2019年高考化学二轮复习专题练习：26综合性化学实验(含解析)

专题26 综合性化学实验

1．以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：

 (1)过程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是________________________。

(2)过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为：

ⅰ：2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O

ⅱ：……

①写出ⅱ的离子方程式：________________________________________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。

b．____________________________________________________________________。

(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)＋NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是________(选填序号)。

A．减小PbO的损失，提高产品的产率

B．重复利用NaOH，提高原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率

②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作：_______________________________。

【答案】(1)Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O

(2)①2Fe3＋＋Pb＋SO===2Fe2＋＋PbSO4

②取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去

(3)①A、B　②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110 ℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体

【解析】(1)根据题给化学工艺流程知，过程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水， 2．某矿样中含有大量的CuS及少量其他不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体，流程如下：

(1)在实验室中，欲用37%(密度为1.19 g·mL－1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L－1的盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有________、________。

(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中，不需要的是________(填字母)。

②CuCl2溶液中存在平衡：Cu(H2O)(蓝色)＋4Cl－CuCl(黄色)＋4H2O。

欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡，除滤液A外，下列试剂中还需要的是________(填字母)。

a．FeCl3固体　　　b．CuCl2固体　　　c．蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程，查阅资料得知在空气中焙烧CuS时，固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图。

①CuS矿样在焙烧过程中，有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成，转化顺序为

CuSCu2SCuO·CuSO4CuSO4CuO

第①步转化主要在200～300 ℃内进行，该步转化的化学方程式为___________________________。

②300～400 ℃内，固体质量明显增加的原因是____________________，上图所示过程中，CuSO4固体能稳定存在的阶段是________(填字母)。

a．一阶段　 　b．二阶段　　

c．三阶段　　  d．四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程，并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a．装置组装完成后，应立即进行的一项操作是________。

b．当D中产生白色沉淀时，说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物，你认为D中原来盛有________溶液。

c．若原CuS矿样的质量为10.0 g，实验过程中，保持在760 ℃左右持续加热，待矿样充分反应后，石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g，则原矿样中CuS的质量分数为________。

【答案】(1)胶头滴管　500 mL容量瓶

(2)①cd　②c

(3)①2CuS＋O2200～300 ℃,Cu2S＋SO2　②Cu2S转化为CuSO4　c　

③a.检验装置气密性 　b．氯化钡(BaCl2)　c．96%

3．某学生欲通过实验方法验证Fe2＋的性质。

(1)该同学在实验前，依据Fe2＋的________性，填写了下表。

依照表中操作，该同学进行实验，观察到液面上方气体逐渐变为红棕色，但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因，该同学进行了如下实验。

(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液，前者不变红色，后者变红。该现象的结论是_____________________________________________________________。

(3)该同学通过查阅资料，认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe3＋或Fe2＋发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验，尾气处理装置略)进行探究。

ⅰ.打开活塞a、关闭b，并使甲装置中反应开始后，观察到丙中溶液逐渐变为深棕色，而丁中溶液并无明显变化。

ⅱ.打开活塞b、关闭a，一段时间后再停止甲中反应。

ⅲ.为与ⅰ中实验进行对照，更换丙、丁后，使甲中反应继续，观察到的现象与步骤ⅰ中相同。

①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是_____________________________________；

②装置乙的作用是___________________________________________；

③步骤ⅱ的目的是_______________________________________________；

④该实验可得出的结论是___________________________________________________________。

(4)该同学重新进行(1)中实验，观察到了预期现象，其实验操作是____________________________________。

【答案】(1)还原

(2)Fe2＋被浓硝酸氧化为Fe3＋

(3)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

②使NO2转化为NO

③排出乙右侧装置中残留的NO2

④溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2＋作用得到的(或溶液的深棕色不是由NO或NO2与Fe3＋作用得到的)

