第17讲　物质制备实验-2025年高考化学全国一轮

第17讲物质制备实验备考导航复习目标1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2．了解常见物质的制备原理和方法。3．了解物质制备与资源的利用、工艺流程以及实验的关系复习策略物质的制备是命题的背景材料，主要涉及常见物质的制备。在复习中应注意：1．掌握常见物质的化工生产原理。如合成氨、工业上制硫酸和硝酸、侯氏制碱法、常见金属(钠、铝、镁、铁等)的冶炼方法、水煤气的制备、硅的制备、卤素单质的制备。2．海水的利用、矿物的利用、化石燃料的利用。3．常见物质的实验室制法(如氯气、氨气、氯化氢的制备等)、胆矾的制备、绿矾的制备、氢氧化亚铁的制备、莫尔盐的制备、漂白剂等物质的制备。4．掌握物质制备的工艺流程的原理及专业术语熟记网络问题思考问题1：CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图。相对于途径①③，途径②为什么能更好地体现绿色化学思想？________________________________________________________________________。【答案】途径①③发生氧化还原反应时都有污染性气体(NO、SO2)生成，同时还要多消耗原料，不符合绿色化学中的原子充分利用与转化原则，而途径②无污染性气体生成，因此能更好地体现绿色化学思想。问题2：写出下列反应的化学方程式(或离子方程式)：(1)将SO2气体通入氯化铁溶液中，发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)锰酸钾的制备：将二氧化锰、氯酸钾和氢氧化钾固体放入铁坩埚熔融制锰酸钾。写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________。(3)高锰酸钾的制备：加少量蒸馏水于锰酸钾中，溶解，通入乙酸蒸气，水浴加热，搅拌，锰酸钾在酸性条件反应生成高锰酸钾和二氧化锰。写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)K2FeO4的制备：在KClO溶液中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25℃，搅拌1.5h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，该反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。(5)ClO2的制备：用亚氯酸钠(NaClO2)固体与纯净的氯气反应制取，写出反应的化学方程式：_______________________________________________________________。(6)亚氯酸钠(NaClO2)的制备：在氢氧化钠的冰水浴中，滴入30%的过氧化氢溶液后，再通入ClO2气体，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。【答案】(1)2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(2)3MnO2＋KClO3＋6KOHeq\o(=,\s\up7(△))3K2MnO4＋KCl＋3H2O(3)3K2MnO4＋4CH3COOHeq\o(=,\s\up7(水浴加热))2KMnO4＋MnO2↓＋4CH3COOK＋2H2O(4)3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O(5)2NaClO2＋Cl2=2ClO2＋2NaCl(6)2ClO2＋2OH－＋H2O2eq\o(=,\s\up7(冰水浴))2ClOeq\o\al(－,2)＋2H2O＋O21.(2023·安徽宿州一模)水合肼(N2H4·H2O)是一种重要的化工原料，已知水合肼的沸点约118℃步骤ⅰ：氯气通入过量的烧碱溶液中制备NaClO溶液；步骤ⅱ：NaClO碱性溶液与过量CO(NH2)2(尿素)水溶液在加热条件下生成水合肼；步骤ⅲ：减压蒸馏，获得水合肼。回答下列问题：(1)下列常见的实验室制备气体装置中，适合制备Cl2的是________，对应的离子方程式为________________________________。,甲),乙),丙),丁)(2)温度控制不当，步骤ⅰ中常常会有NaClO3生成，若n(NaClO)∶n(NaClO3)＝5∶1，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。(3)写出步骤ⅱ中发生反应的化学方程式：。(4)步骤ⅱ制备水合肼的反应装置如图所示，通常控制反应温度在110℃左右。仪器a的名称是________，冷凝管中通冷却液时宜从b口进入，原因是(5)水合肼与硫酸形成的盐是农业上重要的杀虫剂、灭菌剂，写出水合肼与硫酸反应生成的正盐的化学式：。【答案】(1)甲MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)3∶5(3)NaClO＋2NaOH＋CO(NH2)2eq\o(=,\s\up7(△))N2H4·H2O＋NaCl＋Na2CO3(4)恒压滴液漏斗便于冷凝管中充满冷却液，增大冷却效果(5)N2H6SO4【解析】(2)氯气和NaOH溶液的反应是歧化反应，氯元素的化合价既升高又降低，若n(NaClO)∶n(NaClO3)＝5∶1，设氧化产物NaClO、NaClO3的物质的量分别为5mol和1mol，还原产物NaCl的物质的量为xmol，根据氧化还原反应中得失电子数相等可知：5mol×(1－0)＋1mol×(5－0)＝xmol×[0－(－1)]，解得x＝10，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为(5mol＋1mol)∶10mol＝3∶5。(5)水合肼中的2个N原子均含一个孤电子对，均能结合一个H＋，其与硫酸反应生成正盐的化学式为N2H6SO4。考点1物质制备实验知识梳理物质制备的一般方法(1)限定原料，制备一种或几种物质。(2)用含杂质的物质为原料，提取某一纯净物。(3)由给定废料，回收、提取、制备某一种或某几种物质。(4)实验设计：实验原料→实验原理→途径设计(途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ……)→最佳途径→实验仪器及装置→目标产物。(5)实验原则：按照原料丰富、价格低廉、原子利用率高、环境污染少、步骤简单、操作简化的原则，选择最佳反应路线。重要物质的制备及化工生产常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法等如：利用溶解度曲线控制蒸发结晶的温度。制备物溶解度曲线分析答题指导FeSO4·7H2O晶体(1)60℃时形成拐点，FeSO4(2)低于60℃结晶得到的是FeSO4·7H2将温度控制在60℃时，可制得FeSO4含量最高的饱和溶液，再降低温度到0℃，可析出得到最多的FeSO4·7H2无水Na2SO3(1)在34℃形成拐点，低于34℃，Na2SO3·7H(2)饱和溶液在高于34℃时，无水Na2SO3在高于34℃条件下蒸发浓缩，而且还要趁热过滤，否则所得无水Na2SO3中会混有Na2SO3·7H2MnSO4·H2O晶体(1)60℃(2)高于40℃以后MnSO4·H2O的溶解度减小，而MgSO4·6H2从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O，需控制结晶温度范围为高于60℃从溶液中得到晶体的操作有哪些？①蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥②蒸发浓缩→趁热过滤→洗涤→干燥[及时巩固]实验室以K2MnO4为原料，用两种方法制备高锰酸钾。已知：K2MnO4在强碱浓溶液中可稳定存在，溶液呈墨绿色，当溶液碱性减弱时易发生反应：3MnOeq\o\al(2－,4)＋2H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋4OH－。