《创新方案》化学综合实验与化工生产流程

室温[对应学生用书课下限时集训(三十七)]1．某样品是由碳酸钠与氯化钠组成的固体混合物，现欲测定样品中碳酸钠的质量分数。某同学称取10.00g样品，配成1000mL溶液，用________(填仪器名称)量取25.00mL放入锥形瓶中，加入甲基橙作指示剂，用0.1500mol/L标准盐酸溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如表，则样品中碳酸钠的质量分数为________。实验编号待测液体积(mL)标准液体积(mL)滴定前读数终点时读数125.000.0030.02225.000.2033.80325.001.4031.38解析：碳酸钠溶液呈碱性，应选用碱式滴定管(或25.00mL移液管)。第2组测定体积为离群值，应舍去，用1、3组求体积的平均值。eq\x\to(V)＝eq\f(30.02mL＋31.38mL－1.40mL,2)＝30.00mL，依据方程式：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，n(Na2CO3)＝eq\f(1000,25)×eq\f(1,2)×0.1500mol/L×30.00×10－3L＝0.09mol，所以w(Na2CO3)＝eq\f(0.09mol×106g/mol,10g)×100%＝95.40%。答案：碱式滴定管(或25.00mL移液管)95.40%2．已知某纯碱样品中含有NaCl杂质，某校化学兴趣小组的同学设计实验方案测定该样品中纯碱的质量分数。(1)实验室只提供盐酸、天平、蒸发皿、玻璃棒、铁架台(带铁夹、铁圈)，甲同学设计了一个实验方案。实验中有关反应的化学方程式为______________________________，甲同学的做法是_______________________________________________。(2)乙同学设计了如图所示的实验装置。实验步骤：①准确称量盛有碱石灰的干燥管的质量(设为m1)；②准确称取一定质量的纯碱样品(设为m0)，并放入广口瓶中。用分液漏斗缓缓地滴入稀盐酸，待不再生成气体后，称量干燥管的总质量(设为m2)。乙同学导出的计算公式为w(Na2CO3)＝eq\f(m2－m1×53,m0×22)×100%。如果不计称量误差，该同学的实验结果有无误差？(填“有”或“无”)________，如果有，是偏大还是偏小？________(如果无误差，此空和后面的空不用填写)，产生此误差的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同学认为乙同学在实验装置设计和使用药品上均有缺陷，若要解决乙同学实验中的问题，可对乙同学的实验装置和实验药品进行适当的改动，请按合理顺序选择仪器并完成下表：(用大写字母代表仪器，仪器可重复使用，夹持仪器略)选用的仪器添加的药品(必要的操作)解析：(1)本题中所给的试剂是盐酸，显然应使样品和盐酸反应；所给的称量仪器是天平，通过称量反应前后固体样品的质量可计算纯碱样品的纯度。(2)装置中残留有CO2，未被碱石灰吸收，使所测结果可能偏小；同时实验中使用了易挥发的盐酸，使CO2中混有HCl和水蒸气，碱石灰可以吸收这种混合气体，使测量结果偏大，碱石灰还能吸收空气中的CO2和水蒸气，使所测结果可能偏大。(3)明确了导致实验误差的原因，据此可以设计并改进实验：通过B装置鼓入空气，使Na2CO3反应生成的CO2全部进入干燥管；将盐酸改为硫酸；用浓硫酸对CO2进行干燥；另加一干燥管可防止空气中的水蒸气和CO2进入吸收反应生成CO2的干燥管中。答案：(1)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑称取一定质量的样品，向其中加入足量的盐酸，反应后将所得溶液蒸干，称量所得固体的质量(用所得固体的质量、样品的质量计算样品中Na2CO3的质量和Na2CO3的质量分数)(2)有偏小有部分CO2滞留在广口瓶中(或偏大生成的CO2中混有HCl和水蒸气或空气中的CO2和水蒸气进入干燥管中)(3)选用的仪器BCBAA添加的药品(必要的操作)NaOH溶液(从c口鼓入空气)稀硫酸和样品浓硫酸碱石灰碱石灰3.硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如图：菱锌矿eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(研磨),\s\do5()))菱锌矿粉eq\a\vs4\al(m1kg)eq\x(\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(过量浓盐酸,↓)),\s\do5(浸取，过滤,)))滤液1eq\x(\o(→,\s\up7(\a\vs4\al(调pH,↓)),\s\do5(,)))eq\f(漂白粉,↓,氧化除铁,)沉淀1含针铁矿eq\x(滤液2)eq\x(调pH→)eq\x(滤液3)eq\a\vs4\al(用于制取MgO)沉淀2Zn(OH)2eq\a\vs4\al(以ZnO计为m2kg)硫酸溶解↓,eq\a\vs4\al(,,)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(,,锌粉,↓),\s\do5(过滤,,,)))eq\x(滤液4)ZnSO4·7H2O…eq\a\vs4\al(干燥得成品)eq\a\vs4\al(m3kg)(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_________________________。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2＋________＋__________=Fe(OH)3＋Cl－(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是___________________________________________________。(4)根据如表所示数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4－－沉淀完全的pH12.48.0－－开始溶解的pH－10.5－－Ksp5.6×10－12－6.8×10－62.8×10－9(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。a．大理石粉b．石灰乳c．纯碱溶液d．烧碱溶液(6)“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。(7)分析表中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________。解析：(2)氧化除铁时加入的试剂为漂白粉，则发生的是Fe(OH)2和ClO－之间的氧化还原反应，根据原子守恒、得失电子守恒及电荷守恒，配平题给离子反应为：2Fe(OH)2＋ClO－＋H2O=2Fe(OH)3＋Cl－。(3)针铁矿中Fe的价态为＋3，由题给信息知其化学式为FeO(OH)。