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2020版高考一轮复习化学江苏专版学案：专题十第四题化学综合实验题型研究
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第四题
化学综合实验题型研究
[试题特点]
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化学综合实验题通常以工业上某种重要的无机物的制备、含量测定为背景，这充分体现了化学是“真实的”“有用的”“服务人类的”。化学综合实验题的呈现方式丰富多彩，有流程图、装置图、坐标图和数据表，主要是考査考生从这些图表中获取对解题有利的信息的能力。但无论命题的背景和呈现方式如何改变，化学综合实验题的落脚点一定不会有大的变化，因为它考查的是《课程标准》中规定的重要实验方法，如物质的分离与提纯、物质的检验、溶液的配制、滴定等重要知识。
[做真题—明考查特点]
1．(2018·江苏高考)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如图：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO 剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为
________________________________________________________________________；
[考查陌生离子方程式的书写]
实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是_______________________________。
[考查实验条件的控制]
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________________；
[考查实验药品的使用]
使用冷凝管的目的是_______________________________。
[考查实验操作的目的]
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2 所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_______________________________________________。
[考查实验操作步骤]
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：_____________________，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。
[考查实验方案的设计]
解析：(1)由题意知，该反应的反应物为氯气和NaOH,40 ℃以上时生成物为NaClO3和NaCl，根据氧化还原反应方程式的书写要求和步骤，可写出反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O。由题给信息①可知，该反应是放热反应，为防止温度过高，除用冰水浴外，还可采取缓慢通入氯气的措施，以使放出的热量能够充分散失。(2)由题给信息②可知，水合肼有强还原性，而NaClO有强氧化性，因此NaClO与尿素反应时，为防止生成的水合肼被NaClO氧化，应保持尿素在反应过程中过量，则应用滴液漏斗滴加NaClO。该反应的温度控制在110 ℃，而水合肼的沸点为118 ℃，为了减少水合肼的挥发，可使用冷凝管进行冷凝回流。(3)①由题给图2可知，当完全生成NaHSO3时，溶液的pH约为4，因此当溶液的pH约为4时，即可停止向溶液中通入SO2。②首先加入NaOH溶液，与NaHSO3反应生成Na2SO3，由题给图2可知，当完全生成Na2SO3时，溶液的pH约为10，所以当溶液的pH约为10时，停止滴加NaOH溶液；然后加热、浓缩，当有大量晶体析出时，由题给图3可知，应在高于34 ℃ 条件下趁热过滤。
答案：(1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤
2．(2017·江苏高考)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。
已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：
3NaClO===2NaCl＋NaClO3
②AgCl可溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2OAg(NH3)＋Cl－＋2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)：4Ag(NH3)＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH＋4NH3↑＋H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________________。[考查实验操作方法]
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
[考查陌生化学方程式的书写]
HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是________________________________________________________________________。
[考查原料选择的优缺点]
(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并________________________________。[考查实验原理]
(4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为______________________________。[考查实验原理]
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：______________________________________________(实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1水合肼溶液，1 mol·L－1H2SO4)。[考查实验方案的设计]
解析：(1)加热温度在低于100 ℃时，可采用水浴加热的方式。(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2，根据得失电子守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO3氧化Ag时会产生氮氧化物，污染环境。(3)为提高Ag的回收率，需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤Ⅱ的滤液中。(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息①知冷却后的溶液中因NaClO的分解，会含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息③知，水合肼可以和银氨溶液发生反应生成Ag和NH3。生成的NH3用1 mol·L－1H2SO4溶液吸收，当溶液中不再产生气泡时，说明反应已进行完全，静置，过滤出生成的Ag，洗涤、干燥，得Ag。
答案：(1)水浴加热
(2)4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥
3．(2016·江苏高考)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：
(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－50.4 kJ·mol－1
Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l) ΔH＝－225.4 kJ·mol－1
酸溶需加热的目的是_____________________________________________；
[考查温度对反应速率的影响]
所加H2SO4不宜过量太多的原因是_________________________________________。
[考查实验原理]
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为__________________________________。
[考查陌生离子方程式的书写]
(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。
①实验装置图中仪器A的名称为________。[考查实验仪器名称]
②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重复多次。[考查实验操作原理]
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，__________________________________________________，过滤、用水洗涤固体2～3次，在50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知该溶液中pH＝8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0 时Al(OH)3沉淀完全。][考查实验操作方案的设计]
解析：(1)升温可加快化学反应速率，故加热的目的是加快反应速率，使废渣中的主要成分充分溶解。若所加H2SO4过量太多，则萃取分液后的水相中含有较多的H2SO4，后续操作中会增加氨水的用量，造成浪费。(2)酸溶时，少量Fe、Al的氧化物会转化为Fe2＋(或Fe3＋)、Al3＋，加入H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)①由仪器的特征可知，A为分液漏斗。②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移到有机相，每次向分液漏斗中加入一定量的有机萃取剂后，需充分振荡液体。(4)由废渣的主要成分及分析制备流程可知，萃取分液后的水相中主要含有Mg2＋、Al3＋、SO，为制备MgCO3·3H2O，要将Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，而Mg2＋不能转化为Mg(OH)2沉淀，需向水溶液中滴加氨水，至5.0＜pH＜8.5，使Al3＋全部转化为Al(OH)3沉淀，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中继续滴加Na2CO3溶液，若无沉淀出现，说明Mg2＋全部转化为MgCO3·3H2O，然后进行过滤、洗涤、干燥等操作。
答案：(1)加快酸溶速率 避免制备MgCO3时消耗过多的碱 (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(3)①分液漏斗 ②充分振荡
(4)至5.0＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成