(1)CO2法：实验装置如图。①反应一段时间后，用玻璃棒蘸取溶液滴在滤纸上，仅有紫红色而没有绿色痕迹，由此可知_____________________________________________________。②停止通入CO2，过滤除去____________(填化学式，下同)，将滤液蒸发、浓缩、冷却结晶，抽滤得到KMnO4粗品。若CO2通入过多，产品中可能混有的杂质是_______________________________________________________________。(2)电解法：实验装置如图。①阳极的电极反应式为____________________________________________，阴极产生的气体为________(填化学式)。②与CO2法相比，电解法的主要优点是________________(写一条)。(3)高锰酸钾可用于测定软锰矿中MnO2的含量，实验过程如下：称取mg样品于锥形瓶中，加入V1mLc1mol/LNa2C2O4溶液，加稀硫酸酸化，充分反应后，用c2mol/LKMnO4标准溶液滴定过量的Na2C2O4，消耗KMnO4溶液V①滴定终点时溶液的颜色变化是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②软锰矿中MnO2的质量分数表达式为____________________。【答案】(1)①装置中锰酸钾完全生成高锰酸钾②MnO2KHCO3(2)①MnOeq\o\al(2－,4)－e－=MnOeq\o\al(－,4)H2②纯度高，产率高(3)①在滴入最后半滴高锰酸钾溶液后，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色②eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c1V1－\f(5,2)c2V2))×10－3×87,m)×100%【解析】(3)①测定过程中发生反应离子方程式为4H＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)＋MnO2=2CO2↑＋Mn2＋＋2H2O，当二氧化锰完全反应，剩余的草酸钠与高锰酸钾发生反应为5C2Oeq\o\al(2－,4)＋2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，滴定终点，C2Oeq\o\al(2－,4)消耗完全，故现象为在滴入最后半滴高锰酸钾溶液后，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色，②根据离子方程式可知，二氧化锰的物质的量等于第一次反应过程中消耗的草酸钠的物质的量，由离子方程式可知n(草酸钠)过＝eq\f(5,2)n(高锰酸钾)，则n(MnO2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c1V1－\f(5,2)c2V2))×10－3mol，m(MnO2)＝(c1V1－2.5c2V2)×10－3mol×87g/mol，二氧化锰的质量分数＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c1V1－\f(5,2)c2V2))×10－3×87,m)×100%。(2023·安徽皖南八校二模)无水氯化铜是一种用途广泛的化学试剂，乙醇溶解CuCl2·2H2O减压脱水法制备CuCl2装置如图所示。回答下列问题：(1)圆底烧瓶中盛放的试剂是__________________________________________________________________________________________。(2)在常压下，圆底烧瓶中液体的恒沸温度为78℃，本实验中恒温槽中最佳水温是________℃a．0 B.60C.78 D.100(3)干燥塔中装有足量的无水CaCl2，其作用是。(4)实验结束后，关闭真空泵，在卸下圆底烧瓶前，必须进行的操作是。(5)直接加热CuCl2·2H2O无法制得CuCl2，而是分解得到Cu(OH)2·CuCl2。该反应的化学方程式是____________________________________________________________________________________________________。(6)采用佛尔哈德返滴定法测定样品中氯化铜的含量的反应原理为Ag＋＋Cl－=AgCl↓，Ag＋＋SCN－=AgSCN↓。取样品0.135g于锥形瓶中，加入40.00mL0.1000mol/LAgNO3溶液，再加指示剂；用0.1000mol/LNH4SCN溶液滴定，消耗NH4SCN溶液20.04mL。①滴定选用的指示剂是________(填字母)。a．甲基橙 B.酚酞c．淀粉溶液 D.NH4Fe(SO4)2溶液②样品中CuCl2的含量为________%。【答案】(1)CuCl2·2H2O、乙醇(2)b(3)吸收乙醇和水蒸气(4)打开三通阀(5)2CuCl2·2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Cu(OH)2·CuCl2＋2HCl↑＋2H2O(6)①d②99.8【解析】(2)降低压强，恒沸液的温度会降低，由在常压下，圆底烧瓶中液体的恒沸温度为78℃可知，本实验中恒温槽中最佳水温是60℃，选b。(3)干燥塔中装有的足量无水氯化钙用于充分吸收乙醇和水蒸气，便于氯化铜晶体受热失去结晶水制得无水氯化铜。(4)实验结束后，关闭真空泵后，为保障实验安全，防止意外事故发生，在卸下圆底烧瓶前，应打开三通阀平衡气压，便于在常压条件下卸下圆底烧瓶。(6)①当硫氰化铵溶液与硝酸银溶液完全反应后，过量的硫氰酸根离子能与铁离子生成红色的硫氰化铁，所以滴定时应选用硫酸铁铵溶液做滴定的指示剂，选d。②由题意可知，0.135g样品中氯离子物质的量为0.1000mol/L×0.04L－0.1000mol/L×0.002004L＝0.001996mol，则氯化铜晶体的含量为eq\f(0.001996mol×\f(1,2)×135g/mol,0.135g)×100%＝99.8%。(2022·山东日照一模)乳酸亚铁固体——[CH3CH(OH)COO]2Fe，相对分子质量234，易溶于水，难溶于乙醇，常用于治疗缺铁性贫血。可由乳酸与FeCO3反应制得。回答下列问题：Ⅰ.制备碳酸亚铁①组装仪器，检查装置气密性，加入试剂；②先关闭K2，打开K1、K3；③一段时间后，关闭活塞K3，打开活塞K2；④抽滤，洗涤干燥。(1)装置a可盛适量的水，其作用是。(2)可用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________，此法所得产品纯度更高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.乳酸亚铁晶体纯度的测量(3)若用KMnO4滴定法测定样品中Fe2＋的量进而计算纯度时，发现结果总是大于100%，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)该兴趣小组改用铈(Ce)量法测定产品中Fe2＋的含量，可通过用(NH4)4Ce(SO4)4滴定法测定样品中Fe2＋的含量来计算乳酸亚铁固体样品纯度(反应中Ce元素被还原为Ce3＋)。称取7.8g样品配制成250.00mL溶液，取25.00mL溶液，用0.10mol/L(NH4)4Ce(SO4)4标准溶液滴定。反复滴定2～3次，平均消耗标准液30.00mL，则产品中乳酸亚铁晶体的纯度为________。若滴定操作时间过长，则样品纯度将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。