1∶3时，Al(OH)3产率最高。 (2)选择最佳原料 如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。 (3)选择适宜操作方法 如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，所以要注意隔绝空气。 2.物质制备实验的操作顺序 (1)实验操作顺序 装置选择与连接⇨气密性检查⇨装入固体试剂⇨加入液体试剂⇨按程序实验⇨拆卸仪器⇨其他处理等 (2)加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。 其目的是：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。而完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。 (3)防止实验中反应物或产物变质或损失 ①实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等，要采取措施防止吸水； ②易挥发的液体产物要及时冷却； ③易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)； ④注意防止倒吸的问题。 (4)选用仪器及连接顺序 　 某化学小组用下图实验装置模拟工业制备四氯化碳。 已知：CS2可与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，CS2与Cl2在铁作催化剂的条件下，在85 ℃～95 ℃反应可生成四氯化碳；硫单质的沸点445 ℃，CS2的沸点46.5 ℃，CCl4的沸点76.8 ℃、密度1.6 g/cm3。 上述装置的连接顺序为 a→________→________→________→________→________→________→________→________→________ 3.热点制备——气固反应制目标无机物 (1)思维流程例解 制备方法或物质 原理 装置 H2还原WO3制备W WO3＋3H2W＋3H2O 无水FeCl3 2Fe(铁粉)＋3Cl22FeCl3 CO还原CuO制备Cu CuO＋COCu＋CO2 铁与水蒸气反应制Fe3O4 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 CaH2 Ca＋H2CaH2 (2)实验仪器和操作步骤 实验 仪器 反应容器——硬质玻璃管(或大试管)；热源——酒精灯、酒精喷灯或管式炉等 操作 步骤 连接仪器→检查装置的气密性→添加固体反应物→用反应气体排尽装置中的空气→预热后加热反应 (一)陌生无机物的制备 1.(2024·无锡南菁高中期初检测节选)某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体，流程如下： 已知：NaFeO2遇水强烈水解； 回答以下问题： (1)步骤Ⅰ中铬铁矿转化为Na2CrO4和NaFeO2，化学反应方程式为____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅲ中加入硫酸不宜过多的原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)步骤Ⅳ，所得滤渣的主要成分是__________________________________________________________________。 (4)PbCrO4是一种黄色颜料，难溶于水。请设计由K2Cr2O7溶液制备PbCrO4的实验方案： ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________， 静置，过滤，洗涤，干燥，得PbCrO4。[实验中须使用的试剂有：6 mol·L－1的KOH溶液，0.5 mol·L－1 Pb(NO3)2溶液]。 已知：①Pb(OH)2开始沉淀时pH为7.2，完全沉淀时pH为8.7。 ②PbCrO4可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液反应制得，含PbCrO4晶种时更易生成。 ③六价铬在溶液中物种分布分数与pH关系如图所示。 2.(2023·常州一模)氢氧化钴[Co(OH)2]是锂电池正极材料钴酸锂(LiCoO2)的前驱体。以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼为原料可制得微米级Co(OH)2。 已知：①Co2＋、Co3＋易与NH3形成络合物，[Co(NH3)6]2＋的还原性强于Co(OH)2和Co2＋； ②水合肼(N2H4·H2O)为无色油状液体，具有强还原性，氧化产物为N2； ③沉淀的生成速率越快，颗粒越小，呈凝乳状或胶体，不易过滤。 (1)60 ℃时在搅拌下向CoSO4溶液中加入氨水，调节pH至6后，再加入NaOH溶液，调节pH至9.5左右，一段时间后，过滤、洗涤，真空烘干得微米级Co(OH)2。 ①制备时，在加入NaOH溶液前必须先加氨水的原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ②洗涤时，使用热水除去产品表面杂质。检验产品是否洗净的实验操作是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)经仪器分析，测得按题(1)步骤制得的Co(OH)2晶体结构中含有Co(Ⅲ)，进一步用碘量法测得Co(Ⅱ)的氧化程度为8%。因此制备时必须加入一定量的还原剂。 ①将500 mL 1 mol/L的CoSO4溶液与氨水配成pH为6的溶液，加入三颈烧瓶中(如图)，分液漏斗a中装有NaOH溶液、分液漏斗b中装有水合肼。60 ℃时依次将两种溶液加入三颈烧瓶，充分反应后，过滤。实验时应先打开滴液漏斗____________________________________________________________________ (填“a”或“b”)。 ②为确保制得的Co(OH)2产品中不含Co(Ⅲ)，制备时至少需加入水合肼的质量为________g。 (3)以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2，以及少量Al、Fe等)为原料制备微米级氢氧化钴。 已知：①酸性条件下的氧化性：Co3＋>H2O2>Cl2>Fe3＋；②LiOH可溶于水； ③下表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH。 金属离子 Co2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ 开始沉淀时的pH 7.6 7.6 2.7 4.0 沉淀完全时的pH 9.2 9.6 3.7 5.2 请补充完整实验方案：取一定量废旧锂电池正极材料，粉碎后与Na2SO3溶液配成悬浊液，在搅拌下____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________， 调节pH至9.5，过滤、洗涤，真空烘干得到微米级Co(OH)2(实验中可选用的试剂：1 mol/L H2SO4溶液、2 mol/L盐酸、5 mol/L NaOH溶液、5 mol/L氨水、30%H2O2溶液)。 (二)与流程结合类无机物制备 3.(2023·常州一模)以辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下： 已知： Bi3＋易与Cl－形成BiCl， BiCl易发生水解， 其反应的离子方程式为BiCl＋H2OBiOCl↓＋5Cl－＋2H＋。 (1)“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4。该反应的化学方程式为 __________________________________________________________________。 (2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的pH。 ①一般控制浸取液pH小于1.4，其目的是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ②为提高酸浸时金属元素的浸出率，除适当增加浓盐酸用量、适当升高酸浸温度外，还可采取的措施有__________________________________________________________________。 (3)铋离子能被有机萃取剂(简称TBP)萃取，其萃取原理可表示为BiCl (水层)＋2TBP(有机层)BiCl3·2TBP(有机层)＋3Cl－(水层)。 ①“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl－浓度，萃取率随c(Cl－)变化关系如图所示。c(Cl－)最佳为1.3 mol·L－1的可能原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ②萃取后分液所得水相中的主要阳离子为________(填化学式)。 (4)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O]晶体。为得到含Cl－较少的草酸铋晶体，“萃取” 后有机相与草酸溶液的混合方式为____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 4.(2023·南通如皋一模)硝酸铈铵 [(NH4)2Ce(NO3)6]、二氧化铈(CeO2)均是常见的强氧化剂，可以以Ce2(CO3)3为原料进行制取。 (1)“沉淀1”时，溶液中Ce(NO3)3转化为Ce(OH)3(HO2)沉淀。写出沉淀1反应的化学方程式：____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)“酸溶2”时，控制反应温度为80 ℃，硝酸与Ce(OH)3(HO2)分解产生的Ce(OH)4反应生成H2Ce(NO3)6，反应过程中有少量红棕色气体逸出。