[研热点—找解题策略]
年份
试题
知识点
分值
2018
第19题
①陌生离子方程式的书写；②实验条件的控制；③实验操作的目的、实验药品的使用；④实验操作步骤及实验方案的设计
15分
2017
第19题
①实验操作方法；②陌生化学方程式的书写；③原料选择的优缺点；④实验原理；⑤实验方案的设计
15分
2016
第19题
①温度对反应速率的影响；②实验时用量的控制；③陌生离子方程式的书写；④实验仪器名称及操作原理
15分
1．物质制备实验
物质制备是中学化学实验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好的考查学生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考命题者的青睐。从近几年高考题目来看，探究题型的量在减少，物质制备题增加，要引起重视。
解答此类试题的一般程序是：
(1)认真阅读题干，抽取有用信息。
(2)仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，观察装置图(或框图)，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。
(3)通读问题，整合信息作出答案，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识作出正确答案。
2．物质成分的探究
通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些成分。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。
3．物质性质的探究
解答物质性质探究型题目，除需要掌握常见物质的性质外，还需要熟练掌握解答该类题目的基本思路和方法：根据物质的组成(或成分)→提出各物质(或离子)性质的假设→根据这些性质找到可能存在的反应→确定检验的试剂和仪器→确定实验的顺序(注意：实验的对照性、控制变量等)→叙述实验的操作和预期的现象，得出结论。
1．侧重与化学的实际相结合，进行类比、迁移
如回答沉淀有无洗净，应考虑检验滤液中中学化学典型离子是否存在；如回答从溶液中获得结晶水合物，应考虑“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤”的方法；如回答滴定误差分析问题，应结合课本学习的中和滴定的原理及误差分析，进行类比、迁移，从而回答试题所涉及的误差分析。
2．将综合实验“化整为零”
所谓“化整为零”就是把一道综合实验题分解成几个相互独立又相互关联的小实验、小操作，由各个小实验确定各步操作方法，又由各个小实验的关联确定操作的先后顺序的解题方法。
3．合理利用实验现象和处理数据
实验现象和数据是化学原理的外在表现。只有从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据，找出产生误差的原因，才能得出正确的实验结论。
1．简答题要注意答出要点
如回答检査气密性时，一般要答出“……加热，……气泡，……冷却，……水柱……”；回答物质检验时，关键词要答出“取……，加入……，若有……现象，则有……，反之则无”；回答实验目的时，要答出该实验的具体目的，不能太笼统，如某一步的目的是“利用调节pH除去溶液中的Fe3＋，而只答成“除杂”，就不能得分。
2．规范使用化学用语
如离子方程式写成化学方程式；仪器名称写错(如坩埚写成坩锅)；偏高答成偏大；不注意有效数字的使用等。
3．注意区分操作步骤与操作名称
如操作名称“分液”与操作步骤“把混合液倒入分液漏斗，静置分层，将下层液体放入烧杯中，上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中”，注意按题目要求区别使用。
4．注意操作顺序
实验方案的设计一定要根据题目中提供的试剂设计合理的操作顺序，从而得到干燥纯净的物质。
[练新题—提答题能力]
1．(2019·武进高中质检)PbCrO4是一种黄色颜料，制备PbCrO4的一种实验步骤如图：
已知：①Cr(OH)3(两性氢氧化物)呈绿色且难溶于水。
②Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2均易溶于水，PbCrO4的Ksp为2.8×10－13，Pb(OH)2开始沉淀时pH为7.2，完全沉淀时pH为8.7。
③六价铬在溶液中物种分布分数与pH关系如图所示。
④PbCrO4可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液作用制得，含PbCrO4晶种时更易生成。
(1)实验时需要配制100 mL 3 mol·L－1CrCl3溶液，现有量筒、玻璃棒、烧杯，还需要的玻璃仪器是________________________________________________。
(2)“制NaCrO2(aq)”时，控制NaOH溶液加入量的操作方法是________________________________________________________________________。
(3)“氧化”时H2O2滴加速度不宜过快，其原因是_____________________________；“氧化”时发生反应的离子方程式为_________________________________________。
(4)“煮沸”的目的是__________________________________________________。
(5)请设计用“冷却液”制备PbCrO4的实验方案：____________________________
[实验中须使用的试剂有：6 mol·L－1 的醋酸，0.5 mol·L－1 Pb(NO3)2溶液，pH 试纸]。
解析：(1)配制100 mL 3 mol·L－1CrCl3溶液，需要的最关键的玻璃仪器是100 mL容量瓶和胶头滴管。(2)由于Cr(OH)3是两性氢氧化物，难溶于水的绿色沉淀，所以滴加NaOH溶液时，要在不断搅拌下直到绿色沉淀恰好完全溶解，即得到NaCrO2溶液。(3)H2O2用于将NaCrO2氧化为Na2CrO4，但H2O2不稳定，易分解，所以滴加速率不宜过快；反应的离子方程式为2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O。(4)“煮沸”的目的是除去过量的H2O2。(5)“冷却液”的主要成分为Na2CrO4，要想制备PbCrO4，根据已知信息②由Pb(NO3)2提供Pb2＋，但要控制溶液的pH不大于7.2，以防止生成Pb(OH)2沉淀，由信息③的图像可知，溶液的pH又不能小于6.5，因为pH小于6.5时CrO的含量少，HCrO的含量大，所以控制溶液的pH略小于7即可，结合信息④，需要先生成少许的PbCrO4沉淀，再大量生成。
答案：(1)100 mL容量瓶和胶头滴管
(2)不断搅拌下逐滴加入NaOH溶液，至产生的绿色沉淀恰好溶解
(3)减小H2O2自身分解损失 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O (4)除去过量的H2O2
(5)在不断搅拌下，向“冷却液”中加入6 mol·L－1的醋酸至弱酸性(pH略小于7)，将溶液加热至沸，先加入一滴0.5 mol·L－1Pb(NO3)2溶液搅拌片刻产生少量沉淀，然后继续滴加至有大量沉淀，静置，向上层清液中滴入Pb(NO3)2 溶液，若无沉淀生成，停止滴加，静置、过滤、洗涤、干燥
2．实验室用如图所示装置制备FeSO4溶液，再与等物质的量的(NH4)2SO4反应，制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]。
已知：硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
(1)实验装置
反应过程中会产生少量PH3气体，需使用封闭装置。用CuSO4溶液吸收PH3时会生成H3PO4和Cu。该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)药品用量
将2 g Fe粉、10 mL 3 mol·L－1 H2SO4溶液加入烧瓶中反应。采取该原料配比的主要原因是________________________________________________________________________。
(3)制备FeSO4溶液
保持温度70～80 ℃，至反应无明显气泡产生，停止加热，过滤，称量残留固体质量。为避免在上述过程中析出FeSO4晶体，可采取的措施有________________________________________________________________________。
(4)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
①向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，70～80 ℃条件下溶解后，趁热倒入50 mL乙醇中，析出晶体。乙醇的作用为________________________________________。
②为防止Fe2＋被氧化，可采取的主要措施有________(填字母)。
a．(NH4)2SO4固体不配成溶液，直接加入到FeSO4溶液中
b．混合液不蒸发浓缩，直接倒入无水乙醇中析出晶体
c．析出的晶体不用水洗，用90%的乙醇溶液洗涤
d．将实验中所用的乙醇回收，蒸馏后重复使用
(5)产品检验
请补充完整测定产品中SO含量的实验方案：准确称取约0.4 g样品，溶于70 mL水，__________________________________________________________，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据(实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1 HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
解析：(1)用CuSO4溶液吸收PH3时会生成H3PO4和Cu。根据得失电子守恒和原子守恒，配平得到该反应的化学方程式为 4CuSO4＋ PH3＋4H2O===H3PO4＋4H2SO4＋4Cu↓。(2)铁和稀硫酸反应时使铁过量，防止生成的Fe2＋被氧化为Fe3＋。(3)当形成FeSO4的过饱和溶液时，会析出FeSO4晶体，原因有两个方面，一是水分蒸发导致溶剂减少，二是温度降低导致FeSO4的溶解度减小，所以防止FeSO4晶体析出的措施有增加溶剂，如向分液漏斗中滴加稀硫酸，实际是增加水分，还有就是趁温度较高时过滤。(4)①乙醇的作用为降低硫酸亚铁铵在水中溶解的量。②a.(NH4)2SO4固体不配成溶液，直接加入到FeSO4溶液中，减少Fe2＋与空气接触的时间；b.混合液不蒸发浓缩，直接倒入无水乙醇中析出晶体，使晶体析出，减少蒸发浓缩时Fe2＋与空气接触被氧化；c.析出的晶体不用水洗，用90%的乙醇溶液洗涤，仍有部分Fe2＋被氧化；d.将实验中所用的乙醇回收，蒸馏后重复使用，与防止Fe2＋被氧化无关。故应选ab。(5)检验SO完全沉淀的方法：先加入HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液，至不再产生沉淀为止。
答案：(1)4CuSO4＋ PH3＋4H2O===H3PO4＋4H2SO4＋4Cu↓