【答案】(1)液封，防止空气进入三颈烧瓶中氧化Fe2＋(2)Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O碳酸根离子水解呈碱性且碱性较强，反应中易生成氢氧化亚铁(或碳酸氢钠溶液碱性较弱，反应中不易生成氢氧化亚铁)(3)乳酸根离子中羟基被酸性高锰酸钾溶液氧化，高锰酸钾总消耗量增加(4)90%偏小【解析】(3)乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe，乳酸根离子中含有羟基，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致消耗高锰酸钾的增大，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大。(4)已知滴定过程中平均消耗标准液V＝30.00mL，由Ce4＋＋Fe2＋=Ce3＋＋Fe3＋可知，25.00mL溶液中，n(Fe2＋)＝n(Ce4＋)＝0.10mol/L×0.030L＝0.0030mol，故250mL含有n(Fe2＋)＝0.0030mol×eq\f(250mL,25mL)＝0.030mol，故产品中乳酸亚铁晶体的纯度为eq\f(0.030mol×234g/mol,7.8g)×100%＝90%。若滴定操作时间过长，则亚铁离子容易被氧气氧化，导致标准溶液体积偏小，则产品纯度将偏小。(2023·福建11月联考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色、高效的水处理剂，对病毒的去除率可达99.95%。实验室设计如下实验制备K2FeO4并探究其性质。已知：①K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。②FeOeq\o\al(2－,4)具有强氧化性，在酸性或中性溶液中能快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。回答下列问题：(1)制备K2FeO4(夹持装置略)：①如图所示，装置A为氯气发生装置，A中盛放KMnO4固体的仪器名称是________，橡胶管的作用是____________________。②装置B的作用是________________。③装置C中的KOH溶液需过量，目的是。KOH的电子式为__________________。④装置C中得到紫色固体的化学方程式为________________________________________________________________________________。(2)探究K2FeO4的性质：取装置C中的紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，经检验气体中含有Cl2。该现象________(填“能”或“不能”)证明“酸性条件下FeOeq\o\al(2－,4)氧化性强于Cl2”，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)①蒸馏烧瓶平衡压强，使浓盐酸顺利流下②除去氯气中的氯化氢③提供碱性环境，确保K2FeO4稳定存在，提高产率K＋[eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H]－④3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O(2)不能装置C中的紫色溶液可能混有KClO，酸性环境下可与Cl－反应产生Cl2硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]是一种蓝绿色的无机复盐，易溶于水，不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO4和(NH4)2SO4都要小。某同学设计如图实验装置制备硫酸亚铁铵晶体。实验步骤如下：①用30%的NaOH溶液和铁屑(含有Fe2O3、FeS等杂质)混合、煮沸、冷却、分离，将分离出的NaOH溶液装入C中。②在B中用①处理过的铁屑和稀硫酸反应制取FeSO4。③将②制得的FeSO4溶液与(NH4)2SO4溶液混合。④将A中混合液蒸发浓缩、自然冷却、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁铵晶体。(1)仪器a在使用前必须进行的操作是____________________，C中发生反应的离子方程式为。(2)按图连接好装置，经检验气密性良好，加入相应的药品后，利用铁屑和稀硫酸反应产生的氢气赶走装置的空气及硫酸铵溶液中溶解的氧气，其目的是________________，此时活塞K1、K2、K3的状态为。(3)完成步骤③的操作是。(4)步骤④将A中混合液蒸发浓缩、自然冷却能析出硫酸亚铁铵晶体的原因是__________________________________。过滤后的晶体用乙醇洗涤而不用蒸馏水洗涤原因是__________________________________。(5)从安全角度分析，该同学设计的实验装置存在的缺陷是________________。【答案】(1)检验是否漏液H2S＋2OH－=S2－＋2H2O(2)防止Fe2＋被氧化K1、K2打开，K3关闭(3)打开K3，关闭K1(4)溶液中存在Fe2＋、NHeq\o\al(＋,4)和SOeq\o\al(2－,4)，浓缩时，溶解度小的盐会先析出硫酸亚铁铵易溶于水，不溶于乙醇，减少损耗(5)没有H2处理装置【解析】(2)由装置图可知，通过装置B产生的H2赶走硫酸铵溶液中的溶解O2和装置内的空气，防止Fe2＋被氧化为Fe3＋，此时活塞K1和K2打开、K3关闭，产生的氢气、H2S由K1进入装置C，H2S被NaOH溶液吸收，H2再经K2进入装置A将装置中的空气排尽。(2023·安徽淮南二模)实验室可使用Mg(OH)2为原料制备无水MgCl2实验过程如下：Ⅰ.在烧杯中将Mg(OH)2粉末与足量无水乙醇充分混合，搅拌混合均匀后装入三颈烧瓶。Ⅱ.向三颈烧瓶中通入足量HCl气体使Mg(OH)2固体完全溶解。Ⅲ.对反应后的溶液进行加热蒸馏，形成CH3CH2OH·6MgCl2溶液。Ⅳ.对CH3CH2OH·6MgCl2溶液进行进一步脱乙醇蒸馏，得到较为纯净的无水MgCl2。回答下列问题：(1)步骤Ⅰ中选择乙醇而非相对分子质量更大的丁醇的原因是________________________________________________________________________。(2)步骤Ⅱ中的HCl气体可由下列装置中的________(填字母)制备。装置B中玻璃仪器的名称分别是导管、酒精灯、________、________。eq\o(\s\up7(),\s\do5(A))eq\o(\s\up7(),\s\do5(B))eq\o(\s\up7(),\s\do5(C))(3)CH3CH2OH·6MgCl2在加热蒸馏时可能会发生分解产生少量CH4气体，并伴随MgO和碳单质的生成，该分解反应的化学方程式为___________________________________________________________________________。为提高无水氯化镁的产率，从平衡角度分析抑制该副反应的措施是________________________________________________________________________。(4)准确称量制得的无水MgCl2产品9.700g(含有少量MgO杂质)，将其完全溶于稀盐酸中，加入过量Na2CO3溶液使Mg2＋完全转化为MgCO3沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量所得固体质量为8.820g。①检验固体洗涤完成的方法是。②产品中MgCl2的纯度为________%(计算结果保留一位小数)。【答案】(1)减少蒸馏中的能耗(2)B圆底烧瓶分液漏斗(3)CH3CH2OH·6MgCl2eq\o(=,\s\up7(△))MgO＋5MgCl2＋C＋CH4↑＋2HCl↑蒸馏过程中不断通入HCl(4)①向最后一次洗涤液中滴加稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生②97.9【解析】(1)醇类的相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以为了减少能耗，不能选用相对分子质量更大的丁醇。