(4)滤液2主要含有Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋，根据表格中数据，当8.0≤pH<10.5时，Zn2＋完全沉淀，而Ca2＋、Mg2＋没有开始沉淀，从而可以分离得到Zn(OH)2。(5)滤液3中主要含有Ca2＋、Mg2＋，由于Mg(OH)2的溶度积比MgCO3小，加入石灰乳或烧碱可以使Mg2＋沉淀。(6)滤液4为ZnSO4溶液，由ZnSO4溶液得到ZnSO4·7H2O晶体需要经过蒸发浓缩、冷却结晶等操作。(7)根据锌元素守恒，ZnCO3～Zn(OH)2～ZnO，则菱锌矿中ZnCO3的质量为eq\f(125m2,81)，故菱锌矿中ZnCO3的质量分数为eq\f(125m2,81m1)。答案：(1)增大反应物接触面积(或增大反应速率或使反应更充分)(2)21ClO－1H2O21(3)FeO(OH)(4)8.0≤pH<10.5(5)b(或b和d或d)(6)蒸发浓缩冷却结晶(7)125m2/81m14．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如图制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为_______________________________；得到滤渣1的主要成分为___________________________________________。(2)第②步加H2O2的作用是________________，使用H2O2的优点是_______________；调溶液pH的目的是使________________生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_________________。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：甲：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up7(H2SO4))eq\x(酸浸液)eq\o(→,\s\up7(蒸发、冷却、结晶、过滤))Al2(SO4)3·18H2O乙：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up7(H2SO4),\s\do5())eq\x(酸浸液)eq\o(→,\s\up7(适量Al粉),\s\do5(过滤))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up7(蒸发、冷却、结晶、过滤))Al2(SO4)3·18H2O丙：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(过滤))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up7(H2SO4))eq\x(溶液)eq\o(→,\s\up7(蒸发、冷却、结晶、过滤))Al2(SO4)3·18H2O上述三种方案中，________方案不可行，原因是__________________________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr＝250)含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol/LEDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－=CuY2－＋2H＋。写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝___________________________________________。(6)下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子解析：(1)由于没有明确加入的硝酸总量，故混合后溶液中硝酸总浓度可能较大(此时还原产物为NO2)，也可能较小(此时还原产物为NO)，故离子方程式有两种；滤渣1是不反应的金与铂。(2)第②步加双氧水的作用是将Fe2＋氧化成Fe3＋。因双氧水被还原后生成H2O，故不会带来任何杂质与污染。由调节pH后可得到沉淀知，调节pH的目的是使Fe3＋、Al3＋转化为沉淀。(3)因无水硫酸铜加热时不能水解到底，故可通过直接加热脱水得到无水硫酸铜。(4)因滤渣2中含有Fe(OH)3，而甲方案没有除去铁的实验设计，得到的产品中会含有较多的Fe2(SO4)3，故甲方案不可行；乙方案中涉及的反应有2Al(OH)3＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋6H2O及副反应：2Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋6H2O、Fe2(SO4)3＋2Al=Al2(SO4)3＋2Fe，铁含量少且最终也都转化为Al2(SO4)3；丙方案中涉及的反应有Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O、2NaAlO2＋4H2SO4=Al2(SO4)3＋Na2SO4＋4H2O。乙、丙两种方案中生成1molAl2(SO4)3时，乙方案消耗3molH2SO4，丙方案消耗4molH2SO4、2molNaOH，乙的原子利用率高于丙，故乙方案较合理。(5)由所给离子方程式，参加反应的Cu2＋与EDTA物质的量相同，故20.00mL试液中，n(Cu2＋)＝cmol/L×b×10－3L,ag样品中，n(Cu2＋)＝5×10－3bcmol，再进一步求出五水硫酸铜的质量为250×5×10－3bcg，再除以样品总质量就可以得到质量分数。(6)锥形瓶中的少量水对滴定结果无影响，a错误；滴定终点时有气泡，会导致第二次读数偏小，则误认为消耗的标准溶液体积偏小，结果偏低，b错误；当干扰离子能与EDTA反应时，会导致标准溶液消耗量增加，结果偏高，c正确。答案：(1)Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O(或3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O)Au、Pt(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，对环境无污染Fe3＋、Al3＋(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙(5)eq\f(cmol/L×b×10－3L×250g/mol×5,ag)×100%(6)c5．(2014·广州模拟)工业上制取漂白粉的化学反应方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。实验室中有一瓶密封不严的漂白粉，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该固体中可能存在的其他物质。