(4)向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液，振荡

【解析】(1)Fe2＋具有还原性，可被氧化为Fe3＋。(2)题中现象说明反应后溶液中有Fe3＋，即Fe2＋被浓硝酸氧

4．甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。

请回答下列问题：

(1)B中反应的离子方程式是__________________________________________。

(2)A中溶液变红的原因是_________________________________________。

(3)为了探究现象Ⅱ的原因，甲同学进行如下实验。

①取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在____________。

②取A中黄色溶液于试管中，加入过量的KSCN溶液，最终得到红色溶液。

甲同学的实验证明产生现象Ⅱ的原因是SCN－与Cl2发生了反应。

(4)甲同学猜想SCN－可能被Cl2氧化了，他又进行了如下研究。资料显示：SCN－的电子式为[C⋮⋮N]－。

①甲同学认为SCN－中碳元素没有被氧化，理由是________________________________

________________________________________________________________________。

②取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，由此证明SCN－中被氧化的元素是________。

③通过实验证明了SCN－中氮元素转化为NO，他的实验方案是___________________。

④若SCN－与Cl2反应生成1 mol CO2，则转移电子的物质的量是________mol。

【答案】(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

(2)Fe2＋被Cl2氧化成Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe(SCN)3，所以溶液变红　(3)Fe3＋

(4)①SCN－中的碳元素是最高价态(＋4价)　②硫

③取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中黄色溶液中存在NO，SCN－中氮元素被氧化成NO　④16

【解析】(1)多余的氯气在B中与NaOH溶液发生反应。(2)Fe2＋被Cl2氧化成Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应生成Fe(SCN)3，导致溶液变红。(3)①红褐色沉淀是Fe(OH)3，说明溶液中含有Fe3＋。(4)①在SCN－中，C的非金属性最弱，故C显正价，N显－3价、S显－2价，由此可求出C为＋4价，碳元素已处于最高价态，故它不可能被氧化。②由于BaSO4不溶于酸，故SCN－中被氧化的元素是硫元素。④当生成1 mol CO2时，由元素守恒知有1 mol SCN－被氧化，生成1 mol SO、1 mol NO，共失去16 mol电子。

5．二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂，是一种黄绿色的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生拟用图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2。

(1)A装置必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有烧杯、________。

(2)B装置必须放在冰水浴中，其原因是________________________________。

(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出晶体是NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。NaClO2的溶解度曲线如图2，获得NaClO2晶体的操作步骤为：

①减压，55 ℃蒸发结晶；②趁热过滤；③____________；④在55 ℃干燥，得到成品。

(4)ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO2溶液10.00 mL，稀释成100.00 mL试样，量取V1 mL试样加入到锥形瓶中；

步骤2：用稀硫酸调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入指示剂，用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点。重复2次，测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2 mL(已知2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI )。

①配制100 mL c mol·L－1Na2S2O3标准溶液时，用的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有：________________________________。

②原ClO2溶液的浓度为 ___________ g·L－1(用含字母的代数式表示)。

【答案】(1)温度计　　(2)使ClO2充分冷凝，减少挥发

(3)用38～60 ℃热水洗涤　(4)①100 mL容量瓶、胶头滴管　②

6．某同学设计了如下实验确定铁的含氧化合物X的化学式，同时制取FeSO4·7H2O。

Ⅰ.确定X的化学式

①称取样品22.8 g，加足量稀硫酸使其完全溶解，配成250 mL溶液A。

②取20.00 mL溶液A于锥形瓶中，滴加KSCN溶液，溶液变红；继续滴加双氧水至过量，溶液红色褪去，同时有气泡产生。

③待气泡消失后，用1.000 mol·L－1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe3＋，消耗KI标准溶液24.00 mL。

Ⅱ.制取FeSO4·7H2O

④取剩余溶液A，加入足量铁粉并加热，充分反应、趁热过滤得滤液B。

⑤加热浓缩滤液B，冷却结晶、操作a、洗涤、操作b，获得FeSO4·7H2O晶体。

回答下列相关问题：

(1)步骤①中“配成250 mL溶液A”所需的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管以及________。

(2)由实验Ⅰ计算该氧化物的化学式是________。

(3)步骤④中趁热过滤的目的是____________。

(4)步骤⑤中操作a、b的名称分别是________、________。

(5)步骤②中产生的气泡有多种可能，请完成下列猜想。

猜想一：气泡可能是SCN－的反应产物N2、CO2、SO2或N2、CO2；

猜想二：气泡还可能有________，理由是______________(用化学方程式表示)。

(6)选用下列部分装置，设计一个实验来验证猜想一成立。装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是a→________(选填一个装置编号)，若观察到________，即可证明猜想一成立；该设计存在的缺陷是________。

