破难点4　描述实验操作、补充实验方案 热练（含解析）—2024年高考化学二轮复习

这是一份破难点4　描述实验操作、补充实验方案 热练（含解析）—2024年高考化学二轮复习，共6页。试卷主要包含了NiS，Ka2＝4.7×10-11；等内容，欢迎下载使用。

已知：①ClO2可被NaOH溶液吸收，反应为2ClO2＋2NaOH===NaClO3＋NaClO2＋H2O。
②无水NaClO2性质稳定，有水存在时受热易分解。
反应Ⅰ所得废液中主要溶质为Na2SO4和NaHSO4，直接排放会污染环境且浪费资源。为从中获得芒硝(Na2SO4·10H2O)和石膏(水合硫酸钙)，请补充完整实验方案：_________________________________________________________________
__________________________________________________，将滤液进一步处理后排放(实验中须使用的试剂和设备：CaO固体、酚酞、冰水和冰水浴)。已知：CaSO4不溶于Na2SO4水溶液；Na2SO4的溶解度曲线如图所示。
2 (2023苏锡常镇教学情况调研一)对SiO2为载体的加氢废催化剂(主要含有WS2、NiS、Al2S3，少量碳、磷)处理的实验流程如下：
已知：①该实验中pH＝5.0时，Al3+沉淀完全；在pH＝6.0时，Ni2+开始沉淀。②实验中须用到的试剂：2 ml·L-1 H2SO4溶液、0.1 ml·L-1 NaOH溶液。浸渣中含NiO、少量的Al2O3和不溶性杂质。请完成从浸渣制备NiSO4·6H2O的实验方案：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3 (2023连云港调研)硫脲[CS(NH2)2]是白色晶体，易溶于水，150 ℃时能转变为NH4SCN。常用于制造树脂、染料、药物，实验室可用下列方法制备。
步骤Ⅰ：称取一定质量的CaS在三颈烧瓶中制成浆液，不断搅拌下通入适量CO2，反应生成Ca(HS)2溶液，装置如图所示。
步骤Ⅱ：将一定量的CaCN2与Ca(HS)2溶液混合，加热至80 ℃时生成硫脲。
已知：H2CO3的电离平衡常数分别为Ka1＝4.5×10-7、Ka2＝4.7×10-11；
H2S的电离平衡常数分别为Ka1＝1.1×10-7、Ka2＝1.3×10-13。
回答下列问题。
(1) 按如图装置实验，判断CO2是否已过量的方法是_____________________
______________________________________________________________________。
(2) 已知：NH4SCN溶液呈酸性，KSCN溶液呈中性；NH4SCN、KSCN都易溶于乙醇、水，温度高时容易分解和氧化；常温下KSCN的溶解度为217 g。
利用硫脲制备KSCN的方法：取一定量硫脲____________________________，将加热后的产物溶于一定比例的无水乙醇和水中形成溶液，_________________
___________干燥，得到KSCN晶体。(实验中可选用试剂：KOH、无水乙醇。实验中须使用的实验仪器：pH计)。
4 (2023南通如皋适应性考试一)一种以磷铁渣(主要含FeP，以及少量Fe2O3、SiO2等杂质)、KMnO4为原料制备磷酸锰[Mn3(PO4)2]的实验过程如下：
(1) 溶解。将一定量的磷铁渣加入如图甲所示装置的三颈烧瓶中，维持温度60 ℃，边搅拌边向三颈烧瓶中加入一定量的硫酸和KMnO4溶液，反应后有 Fe3+、Mn2+和H3PO4生成。反应后过滤。
(2) 除铁。向所得滤液中加入萃取剂(由磷酸酯和煤油混合而成，磷酸酯易溶于煤油，难溶于水)萃取溶液中的Fe3+。萃取结束后取有机层，经过反萃取操作，可回收萃取剂重复使用。萃取剂中磷酸酯(用HA表示)萃取溶液中的Fe3+时发生反应：Fe3+＋3(HA)2(有机层)⥫⥬Fe(HA2)3(有机层)＋3H＋。