(3)氯化镁易发生水解显酸性，所以在氯化氢的气氛中抑制其水解，提高无水氯化镁的产率。(4)②由题意知n(MgCO3)＝eq\f(8.82g,84g/mol)＝0.105mol，设样品中n(MgCl2)＝xmol，则n(MgO)＝(0.105－x)mol，所以95x＋40(0.105－x)＝9.7，x＝0.1，产品中MgCl2的纯度为eq\f(0.1mol×95g/mol,9.7g)×100%≈97.9%。1.(2022·惠州一调)(H2NCH2COO)2Fe甘氨酸亚铁是一种补铁强化剂。某学习小组利用FeCO3与甘氨酸(H2NCH2COOH)制备甘氨酸亚铁，实验装置如图所示(夹持和加热仪器已省略)。有关物质性质如表所示：甘氨酸柠檬酸甘氨酸亚铁易溶于水，微溶于乙醇易溶于水和乙醇易溶于水，难溶于乙醇两性化合物强酸性、强还原性——实验过程：Ⅰ.合成：装置C中盛有0.1molFeCO3和200mL1.0mol/L甘氨酸溶液和适量柠檬酸。实验时，先打开仪器a的活塞，待装置c中空气排净后，加热并不断搅拌，并通过仪器b向C中加入适量氢氧化钠溶液调节pH到6左右，使反应物充分反应。Ⅱ.分离：反应结束后，过滤，将滤液进行蒸发浓缩；加入无水乙醇，过滤、洗涤并干燥。回答下列问题：(1)仪器a的名称是________；与a相比，仪器b的优点是________________________________________________________________。(2)装置B中盛有的试剂是________________________________________________________________________；实验过程中装置D的导管一直没入液面下的必要性是_______________________________________________________________________________。(3)合成过程加入柠檬酸的作用是促进FeCO3溶解和_________________________________________________________________________________。(4)加入氢氧化钠溶液调节pH若大于6，甘氨酸亚铁产量下降。原因可用离子方程式表示为______________________________________________________________________。(5)过程Ⅱ中加入无水乙醇的目的是。(6)检验产品中是否含有Fe3＋的试剂名称是________。(7)本实验制得15.3g甘氨酸亚铁(M＝204g/mol)，则其产率是________%。【答案】(1)分液漏斗平衡气压，使液体顺利流下(2)饱和NaHCO3溶液防止空气进入C中(从而防止Fe2＋被氧化)(3)防止Fe2＋被氧化，抑制Fe2＋的水解(4)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(5)降低甘氨酸亚铁的溶解度，使其结晶析出(6)硫氰化钾溶液(7)75【解析】(7)0.1molFeCO3和200mL1.0mol/L甘氨酸反应，理论上生成甘氨酸亚铁0.1mol，本实验中甘氨酸亚铁的产率是eq\f(15.3g,0.1mol×204g/mol)×100%＝75%。2.(2023·山东滨州期末)无水FeCl2为黄绿色晶体，在空气中易被氧化和易吸水，不溶于氯仿等有机溶剂。回答下列问题：Ⅰ.FeCl2的制备及产率测定：制备反应原理为2FeCl3＋C6H5Cleq\o(→,\s\up7(△))FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl(C6H5Cl为氯苯，沸点132℃)，产率通过测定HCl的量进行计算。制备装置如图所示(夹持及加热装置略去)。(1)仪器A的名称是__________________，仪器B的作用是________________________，装置C中的试剂是____________________(填化学式)。(2)为测定FeCl2的产率，用1.00mol/LNaOH溶液滴定溶于水的HCl，达到滴定终点时消耗NaOH溶液19.00mL，则FeCl2的产率为____________。下列操作中，导致产率测定值偏低的是________(填字母)。a．滴定终点时俯视读数b．滴定管未用NaOH标准溶液润洗c．配制NaOH标准溶液时，转移溶液未洗涤烧杯d．滴定前滴定管内无气泡，滴定结束后有气泡Ⅱ.FeCl2性质探究：将FeCl2晶体配成溶液后进行如下实验。序号装置试剂实验现象试管试剂a实验ⅰ0.5mL0．1mol/LKSCN溶液、1mL0．1mol/LFeCl2(pH＝1)溶液0.5mL饱和氯水溶液立即变为浅红色实验ⅱ1mL15mol/LHNO3溶液滴入硝酸后，溶液变为红色，一段时间后，溶液褪为无色，且溶液中产生无色气泡，试管上方呈红棕色。已知：Ba2＋与SCN－可在溶液中大量共存；SCN－易被氧化为SOeq\o\al(2－,4)。(3)对实验ⅰ中溶液为浅红色的原因，甲同学提出以下假设：假设1：加入氯水的量少，生成的Fe3＋浓度低；假设2：氯水氧化性强，________________________________。取实验ⅰ中浅红色溶液，________________________________(填实验操作)，溶液浅红色消失，从而排除了假设1；向2mL水中滴加0.5mL0.1mol/LKSCN溶液，滴加0.5mL饱和氯水，加入________________，产生白色沉淀，说明假设2正确。(4)分析实验ⅱ“一段时间后，溶液褪为无色”的原因是____________________________________(用离子方程式表示，已知SCN－中C元素为＋4价)。【答案】(1)三颈烧瓶使挥发的C6H5Cl冷凝回流，提高原料利用率CaCl2(或P2O5)(2)95%ad(3)部分SCN－被氧化继续滴加饱和氯水BaCl2溶液(4)3SCN－＋13NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=3SOeq\o\al(2－,4)＋3CO2↑＋16NO↑＋5H2O【解析】(2)根据反应化学方程式可列式：2FeCl3＋C6H5Cleq\o(→,\s\up7(△))2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl325112.525416.5g11.25gmnC6H5Cl过量，则有eq\f(325,6.5)＝eq\f(254,m)＝eq\f(1,n)，解得m＝5.08g，n＝0.02mol，为测定FeCl2的产率，用1.00mol/LNaOH溶液滴定溶于水的HCl，达到滴定终点时消耗NaOH溶液19.00mL，则有n(HCl)＝19.00×10－3L×1.00mol/L＝0.019mol，n(FeCl2)＝2n(HCl)＝0.038mol，则m(FeCl2)实际＝0.038mol×127g/mol＝4.826g，则FeCl2的产率为eq\f(4.826g,5.08g)×100%＝95%。滴定终点时俯视读数，导致消耗NaOH溶液的体积偏小，则测定值偏低，a正确；滴定管未用NaOH标准溶液润洗，导致NaOH标准液的浓度偏小，消耗NaOH溶液的体积偏大，测定值偏高，b错误；配制NaOH标准溶液时，转移溶液未洗涤烧杯，导致NaOH标准液的浓度偏小，消耗NaOH溶液的体积偏大，测定值偏高，c错误；滴定前滴定管内无气泡，滴定结束后有气泡，导致消耗NaOH标准液的体积偏小，测定值偏低，d正确。(3)实验ⅰ中溶液变红发生反应为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，则实验ⅰ中溶液为浅红色的原因可能有，假设1：加入氯水的量少，生成的Fe3＋浓度低；假设2：氯水氧化性强，将另一种反应物SCN－氧化了，即导致SCN－的浓度低，根据假设1可知，取实验ⅰ中浅红色溶液，继续滴加饱和氯水，溶液浅红色消失，从而排除了假设1；由已知信息：Ba2＋与SCN－可在溶液中大量共存，SCN－易被氧化为SOeq\o\al(2－,4)，故向2mL水中滴加0.5mL0.1mol/LKSCN溶液，滴加0.5mL饱和氯水，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明假设2正确。