高考化学一轮复习第十章2讲物质制备与工艺流程分析型实验题教案含解析

第2讲物质与工艺流程分析型实验热点一物质实验物质是中学化学试验的重要组成部分，以新物质为背景的实验题，涉及知识面广、【典例】(2013·

利用反应TiO 沸点仪器A的名称是 。装置E中的试剂是 、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通N2 灯

置图信息：A的作用干燥氮气，BCCl4(g)，C为反应装置，D为冷凝装置，E为干燥装置，防止空CCl4TiCl4的沸知，N2必须进行干燥处理(干燥管)；然后通过N2排除系 酸溶FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋ 水解TiOSO(aq)＋2HO(l90 ①试剂A为 。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO2回收率降低，原因是②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是 。这种H2TiO3即使用

题干信息：Fe2O3杂质可溶于硫酸；FeTiO3酸溶后的产物TiOSO4易水解。流程图信息：试剂A是将溶液中的Fe3＋Fe2＋。问题信TiO2的回收率，Fe2＋的溶液蒸干后变Fe2O3解析(1)注意审题，该反应是在无水无氧条件下的；安装完装置，首先检查气密性，然后装入药品。根据反应条件，N2必须进行干燥处理(干燥管)N2排除系统内N2DCCl4TiCl4，根据沸点不同，可(2)①加入H2SO4，除发生FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，为了使Fe3＋转化成Fe2＋，所以应加入Fe粉(A)，钛液中含有FeSO4和TiOSO4，考虑到温度越＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，所以当加入H2TiO3答案(1)干燥管浓H2SO4检查气密性②③①分馏(或蒸馏)(2)①Fe温度过高TiOSO4H2TiO3沉淀②Fe2＋Fe2O3题组一气体方案探[查阅资料]N2的有下列三种方案1NaNO2NH4Cl的浓溶液制得N22NH3CuON2，同时获得活性铜粉。3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。[实验准备]以常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。。若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气 (填写序号)。获得N2的反应原理是写反若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是。。 。答案 2NH

＋N＋3H N228与空气的平均相对分子质量相近(用气体密度大小比较回答问题也可)用气囊收集(其他合理答案也可)3CuOCu解析(1)采用反应器的特点与反应物的状态以及反应条件有关，方案1为加热两种液态A设备。(2)2B，但E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，反应完毕后产生的水蒸气与没有参(4)3利用了除去空气中的氧气即得氮气的原理，空气中除了氧气和氮气外还有二氧用KClO3和浓盐酸反应也可以氯气。某研究性学组利用如图所示装置在中Cl2并探究其相关性质：。写出装置A 要在整套装置中添加装置E，其中加入浓硫酸，装置E在整套装置中的添加位置 a．A、B之 b．B、C之c．C、D之 d．D之取下集气瓶B，将铁丝加热至红热状态，集气瓶B中，可以观察到的现象 ，能检验该反应产物元素价态的试剂 (填序号)a．氯 溶 答案(1)长颈漏斗换为分液漏斗饱和食盐水集气瓶内有棕褐色烟产生解析()长漏斗与液漏斗结构不同前者无制活塞不控制液的添加量而且的体会从长颈”逸出(2)反应中酸钾是氧剂，将Hl氧，氧化产物即氯气(3干燥的气没有白作用氯气中往含有水气为了除水蒸气对探究氯气不具备漂白作用的干扰，需要对氯气进行干燥。(4)铁丝在氯气中的燃烧产物为氯铁。氯与氯化不反应氯化铁液铁粉可以生反应生成氯亚铁氯化铁与氧化钠液反应成红褐的氢氧铁淀；铁离子与 溶液反，现象为溶液血红色(5氯气，实验需要对进行处理。题组二非气体物质的实验探某实验小组利用如下装置(部分固定装置略去)氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。反应过程中末端导管必须始终插入试管A。应结束后 m0/gm1/g①计算得到实验式CaxN2，其中 ②若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小，并给出判断依据： 答案(1)KA中有气泡冒出，停止加热；冷却后若末端导 解析(2)要保证整个装置不能混入其他气体；(3)一定要使玻璃管冷却后再停止通入氮气流；(4)要确定x①m(Ca)＝(15.08－14.80)g＝0.28g，m(N)＝(15.15－15.08)g＝0.07g 4014＝7∶5x＝5；②N2O2CaOCa3N281.08%，CaO71.43%，所以产物中CaO会导致钙的质量分数减小，x的值偏小。700.4mol·L－1的。上图装置中NaOH。 。若实验得到2.42g样品(只含CuO杂质)，取此样品加热至分解完全后，得到1.80g固 答案(1)Cu＋4H＋＋2NO－===Cu2＋＋2NO↑＋2H 烧杯温度计3解析(1)铜与浓硝酸反应生成NO23＋2H2ONO2，可与氢氧化钠溶液反应生成硝酸盐和亚硝酸盐 3

