【创新设计】2021高考化学(广东专用)二轮专题题组训练-上篇-专题四-化学实验-第14讲考点3

[题组训练·考能]1．(2022·深圳一模，32)从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下：已知①铬渣含有Na2SO4及少量Cr2Oeq\o\al(2－,7)、Fe3＋；②Fe3＋、Cr3＋完全沉淀(c≤1.0×10－5mol·L－1)时pH分别为3.6和5。(1)“微热”除能加快反应速率外，同时还可以________，滤渣A为________(填化学式)。(2)依据溶解度(S)～温度(T)曲线，操作B的最佳方法为________(填字母序号)。A．蒸发浓缩，趋热过滤B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤(3)酸化后Cr2Oeq\o\al(2－,7)可被SOeq\o\al(2－,3)还原成Cr3＋，离子方程式为____________；酸C为________，Cr(OH)3的溶度积常数Ksp[Cr(OH)3]＝________。(4)依据2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4的溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的________极，其电极反应式为__________________________________________。解析(1)由信息知pH约3.6时可除去Fe3＋，加热可促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3，滤渣A是Fe(OH)3沉淀。(2)由图像知Na2SO4的溶解度在45℃左右最大，而Na2Cr2O7的溶解度随温度的上升不断变大，所以蒸发浓缩后趁热过滤可得到Na2SO4固体。(3)该反应的氧化剂是Cr2Oeq\o\al(2－,7)，还原产物是Cr3＋，还原剂是SOeq\o\al(2－,3)，氧化产物是SOeq\o\al(2－,4)，由得失电子守恒可知n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))∶n(SOeq\o\al(2－,3))＝1∶3，最终依据质量守恒和电荷守恒配平。为了不引入其他杂质，应加H2SO4酸化。pH＝5时，c(OH－)＝10－9mol·L－1，Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－5mol·L－1×(10－9mol·L－1)3＝1.0×10－32mol4·L－4。(4)由图像可知Na2CrO4发生反应生成Na2Cr2O7，即2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O向右移动，所以在该电极需要产生了大量的H＋，而在另一极NaOH由稀到浓可知产生了大量的OH－，所以右侧电极是阳极，OH－失去电子发生氧化反应生成H2O和O2产生H＋，所以应连接电源的正极。答案(1)促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去Fe(OH)3(2)A(3)3SOeq\o\al(2－,3)＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋8H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2OH2SO41.0×10－32mol4·L－4(4)正4OH－－4e－=O2↑＋2H2O2．NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍和电池生产等领域。NiSO4·6H2O可由电镀废渣(除含镍外，还含有铜、锌、铁等杂质)为原料制得，具体操作步骤如下：(1)往滤液Ⅰ中加入Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2＋的离子方程式：____________。(2)加入6%H2O2溶液时，温度不能过高，是为了______________。(3)除铁方法：用H2O2溶液将Fe2＋充分氧化为Fe3＋，再加入NaOH溶液把握溶液pH在肯定范围内，使Fe3＋全部转化为氢氧化铁沉淀，Ni2＋不会沉淀。已知常温下Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10－39，则该条件下若要使溶液中c(Fe3＋)≤1.0×10－6mol·L－1，则应当把握溶液的pH范围为______________。在上述方法中，氧化剂H2O2也可用氯酸钠(NaClO3)代替，请写出用氯酸钠氧化Fe2＋的离子方程式：____________________________________________________________________________________。(4)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是________。(5)操作Ⅰ包括以下过程：过滤、用________(填试剂化学式)溶解、________、________、洗涤获得产品。解析(1)S2－与Cu2＋反应生成CuS沉淀。(2)H2O2不稳定，受热易分解，故温度不宜过高。(3)由Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)可知，若使c(Fe3＋)≤1.0×10－6mol·L－1，则c(OH－)≥eq\r(3,\f(Ksp,cFe3＋))＝1.0×10－11mol·L－1，所以c(H＋)≤1.0×10－3mol·L－1，即pH≥3。ClOeq\o\al(－,3)将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原为Cl－，留意溶液呈酸性。(4)从流程图可以看出，溶液中的铜、锌、铁等杂质都已被除去，溶液中主要存在Na＋、Ni2＋、SOeq\o\al(2－,4)。(5)向滤液Ⅲ中加入Na2CO3溶液，生成NiCO3沉淀，要得到NiSO4，必需加H2SO4溶解，然后经蒸发浓缩、冷却结晶得到产品。答案(1)S2－＋Cu2＋=CuS↓(2)削减过氧化氢的分解(3)pH≥36Fe2＋＋ClOeq\o\al(－,3)＋6H＋=6Fe3＋＋Cl－＋3H2O(4)Na2SO4、NiSO4(5)H2SO4蒸发浓缩冷却结晶3．(2022·湛江测试)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相像，请回答下列问题：(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有________。A．去除油污 B．溶解镀锌层C．去除铁锈 D．钝化(2)调整溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是________。(3)由溶液B制取Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，其缘由是____________________________________________________________________________________。(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分别？__________(填“能”或“不能”)，理由是____________________________________________________________________________________。(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.01000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液250mL，应精确     称取______gK2Cr2O7(保留4位有效数字，已知MK2Cr2O7＝294.0g·mol－1)。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有______(用编号表示)。①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管(6)滴定操作中，假如滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消逝，则测定结果将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。解析本题考查了物质的制备，意在考查考生对试验过程的分析与设计力量。(1)结合已知信息可知，用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮，既可以去除铁皮表面的油污，又可以溶解镀锌层。(2)由Zn(OH)2到ZnO，后续的操作步骤是抽滤、洗涤、灼烧。(3)持续通入N2，是为了防止Fe2＋被O2氧化。(4)抽滤不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀。(5)0.7350g的K2Cr2O7固体需要用电子天平称量，直接配制肯定物质的量浓度的溶液时，不必要用到移液管和量筒。(6)滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消逝，说明测得消耗的标准液体积读数偏大，故测定结果偏大。答案(1)A、B(2)抽滤、洗涤、灼烧(3)N2气氛下，防止Fe2＋被氧化(4)不能胶体粒子太小，抽滤时能够透过滤纸(5)0.7350③⑦(6)偏大4．(2022·山东理综，28)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸取。a．浓H2SO4 B．稀HNO3c．NaOH溶液 D．氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是____________________(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__________________________。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________________。解析(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸取。(2)滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中有Fe3＋，检验溶液中还存在Fe2＋时，可以利用Fe2＋的还原性，加入KMnO4溶液，溶液紫色褪去。(3)图示中是利用铝热反应由泡铜冶炼粗铜。(4)电解精炼铜过程中电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电力量比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(5)依据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。答案