(4)由实验ⅱ的现象：滴入硝酸后，溶液变为红色即Fe2＋被HNO3氧化为Fe3＋，一段时间后，溶液褪为无色，且溶液中产生无色气泡，试管上方呈红棕色即SCN－被过量的HNO3氧化了，HNO3被还原为NO，NO在试管上方遇到空气被氧化为NO2呈红棕色。练习1物质制备实验(一)1.(2023·安徽合肥二模)KMnO4是一种重要的化工原料，某小组在实验室制备KMnO4的步骤如下。Ⅰ.将一定量KClO3和KOH的固体混合均匀，在仪器X中用铁棒搅拌加热熔融。取一定量MnO2分多次加入，继续加热得到墨绿色K2MnO4熔融物。Ⅱ.熔融物冷却后，放入盛有蒸馏水的烧杯中加热至全部溶解。Ⅲ.再向烧杯中滴加醋酸溶液至K2MnO4全部反应，静置后抽滤。Ⅳ.将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、再次抽滤；将所得固体置于75～80℃的恒温干燥箱中干燥，得到KMnO4产品。(1)仪器X的名称是____________。进行步骤Ⅰ操作，下列仪器不需要的是________(填字母)。(2)写出Ⅰ中生成K2MnO4的化学方程式：_____________________________，MnO2需要分多次加入的原因是。(3)Ⅲ中不能用盐酸代替醋酸溶液，理由是_________________________________________；Ⅳ中干燥时温度控制在75～80℃的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)测量产品中KMnO4的纯度：称取产品1.50g，溶解酸化后配成500mL溶液，取50.00mL于锥形瓶中，用0.1000mol/LH2C2O4溶液滴定。①判断滴定终点的现象为__________________________________________________________________________________________。②滴定时平均消耗H2C2O4溶液体积20.00mL，则产品中KMnO4的纯度为________%(保留两位小数，KMnO4的摩尔质量为158g/mol)。【答案】(1)铁坩埚AC(2)3MnO2＋KClO3＋6KOHeq\o(=,\s\up7(△))3K2MnO4＋KCl＋3H2O使MnO2充分反应(3)盐酸会被KMnO4氧化防止KMnO4在较高温度下发生分解(4)①滴入最后半滴H2C2O4溶液，溶液由紫色变为无色，且半分钟内不恢复②84.27【解析】(4)①由于KMnO4溶液本身显紫红色，滴定时无需另外加入指示剂，滴定终点的现象为滴入最后半滴H2C2O4溶液，溶液由紫色变为无色，且半分钟内不恢复。②滴定过程发生的反应为2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，则样品中n(KMnO4)＝eq\f(2,5)n(H2C2O4)＝eq\f(2,5)×0.1000mol/L×20.00×10－3L×eq\f(500mL,50.00mL)＝0.008mol，m(KMnO4)＝0.008mol×158g/mol＝1.264g，则产品中KMnO4的纯度为eq\f(1.264g,1.5g)×100%≈84.27%。2.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂，可用ClO2为原料制取，装置如图。请回答下列问题：已知：①饱和NaClO2溶液中析出的晶体成分与温度的关系如下表所示：温度/℃<3838～60>60晶体成分NaClO2·3H2ONaClO2NaClO2分解成NaClO3和NaCl②ClO2极易溶于水，不与水反应，沸点为11℃。(1)装置B中使用浓硫酸而不使用稀硫酸的原因是_______________________________________________________________________，装置C的作用是__________________________。(2)装置D中生成NaClO2的离子方程式为。(3)装置D溶液采用结晶法提取NaClO2晶体，控制温度为________℃，减压蒸发结晶，趁热过滤，50℃左右热水洗涤，低于60℃条件下干燥，得到成品。(4)装置B中若Na2SO3过量，则ClO2中混有________气体，导致装置D中可能产生杂质离子为________。(5)测定样品中NaClO2的纯度。测定时进行如下实验：准确称取所得NaClO2样品mg于小烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，在酸性条件下发生充分反应：ClOeq\o\al(－,2)＋4I－＋4H＋=2H2O＋2I2＋Cl－，将所得混合液稀释成100mL待测溶液。移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用cmol/L的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，重复2次，测得消耗Na2S2O3标准溶液的体积平均值为VmL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。该样品中NaClO2的质量分数为__________(用含m、c、V的代数式表示)。【答案】(1)稀硫酸含水多，而ClO2极易溶于水，不利于ClO2逸出防倒吸(或“安全瓶”)(2)2ClO2＋2OH－＋H2O2=2ClOeq\o\al(－,2)＋2H2O＋O2(3)38～60(或38～60之间的任意数值)(4)SO2SOeq\o\al(2－,4)(5)eq\f(9.05cV,m)%【解析】(3)根据已知条件，NaClO2在38～60℃之间从饱和溶液析出，因此实验中应选择38～60℃进行减压蒸发结晶。(4)装置B中若Na2SO3过量，则过量的Na2SO3可以与硫酸发生反应生成SO2混入ClO2中，导致后续装置D中H2O2与SO2反应生成SOeq\o\al(2－,4)。(5)滴定过程中ClO2与I－反应生成I2，生成的I2用Na2S2O3进行定量分析，通过消耗的Na2S2O3的量计算消耗的I2的物质的量，则生成的I2的物质的量n(I2)＝eq\f(1,2)n(Na2S2O3)＝eq\f(1,2)cV×10－3mol，根据关系式：ClOeq\o\al(－,2)～2I2～4S2Oeq\o\al(2－,3)，则n(ClOeq\o\al(－,2))＝eq\f(1,2)n(I2)＝eq\f(1,4)cV×10－3mol，则100mL溶液中NaClO2的物质的量为cV×10－3mol，样品中NaClO2的纯度为eq\f(mNaClO2,m样品)×100%＝eq\f(90.5g/mol×cV×10－3mol,m)×100%＝eq\f(9.05cV,m)%。3.(2021·浙江卷1月)某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体，流程如下：已知：①4Fe(CrO2)2＋10Na2CO3＋7O2eq\o(=,\s\up7(高温))②8Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2；2H＋＋2CrOeq\o\al(2－,4)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O；③相关物质的溶解度随温度变化如下图：(1)步骤Ⅰ，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是。(2)下列说法正确的是________(填字母)。A.步骤Ⅱ，低温可提高浸取率B.步骤Ⅱ，过滤可除去NaFeO2水解产生的Fe(OH)3C.步骤Ⅲ，酸化的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7D.