2024年高考二轮复习 微主题热练21　化学综合实验与计算(一) 作业

微主题热练21化学综合实验与计算(一)1.(2023·南京、盐城二模)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如下：(1)“酸浸”时，Fe3O4发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________。(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序，其目的是___________________________________________________________________________________________。(3)与普通过滤相比，使用图1装置进行过滤的优点是__________________。图1(4)固定其他条件不变，反应温度、反应时间、铁粉过量系数eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(n投入Fe,n理论Fe)))分别对“滤液”中Fe3＋还原率的影响如图2、图3、图4所示。设计由100mL“滤液”[其中c(Fe3＋)＝0.8mol/L]制备硫酸亚铁粗品的实验方案：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(须使用的试剂和仪器：铁粉、冰水、真空蒸发仪)。(5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.2000g样品置于锥形瓶中，用50mL蒸馏水完全溶解，加一定量硫酸和磷酸溶液；用0.02000mol/LKMnO4标准溶液滴定至终点(MnOeq\o\al(－,4)转化为Mn2＋)，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液42.90mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4·7H2O的质量分数(写出计算过程)。2.(2023·苏锡常镇一调)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。(1)NiS中，基态镍离子的电子排布式为__________________。(2)高温氧化焙烧时，WS2发生反应的化学方程式为。(3)滤渣X的成分为H2SiO3和________________。(4)Mg(H2PO4)2易溶于水，MgHPO4、Mg3(PO4)2均难溶于水。除磷装置如图1所示，向滤液中先通入NH3，再滴加MgCl2溶液，维持溶液pH为9～10，得到复合肥料NH4MgPO4固体。①实验中球形干燥管的作用是________________。②磷酸的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图2所示。生成NH4MgPO4的离子方程式为___________________________________________________________________________________________。③向滤液中先通入NH3后加入MgCl2溶液的原因是_________________。(5)已知：①该实验中，pH＝5.0时，Al3＋沉淀完全；pH＝6.0时，Ni2＋开始沉淀。②实验中须用到的试剂：2mol/LH2SO4溶液、0.1mol/LNaOH溶液。浸渣中含NiO、少量的Al2O3和不溶性杂质。请完成以浸渣制备NiSO4·6H2O的实验方案：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3.(2023·盐城三模)水合肼(N2H4·H2O)易溶于水，有强还原性，一般被氧化为N2。N2H4·H2O处理碱性银氨{[Ag(NH3)2]＋}溶液获得超细银粉的工艺流程如下：(1)合成水合肼：将一定量的CO(NH2)2和NaOH混合溶液加入三颈烧瓶中(装置如图所示)，40℃以下通过滴液漏斗缓慢滴加NaClO溶液反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应。①反应Ⅰ制备水合肼的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________。②制备过程中要控制NaClO溶液的供给量不能过量，其原因是__________________________________________________________________。(2)实验室中配制一定体积的银氨溶液的方法为____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(提供的试剂：2%的稀氨水、2%的硝酸银溶液)。(3)制备超细银粉：在水合肼溶液中逐滴加入新制的银氨溶液，控制20℃充分反应。①水合肼还原银氨溶液的离子方程式为________________________________________________________________________________________________。②水合肼直接与AgNO3溶液反应也能生成Ag，用银氨溶液代替AgNO3溶液的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验室通过如下步骤测定所制超细银粉样品中Ag的质量分数(杂质不参与反应)。①称取超细银粉样品2.500g，加适量稀硝酸充分溶解、过滤、洗涤，将滤液和洗涤滤液合并定容到250mL容量瓶中。②准确量取25.00mL溶液置于锥形瓶中，酸化后滴入几滴指示剂铁铵矾[NH4Fe(SO4)2]溶液，再用0.1000mol/LNH4SCN标准溶液滴定。