Cu(OH)CO=2CuO＋CO↑＋HO解△ 2.42g－1.80g,＝0.62 62m＝0.62m＝2.222.22①明确目的；②所物质是否有特殊性质(即是否需要特殊保护)；③过程中是否产生热点二工艺流程题来源很广与各个知识模块的结合点较多因此分析工业生产工艺流程题时，的(如沉淀反应除杂分离)——知其所以然最后联系的知识有效地进行信息的利用，【典例1】明矾石是钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还

溶液1K＋、SO2－、焙烧氨水浸泡

操作1

试剂固

3溶液3 由溶 氢氧化铝的离子方程式为(3)明矾石焙烧时产生SO2，请你写出能验证SO2具有还原性且实验现象明显的化学方程 4 4(5)用Fe2O3与CO反应来单质Fe①请按气流由左到右的方向连接下列各装置，顺序为 ②检查装置A ④装置C的作用 4解析(1)1是过滤，过滤操作所需要的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯和漏斗。(2)经氨水4先用NaOHCOCO2B中红热的氧化铁，再通过NaOHCO2CO。答案(1)玻璃棒、烧杯和漏斗(2)AlO－＋2HO＋CO===Al(OH) (3)SO 4Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(其他合理答案也可)(4)1NaOH溶液后加热，有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明有NH＋(其他合理答案也可)(5)①E→B→C→Dab，微热圆底烧瓶，导CO的纯度④除去COCO2CO42】粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(A来源于石灰窑厂)，写出A、B 沉淀 。。 。D加入石灰水产生氨。加石灰水时所发生。3答案(1)Ca(OH)2或 溶解过滤蒸发过滤 Cl－NH＋＋OH－===NH·H 题组一硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾温度。。 取样检验是为了确认Fe3＋是否除有的同学设计如下方案取样于试管→滴溶液。老师的评价是：此方案不合理。请该方案存在的问题 反应产物中的NO可以循环使用，试仅用一个化学方程式表示NO转化为。答案(1)Fe(OH)3解析对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料中的杂质铁，二是利用溶杂质铁应除去，除铁一般方法是将之氧化成Fe3＋，然后调节溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。题组二等，也用于处理及作杀菌剂等。某化学小组在利用Na2CO3·10H2O跟CuSO4·5H2O反应并检验碱式碳酸铜，实验步骤如下：Na2CO3·10H2O研细混 沸

CuSO·5H

。。。碱式碳酸铜可以看成Cu(OH)2·CuCO3，该小组同学选择下列实验仪器验证产物中Cu(OH)2、CuCO3。 ②装置B中试剂的名称 ，装置C中试剂的名称 ，。答案(1)2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑(2)物接触面积，使反应物充分混合并反应没有白色沉淀产生，则沉淀已洗涤干净(4)①ACB②澄清石灰水无水硫酸铜粉末③装置B中澄清石灰水变浑浊装置C中白色粉末变解析(1)碱式碳酸铜是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促进的性质Na2CO3·10H2OCuSO4·5H2O若蓝绿色沉淀洗涤干净，则最后洗涤液中不含SO2－，滴加