步骤Ⅳ，所得滤渣的主要成分是Na2SO4和Na2CO3(3)步骤Ⅴ，重结晶前，为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：溶解KCl→________→________→________→________→重结晶(填字母)。a．50℃蒸发溶剂；b．100℃蒸发溶剂；c．抽滤；d．冷却至室温；e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。(4)为了测定K2Cr2O7产品的纯度，可采用氧化还原滴定法。①下列关于滴定分析的操作，错误的是________(填字母)。A.用量筒量取25.00mL待测液转移至锥形瓶B.滴定时要适当控制滴定速度C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化D.读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直E.平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下②在接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，________________________________________________，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化(请在横线上补全操作)。(5)该小组用滴定法准确测得产品中K2Cr2O7的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例)，但测得的质量分数明显偏低。分析其原因，发现配制K2Cr2O7待测水溶液时少加了一种试剂。该试剂是________________，添加该试剂的理由是__________________________________________。【答案】(1)增大反应物的接触面积(2)BC(3)aedc(4)①AC②再用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁(5)H2SO4抑制Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为CrOeq\o\al(2－,4)，且与Cr2Oeq\o\al(2－,7)不反应【解析】(2)根据Na2CrO4的溶解度随着温度的升高而增大，步骤Ⅱ中应采用高温提高浸取率，A错误；步骤Ⅱ中用水浸取时NaFeO2发生强烈水解生成Fe(OH)3，过滤可除去，B正确；步骤Ⅲ酸化时，平衡2H＋＋2CrOeq\o\al(2－,4)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O正向移动，主要目的是使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，C正确；步骤Ⅳ中过滤所得滤渣主要成分为Na2SO4，D错误。(3)Na2Cr2O7中加入KCl发生反应Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7＋2NaCl，根据各物质的溶解度随温度的变化曲线可知，K2Cr2O7的溶解度随温度升高明显增大，NaCl溶解度随温度升高变化不明显，50℃时二者溶解度相等，故为了得到杂质较少的K2Cr2O7粗产品，步骤Ⅴ重结晶前的操作顺序为溶解KCl→50℃蒸发溶剂→蒸发至溶液出现晶膜，停止加热→冷却至室温→抽滤→重结晶。(4)①量筒精确度为0.1mL，不能用量筒量取25.00mL溶液，由于K2Cr2O7具有强氧化性，量取25.00mL待测液应用酸式滴定管，A错误；滴定时要适当控制滴定的速率，确保反应物之间充分反应，同时防止滴加过快使得滴加试剂过量，B正确；滴定时应一直观察锥形瓶中溶液颜色的变化，以便准确判断滴定的终点，C错误；读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直，平视读取读数，D正确；为了确保每次滴定时滴定管中的溶液充足，平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下，并记录初始读数，E正确。(5)根据题意，K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例，在K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2H＋＋2CrOeq\o\al(2－,4)，即有部分Cr2Oeq\o\al(2－,7)会转化为CrOeq\o\al(2－,4)，从而使测得的质量分数明显偏低，为抑制Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为CrOeq\o\al(2－,4)，可加入硫酸抑制转化，且与Cr2Oeq\o\al(2－,7)不反应。4.(2023·安徽马鞍山三模)[Co(NH3)6]Cl3[三氯化六氨合钴(Ⅲ)]易溶于热水，难溶于冷水及乙醇，是合成其他Co(Ⅲ)配合物的原料。某化学兴趣小组在实验室以活性炭为催化剂，向浓氨水、NH4Cl、CoCl2混合溶液中加H2O2制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)，并测定产品中钴的含量。已知：过量的氨水加入Co2＋的水溶液时，即生成可溶性的氨合配离子[Co(NH3)6]2＋，它不稳定，易被氧化成[Co(NH3)6]3＋。Ⅰ.[Co(NH3)6]Cl3的制备步骤ⅰ：在锥形瓶中，将4gNH4Cl固体溶于8.4mL水中，再加入6g研细的CoCl2·6H2O晶体，溶解得到混合溶液。步骤ⅱ：将上述混合溶液转移至三颈烧瓶中(装置如图)，加入研细的活性炭和浓氨水，再逐滴加入H2O2溶液，水浴加热至50～60℃，保持20min。然后用冰水浴冷却至0℃左右，抽滤，得粗产品。回答下列问题：(1)仪器b的名称为____________；CaCl2的作用是。(2)水浴加热温度控制在50～60℃，温度不宜过高的原因是。(3)加入H2O2溶液后，反应的离子方程式为。(4)粗产品中含活性炭及其他杂质，用重结晶法提纯：将粗产品溶于50mL热水中至接近饱和，____________、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得到产品。Ⅱ.[Co(NH3)6]Cl3样品中钴含量的测定已知：[Co(NH3)6]Cl3在热的强碱溶液中会分解：[Co(NH3)6]Cl3＋3NaOH=Co(OH)3↓＋6NH3↑＋3NaCl；I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。(5)准确称取0.2000g的[Co(NH3)6]Cl3样品放入250mL碘量瓶中，加入15mL10%NaOH溶液，加热至不再有氨气放出，加入足量KI固体，振荡使KI溶解，再加入HCl酸化，置于暗处10min，Co(OH)3转化成Co2＋，用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液6.00mL。①Co(OH)3转化成Co2＋的离子方程式为。②产品中钴的质量分数为________(Co—59)。(6)下列操作可能导致钴的质量分数偏高的有________(填字母)。A.酸化过程中盐酸的量不足B.滴定前滴定管内有气泡，滴定后气泡消失C.滴定终点时俯视读数D.盛放标准溶液的滴定管没有用标准溶液润洗【答案】(1)球形干燥管吸收反应过程中挥发出的氨气(2)防止H2O2受热分解及氨水挥发(3)2[Co(NH3)6]2＋＋H2O2＋2NHeq\o\al(＋,4)eq\o(=,\s\up7(活性炭),\s\do5(50～60℃))2[Co(NH3)6]3＋＋2NH3·H2O(4)趁热过滤(5)①2Co(OH)3＋2I－＋6H＋=2Co2＋＋I2＋6H2O②17.7%(6)BD【解析】(5)②由反应离子方程式，可得关系式2Co2＋～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，根据消耗的量可得n(Co2＋)＝n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝0.1mol/L×6×10－3L＝6×10－4mol，m(Co2＋)＝6×10－4mol×59g/mol＝0.0354g，w(Co2＋)＝eq\f(0.0354g,0.2000g)×100%＝17.7%。