(2)避免Fe2＋被氧化为Fe3＋
(3)通过分液漏斗及时添加适量1 mol·L－1 H2SO4溶液；趁热过滤(答对一个即可)
(4)①降低硫酸亚铁铵在水中溶解的量 ②ab
(5)加入2 mol·L－1 HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊
3．(2019·南京十三中模拟)黑灰的主要成分是硫化钡(BaS)，常用于制取氧化钡等钡盐。
Ⅰ.工业上常用如下方案测定黑灰中BaS含量：
步骤1：准确称取一定质量黑灰试样置于烧杯中，加入适量的蒸馏水使黑灰充分溶解。
步骤2：过滤并洗涤残留固体2～3次，将滤液、洗涤液合并后完全转移至500 mL容量瓶中，加水定容。
步骤3：取20.00 mL步骤2中溶液于锥形瓶中，再迅速加入10 mL 2%醋酸稀溶液及25.00 mL 0.5 mol·L－1碘标准溶液(过量)，充分振荡，使BaS完全转化为S。
步骤4: 向锥形瓶中加入2～3滴淀粉溶液，用0.1 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液体积V mL(I2＋2S2O===2I－＋S4O )。
步骤5：……
步骤6：数据处理，计算黑灰中BaS含量。
(1)步骤2实验中所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、500 mL容量瓶、__________。
(2)步骤4到达滴定终点时，滴定管中液面如图所示，此时滴定管读数为________ mL。若盛装Na2S2O3标准溶液的滴定管未润洗，则所测得的 BaS含量将会________ (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)为保证实验结果的准确性，步骤5应为_______________________。
Ⅱ.氯化钡可用于测定煤矿酸性矿井水中硫酸盐的含量。
(4)酸性矿井水( 主要含有H＋、Fe2＋、SO)是煤层中夹杂的硫铁矿(FeS2)被空气中氧气氧化所致，该反应的离子方程式为___________________________________________。
(5)查阅资料发现铁元素的存在对SO2含量(mg·L－1)的测定结果影响较大。请补充完整测定酸性矿井水中SO含量的实验步骤：量取一定体积的酸性矿井水，_____________________________________________，根据采集的数据计算废水中SO含量。
(实验中须使用的试剂有：稀氨水、30%双氧水、1 mol·L－1 BaCl2溶液)
解析：(1)配制500 mL溶液时所需的玻璃仪器除烧杯、500 mL 容量瓶外还需玻璃棒和胶头滴管。(2)滴定管读数为19.80 mL；若盛装Na2S2O3标准溶液的滴定管未润洗，使所用Na2S2O3标准溶液的体积偏大，用于使BaS完全转化为S的碘标准溶液体积偏小，则所测得的 BaS含量将会偏低。(3)为保证实验结果的准确性，步骤5应为重复步骤3、步骤4操作2～3次(或进行空白实验)。(4)根据信息，反应物为FeS2、O2，生成物为Fe2＋、H＋、SO，结合得失电子守恒、电荷守恒、原子个数守恒配平。(5)实验目的是除去铁元素的干扰，所给试剂中，双氧水将Fe2＋氧化为Fe3＋，稀氨水用于沉淀Fe3＋，BaCl2用于沉淀SO，通过测定BaSO4的质量计算SO的含量。
答案：(1)玻璃棒、胶头滴管 (2)19.80 偏低
(3)重复步骤3、步骤4操作2～3次(或进行空白实验)
(4)2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO －＋4H＋
(5)加入过量30%双氧水充分反应后，再向其中滴加稀氨水至不再产生沉淀，过滤并洗涤沉淀2～3次，将滤液、洗涤液合并后，加入过量1 mol·L－1 BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干，称取所得固体质量
4．(2019·江苏丹阳中学模拟)实验室用CuO制备超细Cu粉流程如下：
已知：①Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
②Cu＋在酸性条件下歧化为Cu2＋和Cu。
(1)“酸溶”时，控制硫酸稍过量且又不过量太多的原因是
________________________________________________________________________。
(2)反应Ⅰ加入过量氨水的操作为___________________________________。
(3)写出反应Ⅱ的化学方程式：______________________________________________。
(4)从滤液中获得副产品硫酸铵晶体的实验方法为_________________(已知硫酸铵在280 ℃时分解，0 ℃时溶解度为70.1 g,100 ℃时溶解度为102 g)。
(5)“洗涤”的操作为_______________________________________________。
(6)请设计从CuNH4SO3制取超细粉末Cu的实验方案：
______________________________________________________________(实验中须使用的试剂有：1 mol·L－1 H2SO4溶液)。
解析：(1)“稍过量”意思是要回答：为什么要过量，为什么不能过量太多两个方面的问题。(2)反应Ⅰ加入过量氨水使Cu(OH)2溶解生成[Cu(NH3)4]2＋，溶液为蓝色的[Cu(NH3)4]SO4。(3)向[Cu(NH3)4]SO4溶液中通入SO2，＋2价铜被还原为＋1价，生成CuNH4SO3沉淀，SO2被氧化为 SO －，则反应Ⅱ的化学方程式为2[Cu(NH3)4]SO4＋3SO2＋4H2O===2CuNH4SO3↓＋3(NH4)2SO4。(4)“滤液”中主要溶质为(NH4)2SO4，根据溶解度提示可知，该操作为蒸发浓缩、冷却结晶。
答案：(1)过量的H2SO4能使CuO充分溶解(反应)，但H2SO4过量太多会增加反应Ⅰ中氨水的用量
(2)向反应器中滴加氨水产生蓝色沉淀，继续边振荡边滴加至沉淀恰好消失
(3)2[Cu(NH3)4]SO4＋3SO2＋4H2O===2CuNH4SO3↓＋3(NH4)2SO4
(4)蒸发结晶(浓缩结晶)、过滤、洗涤
(5)向过滤器中注入蒸馏水至全浸没沉淀，让水自然流出，重复操作2～3次
(6)向CuNH4SO3(白色固体)中滴加1 mol·L－1 H2SO4溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1 NaOH溶液吸收反应中放出的SO2，待无气泡产生(或白色固体完全转变为少量的红色固体)，停止滴加溶液，静置，过滤，洗涤，干燥
5．(2019·江苏建湖中学联考)以铬铁矿为原料[Fe(CrO2)2]可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如图：
已知：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。pH<3.0，CrO含量极小。
(1)写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式：
________________________________________________________________________。
焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是_____________________________________。
(2)加入稀硫酸后所得Na2Cr2O7溶液的pH 应小于3.0，可用 ________测定溶液pH。
(3)操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是___________________________________________________。
(4)Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和_______________________________________。
(5)Fe3＋在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3＋。请结合上图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案：______________________________________________(实验中须选用的试剂：硫酸、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水)。
解析：(1)根据流程图可知高温下碳酸钠、氧气与Fe(CrO2)2反应转化为Na2CrO4、Fe2O3的化学反应方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2。由于陶瓷中含有SiO2，在高温下会与Na2CO3反应，所以焙烧时不能使用陶瓷容器。(2)要精确测定溶液的pH，应该选择pH计。(3)洗涤沉淀在过滤器中完成，注意不能用玻璃棒搅拌。(4)S2－具有还原性，则Na2S的作用除了调节溶液的酸碱度外，还有将Na2Cr2O7还原为Cr(OH)3的作用。(5)Na2Cr2O7的溶解度大于K2Cr2O7，又因为Fe3＋在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3，所以应先加适量NaOH调节pH>3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，向滤液中加硫酸至pH<3.0，在酸性条件下加KCl固体，使Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7。
答案：(1)4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)pH计 (3)沿玻璃棒加水至浸没沉淀，待水自然滤出后重复2～3次 (4)将重铬酸钠还原为氢氧化铬
(5)向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH调节pH大于3.7，过滤，向滤液中加入硫酸溶液至pH小于3.0，再加入适量KCl固体，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
6．FePO4是一种难溶于水、易溶于硫酸的固体，可用作金属防腐剂。实验室利用FeSO4·7H2O和H3PO4(第一级电离常数Ka1＝7.5×10－3)制备FePO4的流程如图：
(1)“溶解”时H3PO4不宜过量太多的原因是___________________________________。
(2)①写出“反应”时总反应的离子方程式：____________________________________。
②证明“反应”后铁元素沉淀完全的实验方法是_______________________________。
(3)①“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是 ________。
②洗涤FePO4沉淀的操作是______________________________________。