“酸溶2”时需控制硝酸的温度为80 ℃，同时将Ce(OH)4分批加入硝酸中，原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)“沉淀2”时，控制其他条件一定，改变加入NH4NO3固体的量，测得(NH4)2Ce(NO3)6沉淀的收率如图所示。“沉淀2”时，不是采用反应计量数之比，而是控制加入n(NH4NO3)∶n(Ce)＝4∶1的目的是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (4)实验小组以Ce2(CO3)3为原料制取CeO2，请补充完整实验方案：将Ce2(CO3)3完全溶解于盐酸中， ___________________________________________， 得CeO2固体。[已知：4Ce(OH)3(白色沉淀)＋O2＋2H2O===4Ce(OH)4(黄色沉淀)，Ce(OH)4受热分解时失重百分比与温度的关系如图所示。可选用的仪器和试剂：2 mol·L－1氨水、O2、1 mol·L－1 HNO3、1 mol·L－1 AgNO3溶液、马弗炉(可用于固体的高温加热)] (5)实验制得的硝酸铈铵(摩尔质量为548 g·mol－1)含量可用如下方法测定：准确称取16.0 g硝酸铈铵样品，加水充分溶解，并转移至100 mL 容量瓶中定容、摇匀，得硝酸铈铵溶液试样。准确量取5 mL 的硝酸铈铵溶液试样，移入250 mL 锥形瓶中，加入适量硫酸和磷酸，并加入2滴0.25%邻二氮杂菲指示剂，用0.050 00 mol·L－1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定至终点(滴定过程中Ce4＋被还原为Ce3＋)，消耗标准溶液24.00 mL。计算该样品中硝酸铈铵的质量分数。 解答物质制备综合实验题的一般程序 (1)认真阅读题干，提取有用信息，包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原理等。 (2)仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。 (3)通读问题，整合信息，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识做出正确解答。 能力点二　有机物的制备 1.有机物制备的注意要点 (1)熟知常用仪器及用途 (2)依据物质性质和反应特点选择加热或冷却方式 ①加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。 ②冷凝回流：有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。 ③防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止液体暴沸；若开始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷却后补加。 2.有机物制备的思维流程 　 精制溴苯(含Br2、HBr、FeBr3、杂质)的工艺流程： ①的作用___________________________________________________________。 ②的作用__________________________________________________________。 ③的作用___________________________________________________________。 ④的作用___________________________________________________________。 ⑤的作用___________________________________________________________。 3.有机物的提纯流程 制取的有机物中常含有一定量的杂质(无机物与有机物)，提纯时可根据杂质与制得有机物性质的差异设计实验进行分离提纯，常用的提纯流程如下： 1.(2023·徐州期末)溴乙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为38.4 ℃，密度为1.44 g/cm3。实验室制备少量溴乙烷主要步骤如下： 步骤Ⅰ：连接如图所示实验装置，检验装置的气密性。 步骤Ⅱ：向仪器A中依次加入搅拌磁子、蒸馏水、浓硫酸、95%乙醇、NaBr固体，缓慢加热至无油状物馏出为止。 (1)仪器A的名称是________________。 (2)向A中加入NaBr固体和浓硫酸的目的是 __________________________________________________________________。 (3)反应生成的主要副产物有乙烯和乙醚，可能的原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (4)将锥形瓶置于冰水浴中的作用是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (5)提纯产物时需向锥形瓶中加入试剂________(填字母)，充分振荡，静置后分液得粗产品，再经提纯获得纯品。 a.Na2CO3溶液 B.苯 c.浓硫酸 2.(2023·苏州常熟中学一模)二氯异氰尿酸钠(，简称DCCNa)是一种高效、安全的消毒剂，常温下性质稳定，受热易分解，难溶于冰水。实验室通过以下原理和装置(夹持仪器已略去)可以制取DCCNa。 已知：(氰尿酸)＋2NaClO―→＋NaOH＋H2O 实验步骤如下： Ⅰ.制备高浓度NaClO溶液：从进料口加入10 mL 30%NaOH溶液，在10 ℃左右水浴，搅拌条件下通入Cl2至溶液pH约为8；再加入10 mL 40%NaOH溶液，继续通入Cl2至溶液pH约为8。 (1)若无水浴降温可生成较多NaClO3副产物，该副反应的离子方程式为____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)为提高B中NaOH的利用率，需对该装置进行改进的可行方法是___________________________________________(一种即可)。 Ⅱ.制备DCCNa晶体：待步骤Ⅰ结束后，从进料口加入一定量氰尿酸，低温晾干得到较高产量的DCCNa晶体。 (3)请根据题给信息，设计完成上述实验步骤： ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 Ⅲ.DCCNa有效氯含量测定：称取0.100 0 g样品，用100 mL 蒸馏水于碘量瓶中溶解后，依次加入20 mL 0.3 mol·L－1醋酸溶液和过量的KI溶液。用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至溶液呈浅黄色时，滴加2滴淀粉溶液，继续滴定至终点，共消耗Na2S2O3溶液16.00 mL。 已知：＋CH3COOH＋2H2O―→＋2HClO＋CH3COONa I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI；(样品有效氯＝×100%) (4)①滴定终点的现象为___________________________________________； ②计算样品有效氯____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (写出必要的计算过程)。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·江苏卷)实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO4·H2O，其实验过程可表示为 (1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体，生成MgSO3，反应为Mg(OH)2＋H2SO3===MgSO3＋2H2O，其平衡常数K与Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgSO3)、Ka1(H2SO3)、Ka2(H2SO3)的代数关系式为K＝____________；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收SO2效率的有____________________________________________________________________ (填序号)。 A.水浴加热氧化镁浆料 B.加快搅拌速率 C.降低通入SO2气体的速率 D.通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO2 (2)在催化剂作用下MgSO3被O2氧化为MgSO4。已知MgSO3的溶解度为0.57 g(20 ℃)，O2氧化溶液中SO的离子方程式为____________________________________________________________________ ___________________________________________； 在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中MgSO3被O2氧化的速率随pH的变化如图甲所示。在pH＝6～8范围内，pH增大，浆料中MgSO3的氧化速率增大，其主要原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)制取MgSO4·H2O晶体。在如图乙所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应。