(3) 制Mn3(PO4)2。请补充完整由萃取后所得水层中Mn2+、H3PO4制纯净Mn3(PO4)2固体的实验方案：取萃取后所得水层溶液100 mL[其中c(Mn2+)＝1.2 ml·L-1]，______________________________________________________________
_______________________________，干燥沉淀，得Mn3(PO4)2固体。{已知溶液的pH对所得沉淀中锰磷比[ eq \f(n(Mn),n(P))]和Mn的沉淀率影响如图乙所示。实验中需使用的实验试剂：0.1 ml·L-1H3PO4、NaOH溶液、盐酸、BaCl2溶液}
5 (2023南通如皋适应性考试二)碘及碘化钾是实验室中的常见试剂，含碘废液中碘元素通常以I－、I eq \\al(－,3)、I2和IO eq \\al(－,3)中的一种或多种形式存在，回收碘具有很好的经济价值。
(1) 为检验某实验室酸性废液中是否含I－，现进行如下实验：取少量废液，向其中滴加淀粉溶液，溶液不变蓝。另取少量废液，___________________________
__________________________， 则溶液中含有I－。{请补充完整该实验方案，实验中可以选用的试剂：FeCl3 溶液、FeCl2溶液、淀粉溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液}
(2) 若废液中含有I2，可以用CCl4进行萃取，萃取后所得有机层可以用KOH溶液进行反萃取。反萃取后所得水层中的溶质为KIO3和KI。请补充完整由反萃取后所得水层制取KI晶体的实验方案：取反萃取后所得水层，_________________
______________________________________________________________________。
(已知KI易溶于水；氧化性：KIO3>S。实验中可以选用的试剂：H2S气体、NaOH溶液、稀硫酸)
6 (2023扬州一模)纳米铁粉可去除水中的Cr(Ⅵ)。由于其活性较强，制备时常使其表面形成保护性氧化膜。
(1) 纳米铁粉的制备。实验室以NaBH4溶液(碱性)与FeSO4溶液为原料制备纳米铁粉(装置见图甲)，将A溶液加入三颈烧瓶中，通过滴液漏斗缓慢加入B溶液，产生大量H2。反应结束后将三颈烧瓶分别放置0、2、4、6小时，待纳米铁粉表面产生不同厚度的氧化膜后，分别取出固体，洗涤、干燥，得4种纳米铁粉(以Fe－0、Fe－2、Fe－4、Fe－6表示)。
(2) 研究放置时间对纳米铁粉性能的影响。实验一：室温下，取相同质量的4种纳米铁粉分别投入相同体积、含Cr(Ⅵ)浓度相同的污水中，一段时间后测量Cr(Ⅵ)去除率；实验二：取4份相同体积的蒸馏水分别置于三颈烧瓶中，再各加入相同质量的4种纳米铁粉，搅拌，相同时间后测量溶液中c(Fe2+)，结果如图乙所示。
(3) 研究影响纳米铁粉溶出c(Fe2+)的因素。取一定量蒸馏水，用HCl调节pH约为6。将其分为相同体积的两份并分别置于三颈烧瓶中，向其中一只通入N2；再各加入相同质量的纳米铁粉，搅拌，一段时间后测得未通N2的三颈烧瓶内溶液中c(Fe2+)大于通入N2的。
(4) 纳米铁粉去除Cr(Ⅵ)主要是经过“吸附→反应→共沉淀”的过程。pH<8.6，纳米铁粉颗粒表面带正电荷；pH＝8.6，纳米铁粉颗粒表面不带电；pH>8.6，纳米铁粉颗粒表面带负电荷。在水溶液中Cr(Ⅵ)主要存在微粒平衡浓度占Cr(Ⅵ)总浓度的百分数与pH的关系如图丙所示。以实验室制得的纳米铁粉去除pH＝4的水样中的Cr(Ⅵ)，请补充完整实验方案：将一定量水样置于烧杯中，_____________
_____________________________________________________，反应一段时间，测量溶液中c[Cr(Ⅵ)]，待c[Cr(Ⅵ)]小于1×10-3 ml·L-1，分离出固体。(还可使用的试剂：0.1 ml·L-1 NaOH溶液，0.1 ml·L-1 HCl)
破难点4 描述实验操作、补充实验方案