【答案】(1)250 mL容量瓶　(2)Fe4O5　(3)防止硫酸亚铁因冷却结晶而残留在滤纸上造成损失　(4)过滤　低温干燥　(5)O2　2H2O22H2O＋O2↑　(6)e　e中有白色浑浊生成　缺少尾气处理装置

7.废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：

(1)过程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________________________。

(2)过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为：

ⅰ：2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O

ⅱ：……

①写出ⅱ的离子方程式：________________________________________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。

b．____________________________________________________________________。

(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)＋NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是________(选填序号)。

A．减小PbO的损失，提高产品的产率

B．重复利用NaOH，提高原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率

②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作：_________________________。

【答案】(1)Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O

(2)①2Fe3＋＋Pb＋SO===2Fe2＋＋PbSO4

②取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去

(3)①A、B　②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110 ℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体

8．某矿样中含有大量的CuS及少量其他不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体，流程如下：

(1)在实验室中，欲用37%(密度为1.19 g·mL－1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L－1的盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有________、________。

(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中，不需要的是________(填字母)。

②CuCl2溶液中存在平衡：Cu(H2O)(蓝色)＋4Cl－CuCl(黄色)＋4H2O。

欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡，除滤液A外，下列试剂中还需要的是________(填字母)。

a．FeCl3固体　　　b．CuCl2固体　　　c．蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程，查阅资料得知在空气中焙烧CuS时，固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图。

①CuS矿样在焙烧过程中，有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成，转化顺序为

CuSCu2SCuO·CuSO4CuSO4CuO

第①步转化主要在200～300 ℃内进行，该步转化的化学方程式为______________________________。

②300～400 ℃内，固体质量明显增加的原因是____________________，上图所示过程中，CuSO4固体能稳定存在的阶段是________(填字母)。

a．一阶段　 　b．二阶段　　

c．三阶段　　  d．四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程，并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a．装置组装完成后，应立即进行的一项操作是________。

b．当D中产生白色沉淀时，说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物，你认为D中原来盛有________溶液。

c．若原CuS矿样的质量为10.0 g，实验过程中，保持在760 ℃左右持续加热，待矿样充分反应后，石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g，则原矿样中CuS的质量分数为________。

【答案】(1)胶头滴管　500 mL容量瓶

(2)①cd　②c

(3)①2CuS＋O2200～300 ℃,Cu2S＋SO2　②Cu2S转化为CuSO4　c　

③a.检验装置气密性 　b．氯化钡(BaCl2)　c．96%

9．某学生欲通过实验方法验证Fe2＋的性质。

(1)该同学在实验前，依据Fe2＋的________性，填写了下表。

依照表中操作，该同学进行实验，观察到液面上方气体逐渐变为红棕色，但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因，该同学进行了如下实验。

(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液，前者不变红色，后者变红。该现象的结论是______________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)该同学通过查阅资料，认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe3＋或Fe2＋发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验，尾气处理装置略)进行探究。

ⅰ.打开活塞a、关闭b，并使甲装置中反应开始后，观察到丙中溶液逐渐变为深棕色，而丁中溶液并无明显变化。

ⅱ.打开活塞b、关闭a，一段时间后再停止甲中反应。

ⅲ.为与ⅰ中实验进行对照，更换丙、丁后，使甲中反应继续，观察到的现象与步骤ⅰ中相同。

①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是_________________________

________________________________________________________________________；

②装置乙的作用是___________________________________________；

③步骤ⅱ的目的是_______________________________________________；

④该实验可得出的结论是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)该同学重新进行(1)中实验，观察到了预期现象，其实验操作是_______________________________。

【答案】(1)还原

(2)Fe2＋被浓硝酸氧化为Fe3＋

(3)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

②使NO2转化为NO

③排出乙右侧装置中残留的NO2

④溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2＋作用得到的(或溶液的深棕色不是由NO或NO2与Fe3＋作用得到的)