MgSO3浆料与H2SO4溶液的加料方式是____________________________________________________________________ ___________________________________________； 补充完整制取MgSO4·H2O晶体的实验方案：向含有少量Fe3＋、Al3＋的MgSO4溶液中，____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (已知：Fe3＋、Al3＋在pH≥5时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从MgSO4饱和溶液中结晶出MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，实验中需要使用MgO粉末) 2.(2020·江苏卷)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α－Fe2O3。其主要实验流程如下： 铁泥→→→→……→ α－Fe2O3 (1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有________(填字母)。 A.适当升高酸浸温度 B.适当加快搅拌速度 C.适当缩短酸浸时间 (2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3＋完全转化为Fe2＋。“还原”过程中除生成Fe2＋外，还会生成________(填化学式)；检验Fe3＋是否还原完全的实验操作是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2＋转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，Ka(HF)＝6.3×10－4]。 (4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水－NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。 ①生成FeCO3沉淀的离子方程式为____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ②设计以FeSO4溶液、氨水－NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 物质制备综合实验 能力点一 微探究 i→j→f→g→d→e→b→c→h 全能通关 1.(1)4Fe(CrO2)2＋10Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2 (2)防止酸性太强，Cr2O氧化性增强，后续步骤中氧化Cl- (3)Na2SO4　(4)向K2Cr2O7溶液中加入6 mol·L-1的KOH溶液，至pH略小于7.2，加热溶液至沸腾，先加入一滴0.5 mol·L-1 Pb(NO3)2溶液搅拌片刻产生少量沉淀，继续滴加至不再产生沉淀 解析　由题给流程可知，铬铁矿与碳酸钠、氧气高温条件下反应生成Na2CrO4、NaFeO2，冷却后，向熔渣中加入水，使NaFeO2水解转化为氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤得到Na2CrO4溶液；向Na2CrO4溶液加入稀硫酸，将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，将酸化后的溶液蒸发结晶、过滤、洗涤得到含有硫酸钠的滤渣和Na2Cr2O7溶液；向Na2Cr2O7溶液中加入氯化钾固体，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到K2Cr2O7。(1)由分析可知，步骤Ⅰ中发生的反应为铬铁矿与碳酸钠、氧气高温条件下反应生成Na2CrO4、NaFeO2和二氧化碳，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋10Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2；(2)步骤Ⅲ中加入硫酸不宜过多，加入氯化钾固体时，酸性条件下Cr2O会将Cl-氧化，造成重铬酸钾的产率降低；(3)由分析可知，步骤Ⅳ所得滤渣的主要成分是Na2SO4；(4)由六价铬与pH关系图知，在碱性条件下，主要以铬酸根存在，但是氢氧化铅在pH为7.2时开始沉淀，所以溶液pH不能超过7.2，铬酸根与铅离子在沸腾时会生成铬酸铅沉淀，所以制备铬酸铅沉淀的实验方案为向K2Cr2O7溶液中加入6 mol·L-1的KOH溶液，至pH略小于7.2，加热溶液至沸腾，先加入一滴0.5 mol·L-1 Pb(NO3)2溶液搅拌片刻产生少量沉淀，继续滴加至不再产生沉淀。 2.