(4)FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe (SO4)2·6H2O]。摩尔盐易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，接近100 ℃时易失去结晶水。相关物质的溶解度曲线如图所示。请补充完整由久置于空气中的FeSO4·7H2O样品合成摩尔盐的实验步骤：将样品溶于适量的硫酸溶液中，加热使其溶解，然后向其中加入__________________________________________。(可选试剂：蒸馏水、饱和硫酸铵溶液、 3%H2O2、铜粉、铁粉、无水乙醇)
解析：根据制备FePO4流程发现：FeSO4·7H2O 用H3PO4溶解后再用NaClO将Fe2＋氧化，加入NaOH使H3PO4转化为PO，从而生成FePO4。(1)“溶解”时H3PO4不宜过量太多，防止后续反应中加入过多NaOH，浪费原料。(2)②反应前溶液中铁元素以Fe2＋存在，因此证明“反应”后铁元素沉淀完全的实验方法是静置，取上层清液少许于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全。(3)①“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是氧化生成的Fe3＋与NaOH反应生成的Fe(OH)3。(4)久置于空气中的FeSO4·7H2O样品部分被氧化生成Fe3＋，根据FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe (SO4)2·6H2O]，要先将Fe3＋用铁还原为Fe2＋，再与一定量的(NH4)2SO4反应，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，由于摩尔盐易溶于水，不溶于乙醇，为了减少溶解损耗，用无水乙醇洗涤所得晶体，又因为摩尔盐接近100 ℃时易失去结晶水，故必须在低于100 ℃下烘干。
答案：防止后续反应中加入过多NaOH，浪费原料
(2)①2Fe2＋＋ClO－＋2H3PO4＋4OH－===2FePO4↓＋Cl－＋5H2O
②静置，取上层清液少许于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全
(3)①Fe(OH)3 ②向过滤器中加入蒸馏水至没过沉淀，待水流尽后重复上述操作2～3次
(4)足量铁粉，趁热过滤，向滤液中加入计算量的饱和硫酸铵溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用无水乙醇洗涤，低于100 ℃烘干
7．(2019·南京重点中学练兵)CoCO3主要用作选矿剂、伪装涂料的颜料等。用钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生产CoCO3的流程如图：
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0×10－5 mol·L－1)
离子
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
Mn2＋
Co2＋
开始沉淀的pH
4.0
2.7
7.6
7.7
7.6
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.6
9.8
9.2
(1)写出“浸取”步骤Co2O3·CoO发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(2)“浸取”步骤除Co2O3·CoO外，钴矿石中还能被Na2SO3还原的物质有________________。
(3)加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，NaClO3的用量过多会造成的不良后果是________________________________________________________________________。
(4)“沉钴”步骤向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要在55～57 ℃条件下进行，适宜的加热方式为_______。温度控制在55～57 ℃的原因为_______________________。
(5)已知金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。请补充完整由“氧化”后的溶液制备CoCO3的实验方案：向“氧化”后的溶液中加入_________________________，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。(实验中须使用的试剂：Na2CO3溶液、金属萃取剂、盐酸)
解析：分析流程图：钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等) 加入稀盐酸浸取的同时加入了Na2SO3，Na2SO3是常用的还原剂，SO一般被氧化为SO －，目的是使三价钴还原为二价钴，同时被还原的还有三价铁、四价锰；加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，但NaClO3的用量不能过多，因为溶液中有Cl－，酸性条件下被ClO氧化生成Cl2会污染环境，Co2＋也会氧化成Co3＋；加入NH4HCO3沉钴时需要在55～57 ℃条件下进行，最适宜的加热方法是水浴加热，这样既能受热均匀，又能控制温度；温度控制在55～57 ℃的原因为温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢。由“氧化”后的溶液制备CoCO3，必须除去溶液中的Al3＋、Fe3＋、Mn2＋，加入Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，使
Al3＋、Fe3＋转化为氢氧化物沉淀，而Co2＋不沉淀，过滤即可除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，根据金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系，可知pH为3.5左右，Mn2＋的萃取率较高，而Co2＋的萃取率较低，因此向滤液中加入稀盐酸调节pH至3.5左右，加入金属萃取剂萃取2～3 次，静置后分液，得较纯CoCl2溶液，再加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。
答案：(1)Co2O3·CoO＋SO＋6H＋===3Co2＋＋SO＋3H2O (2)Fe2O3、MnO2
(3)与Cl－反应生成的Cl2污染环境或将Co2＋氧化成Co3＋
(4)水浴加热 温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢
(5)Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，过滤，向滤液中加入稀盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可)，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液，得较纯CoCl2溶液
8．某实验小组采用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2，实验流程如图：
已知：Cu2Cl2是白色固体，微溶于水，难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化。
(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，其原因是________________________________________________________________________。
(2)“还原Ⅰ”需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________________。
(3)“还原Ⅱ”中，Cu2＋参与反应的离子方程式为______________________。
(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是______________________________________。
(5)“过滤Ⅱ”得到的Cu2Cl2需用无水乙醇洗涤，并在真空干燥机内于70 ℃条件下干燥2小时，冷却，密封包装。于70 ℃下真空干燥的目的是________________________________________________________________________。
(6)①请设计从“过滤Ⅰ”所得滤渣中获取Cu的实验方案：
___________________________________________________ (实验中可供选择的试剂：稀硫酸、稀硝酸、蒸馏水)。
②现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，请补充实验方案：___________________，
分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量为m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，则途径a、b铜元素的回收率比为________。
解析：(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，防止 Cu2＋形成沉淀。(2)100 ℃以内的加热适宜采用水浴加热。(3)“还原Ⅱ”中，Cu2＋被SO还原为Cu＋，SO则被氧化为SO，根据氧化还原反应的配平原则，得到Cu2＋参与反应的离子方程式为 2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===Cu2Cl2↓＋SO＋2H＋。(4)Cu2Cl2微溶于水，“搅拌”时加入NaCl粉末，增大Cl－浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)。(5)根据题中信息，Cu2Cl2难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化，用无水乙醇洗涤，减少洗涤时溶解损耗，于70 ℃真空干燥，目的是加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化。(6)①滤渣中主要是生成的Cu和过量的Fe，要获取Cu，必须除去Fe。②现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，实验时必须取两份相同体积的预处理后的水样，这样两份废液中铜元素的质量相等，分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，途径a铜元素的回收率为×100%，途径b铜元素的回收率为m2×，则途径a、b铜元素的回收率比为。
答案：(1)防止 Cu2＋形成沉淀 (2)水浴加热
(3)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===Cu2Cl2↓＋SO＋2H＋