(4)向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液，振荡

10.甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。

请回答下列问题：

(1)B中反应的离子方程式是__________________________________________。

(2)A中溶液变红的原因是_________________________________________。

(3)为了探究现象Ⅱ的原因，甲同学进行如下实验。

①取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在____________。

②取A中黄色溶液于试管中，加入过量的KSCN溶液，最终得到红色溶液。

甲同学的实验证明产生现象Ⅱ的原因是SCN－与Cl2发生了反应。

(4)甲同学猜想SCN－可能被Cl2氧化了，他又进行了如下研究。资料显示：SCN－的电子式为[C⋮⋮N]－。

①甲同学认为SCN－中碳元素没有被氧化，理由是________________________________

________________________________________________________________________。

②取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，由此证明SCN－中被氧化的元素是________。

③通过实验证明了SCN－中氮元素转化为NO，他的实验方案是________________________________。

④若SCN－与Cl2反应生成1 mol CO2，则转移电子的物质的量是________mol。

【答案】(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

(2)Fe2＋被Cl2氧化成Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe(SCN)3，所以溶液变红　(3)Fe3＋

(4)①SCN－中的碳元素是最高价态(＋4价)　②硫

③取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中黄色溶液中存在NO，SCN－中氮元素被氧化成NO　④16

11.．二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂，是一种黄绿色的气体，其熔点为－59 ℃，沸点为11.0 ℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生拟用图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2。

(1)A装置必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有烧杯、________。

(2)B装置必须放在冰水浴中，其原因是________________________________。

(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出晶体是NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。NaClO2的溶解度曲线如图2，获得NaClO2晶体的操作步骤为：

①减压，55 ℃蒸发结晶；②趁热过滤；③____________；④在55 ℃干燥，得到成品。

(4)ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO2溶液10.00 mL，稀释成100.00 mL试样，量取V1 mL试样加入到锥形瓶中；

步骤2：用稀硫酸调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入指示剂，用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点。重复2次，测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2 mL(已知2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI )。

①配制100 mL c mol·L－1Na2S2O3标准溶液时，用的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有：________________________________。

②原ClO2溶液的浓度为 ___________ g·L－1(用含字母的代数式表示)。

【答案】(1)温度计　　(2)使ClO2充分冷凝，减少挥发

(3)用38～60 ℃热水洗涤　(4)①100 mL容量瓶、胶头滴管　②

12.某同学设计了如下实验确定铁的含氧化合物X的化学式，同时制取FeSO4·7H2O。

Ⅰ.确定X的化学式

①称取样品22.8 g，加足量稀硫酸使其完全溶解，配成250 mL溶液A。

②取20.00 mL溶液A于锥形瓶中，滴加KSCN溶液，溶液变红；继续滴加双氧水至过量，溶液红色褪去，同时有气泡产生。

③待气泡消失后，用1.000 mol·L－1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe3＋，消耗KI标准溶液24.00 mL。

Ⅱ.制取FeSO4·7H2O

④取剩余溶液A，加入足量铁粉并加热，充分反应、趁热过滤得滤液B。

⑤加热浓缩滤液B，冷却结晶、操作a、洗涤、操作b，获得FeSO4·7H2O晶体。

回答下列相关问题：

(1)步骤①中“配成250 mL溶液A”所需的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管以及________。

(2)由实验Ⅰ计算该氧化物的化学式是________。

(3)步骤④中趁热过滤的目的是____________。

(4)步骤⑤中操作a、b的名称分别是________、________。

(5)步骤②中产生的气泡有多种可能，请完成下列猜想。

猜想一：气泡可能是SCN－的反应产物N2、CO2、SO2或N2、CO2；

猜想二：气泡还可能有________，理由是______________(用化学方程式表示)。

(6)选用下列部分装置，设计一个实验来验证猜想一成立。装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是a→________(选填一个装置编号)，若观察到________，即可证明猜想一成立；该设计存在的缺陷是________。

【答案】(1)250 mL容量瓶　(2)Fe4O5　(3)防止硫酸亚铁因冷却结晶而残留在滤纸上造成损失　(4)过滤　低温干燥　(5)O2　2H2O22H2O＋O2↑　(6)e　e中有白色浑浊生成　缺少尾气处理装置