(6)酸化过程中盐酸的量不足则不能将所有Co3＋还原成Co2＋，使得转化生成的I2变少，消耗的Na2S2O3标准溶液变少，所以会使测得钴的质量分数偏低，A错误；滴定前滴定管内有气泡，滴定后气泡消失，导致读数比实际消耗量偏大，所以会使测得钴的质量分数偏高，B正确；滴定终点时俯视读数，导致读数比实际消耗量偏小，所以会使测得钴的质量分数偏低，C错误；盛放标准溶液的滴定管没有用标准溶液润洗，相当于稀释了标准溶液，会消耗更多体积的标准溶液，所以会使测得钴的质量分数偏高，D正确。5.高铁酸钾(K2FeO4)为紫色固体，微溶于KOH溶液，具有强氧化性，在酸性或中性溶液中产生O2，在碱性溶液中较稳定。(1)用如图所示的装置制备K2FeO4。①A为Cl2发生装置，装置B的作用是。②装置C中发生反应的离子方程式为。③当装置C中得到大量紫色固体时立即停止通入Cl2，原因是。(2)通过以下方法测定高铁酸钾样品的纯度：称取0.6000g高铁酸钾样品，完全溶解于KOH浓溶液中，再加入足量亚铬酸钾{K[Cr(OH)4]}反应后配成100.00mL溶液；取上述溶液20.00mL于锥形瓶中，加入稀硫酸调至pH＝2，用0.1000mol/L硫酸亚铁铵溶液滴定，消耗标准硫酸亚铁铵溶液15.00mL。测定过程中发生反应：Cr(OH)eq\o\al(－,4)＋FeOeq\o\al(2－,4)=Fe(OH)3↓＋CrOeq\o\al(2－,4)＋OH－、2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O、Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋Fe2＋＋H＋→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O。K2FeO4样品的纯度为________。【答案】(1)①除去Cl2中混有的HCl②3Cl2＋2Fe(OH)3＋10OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋6Cl－＋8H2O③过量氯气使溶液显酸性，K2FeO4在酸性溶液中产生O2，在碱性溶液中较稳定(2)82.5%【解析】(2)n(硫酸亚铁铵)＝0.1000mol/L×15.00×10－3L＝1.5×10－3mol，2FeOeq\o\al(2－,4)～2CrOeq\o\al(2－,4)～Cr2Oeq\o\al(2－,7)～6Fe2＋，n(K2FeO4)＝eq\f(1.5×10－3mol×2,6)＝5×10－4mol，K2FeO4产品的纯度＝eq\f(100mL,20mL)×eq\f(5×10－4mol×198g/mol,0.6000g)＝82.50%6.(2023·河南安阳三模)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。某兴趣小组拟用如图所示装置制备二茂铁(电磁搅拌装置、夹持装置略去)，反应原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(环戊二烯)=Fe(C5H5)2(二茂铁)＋2KCl＋2H2O。已知一些物质的物理数据：物质熔点/℃沸点/℃密度/(g/cm3)溶解性二茂铁173249(100℃时开始升华)1.49不溶于水和盐酸，溶于乙醚环戊二烯－97.242.50.87不溶于水，溶于乙醚和乙醇乙醚－11634.50.71微溶于水，溶于乙醇二甲亚砜18.41891.10与水互溶，不溶于乙醚制备二茂铁的实验步骤如下：Ⅰ.在C中加入25gKOH粉末，并加入60mL无冰乙醚，连接好仪器，充分搅拌，然后打开K，通入N2，排尽装置中的空气后，关闭K。Ⅱ.打开B1的活塞，滴加5.5mL新蒸馏的环戊二烯，搅拌。Ⅲ.将含一定质量的FeCl2的二甲亚砜溶液25mL由B2缓慢滴入C中，在45min时滴完，再继续搅拌45min，反应完毕。Ⅳ.拆下仪器C，再向其中加入25mL无水乙醚，搅拌，将液体转移到分液漏斗中，依次用盐酸、水洗涤2～3次，分液得橙黄色溶液。Ⅴ.蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。回答下列问题：(1)仪器C的名称是________；仪器A中冷凝水从________口进入(填“m”或“n”)。(2)D中试剂的名称是________。D中导管伸入液面以下，其主要目的是。(3)步骤Ⅰ中检验装置中的空气已排尽的方法是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步骤Ⅲ中将含FeCl2的二甲亚砜溶液缓慢滴入C中，滴完之后继续搅拌，其目的是______________________________________。【答案】(1)三颈烧瓶m(2)乙醇防止空气进入装置C，氧化Fe2＋影响产物纯度(3)将右侧导管伸入滴有硫氰化钾的氯化亚铁溶液中，如果溶液不变色，则证明装置中的空气已排尽(4)加快反应速率，使反应更加充分，提高原料利用率练习2物质制备实验(二)1.(2023·济南期初)K4[Fe(C2O4)3]·xH2O(三草酸合亚铁酸钾)是一种橙色固体，能溶于水，难溶于乙醇，在分析化学中用作吸氧剂。可通过如下实验装置(夹持装置省略)，先制得难溶于水的FeC2O4，再制取三草酸合亚铁酸钾。(1)将铁粉放入a中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，进行操作：①打开K1、K3和K4，关闭K2；②…；③…；④关闭K1、K2。操作②是_______________________，目的是_______________________________________________________________________；经操作③，B装置中生成FeC2O4，此时活塞K2、K3的状态分别是________________。(2)向生成FeC2O4的B装置中重新加入H2C2O4－K2C2O4混合溶液，充分反应后加入乙醇，作用是____________________________________，从而获得K4[Fe(C2O4)3]·xH2O沉淀。对所得产品洗涤干净后进行如下分析：取mg产品进行含铁量的测定，平均分成三份加入锥形瓶中，加入稀硫酸溶解后，用cmol/L的KMnO4溶液滴定，三次实验消耗KMnO4溶液的平均体积为VmL。产品中铁元素的质量分数表达式为________________%；若产品加入锥形瓶后放置时间过长，则测定的质量分数将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(3)K4[Fe(C2O4)3]·xH2O加热时易分解。现利用如下装置检验其受热分解所得产物是否含有CO、CO2。各装置接口的连接顺序为a→h→i→____________________(填标号)；实验开始时，先通一段时间的N2。若气体产物中含有CO，则装置中的现象是。【答案】(1)在尾部检验氢气的纯度证明装置内的空气已经完全除尽K2打开、K3关闭(2)降低三草酸合亚铁酸钾的溶解度，便于产品析出eq\f(12cV,m)偏低(3)f→g→b(或c)→c(或b)→dB中黑色固体变红，E中澄清石灰水不变浑浊，且C中澄清石灰水变浑浊【解析】(1)Fe2＋易被氧化，利用Fe与稀硫酸反应产生的H2，排净装置中空气，则操作②为在尾部检验氢气的纯度，证明装置内的空气已经完全除尽；操作③为关闭K3，打开K2，装置内压强增大，使A中的FeSO4溶液被压入B装置中，和B装置中的H2C2O4反应生成FeC2O4。