(4)Cu2Cl2微溶于水，增大Cl－浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)
(5)加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化
(6)①将稀硫酸加到滤渣中，搅拌，充分反应至无气体产生为止，过滤并用蒸馏水洗涤2～3次，低温烘干 ②取两份相同体积的预处理后的水样
化学综合实验题型研究
[试题特点]
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化学综合实验题通常以工业上某种重要的无机物的制备、含量测定为背景，这充分体现了化学是“真实的”“有用的”“服务人类的”。化学综合实验题的呈现方式丰富多彩，有流程图、装置图、坐标图和数据表，主要是考査考生从这些图表中获取对解题有利的信息的能力。但无论命题的背景和呈现方式如何改变，化学综合实验题的落脚点一定不会有大的变化，因为它考查的是《课程标准》中规定的重要实验方法，如物质的分离与提纯、物质的检验、溶液的配制、滴定等重要知识。
[做真题—明考查特点]
1．(2018·江苏高考)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如图：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO 剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为
________________________________________________________________________；
[考查陌生离子方程式的书写]
实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是_______________________________。
[考查实验条件的控制]
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________________；
[考查实验药品的使用]
使用冷凝管的目的是_______________________________。
[考查实验操作的目的]
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2 所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_______________________________________________。
[考查实验操作步骤]
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：_____________________，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。
[考查实验方案的设计]
解析：(1)由题意知，该反应的反应物为氯气和NaOH,40 ℃以上时生成物为NaClO3和NaCl，根据氧化还原反应方程式的书写要求和步骤，可写出反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O。由题给信息①可知，该反应是放热反应，为防止温度过高，除用冰水浴外，还可采取缓慢通入氯气的措施，以使放出的热量能够充分散失。(2)由题给信息②可知，水合肼有强还原性，而NaClO有强氧化性，因此NaClO与尿素反应时，为防止生成的水合肼被NaClO氧化，应保持尿素在反应过程中过量，则应用滴液漏斗滴加NaClO。该反应的温度控制在110 ℃，而水合肼的沸点为118 ℃，为了减少水合肼的挥发，可使用冷凝管进行冷凝回流。(3)①由题给图2可知，当完全生成NaHSO3时，溶液的pH约为4，因此当溶液的pH约为4时，即可停止向溶液中通入SO2。②首先加入NaOH溶液，与NaHSO3反应生成Na2SO3，由题给图2可知，当完全生成Na2SO3时，溶液的pH约为10，所以当溶液的pH约为10时，停止滴加NaOH溶液；然后加热、浓缩，当有大量晶体析出时，由题给图3可知，应在高于34 ℃ 条件下趁热过滤。
答案：(1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤
2．(2017·江苏高考)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。
已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：
3NaClO===2NaCl＋NaClO3
②AgCl可溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2OAg(NH3)＋Cl－＋2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)：4Ag(NH3)＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH＋4NH3↑＋H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________________。[考查实验操作方法]
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
[考查陌生化学方程式的书写]
HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是________________________________________________________________________。
[考查原料选择的优缺点]
(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并________________________________。[考查实验原理]
(4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为______________________________。[考查实验原理]
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：______________________________________________(实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1水合肼溶液，1 mol·L－1H2SO4)。[考查实验方案的设计]
解析：(1)加热温度在低于100 ℃时，可采用水浴加热的方式。(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2，根据得失电子守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO3氧化Ag时会产生氮氧化物，污染环境。(3)为提高Ag的回收率，需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤Ⅱ的滤液中。(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息①知冷却后的溶液中因NaClO的分解，会含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息③知，水合肼可以和银氨溶液发生反应生成Ag和NH3。生成的NH3用1 mol·L－1H2SO4溶液吸收，当溶液中不再产生气泡时，说明反应已进行完全，静置，过滤出生成的Ag，洗涤、干燥，得Ag。
答案：(1)水浴加热
(2)4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥
3．(2016·江苏高考)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：
(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－50.4 kJ·mol－1
Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l) ΔH＝－225.4 kJ·mol－1
酸溶需加热的目的是_____________________________________________；
[考查温度对反应速率的影响]
所加H2SO4不宜过量太多的原因是_________________________________________。
[考查实验原理]
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为__________________________________。
[考查陌生离子方程式的书写]
(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。
①实验装置图中仪器A的名称为________。[考查实验仪器名称]
②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重复多次。[考查实验操作原理]
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，__________________________________________________，过滤、用水洗涤固体2～3次，在50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知该溶液中pH＝8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0 时Al(OH)3沉淀完全。][考查实验操作方案的设计]
解析：(1)升温可加快化学反应速率，故加热的目的是加快反应速率，使废渣中的主要成分充分溶解。若所加H2SO4过量太多，则萃取分液后的水相中含有较多的H2SO4，后续操作中会增加氨水的用量，造成浪费。(2)酸溶时，少量Fe、Al的氧化物会转化为Fe2＋(或Fe3＋)、Al3＋，加入H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)①由仪器的特征可知，A为分液漏斗。②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移到有机相，每次向分液漏斗中加入一定量的有机萃取剂后，需充分振荡液体。(4)由废渣的主要成分及分析制备流程可知，萃取分液后的水相中主要含有Mg2＋、Al3＋、SO，为制备MgCO3·3H2O，要将Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，而Mg2＋不能转化为Mg(OH)2沉淀，需向水溶液中滴加氨水，至5.0＜pH＜8.5，使Al3＋全部转化为Al(OH)3沉淀，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中继续滴加Na2CO3溶液，若无沉淀出现，说明Mg2＋全部转化为MgCO3·3H2O，然后进行过滤、洗涤、干燥等操作。
答案：(1)加快酸溶速率 避免制备MgCO3时消耗过多的碱 (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(3)①分液漏斗 ②充分振荡
