化第三部分 21题逐题特训-主观题 第19题 含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第19题化工生产与化学实验的融合［挑战满分]（限时25分钟)1．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况.甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应.(1)碳与浓硝酸反应的方程式为____________________。甲同学的实验应该在______________中进行，才符合化学实验安全性的要求。（2)乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观点是错误的，他的理由是______________________(用化学方程式表示)，所以他认为应该检验________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”,进而改进了实验装置如图2所示。(3)为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案,其中最合理的是(填写数字序号)________。①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热②先加热木炭，再将木炭投入冷浓硝酸③先加热木炭，再加入冷浓硝酸④先加热浓硝酸,然后将木炭投入其中（4)请用平衡移动原理解释B装置的作用：_______________________________________________________________________________________________（结合方程式与文字表述）。（5)C装置中出现的现象是________________,经检测C的溶液中还含有少量氮元素,只以NOeq\o\al（－，3）形式存在，写出生成该离子的化学方程式：________________________。答案(1）C＋4HNO3（浓）eq\o(=，\s\up7(△）)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O通风橱(2）4HNO3eq\o(=，\s\up7（△）)4NO2↑＋O2↑＋2H2OCO2(3）②（4）常温下存在平衡体系：2NO2N2O4，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2(5)C中溶液变浑浊(或产生白色沉淀)4NO2＋O2＋4OH－=4NOeq\o\al（－，3）＋2H2O2．以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α­氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率.已知铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备流程如下：（1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________.（2)图中“滤渣”的主要成分为________（填化学式）。(3)加30％的H2O2溶液发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________.（4）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为4［NH4Al(SO4）2·12H2O]eq\o（=,\s\up7（1240℃)）2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O,将产生的气体通过下图所示的装置.①集气瓶中收集到的气体是________（填化学式).②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O(g）外还有________（填化学式）。③KMnO4溶液褪色(MnOeq\o\al（－，4）被还原为Mn2＋)，发生反应的离子方程式________。答案(1)Al2O3＋3H2SO4=Al2（SO4）3＋3H2O（2)SiO2（3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(4)①N2②SO3、NH3③2MnOeq\o\al（－，4）＋5SO2＋2H2O=2Mn2＋＋5SOeq\o\al（2－，4）＋4H＋解析（1）氧化铝与H2SO4反应生成硫酸铝和水，反应的化学方程式为Al2O3＋3H2SO4=Al2(SO4）3＋3H2O。（2)在铝灰的成分中只有SiO2不能与H2SO4反应,故滤渣的主要成分是SiO2.(3)加入H2O2的目的是使溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(4）根据晶体分解的方程式可知，通入NaHSO3溶液（显酸性)中的气体有NH3、N2、SO3、SO2、H2O（g），由于NH3极易溶于水且能与NaHSO3反应而被吸收，SO3溶于水后生成的H2SO4与NaHSO3反应生成SO2，N2不溶于水也不能被吸收,故从饱和NaHSO3溶液中出来的气体主要有N2、SO2和少量的H2O（g），SO2具有强还原性，能被酸性KMnO4溶液吸收，反应的离子方程式为5SO2＋2MnOeq\o\al(－,4）＋2H2O=2Mn2＋＋5SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故集气瓶中收集到的气体为N2。3．利用生产钛白粉的副产品绿矾制备还原铁粉的工艺流程如下：(1）从绿矾中浸出FeSO4，下列试剂可选的是________(填字母序号），理由是______________.a．H2O b．稀H2SO4c．浓H2SO4 d．HCl（2）实验室过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和__________，确定沉淀是否洗涤干净的方法是________________________.(3）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，该过程中会有少量FeCO3·nH2O被空气氧化为FeO(OH)，请设计实验证明有FeO（OH)生成：____________________.(4）还原铁粉中含有少量的FexC，用下列装置来测定还原铁粉中碳的含量。请完成下列问题：①若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取氧气,可选择的装置是____________。②为完成该实验，依据气流方向，装置的连接顺序为________连________，________连________，________连________(装置不可重复选用)；该实验有一明显的缺陷，将导致含碳量的测量值________(填“偏大”或“偏小”）,改进措施是________________________。答案(1）bH＋可抑制Fe2＋水解,同时防止引入新的杂质(2）玻璃棒取最后一次洗涤液于试管中,向其中加入BaCl2溶液，若无明显现象,则已洗涤干净，否则未洗涤干净（3）取样品少许，用煮沸的稀硫酸溶解，向溶液中加入KSCN溶液，溶液变血红色（4）①B②bhifgd(其中f、g顺序可以互换）偏大在D的末端再连接一个与D相似的装置解析(1)Fe2＋易水解，为防止其在溶液中水解和引入新的杂质，应选用稀H2SO4。(3)证明有FeO(OH)生成,实际上就是检验Fe3＋，故可以用煮沸的稀硫酸(除去其中溶解的O2）溶解样品，用KSCN溶液检验。(4）H2O2分解不需要加热,故应选择装置B。从原理上分析,装置连接顺序应该是制取O2→干燥O2→氧化还原铁粉→吸收CO2→防止空气中的CO2和水进入装置。为定量测量生成的CO2，选择装置D；装置F可作为干燥氧气的装置。由于装置D与空气相连，容易吸收空气中的CO2和水蒸气，导致测量结果偏大.4．氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。实验室中以粗铜(含杂质Fe）为原料，一种制备铜的氯化物的流程如下图。按要求回答下列问题：（1）操作①的名称是________，检验溶液2中是否含有杂质离子的试剂是______________。（2）上述流程中，所得固体K需要加稀盐酸溶解，其理由是______________________;溶液1可加试剂X用于调节pH，以除去杂质，试剂X和固体J分别是(填序号)________.a．NaOHFe（OH)2 b．NH3·H2OFe（OH）2c．CuOFe（OH）3 d．CuSO4Cu(OH)2(3)反应②是向溶液2中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀.写出制备CuCl的离子方程式：______________________________________________________。（4)如图所示将氯气从a通入与粗铜反应(铁架台、铁夹、酒精灯省略）,①反应时，盛粗铜粉的试管中的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用,若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效.该电化学腐蚀过程中的正极反应式为_______________________________________。答案(1）过滤KSCN溶液或苯酚(2)抑制氯化铜、氯化铁水解c（3)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2Oeq\o（=,\s\up7(△))2CuCl↓＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4）（4）①产生大量棕黄色烟②ClO－＋2e－＋H2O=Cl－＋2OH－解析粗铜（含杂质Fe)与氯气反应生成氯化铁和氯化铜，加稀盐酸溶解，形成氯化铁和氯化铜溶液，同时抑制氯化铜、氯化铁水解，溶液1中加入X调节溶液pH，得到溶液乙，经过系列操作得到CuCl2·2H2O，故溶液2为CuCl2溶液，则调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe(OH）3沉淀，过滤除去，试剂X可以为CuO、氢氧化铜等，结合题目信息可知，氯化铜溶液加少量盐酸，抑制氯化铜水解，再蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl2·2H2O，再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体。（1）操作①是分离固体和液体混合物的操作.溶液2中若含有杂质离子则是Fe3＋,用KSCN溶液或苯酚检验；（2）氯化铜、氯化铁在溶液中会发生水解，铜盐水解生成氢氧化铜，