滴定终点的实验现象为________________________________________________________。③重复②的操作3次，所用NH4SCN标准溶液的平均体积为23.00mL。已知：Ag＋＋SCN－=AgSCN↓(白色)。求样品中银的质量分数(写出计算过程)。微主题热练21化学综合实验与计算(一)1.(1)Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(2)提高铁元素的浸出率(3)过滤速率更快(4)在80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入2.688g铁粉，搅拌下反应2h后，过滤；滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤(5)MnOeq\o\al(－,4)～5Fe2＋，n(FeSO4·7H2O)＝n(Fe2＋)＝5n(MnOeq\o\al(－,4))＝5×0.02000mol/L×42.90×10－3L＝4.29×10－3mol，w(FeSO4·7H2O)＝eq\f(4.29×10－3mol×278g/mol,1.2000g)×100%≈99.39%【解析】(1)Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序，可使Fe3O4和氧化铁更充分地与硫酸发生反应，提高铁的浸取率。(3)抽滤装置通过减小锥形瓶内的压强，可以加快过滤速率。(4)由图2可知，温度在80℃时还原率已经很高，由图4可知，铁粉过量系数为1.2时还原率已经最高，由图3可知，反应时间为2h时还原率已经很高，故加入铁粉的量为氯化铁消耗铁粉量的1.2倍；100mL“滤液”[其中c(Fe3＋)＝0.8mol/L]可消耗铁粉0.04mol，故应加入铁粉0.04×1.2mol＝0.048mol(质量为0.048mol×56g/mol＝2.688g)，为防止硫酸亚铁被氧化，应在真空蒸发仪中蒸发，冷却结晶后过滤，故具体步骤为在80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入2.688g铁粉，搅拌下反应2h后，过滤；滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤。2.(1)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)(2)2WS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(高温))2WO3＋4SO2(3)Al(OH)3(4)①防止倒吸②NH3·H2O＋HPOeq\o\al(2－,4)＋Mg2＋=NH4MgPO4↓＋H2O③避免生成MgHPO4[或Mg3(PO4)2]沉淀，得不到复合肥料NH4MgPO4(5)将浸渣加入稍过量的2mol/LH2SO4溶液中，充分搅拌；边搅拌边滴加0.1mol/LNaOH溶液，调节溶液的pH在5.0～6.0，过滤；洗涤滤渣2～3次，将洗涤后的滤液与原滤液合并，加热浓缩(蒸发)、降温结晶，过滤【解析】(1)基态Ni原子的价层电子排布式为3d84s2，镍失去2个电子得到镍离子，基态镍离子的电子排布式为[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。(2)高温氧化焙烧时，WS2和空气中氧气反应生成WO3和二氧化硫，化学方程式为2WS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))2WO3＋4SO2。(3)废催化剂通入空气氧化焙烧时，WS2、NiS、Al2S3转化为相应的金属氧化物，同时生成二氧化硫，加入碳酸钠焙烧，金属氧化物转化钠盐，水浸除去滤渣，将滤液加热煮沸，加入盐酸调节pH，得到硅酸、氢氧化铝沉淀。(4)①氨气极易溶于水，会产生倒吸，实验中球形干燥管的作用是防止倒吸。②维持溶液pH为9～10，得到复合肥料NH4MgPO4固体，由图可知，pH为9～10时磷主要以HPOeq\o\al(2－,4)存在，则反应为NH3·H2O＋HPOeq\o\al(2－,4)＋Mg2＋=NH4MgPO4↓＋H2O。③因为Mg(H2PO4)易溶于水，MgHPO4、Mg3(PO4)2均难溶于水，故向滤液中先通入NH3后加入MgCl2溶液的原因是避免生成MgHPO4沉淀或Mg3(PO4)2沉淀，提升NH4MgPO4产率或纯度。(5)pH＝5.0时，Al3＋沉淀完全，pH＝6.0时，Ni2＋开始沉淀，故实验时先向浸渣中加入稍过量的2mol/LH2SO4溶液，充分搅拌至固体不再溶解，边搅拌边滴加0.1mol/LNaOH溶液，调节溶液的pH在5.0～6.0之间，过滤，将滤液加热浓缩、冷却结晶，过滤后可得到NiSO4·6H2O。3.(1)①CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO=Na2CO3＋NaCl＋N2H4·H2O②过量的NaClO会氧化生成的水合肼(2)取一定体积2%的硝酸银溶液于试管中，边振荡试管边向其中滴加2%的稀氨水，直至产生的沉淀恰好完全溶解(3)①4[Ag(NH3)2]＋＋4OH－＋N2H4·H2Oeq\o(=,\s\up7(20℃))4Ag↓＋N2↑＋8NH3＋5H2O②有效降低溶液中Ag＋的浓度，减弱Ag(Ⅰ)的氧化性，降低Ag＋与水合肼分子相互碰撞而发生氧化还原反应的概率，减慢反应速率，便于得到超细银粉(4)②当滴入最后半滴NH4SCN标准溶液时，溶液变红，且30s内不褪色③250mL溶液中，n(Ag＋)＝n(SCN－)＝23.00×10－3L×0.1000mol/L×eq\f(250mL,25.00mL)＝2.3×10－2mol，则样品中银的质量分数＝eq\f(2.3×10－2mol×108g/mol,2.500g)×100%＝99.36%【解析】(1)①制备水合肼的过程