(4)至5.0＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成
[研热点—找解题策略]
年份
试题
知识点
分值
2018
第19题
①陌生离子方程式的书写；②实验条件的控制；③实验操作的目的、实验药品的使用；④实验操作步骤及实验方案的设计
15分
2017
第19题
①实验操作方法；②陌生化学方程式的书写；③原料选择的优缺点；④实验原理；⑤实验方案的设计
15分
2016
第19题
①温度对反应速率的影响；②实验时用量的控制；③陌生离子方程式的书写；④实验仪器名称及操作原理
15分
1．物质制备实验
物质制备是中学化学实验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好的考查学生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考命题者的青睐。从近几年高考题目来看，探究题型的量在减少，物质制备题增加，要引起重视。
解答此类试题的一般程序是：
(1)认真阅读题干，抽取有用信息。
(2)仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，观察装置图(或框图)，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。
(3)通读问题，整合信息作出答案，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识作出正确答案。
2．物质成分的探究
通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些成分。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。
3．物质性质的探究
解答物质性质探究型题目，除需要掌握常见物质的性质外，还需要熟练掌握解答该类题目的基本思路和方法：根据物质的组成(或成分)→提出各物质(或离子)性质的假设→根据这些性质找到可能存在的反应→确定检验的试剂和仪器→确定实验的顺序(注意：实验的对照性、控制变量等)→叙述实验的操作和预期的现象，得出结论。
1．侧重与化学的实际相结合，进行类比、迁移
如回答沉淀有无洗净，应考虑检验滤液中中学化学典型离子是否存在；如回答从溶液中获得结晶水合物，应考虑“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤”的方法；如回答滴定误差分析问题，应结合课本学习的中和滴定的原理及误差分析，进行类比、迁移，从而回答试题所涉及的误差分析。
2．将综合实验“化整为零”
所谓“化整为零”就是把一道综合实验题分解成几个相互独立又相互关联的小实验、小操作，由各个小实验确定各步操作方法，又由各个小实验的关联确定操作的先后顺序的解题方法。
3．合理利用实验现象和处理数据
实验现象和数据是化学原理的外在表现。只有从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据，找出产生误差的原因，才能得出正确的实验结论。
1．简答题要注意答出要点
如回答检査气密性时，一般要答出“……加热，……气泡，……冷却，……水柱……”；回答物质检验时，关键词要答出“取……，加入……，若有……现象，则有……，反之则无”；回答实验目的时，要答出该实验的具体目的，不能太笼统，如某一步的目的是“利用调节pH除去溶液中的Fe3＋，而只答成“除杂”，就不能得分。
2．规范使用化学用语
如离子方程式写成化学方程式；仪器名称写错(如坩埚写成坩锅)；偏高答成偏大；不注意有效数字的使用等。
3．注意区分操作步骤与操作名称
如操作名称“分液”与操作步骤“把混合液倒入分液漏斗，静置分层，将下层液体放入烧杯中，上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中”，注意按题目要求区别使用。
4．注意操作顺序
实验方案的设计一定要根据题目中提供的试剂设计合理的操作顺序，从而得到干燥纯净的物质。
[练新题—提答题能力]
1．(2019·武进高中质检)PbCrO4是一种黄色颜料，制备PbCrO4的一种实验步骤如图：
已知：①Cr(OH)3(两性氢氧化物)呈绿色且难溶于水。
②Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2均易溶于水，PbCrO4的Ksp为2.8×10－13，Pb(OH)2开始沉淀时pH为7.2，完全沉淀时pH为8.7。
③六价铬在溶液中物种分布分数与pH关系如图所示。
④PbCrO4可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液作用制得，含PbCrO4晶种时更易生成。
(1)实验时需要配制100 mL 3 mol·L－1CrCl3溶液，现有量筒、玻璃棒、烧杯，还需要的玻璃仪器是________________________________________________。
(2)“制NaCrO2(aq)”时，控制NaOH溶液加入量的操作方法是________________________________________________________________________。
(3)“氧化”时H2O2滴加速度不宜过快，其原因是_____________________________；“氧化”时发生反应的离子方程式为_________________________________________。
(4)“煮沸”的目的是__________________________________________________。
(5)请设计用“冷却液”制备PbCrO4的实验方案：____________________________
[实验中须使用的试剂有：6 mol·L－1 的醋酸，0.5 mol·L－1 Pb(NO3)2溶液，pH 试纸]。
解析：(1)配制100 mL 3 mol·L－1CrCl3溶液，需要的最关键的玻璃仪器是100 mL容量瓶和胶头滴管。(2)由于Cr(OH)3是两性氢氧化物，难溶于水的绿色沉淀，所以滴加NaOH溶液时，要在不断搅拌下直到绿色沉淀恰好完全溶解，即得到NaCrO2溶液。(3)H2O2用于将NaCrO2氧化为Na2CrO4，但H2O2不稳定，易分解，所以滴加速率不宜过快；反应的离子方程式为2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O。(4)“煮沸”的目的是除去过量的H2O2。(5)“冷却液”的主要成分为Na2CrO4，要想制备PbCrO4，根据已知信息②由Pb(NO3)2提供Pb2＋，但要控制溶液的pH不大于7.2，以防止生成Pb(OH)2沉淀，由信息③的图像可知，溶液的pH又不能小于6.5，因为pH小于6.5时CrO的含量少，HCrO的含量大，所以控制溶液的pH略小于7即可，结合信息④，需要先生成少许的PbCrO4沉淀，再大量生成。
答案：(1)100 mL容量瓶和胶头滴管
(2)不断搅拌下逐滴加入NaOH溶液，至产生的绿色沉淀恰好溶解
(3)减小H2O2自身分解损失 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O (4)除去过量的H2O2
(5)在不断搅拌下，向“冷却液”中加入6 mol·L－1的醋酸至弱酸性(pH略小于7)，将溶液加热至沸，先加入一滴0.5 mol·L－1Pb(NO3)2溶液搅拌片刻产生少量沉淀，然后继续滴加至有大量沉淀，静置，向上层清液中滴入Pb(NO3)2 溶液，若无沉淀生成，停止滴加，静置、过滤、洗涤、干燥
2．实验室用如图所示装置制备FeSO4溶液，再与等物质的量的(NH4)2SO4反应，制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]。
已知：硫酸亚铁铵晶体在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
(1)实验装置
反应过程中会产生少量PH3气体，需使用封闭装置。用CuSO4溶液吸收PH3时会生成H3PO4和Cu。该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)药品用量
将2 g Fe粉、10 mL 3 mol·L－1 H2SO4溶液加入烧瓶中反应。采取该原料配比的主要原因是________________________________________________________________________。
(3)制备FeSO4溶液
保持温度70～80 ℃，至反应无明显气泡产生，停止加热，过滤，称量残留固体质量。为避免在上述过程中析出FeSO4晶体，可采取的措施有________________________________________________________________________。
(4)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
①向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，70～80 ℃条件下溶解后，趁热倒入50 mL乙醇中，析出晶体。乙醇的作用为________________________________________。
②为防止Fe2＋被氧化，可采取的主要措施有________(填字母)。
a．(NH4)2SO4固体不配成溶液，直接加入到FeSO4溶液中
b．混合液不蒸发浓缩，直接倒入无水乙醇中析出晶体
c．析出的晶体不用水洗，用90%的乙醇溶液洗涤
d．将实验中所用的乙醇回收，蒸馏后重复使用
(5)产品检验
请补充完整测定产品中SO含量的实验方案：准确称取约0.4 g样品，溶于70 mL水，__________________________________________________________，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据(实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1 HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
解析：(1)用CuSO4溶液吸收PH3时会生成H3PO4和Cu。根据得失电子守恒和原子守恒，配平得到该反应的化学方程式为 4CuSO4＋ PH3＋4H2O===H3PO4＋4H2SO4＋4Cu↓。(2)铁和稀硫酸反应时使铁过量，防止生成的Fe2＋被氧化为Fe3＋。(3)当形成FeSO4的过饱和溶液时，会析出FeSO4晶体，原因有两个方面，一是水分蒸发导致溶剂减少，二是温度降低导致FeSO4的溶解度减小，所以防止FeSO4晶体析出的措施有增加溶剂，如向分液漏斗中滴加稀硫酸，实际是增加水分，还有就是趁温度较高时过滤。(4)①乙醇的作用为降低硫酸亚铁铵在水中溶解的量。②a.(NH4)2SO4固体不配成溶液，直接加入到FeSO4溶液中，减少Fe2＋与空气接触的时间；b.混合液不蒸发浓缩，直接倒入无水乙醇中析出晶体，使晶体析出，减少蒸发浓缩时Fe2＋与空气接触被氧化；c.析出的晶体不用水洗，用90%的乙醇溶液洗涤，仍有部分Fe2＋被氧化；d.将实验中所用的乙醇回收，蒸馏后重复使用，与防止Fe2＋被氧化无关。故应选ab。(5)检验SO完全沉淀的方法：先加入HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液，至不再产生沉淀为止。