1. 向废液中分批加入适量CaO固体并搅拌，用冰水浴控制反应温度，对浊液取样并滴加酚酞，至溶液呈浅红色时停止加入CaO。静置后过滤，用水洗涤沉淀2～3次得到石膏；滤液蒸发浓缩，冷却结晶至32.4 ℃以下，接近0 ℃，过滤，所得晶体用冰水洗涤2～3次，低温干燥得到芒硝
解析：加入一定量CaO使NaHSO4反应成CaSO4，为了保证NaHSO4反应完，所加CaO需稍过量，CaO过量溶液显碱性，可以用酚酞作指示剂，当溶液变为浅红色时停止加CaO，CaSO4不溶于Na2SO4水溶液，此时可用过滤、洗涤的方法得到石膏，此时滤液为Na2SO4溶液，还不是芒硝，由图可知看，可将温度调整到32.4 ℃以下，形成芒硝，析出芒硝晶体，过滤、洗涤、干燥即可，为了使芒硝产率较高，可用冰水洗涤，降低因溶解损失的量。
2. 将浸渣加入稍过量的2 ml·L-1 H2SO4 溶液中，充分搅拌；边搅拌边滴加 0.1 ml·L-1 NaOH溶液，调节溶液的pH为5.0～6.0，过滤；将滤液加热(蒸发)浓缩、降温结晶，过滤
解析：废催化剂通入空气氧化焙烧，WS2、NiS、Al2S3转化为相应的金属氧化物同时生成CO2、SO2，加入碳酸钠焙烧，金属氧化物转化为钠盐，水浸除去滤渣，滤液加热煮沸，加入盐酸调节pH得到硅酸、氢氧化铝沉淀成为滤渣X；过滤滤液加入氨气、氯化镁除去磷，滤液加入氯化钙溶液处理得到CaWO4。该实验中，当pH＝5.0时，Al3+沉淀完全；当pH＝6.0时，Ni2+开始沉淀，应调节pH为5.0～6.0。
3. (1) b中出现黑色沉淀即CO2过量 (2) 在隔绝空气的条件下加热至150 ℃充分反应 边搅拌边滴加KOH并微热除去NH3至用pH计测定溶液pH为中性，加热，低温将乙醇和水蒸出至大量晶体析出，过滤
解析：步骤Ⅰ中，CaS的浆液和CO2在三颈烧瓶中发生反应，由题可知，H2S的第一、二步电离常数比H2CO3都小一些，可知酸性强弱：H2CO3＞H2S＞HCO eq \\al(－,3)＞HS－，根据强酸制弱酸的原理，反应中可能生成H2S，装置b中的硫酸铜溶液用于吸收H2S，此时可用于检验装置a中通入CO2的含量；步骤Ⅱ中可将过滤得到的Ca(HS)2溶液与CaCN2加热反应得到硫脲。(1) 根据电离平衡常数可知，碳酸的酸性比H2S的大，若通入的CO2过量，装置a的反应中会生成H2S，经装置b中的硫酸铜溶液吸收，生成硫化铜黑色沉淀。(2) 硫脲[CS(NH2)2]是白色晶体，易溶于水，150℃时能转变为NH4SCN。NH4SCN属于铵盐，能与KOH发生复分解反应得到NH3·H2O和KSCN。NH4SCN、KSCN都易溶于乙醇、水，温度高时容易分解和氧化，加热硫脲时注意隔绝空气，另外，NH4SCN溶液呈酸性，KSCN溶液呈中性，可通过该点性质，去测定反应过程中溶液的pH，当溶液呈中性时，判断KSCN的生成。
4. (3) 向其中滴加50 mL 0.1 ml·L-1 H3PO4，再滴加NaOH溶液，调节溶液pH＝7，过滤，洗涤沉淀至最后一次洗涤滤液中加入盐酸和BaCl2溶液无沉淀生成
解析：(3) 分析图像，当pH＝7时，沉淀中 eq \f(n(Mn),n(P))＝1.5，与Mn3(PO4)2中比例一致，且Mn的沉淀率较高，结合提供的试剂可先加H3PO4，再加NaOH调节pH为7，过滤、用HCl、BaCl2溶液检验是否洗涤干净。
5. (1) 向其中滴加几滴淀粉溶液，再滴入FeCl3溶液，若溶液变蓝 (2) 向其中边搅拌边通入H2S气体，至静置后向上层清液中通入H2S气体时，不再有沉淀生成，停止通入，将所得溶液蒸发结晶，得到KI晶体，同时将蒸发所得的气体通入NaOH溶液中
6. (4) 用0.1 ml·L-1 NaOH溶液调节水样pH约为6(略小于8.6)，向其中加入适量Fe-4纳米铁粉，搅拌
解析：(4) 由于要除去的Cr(Ⅵ)是带负电荷，为有更好的吸附效果，纳米铁粉颗粒需表面带正电荷，所以pH应调整至pH<8.6，pH不能过低，会消耗纳米铁粉，所以可控制pH约为6，选择Fe-4，Cr(Ⅵ)去除率较高。