(1)提出合理假设。假设1：该漂白粉未变质，含有CaCl2，并含________；假设2：该漂白粉全部变质，含有CaCl2，并含________；假设3：该漂白粉部分变质，含有CaCl2，又含有Ca(ClO)2、CaCO3。(2)设计实验方案，进行实验。请在表格中写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1mol/L盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2＋和Cl－，表格可以不填满。)实验步骤预期现象和结论①取少量上述漂白粉于试管中，________________________②③解析：(1)漂白粉中存在的物质是CaCl2、Ca(ClO)2，变质后Ca(ClO)2会转化成CaCO3。如果漂白粉未变质，该固体中含有CaCl2和Ca(ClO)2；如果全部变质，该固体中含有CaCl2和CaCO3；如果部分变质，该固体中含有CaCl2、Ca(ClO)2和CaCO3。(2)根据题意，设计实验过程如表所示：实验步骤预期现象和结论①加入适量1mol/L盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立②向步骤①反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)(1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立答案：(1)Ca(ClO)2CaCO3(2)实验步骤预期现象和结论①加入适量1mol/L盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立②向步骤①反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)(1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立6.MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。(1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)100mL。简述其配制方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是________。A．把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红B．把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红C．把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成D．把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298K，设计如下对比实验：实验酸或碱现象A1滴0.2mol/LNaOH溶液不变色B1滴水缓慢变浅棕褐色C1滴0.1mol/L硫酸迅速变棕褐色从上述对比实验中，可以得出的结论是__________________________________。写出在酸性条件下，MnO2氧化I－的离子方程式：________________________________________________________________________。(4)利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是_____________________________________________________(填序号)。解析：(1)需30%的H2O2溶液100mL×3%÷30%＝10mL，质量为10g，需水90g，即90mL。(2)B项MnO2固体不可能将FeCl3氧化，加入KSCN溶液也无实际意义；C项无论Na2SO3是否被氧化，都能生成白色沉淀；D项MnO2不能将稀盐酸氧化。(3)根据信息，棕褐色应该是I2溶液的颜色，因而MnO2将I－氧化为单质，本身被还原为Mn2＋，据此可写出相应的离子方程式。(4)C为容量瓶，不能加热；B为烧杯，无法将制得的氯气导入集气瓶。答案：(1)用量筒量取10.0mL30%的H2O2溶液放入烧杯中，再加入90mL水，搅拌均匀(2)A(3)酸性越强，MnO2氧化性越强MnO2＋2I－＋4H＋=Mn2＋＋I2＋2H2O(4)A、D1．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤：第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。第三步：过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体。第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出。……请完成下列问题：(1)装置的连接顺序是：a接()()接()；b接()。(2)A中常选用的固体反应物为________；D中应选用的液体为________；B中发生反应的化学方程式为________________________。(3)第二步骤中必须先让____________(填装置编号)装置先发生反应。(4)C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是___________________________，C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为________________________________。(5)第四步中分离出NH4Cl晶体的操作是_________________________________；其所得的NH4Cl晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3(约占5%—8%)，请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl。简要写出操作和现象：____________。解析：由题意可知，需制得NH3和CO2两种气体，然后将其分先后通入饱和食盐水中，即可发生反应，生成碳酸氢钠沉淀。若先通二氧化碳气体，其在饱和食盐水中的溶解度不大，再通氨气后生成的碳酸氢钠的量少。故应先通氨气，后通二氧化碳。在用盐酸与大理石制得的二氧化碳气体中，混有氯化氢气体，它会与碳酸氢钠反应，影响碳酸氢钠的产量，所以应除去二氧化碳中混有的氯化氢，也就是应将气体先通入饱和碳酸氢钠溶液中。由于氨气极易溶于水，为防倒吸，应将导管口刚接触水面，并采用干燥管进一步加以预防。氯化铵的实验证明常采用加热分解法，看剩余产物的多少，从而说明其含量的多少。