答案：(1)4CuSO4＋ PH3＋4H2O===H3PO4＋4H2SO4＋4Cu↓
(2)避免Fe2＋被氧化为Fe3＋
(3)通过分液漏斗及时添加适量1 mol·L－1 H2SO4溶液；趁热过滤(答对一个即可)
(4)①降低硫酸亚铁铵在水中溶解的量 ②ab
(5)加入2 mol·L－1 HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊
3．(2019·南京十三中模拟)黑灰的主要成分是硫化钡(BaS)，常用于制取氧化钡等钡盐。
Ⅰ.工业上常用如下方案测定黑灰中BaS含量：
步骤1：准确称取一定质量黑灰试样置于烧杯中，加入适量的蒸馏水使黑灰充分溶解。
步骤2：过滤并洗涤残留固体2～3次，将滤液、洗涤液合并后完全转移至500 mL容量瓶中，加水定容。
步骤3：取20.00 mL步骤2中溶液于锥形瓶中，再迅速加入10 mL 2%醋酸稀溶液及25.00 mL 0.5 mol·L－1碘标准溶液(过量)，充分振荡，使BaS完全转化为S。
步骤4: 向锥形瓶中加入2～3滴淀粉溶液，用0.1 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液体积V mL(I2＋2S2O===2I－＋S4O )。
步骤5：……
步骤6：数据处理，计算黑灰中BaS含量。
(1)步骤2实验中所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、500 mL容量瓶、__________。
(2)步骤4到达滴定终点时，滴定管中液面如图所示，此时滴定管读数为________ mL。若盛装Na2S2O3标准溶液的滴定管未润洗，则所测得的 BaS含量将会________ (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)为保证实验结果的准确性，步骤5应为_______________________。
Ⅱ.氯化钡可用于测定煤矿酸性矿井水中硫酸盐的含量。
(4)酸性矿井水( 主要含有H＋、Fe2＋、SO)是煤层中夹杂的硫铁矿(FeS2)被空气中氧气氧化所致，该反应的离子方程式为___________________________________________。
(5)查阅资料发现铁元素的存在对SO2含量(mg·L－1)的测定结果影响较大。请补充完整测定酸性矿井水中SO含量的实验步骤：量取一定体积的酸性矿井水，_____________________________________________，根据采集的数据计算废水中SO含量。
(实验中须使用的试剂有：稀氨水、30%双氧水、1 mol·L－1 BaCl2溶液)
解析：(1)配制500 mL溶液时所需的玻璃仪器除烧杯、500 mL 容量瓶外还需玻璃棒和胶头滴管。(2)滴定管读数为19.80 mL；若盛装Na2S2O3标准溶液的滴定管未润洗，使所用Na2S2O3标准溶液的体积偏大，用于使BaS完全转化为S的碘标准溶液体积偏小，则所测得的 BaS含量将会偏低。(3)为保证实验结果的准确性，步骤5应为重复步骤3、步骤4操作2～3次(或进行空白实验)。(4)根据信息，反应物为FeS2、O2，生成物为Fe2＋、H＋、SO，结合得失电子守恒、电荷守恒、原子个数守恒配平。(5)实验目的是除去铁元素的干扰，所给试剂中，双氧水将Fe2＋氧化为Fe3＋，稀氨水用于沉淀Fe3＋，BaCl2用于沉淀SO，通过测定BaSO4的质量计算SO的含量。
答案：(1)玻璃棒、胶头滴管 (2)19.80 偏低
(3)重复步骤3、步骤4操作2～3次(或进行空白实验)
(4)2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO －＋4H＋
(5)加入过量30%双氧水充分反应后，再向其中滴加稀氨水至不再产生沉淀，过滤并洗涤沉淀2～3次，将滤液、洗涤液合并后，加入过量1 mol·L－1 BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干，称取所得固体质量
4．(2019·江苏丹阳中学模拟)实验室用CuO制备超细Cu粉流程如下：
已知：①Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
②Cu＋在酸性条件下歧化为Cu2＋和Cu。
(1)“酸溶”时，控制硫酸稍过量且又不过量太多的原因是
________________________________________________________________________。
(2)反应Ⅰ加入过量氨水的操作为___________________________________。
(3)写出反应Ⅱ的化学方程式：______________________________________________。
(4)从滤液中获得副产品硫酸铵晶体的实验方法为_________________(已知硫酸铵在280 ℃时分解，0 ℃时溶解度为70.1 g,100 ℃时溶解度为102 g)。
(5)“洗涤”的操作为_______________________________________________。
(6)请设计从CuNH4SO3制取超细粉末Cu的实验方案：
______________________________________________________________(实验中须使用的试剂有：1 mol·L－1 H2SO4溶液)。
解析：(1)“稍过量”意思是要回答：为什么要过量，为什么不能过量太多两个方面的问题。(2)反应Ⅰ加入过量氨水使Cu(OH)2溶解生成[Cu(NH3)4]2＋，溶液为蓝色的[Cu(NH3)4]SO4。(3)向[Cu(NH3)4]SO4溶液中通入SO2，＋2价铜被还原为＋1价，生成CuNH4SO3沉淀，SO2被氧化为 SO －，则反应Ⅱ的化学方程式为2[Cu(NH3)4]SO4＋3SO2＋4H2O===2CuNH4SO3↓＋3(NH4)2SO4。(4)“滤液”中主要溶质为(NH4)2SO4，根据溶解度提示可知，该操作为蒸发浓缩、冷却结晶。
答案：(1)过量的H2SO4能使CuO充分溶解(反应)，但H2SO4过量太多会增加反应Ⅰ中氨水的用量
(2)向反应器中滴加氨水产生蓝色沉淀，继续边振荡边滴加至沉淀恰好消失
(3)2[Cu(NH3)4]SO4＋3SO2＋4H2O===2CuNH4SO3↓＋3(NH4)2SO4
(4)蒸发结晶(浓缩结晶)、过滤、洗涤
(5)向过滤器中注入蒸馏水至全浸没沉淀，让水自然流出，重复操作2～3次
(6)向CuNH4SO3(白色固体)中滴加1 mol·L－1 H2SO4溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1 NaOH溶液吸收反应中放出的SO2，待无气泡产生(或白色固体完全转变为少量的红色固体)，停止滴加溶液，静置，过滤，洗涤，干燥
5．(2019·江苏建湖中学联考)以铬铁矿为原料[Fe(CrO2)2]可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如图：
已知：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。pH<3.0，CrO含量极小。
(1)写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式：
________________________________________________________________________。
焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是_____________________________________。
(2)加入稀硫酸后所得Na2Cr2O7溶液的pH 应小于3.0，可用 ________测定溶液pH。
(3)操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是___________________________________________________。
(4)Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和_______________________________________。
(5)Fe3＋在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3＋。请结合上图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案：______________________________________________(实验中须选用的试剂：硫酸、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水)。
解析：(1)根据流程图可知高温下碳酸钠、氧气与Fe(CrO2)2反应转化为Na2CrO4、Fe2O3的化学反应方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2。由于陶瓷中含有SiO2，在高温下会与Na2CO3反应，所以焙烧时不能使用陶瓷容器。(2)要精确测定溶液的pH，应该选择pH计。(3)洗涤沉淀在过滤器中完成，注意不能用玻璃棒搅拌。(4)S2－具有还原性，则Na2S的作用除了调节溶液的酸碱度外，还有将Na2Cr2O7还原为Cr(OH)3的作用。(5)Na2Cr2O7的溶解度大于K2Cr2O7，又因为Fe3＋在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3，所以应先加适量NaOH调节pH>3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，向滤液中加硫酸至pH<3.0，在酸性条件下加KCl固体，使Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7。
答案：(1)4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)pH计 (3)沿玻璃棒加水至浸没沉淀，待水自然滤出后重复2～3次 (4)将重铬酸钠还原为氢氧化铬
(5)向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH调节pH大于3.7，过滤，向滤液中加入硫酸溶液至pH小于3.0，再加入适量KCl固体，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
6．FePO4是一种难溶于水、易溶于硫酸的固体，可用作金属防腐剂。实验室利用FeSO4·7H2O和H3PO4(第一级电离常数Ka1＝7.5×10－3)制备FePO4的流程如图：
(1)“溶解”时H3PO4不宜过量太多的原因是___________________________________。
(2)①写出“反应”时总反应的离子方程式：____________________________________。
②证明“反应”后铁元素沉淀完全的实验方法是_______________________________。
(3)①“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是 ________。