(1)①Co2＋与NH3形成络合物，溶液中Co2＋浓度减小，可减缓Co2＋与OH-反应生成Co(OH)2沉淀的速率，有利于沉淀颗粒的生长，防止形成凝乳状沉淀或胶体　②取少许最后一次洗涤的滤液于试管中，加入BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则产品已经洗涤干净 (2)①b　 ②0.5　(3)向其中加入1 mol/L H2SO4溶液至固体完全溶解(或不再产生气泡)，再加入30%H2O2溶液直至溶液的颜色不再加深(或开始产生大量气泡)，然后向溶液中加入5 mol/L氨水，调节pH至6(5.2～7.6之间均可)，过滤，向滤液中加入5 mol/L NaOH溶液 解析　 (1)①由已知①③可知，加入氨水后，Co2＋与NH3形成络合物，使得溶液中的Co2＋浓度减小，减缓生成Co(OH)2的速率，有利于沉淀颗粒的生长，防止生成凝乳状沉淀或胶体；②沉淀表面杂质中含有Na2SO4，可通过检测最后一次洗涤液中是否含有SO来检验产品是否洗涤干净。(2)①由于所得晶体中含有Co(Ⅲ)，故应该先加入强还原剂水合肼，将Co(Ⅲ)还原为Co(Ⅱ)，故应该先打开滴液漏斗b；②Co(Ⅱ)的氧化程度为8%，被氧化的Co(Ⅱ)的物质的量＝0.5 L×1 mol/L×8%＝0.04 mol，已知水合肼被氧化为N2，根据得失电子守恒可得关系式：4Co3＋～N2H4·H2O，则需要水合肼的质量＝×0.04 mol×50 g/ mol＝0.5 g。(3)先向悬浊液中加入1 mol/L H2SO4溶液，固体完全溶解后，溶液中含有的金属阳离子为Li＋、Co2＋、Al3＋、Fe2＋，结合表格中的数据可知，应先将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入氨水调节5.2<pH<7.6，过滤除去Fe(OH)3、Al(OH)3，最后向滤液中加入5 mol/L NaOH溶液，调节pH略大于9.2，使得Co2＋、[Co(NH3)6]2＋完全转化为Co(OH)2沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到产品。 3.(1)2Bi2S3＋6MnO2＋9O22Bi2O3＋6MnSO4 (2)①增大H＋浓度，使Bi3＋充分浸出；同时抑制金属离子Bi3＋(或BiCl)、Fe3＋水解　②加快搅拌速度 (3)①c(Cl-)>1.3 mol·L-1时，铋离子(萃取平衡BiCl＋2TBPBiCl3·2TBP＋3Cl-逆向移动，)萃取率下降，铁离子萃取率上升； c(Cl-)<1.3 mol·L-1时，铋离子水解(BiCl＋H2OBiOCl↓＋5Cl-＋2H＋)程度增大，不利于铋离子的萃取提纯 ②Fe3＋、H＋、Na＋ (4)边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中 解析　焙烧时FeS2转变为Fe2O3，在空气中Bi2S3单独焙烧生成Bi2O3和二氧化硫，经过酸浸，Fe2O3转化为氯化铁，滤渣为二氧化硅，滤液中含有Bi3＋、Fe3＋，滤液中加入萃取剂TBP让Bi3＋和Fe3＋分离，再加入草酸溶液反萃取出Bi3＋，最终得到超细氧化铋，以此解答。(1)“联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4，Mn元素由＋4价下降到＋2价，O2中O元素由0价下降到-2价，S元素由-2价上升到＋6价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：2Bi2S3＋6MnO2＋9O22Bi2O3＋6MnSO4。(2)①Bi3＋易与Cl-形成BiCl， BiCl易发生水解， 其反应的离子方程式为BiCl＋H2OBiOCl↓＋5Cl-＋2H＋，增大H＋浓度，平衡逆向移动，使Bi3＋充分浸出；同时抑制金属离子Bi3＋(或BiCl)、Fe3＋水解；②加快搅拌速度，加快反应速率也可以提高酸浸时金属元素的浸出率。(3)①c(Cl-)>1.3 mol·L-1时，铋离子(萃取平衡BiCl＋2TBPBiCl3·2TBP＋3Cl-逆向移动，)萃取率下降，铁离子萃取率上升； c(Cl-)<1.3 mol·L-1时，铋离子水解(BiCl＋H2OBiOCl↓＋5Cl-＋2H＋)程度增大，不利于铋离子的萃取提纯；②“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度，加入萃取剂TBP的目的让Bi3＋和Fe3＋分离，则萃取后分液所得水相中的主要阳离子为Fe3＋、H＋、Na＋。(4)为使萃取充分，萃取时边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中。 4. (1)2Ce(NO3)3＋3H2O2＋4H2O===2Ce(OH)3(HO2)↓＋6HNO3 (2)控制硝酸的温度为80 ℃的目的是加快化学反应速率的同时减少硝酸的挥发和分解；将Ce(OH)4分批加入硝酸中，可以防止反应过于剧烈。 (3)增加NH 的浓度，加快反应的速率；此时(NH4)2Ce(NO3)6沉淀的收率较高 (4)向所得溶液中加入2 mol·L-1氨水，至静置后向上层清液中加入氨水不再产生沉淀，浊液中边搅拌边通入O2至沉淀完全变为黄色，洗涤滤渣，至最后一次洗涤滤液加入1 mol·L-1 HNO3酸化后再加入1 mol·L-1 AgNO3溶液不再产生沉淀，将沉淀放入马弗炉中，控制温度为500 ℃下焙烧至固体质量不再减少 (5)82.2% 解析　“酸溶1”时Ce2(CO3)3 与硝酸反应生成Ce(NO3)3，根据(1)小问题知，“沉淀1”时，加入双氧水，溶液中Ce(NO3)3转化为Ce(OH)3(HO2)沉淀，Ce(OH)3(HO2)分解产生Ce(OH)4，“酸溶2”时，控制反应温度为80 ℃，硝酸与Ce(OH)3(HO2)分解产生的Ce(OH)4反应生成H2Ce(NO3)6，“沉淀2”时，加入NH4NO3固体得到(NH4)2Ce(NO3)6。(1)“沉淀1”时，溶液中Ce(NO3)3转化为Ce(OH)3(HO2)沉淀，根据得失电子守恒、元素守恒配平沉淀1反应的化学方程式为2Ce(NO3)3＋3H2O2＋4H2O===2Ce(OH)3(HO2)↓＋6HNO3；(2)控制硝酸的温度为80 ℃的目的是加快化学反应速率的同时减少硝酸的挥发和分解；将Ce(OH)4分批加入硝酸中，可以防止反应过于剧烈；(3)“沉淀2”时，不是采用反应计量数之比，而是控制加入n(NH4NO3)∶n(Ce)＝4∶1的目的是增加NH 的浓度，加快反应的速率；此时(NH4)2Ce(NO3)6沉淀的收率较高；(4)已知：4Ce(OH)3(白色沉淀)＋O2＋2H2O===4Ce(OH)4(黄色沉淀)，根据受热分解时失重百分比与温度的关系图可知，208×17.3%≈36，则加热Ce(OH)4到500 ℃分解得到CeO2，故实验小组以Ce2(CO3)3为原料制取CeO2，可设计实验方案：将Ce2(CO3)3完全溶解于盐酸中，向所得溶液中加入2 mol·L-1氨水，至静置后向上层清液中加入氨水不再产生沉淀，向浊液中边搅拌边通入O2至沉淀完全变为黄色，洗涤滤渣，至最后一次洗涤滤液加入1 mol·L-1 HNO3酸化后再加入1 mol·L-1 AgNO3溶液不再产生沉淀，将沉淀放入马弗炉中，控制温度为500 ℃下焙烧至固体质量不再减少，得CeO2固体；(5)滴定过程中Ce4＋被还原为Ce3＋，发生反应Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，故该样品中硝酸铈铵的质量分数×100%＝82.2%。 能力点二 微探究 ①的作用为除去FeBr3、HBr水溶性杂质 ②的作用为除去溴 ③的作用为除去前一步引入的氢氧化钠和反应生成的溴化钠 ④的作用为除水 ⑤的作用为除去苯 全能通关 1.(1)蒸馏烧瓶　(2)获得氢溴酸　(3)温度控制不当　(4)减少溴乙烷的挥发　(5)a 解析　 (3)乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下发生消去反应生成乙烯，在浓硫酸、140 ℃条件下生成乙醚，反应生成的主要副产物有乙烯和乙醚，可能的原因是温度控制不当。(4)锥形瓶中收集的是溴乙烷，溴乙烷的沸点为38.4 ℃，易挥发，将锥形瓶置于冰水浴中的作用是冷凝，减少溴乙烷的挥发。(5)溴乙烷中含有HBr、乙醇，Na2CO3溶液能与HBr反应，可以溶解乙醇，且与溴乙烷不互溶，故提纯产物时，加入的试剂为碳酸钠溶液。 2.(1)3Cl2＋6OH-ClO＋5Cl-＋3H2O (2)在装置A与B之间连接盛有饱和食盐水的洗气瓶 (3)保持10 ℃左右水浴下，边搅拌边继续通入Cl2，反应至三颈瓶内有较多白色晶体析出，停止反应；冰水浴冷却三颈烧瓶，过滤，用少量冰水洗涤2～3次 (4)①当滴入最后半滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中溶液由蓝色褪为无色，且30 s不恢复　②56.8%(答案见解析) 解析　由图中装置和实验药品可知，A装置为氯气发生装置，反应方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，B装置发生氯化反应生成DCCNa，C装置用于尾气处理，吸收多余的氯气；(1)温度高时Cl2与NaOH反应将生成NaClO3和NaCl，故水浴降温可以减少NaClO3副产物的生成，该副反应的离子方程式为3Cl2＋6OH-ClO＋5Cl-＋3H2O；(2)由于浓盐酸具有很强的挥发性，挥发出的HCl与NaOH反应，从而降低NaOH的利用率，故通过改进实验装置吸收氯化氢气体，可以提高B中NaOH的利用率，可行的方法是在装置A与B之间连接盛有饱和食盐水的洗气瓶；(3)根据题给信息，制备DCCNa晶体：待步骤I结束后，从进料口加入一定量氰尿酸，保持10 ℃左右水浴下，边搅拌边继续通入Cl2，反应至三颈瓶内有较多白色晶体析出，停止反应；冰水浴冷却三颈烧瓶，过滤，用少量冰水洗涤2～3次，低温晾干得到较高产量的DCCNa晶体；(4)①反应中用淀粉溶液作指示剂，碘单质遇到淀粉溶液显蓝色，故滴定终点的现象为溶液由蓝色褪为无色，且30 s不恢复；②根据电子守恒可知，HClO～I2～2Na2S2O3，故有：n(HClO)＝n(I2)＝n(Na2S2O3)＝×16.00×10-3L×0.100 0 mol·L-1＝8×10-4 mol，故样品有效氯＝×100% ＝56.8%。 