答案：(1)fedc(2)块状石灰石饱和NaHCO3溶液CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑(其他合理答案均可)(3)B(4)防倒吸CO2＋NH3＋NaCl＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl(5)过滤取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口又有较多的固体凝结(其他合理答案均可)2．某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3)2，并探究其化学性质。(一)他们先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀HNO3反应制取硝酸铜。(1)如果直接用铜屑与稀HNO3反应来制取硝酸铜，可能导致的两个不利因素是______________、________________________________________________________________________。(2)实验中铜粉应该放在________(填“蒸发皿”、“坩埚”或“烧杯”)中灼烧。欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，实验操作步骤按顺序分别是__________、________、过滤。(二)为了探究Cu(NO3)2的热稳定性，探究小组按如图装置进行实验(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)。往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热，观察到左试管中有红棕色气体生成，最终残留黑色粉末；用U形管除去红棕色气体，在右试管中收集到无色气体。(1)红棕色气体是________。(2)当导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意________________。(3)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应，产物除了红棕色气体和黑色固体外，进一步分析、推断，分解产物中一定还含有________。(三)为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应。他们取一支试管，加入Cu(NO3)2溶液，滴入适量稀硫酸酸化，再加入一定量铁粉，实验后没有固体残留物质。(1)反应中最先起氧化作用的是________。(2)该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究，他们设计了实验方案，并进行实验。请按如表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论。实验操作步骤预期现象与结论步骤1：观察样品溶液呈蓝绿色，________(填“能”或“不能”)确定产物中铁元素的价态步骤2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液步骤3：________若溶液变为红色，说明产物中含＋3价的铁元素；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含＋3价的铁元素解析：(一)(1)由反应3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O与3CuO＋6HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋6H2O相比，生成等物质的量的Cu(NO3)2前者消耗HNO3多，而且生成的NO污染空气。(2)固体的灼烧应放在坩埚中进行；从溶液中得到硝酸铜晶体应先蒸发浓缩再冷却结晶，最后过滤。(二)(1)Cu(NO3)2晶体加热产生的红棕色气体为NO2。(2)当导管口不再有气泡冒出时，为了防止倒吸应先把导气管移出水面，然后再熄灭酒精灯。(3)Cu(NO3)2分解生成NO2、CuO，根据电子得失守恒和质量守恒知，分解产物中还应该有O2。(三)(1)Cu(NO3)2溶液中加入稀硫酸，溶液中有H＋、NOeq\o\al(－,3)，相当于有HNO3，能氧化铁粉。(2)步骤1：Fe2＋在溶液中为浅绿色，Fe3＋在溶液中为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，因此不能确定产物中铁元素的价态；步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化Fe2＋，因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含＋2价的铁元素，否则不含；步骤3：为检验溶液中是否含有＋3价的铁元素，现象为溶液变为红色，因此用的试剂是KSCN溶液。答案：(一)(1)生成等物质的量的硝酸铜消耗硝酸原料多产生污染物NO(2)坩埚蒸发浓缩冷却结晶(二)(1)NO2(2)先把导气管移出水面，然后再熄灭酒精灯火焰(3)O2(三)(1)HNO3(或H＋和NOeq\o\al(－,3))(2)不能若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含＋2价铁元素；若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含＋2价铁元素另取少量溶液，滴加KSCN溶液3．硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：步骤1将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。步骤2向处理过的铁屑中加入过量的3mol/LH2SO4溶液，在60℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。步骤3向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。请回答下列问题：(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有________(填仪器编号)①铁架台②燃烧匙③锥形瓶④广口瓶⑤研钵⑥玻璃棒⑦酒精灯(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是_____________________；(3)在步骤3中，“一系列操作”依次为________、________和过滤；(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3＋杂质。检验Fe3＋常用的试剂是________________，可以观察到得现象是________________。解析：本题考查点有溶液加热、过滤、固体溶解、蒸发(防水解)、结晶等一系列实验。步骤1是溶液加热和过滤操作，用不到②④⑤；亚铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解；步骤3是抑制亚铁离子的水解下的蒸发与结晶过程。