②洗涤FePO4沉淀的操作是______________________________________。
(4)FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe (SO4)2·6H2O]。摩尔盐易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，接近100 ℃时易失去结晶水。相关物质的溶解度曲线如图所示。请补充完整由久置于空气中的FeSO4·7H2O样品合成摩尔盐的实验步骤：将样品溶于适量的硫酸溶液中，加热使其溶解，然后向其中加入__________________________________________。(可选试剂：蒸馏水、饱和硫酸铵溶液、 3%H2O2、铜粉、铁粉、无水乙醇)
解析：根据制备FePO4流程发现：FeSO4·7H2O 用H3PO4溶解后再用NaClO将Fe2＋氧化，加入NaOH使H3PO4转化为PO，从而生成FePO4。(1)“溶解”时H3PO4不宜过量太多，防止后续反应中加入过多NaOH，浪费原料。(2)②反应前溶液中铁元素以Fe2＋存在，因此证明“反应”后铁元素沉淀完全的实验方法是静置，取上层清液少许于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全。(3)①“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是氧化生成的Fe3＋与NaOH反应生成的Fe(OH)3。(4)久置于空气中的FeSO4·7H2O样品部分被氧化生成Fe3＋，根据FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe (SO4)2·6H2O]，要先将Fe3＋用铁还原为Fe2＋，再与一定量的(NH4)2SO4反应，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，由于摩尔盐易溶于水，不溶于乙醇，为了减少溶解损耗，用无水乙醇洗涤所得晶体，又因为摩尔盐接近100 ℃时易失去结晶水，故必须在低于100 ℃下烘干。
答案：防止后续反应中加入过多NaOH，浪费原料
(2)①2Fe2＋＋ClO－＋2H3PO4＋4OH－===2FePO4↓＋Cl－＋5H2O
②静置，取上层清液少许于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全
(3)①Fe(OH)3 ②向过滤器中加入蒸馏水至没过沉淀，待水流尽后重复上述操作2～3次
(4)足量铁粉，趁热过滤，向滤液中加入计算量的饱和硫酸铵溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用无水乙醇洗涤，低于100 ℃烘干
7．(2019·南京重点中学练兵)CoCO3主要用作选矿剂、伪装涂料的颜料等。用钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等)生产CoCO3的流程如图：
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0×10－5 mol·L－1)
离子
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
Mn2＋
Co2＋
开始沉淀的pH
4.0
2.7
7.6
7.7
7.6
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.6
9.8
9.2
(1)写出“浸取”步骤Co2O3·CoO发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(2)“浸取”步骤除Co2O3·CoO外，钴矿石中还能被Na2SO3还原的物质有________________。
(3)加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，NaClO3的用量过多会造成的不良后果是________________________________________________________________________。
(4)“沉钴”步骤向CoCl2溶液加入NH4HCO3溶液需要在55～57 ℃条件下进行，适宜的加热方式为_______。温度控制在55～57 ℃的原因为_______________________。
(5)已知金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。请补充完整由“氧化”后的溶液制备CoCO3的实验方案：向“氧化”后的溶液中加入_________________________，加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。(实验中须使用的试剂：Na2CO3溶液、金属萃取剂、盐酸)
解析：分析流程图：钴矿石(含Co2O3·CoO及少量Fe2O3、Al2O3、MnO2等) 加入稀盐酸浸取的同时加入了Na2SO3，Na2SO3是常用的还原剂，SO一般被氧化为SO －，目的是使三价钴还原为二价钴，同时被还原的还有三价铁、四价锰；加NaClO3的目的是氧化Fe2＋，但NaClO3的用量不能过多，因为溶液中有Cl－，酸性条件下被ClO氧化生成Cl2会污染环境，Co2＋也会氧化成Co3＋；加入NH4HCO3沉钴时需要在55～57 ℃条件下进行，最适宜的加热方法是水浴加热，这样既能受热均匀，又能控制温度；温度控制在55～57 ℃的原因为温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢。由“氧化”后的溶液制备CoCO3，必须除去溶液中的Al3＋、Fe3＋、Mn2＋，加入Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，使
Al3＋、Fe3＋转化为氢氧化物沉淀，而Co2＋不沉淀，过滤即可除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，根据金属萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系，可知pH为3.5左右，Mn2＋的萃取率较高，而Co2＋的萃取率较低，因此向滤液中加入稀盐酸调节pH至3.5左右，加入金属萃取剂萃取2～3 次，静置后分液，得较纯CoCl2溶液，再加入NH4HCO3溶液沉钴得CoCO3。
答案：(1)Co2O3·CoO＋SO＋6H＋===3Co2＋＋SO＋3H2O (2)Fe2O3、MnO2
(3)与Cl－反应生成的Cl2污染环境或将Co2＋氧化成Co3＋
(4)水浴加热 温度过高NH4HCO3易分解，温度过低反应速率缓慢
(5)Na2CO3溶液，调节溶液的pH至5.2～7.6，过滤，向滤液中加入稀盐酸调pH至3.5左右(3.0～4.0均可)，加入金属萃取剂萃取2～3次，静置后分液，得较纯CoCl2溶液
8．某实验小组采用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2，实验流程如图：
已知：Cu2Cl2是白色固体，微溶于水，难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化。
(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，其原因是________________________________________________________________________。
(2)“还原Ⅰ”需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________________。
(3)“还原Ⅱ”中，Cu2＋参与反应的离子方程式为______________________。
(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是______________________________________。
(5)“过滤Ⅱ”得到的Cu2Cl2需用无水乙醇洗涤，并在真空干燥机内于70 ℃条件下干燥2小时，冷却，密封包装。于70 ℃下真空干燥的目的是________________________________________________________________________。
(6)①请设计从“过滤Ⅰ”所得滤渣中获取Cu的实验方案：
___________________________________________________ (实验中可供选择的试剂：稀硫酸、稀硝酸、蒸馏水)。
②现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，请补充实验方案：___________________，
分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量为m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，则途径a、b铜元素的回收率比为________。
解析：(1)“预处理”时，需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性，防止 Cu2＋形成沉淀。(2)100 ℃以内的加热适宜采用水浴加热。(3)“还原Ⅱ”中，Cu2＋被SO还原为Cu＋，SO则被氧化为SO，根据氧化还原反应的配平原则，得到Cu2＋参与反应的离子方程式为 2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===Cu2Cl2↓＋SO＋2H＋。(4)Cu2Cl2微溶于水，“搅拌”时加入NaCl粉末，增大Cl－浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)。(5)根据题中信息，Cu2Cl2难溶于乙醇，受潮后在空气中易被迅速氧化，用无水乙醇洗涤，减少洗涤时溶解损耗，于70 ℃真空干燥，目的是加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化。(6)①滤渣中主要是生成的Cu和过量的Fe，要获取Cu，必须除去Fe。②现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比，实验时必须取两份相同体积的预处理后的水样，这样两份废液中铜元素的质量相等，分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2，测得Cu的质量m1 g，Cu2Cl2的质量为m2 g，途径a铜元素的回收率为×100%，途径b铜元素的回收率为m2×，则途径a、b铜元素的回收率比为。
答案：(1)防止 Cu2＋形成沉淀 (2)水浴加热
(3)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===Cu2Cl2↓＋SO＋2H＋
(4)Cu2Cl2微溶于水，增大Cl－浓度，有利于Cu2Cl2析出(沉淀)
(5)加快乙醇和水的挥发，防止Cu2Cl2被空气氧化
(6)①将稀硫酸加到滤渣中，搅拌，充分反应至无气体产生为止，过滤并用蒸馏水洗涤2～3次，低温烘干 ②取两份相同体积的预处理后的水样
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