CO2之前。题组三20g20g、65%10mL、36%15mL、水。，写出(2)工业化生产时，95%乙醇可通过 的方法回收并循环利用，而NH4Cl (3)用右图装置CuCl ②实验开始时，温度计显示反应液温度低于室温，主要原因是电炉加热升温至50℃时停止加热，反应快速进行，烧瓶上方气体颜色逐渐由无色变为红 答案(1)NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl 避免CuCl溶于水而造成损耗(洗去晶体表面的蒸馏HNO3 ②氯化铵溶于水吸收大量热，造成反应液温度降低烧瓶上方红棕色气体逐渐变为无色a(或c)解析 (1)注意反应①的反应物和生成物即可确定该反应的化学方程式为NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl。用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是洗去晶体表面的杂质离子及水分，减小CuCl的溶解损失，同时可以加快固体的干燥。(2)将乙醇与水分离的操作是蒸馏根据残液浓缩后的补充物质可知可直接循环利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在题给三个装置中，能观察到产生O2速率的只有B。实验开始时，温度计显示反应液渐变为无色时才能停止通入氧气。将三颈瓶中液体倒出时利用左口或右口，即从a口或究性学组欲探究用Na2O2与浓盐酸并检验氯气。供选用的实验试剂及装置如下 b．浓盐 d．NaOH溶e．淀粉­KI溶 g．石蕊试 h．饱和NaCl溶写出 与浓盐酸氯气的化学方程A③②⑤ A③②⑤B①①C④①②D⑥⑤① 答案(1)Na2O2＋4HCl(浓)===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或①Na2O2Na2O2更经济③产生等量Cl2，用双氧水消耗盐酸的量少④Na2O2能与水反应，生成的NaOH解析Na2O2具有强氧化性，能把Cl－氧化成Cl2，时应把浓盐酸滴到Na2O2固体上，所以应选⑥作为装置，装置⑤可观察导气管是否堵塞，利用KI­淀粉溶液或石蕊试液Cl2，根据装置应选择⑧/gNaOHCl2Na2O2O2。NH3NOx反应生成无毒物质。某同NH3 ①可以用排饱和食盐水的方法收集氯气②用赤热的炭与水蒸气反应氢气③实验从所提供的装置中选取一个能氨气的装置当采用你所选用的装置氨气时，相应反应的化学方程式。。装置D的作用有：使气体混合均匀、调节气流速度，还有一个作用是。 。答案2NHCl

↑＋

2HO或NH·HOCaO===Ca(OH) c解析(2)氨气可用氢氧化钙与氯化铵固体加热法，也可以用浓氨水与氧化(或氢氧化钠)在常温下故可选装置为C或G。(3)根据所选装置写出相应反应的3C＋2O－＋8H=3Cu2＋＋2O↑＋H 。CCl4(7)NO酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)，过。验证固体WSO2 (2)绿矾时，向溶液X中加入过量 溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。(3)溶液Z的pH影响聚铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法 。若溶液Z的pH小，将致聚铁的质分数 (“偏大或“偏”)。答案(1)将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中，若品红溶液褪色，加热能恢复色，证明体中含有2(2)铁屑过滤(3)pH试纸，放在干燥、洁净的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸pH试纸上，然后与标准比色卡比较偏小解析(1)SO2溶液中有Fe3＋、Fe2＋，欲制绿矾，应把Fe3＋转化为Fe2＋，所以要加过量的铁屑pHpHpH偏小，酸性过强，则Fe3＋难以形成聚铁胶体，所以聚铁的质量分数偏小。。。滤渣2的成分 2MgSO

800

＋2SO↑＋CO MgSO

800

＋SO