答案：(1)②④⑤(2)抑制亚铁离子的水解(3)加热浓缩冷却结晶(4)KSCN溶液溶液显血红色4．氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如图：eq\a\vs4\al(菱镁矿)eq\x(酸溶)eq\a\vs4\al(稀硫酸)eq\x(过滤)eq\a\vs4\al(滤渣1)eq\x(氧化)eq\a\vs4\al(H2O2)eq\x(调pH≈4)eq\a\vs4\al(NH3·H2O)eq\x(过滤)滤渣2…eq\x(煅烧)木炭气体MgO(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为___________________________________。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为________________________________。(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4＋Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())2MgO＋2SO2↑＋CO2↑MgSO4＋Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())MgO＋SO2↑＋CO↑MgSO4＋3Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())MgO＋S↑＋3CO↑利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。①D中收集的气体是________(填化学式)。②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。a．NaOH溶液b．Na2CO3溶液c．稀硝酸d．KMnO4溶液③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。解析：(1)MgCO3与稀硫酸发生复分解反应。(2)加入H2O2将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3。(3)加入NH3·H2O调节pH≈4是为了沉淀Fe3＋，因此滤渣2的成分为Fe(OH)3。(4)①煅烧产生的气体为SO2、CO2、CO，B为吸收SO2，C为吸收CO2(因为如果先吸收CO2，则SO2同时被吸收)，则D中收集的气体为CO。②根据SO2具有还原性，吸收SO2可以选用KMnO4溶液。③淡黄色固体为S，与NaOH发生氧化还原反应，生成Na2SO3，根据得失电子守恒可配平化学方程式。答案：(1)MgCO3＋2H＋=Mg2＋＋CO2↑＋H2O(2)2FeSO4＋H2O2＋H2SO4=Fe2(SO4)3＋2H2O(3)Fe(OH)3(4)①CO②d③3S＋6OH－eq\o(=,\s\up7(△))2S2－＋SOeq\o\al(2－,3)＋3H2O5．实验室中需要22.4L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))ZnSO4＋SO2↑＋2H2O计算后，取65.0g锌粒与98%的浓H2SO4(ρ＝1.84g/cm3)110mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填分子式)。产生这种结果的主要原因是_______________________________________________(用化学方程式和必要的文字加以说明)。(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如图装置，对所制取的气体进行探究。①装置B中加入的试剂________，作用是____________________________。②装置D加入的试剂__________________，装置F加入的试剂__________________。③可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是__________________________________________________________________________________________________________________。④U形管G的作用为_____________________________________。解析：(1)从物质的量关系来看，发生反应Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(2)该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H2的存在，通过F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是：A—产生待研究的气体，B—除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C—验证SO2已除尽，D—干燥气体，E—若有H2，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F—利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G—防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。答案：(1)H2随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑(2)①NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也可)除去混合气体中的SO2②浓硫酸无水硫酸铜③装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色④防止空气中H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验6．溴水和氯化铁溶液均是中学化学实验中的常用试剂，浓度较小时，两种溶液均呈黄色。在探究铁的化合物的相互转化时，进行下列实验。实验操作：向足量20mL的FeSO4溶液中，滴入几滴浓溴水，振荡。实验现象：溶液由浅绿色变成黄色。(1)对该实验现象的解释①如果发生了化学反应，则使溶液呈黄色的物质是________(填化学式，下同)；②如果未发生化学反应，则使溶液呈黄色的物质是__________。(2)通过进一步实验，可证明溴水和FeSO4溶液是否发生反应。下列是设计的一些实验方案和预测：操作预期现象及结论方案1取少量黄色溶液，加入NaOH溶液如果生成红褐色沉淀，则说明已发生了反应方案2取少量黄色溶液，加入淀粉碘化钾溶液如果溶液变蓝色，则说明未发生反应方案3取少量黄色溶液，加入四氯化碳，振荡如