集训真题　走进高考 1.(1)　BD (2)2SO＋O22SO　pH增大，抑制SO的水解，反应物SO的浓度增大，故可加快氧化速率 (3)用滴液漏斗向盛有MgSO3浆料的三颈烧瓶中缓慢滴加硫酸溶液　分批加入少量氧化镁粉末，搅拌，直至用pH试纸测得pH≥5，过滤；将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥 解析　本实验的目的是为了制取MgSO4·H2O，首先在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体，生成MgSO3，然后使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应生成硫酸镁，在硫酸镁的溶液中加入氧化镁调节溶液的pH除去三价铁和三价铝，将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥即可得到MgSO4·H2O；(1)已知下列反应： ①Mg(OH)2＋H2SO3===MgSO3＋2H2O　K ②Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH-(aq) Ksp[Mg(OH)2] ③MgSO3(s)Mg2＋(aq)＋SO(aq) Ksp[MgSO3] ④H2SO3H＋＋HSO　Ka1[H2SO3] ⑤HSOH＋＋SO　Ka2[H2SO3] ⑥H2OH＋＋OH-　Kw 根据盖斯定律，①＝②-③＋④＋⑤-⑥×2，故K＝；A.加热可加快反应速率，但温度升高，SO2在水中溶解度降低，且会导致H2SO3受热分解，不一定能提高吸收SO2效率，A错误；B.加快搅拌速率，可以使反应物充分接触，提高吸收SO2效率，B正确；C.降低通入SO2气体的速率，SO2可与MgO浆料充分接触，但会降低反应速率，不一定能提高吸收SO2效率，C错误；D.多孔球泡可以让SO2与MgO浆料充分接触，能提高吸收SO2效率，D正确； (2)根据题意，O2氧化溶液中的SO，SO被氧化为SO，1 mol O2氧化2 mol SO，故O2氧化溶液中SO的离子方程式为2SO＋O22SO；pH增大，抑制SO的水解，反应物SO的浓度增大，故可加快氧化速率；(3)在进行含固体物质的反应物与液体反应的实验时，应将含固体物质的反应物放在三颈烧瓶中，通过滴液漏斗滴加液体，H2SO4溶液的滴加速率要慢，以免H2SO4过量；根据题意，首先需要调节pH≥5以除去Fe3＋、Al3＋杂质，需要用到的试剂为MgO粉末，操作细节为分批加入少量MgO粉末，以免pH过高，不断搅拌进行反应直至检测到pH≥5，然后过滤除去氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；接着需要从溶液中得到MgSO4·H2O，根据题目信息，室温下结晶只能得到MgSO4·7H2O，因此需要在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，操作细节为将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥。 2.(1)AB　(2)H2　取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈红色 (3)pH偏低形成HF，导致溶液中F-浓度减小，CaF2沉淀不完全 (4)①Fe2＋＋HCO＋NH3·H2O===FeCO3↓＋NH＋H2O或Fe2＋＋HCO＋NH3===FeCO3↓＋NH ②在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀 解析　(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度，均可以加快铁泥的溶解，即提高铁元素的浸出率。(2)“酸浸”时，H2SO4过量，加入过量铁粉，除生成Fe2＋外，还会产生H2。Fe3＋与KSCN反应所得溶液呈红色，当加入KSCN溶液观察不到红色，则说明Fe3＋已完全被还原为Fe2＋。(3)当c(Ca2＋)·c2(F-)<Ksp(CaF2)时，CaF2不会沉淀出来，HF为弱酸，当pH过低时，H＋与F-结合成弱电解质HF，则c(F-)减小，导致CaF2沉淀不完全。(4)①Fe2＋与HCO反应生成FeCO3沉淀，HCO电离出的H＋与NH3·H2O结合生成NH，则生成FeCO3沉淀的离子方程式可以写成：Fe2＋＋HCO＋NH3·H2O===FeCO3↓＋NH＋H2O，或Fe2＋＋HCO＋NH3===FeCO3↓＋NH。②用FeSO4和氨水NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3，若pH大于6.5，则会生成Fe(OH)2沉淀，故需要控制pH不大于6.5；对生成的FeCO3用蒸馏水洗涤2～3次；因FeCO3表面会附着有SO，若用盐酸酸化的BaCl2溶液检验不出SO，则说明FeCO3已洗涤干净。 学科网（北京）股份有限公司 $$