(2)K4[Fe(C2O4)3]·xH2O难溶于乙醇，混合溶液充分反应后加入乙醇，可降低三草酸合亚铁酸钾的溶解度，便于产品析出；设K4[Fe(C2O4)3]·xH2O中含有Fe2＋为nmol，C2Oeq\o\al(2－,4)物质的量为3nmol，都能与KMnO4反应，由关系式：5Fe2＋～KMnO4，Fe2＋消耗KMnO4物质的量为eq\f(n,5)mol，由关系式：5C2Oeq\o\al(2－,4)～2KMnO4，C2Oeq\o\al(2－,4)消耗KMnO4物质的量为eq\f(6,5)nmol＝1.2nmol，则eq\f(n,5)＋eq\f(6,5)nmol＝cV×10－3，解得n＝eq\f(5,7)cV×10－3，铁元素的质量m(Fe)＝eq\f(5cV,7)×10－3mol×56g/mol×3＝0.12cVg，产品中铁元素的质量分数＝eq\f(0.12cVg,mg)×100%＝eq\f(12cV,m)%；若产品加入锥形瓶后放置时间过长，Fe2＋被氧化，则测定的质量分数将偏低。2.(2021·浙江卷6月)Cl2O是很好的氯化剂，实验室用如图装置(夹持仪器已省略)制备高纯Cl2O。已知：①HgO＋2Cl2=HgCl2＋Cl2O，反应适合温度为18～25℃；副反应：2HgO＋2Cl2=2HgCl2＋O2。②常压下，Cl2沸点为－34.0℃，熔点为－101.0℃；Cl2O沸点为2.0℃，熔点为－120.6℃。③Cl2O＋H2O=2HClO，Cl2O在CCl4中的溶解度远大于其在水中的溶解度。(1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分，可用的试剂是________。②将上图中装置组装完整，虚框D中应选用____(填字母)。(2)有关反应柱B，须进行的操作是________(填字母)。A.将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱B.调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例C.调控混合气从下口进入反应柱的流速D.将加热带缠绕于反应柱并加热(3)装置C，冷却液的温度通常控制在－80～－60℃。反应停止后，温度保持不变，为减少产品中的Cl2含量，可采用的方法是________。(4)将纯化后的Cl2O产品气化，通入水中得到高纯度Cl2O的浓溶液，于阴凉暗处贮存。当需要Cl2O时，可将Cl2O浓溶液用CCl4萃取分液，经气化重新得到。针对萃取分液，从下列选项选择合适操作(操作不能重复使用)并排序：c→________→________→e→d→f→________→h(填字母)。a.检查旋塞、玻璃塞处是否漏水b.将溶液和CCl4装入分液漏斗c.涂凡士林d.旋开旋塞放气e.倒转分液漏斗，小心振荡摇匀f.经几次振荡摇匀并放气后，将分液漏斗置于铁架台上静置g.打开旋塞，向锥形瓶放出下层液体h.打开旋塞，待下层液体完全流出后，关闭旋塞，将上层液体倒入锥形瓶(5)产品分析：取一定量Cl2O浓溶液的稀释液，加入适量CCl4、过量KI溶液及一定量的稀硫酸，充分反应。用标准Na2S2O3溶液滴定(滴定Ⅰ)；再以酚酞为指示剂，用标准NaOH溶液滴定(滴定Ⅱ)。已知产生I2的反应(不考虑Cl2与水反应)：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－；4I－＋Cl2O＋2H＋=2I2＋H2O＋2Cl－；2I－＋HClO＋H＋=I2＋H2O＋Cl－。实验数据如下表：加入量n(H2SO4)/mol2.505×10－3滴定Ⅰ测出量n(I2)/mol2.005×10－3滴定Ⅱ测出量n(H2SO4)/mol1.505×10－3①用标准Na2S2O3溶液滴定时，无需另加指示剂。判断滴定Ⅰ到达终点的实验现象是。②高纯度Cl2O浓溶液中要求eq\f(nCl2O,nCl2)≥99(Cl2O和HClO均以Cl2O计)。结合数据分析所制备的Cl2O浓溶液是否符合要求：。【答案】(1)①浓硫酸②a(2)ABC(3)抽气(或通干燥氮气)(4)abg(5)①CCl4中由紫红色变为无色，且30s不恢复②溶液中Cl2O和Cl2分别为1.000×10－3mol、5×10－6mol，eq\f(nCl2O,nCl2)＝200>99，符合要求【解析】(1)①装置A的作用是去除原料气(Cl2、N2)中的少量水分，可用的试剂是浓硫酸。②Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中，因此需要进行尾气处理，Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应，同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中，因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置，所以虚框D中应选用a装置。(2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置，因Cl2O能与H2O发生反应，因此需要将HgO粉末热处理除水分，该反应为固体与气体接触类反应，因此增加表面积能够加快反应速率，A选；N2的作用是稀释Cl2，在气流速率一定的条件下，氯气所占的比例越小，其转化率越高，同时Cl2不足时会发生副反应，因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例，B选；为了让气体与固体充分接触，混合气体应从下口进入反应柱，同时需要控制气体的流速，防止副反应发生，C选；HgO与Cl2反应制备Cl2O的合适温度为18～25℃，因此该反应在常温下进行，若对反应柱加热会发生副反应，D不选。(5)①溶有I2的CCl4溶液呈紫红色，用标准Na2S2O3溶液滴定I2过程中，当I2恰好反应完全时，溶液呈无色，因此滴定I2到达终点的实验现象是CCl4中由紫红色变为无色，且30s不恢复。②由已知反应可得关系式：Cl2O～2H＋～2I2，由实验数据可知Cl2O和HClO共消耗n(H＋)＝2×(2.505×10－3mol－1.505×10－3mol)＝2×10－3mol，生成I2的物质的量为2×10－3mol，则高纯度Cl2O浓溶液中n(Cl2O)＝1×10－3mol，加入过量KI溶液共生成I2的物质的量为2.005×10－3mol，因此Cl2与I－反应生成I2的物质的量为2.005×10－3mol－2×10－3mol＝5×10－6mol，由此可知高纯度Cl2O浓溶液中n(Cl2)＝5×10－6mol，所以高纯度Cl2O浓溶液中eq\f(nCl2O,nCl2)＝eq\f(1×10－3mol,5×10－6mol)＝200>99，则所制备的高纯度Cl2O浓溶液符合要求。3.(2022·佛山质检)FeCl2可用作净水剂、还原剂等。回答下列问题：Ⅰ.制备FeCl2。装置如图所示(夹持装置省略)。已知FeCl3极易水解。(1)仪器a的名称是____________。(2)装置Ⅱ中制备FeCl2的化学方程式为_______________________________，装置Ⅲ的作用：①吸收尾气；②_____________________________________________________________________。(3)该装置存在的缺陷是__________________________________。Ⅱ.利用惰性电极电解0.1mol/LFeCl2溶液，探究外界条件对电极反应产物的影响。实验数据如表所示：实验编号电压pH阳极现象阴极现象11.55.52无气泡，滴加KSCN溶液显红色无气泡，银白色金属析出23.05.52少量气泡，滴加KSCN溶液显红色无气泡，银白色金属析出34.55.52大量气泡，滴加KSCN溶液显红色较多气泡，极少量金属析出41.5－1.00无气泡，滴加KSCN溶液显红色较多气泡，极少量金属析出(4)实验2、3中阳极产生的气体是______(填化学式)。(5)实验中，调节FeCl2溶液的pH宜选用________(填“盐酸”“硝酸”或“硫酸”)。(6)由实验1、2现象可以得出结论：；由实验1、4现象可以得出结论：。【答案】(1)长颈漏斗(2)2FeCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl2＋2HCl防止空气中的水蒸气进入装置Ⅱ中，引起FeCl3水解(3)装置Ⅰ和装置Ⅱ之间缺少一个干燥H2的装置(4)Cl2