2022届高三化学一轮复习实验专题强基练38无机物制取实验方案探究含解析

这是一份2022届高三化学一轮复习实验专题强基练38无机物制取实验方案探究含解析，共28页。试卷主要包含了MnSO4在工业中有重要应用等内容，欢迎下载使用。
无机物制取实验方案探究
非选择题（共15题）
1．实验室采用MgCl2、AlCl3混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：

（1）为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应先向沉淀反应容器中加入________（填“A”、或“B”），再滴加另一反应物。
（2）实验室利用氯化铵和熟石灰反应制取氨气，写出反应的化学方程式________________________。
（3）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是______________；高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是__________________。
（4）无水AlCl3（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。

①写出装置A 中发生反应的离子方程式________________________。
②装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是__________；F中试剂的作用是__________；
用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为__________。
③实验步骤：如图连接装置后，先__________(填实验操作)，再装药品，然后点燃______(填“ A” 或“C” )处酒精灯，当________(填实验现象)时，再点燃另一处酒精灯。
④写出装置G 中发生反应的离子方程式________________________。
2．硫酸亚铁铵(NH4)aFeb(SO4)c·dH2O又称莫尔盐，是浅绿色晶体，用硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）制备莫尔盐的流程如下：

已知：“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3+通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，反应Ⅰ如下：
FeS2 +14Fe3++8H2O =15Fe2++2SO42-+16H+
（1）写出“还原”时Fe3+与FeS2发生还原反应Ⅱ的离子方程式：__________________________。实验室检验“还原”已完全的方法是：__________________________。
（2）称取11.76g新制莫尔盐，溶于水配成250mL溶液。取25.00mL该溶液加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.398g；另取25.00mL该溶液用0.0200mol/LKMnO4酸性溶液滴定，当MnO4-恰好完全被还原为Mn2+时，消耗溶液的体积为30.00mL。试确定莫尔盐的化学式（请写出计算过程）_________。
3．利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2，少量的Fe3+、Al3+等）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体可实现资源的综合利用和环境治理。

已知，浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+等其他金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见表：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
加碱溶解的pH
Fe2+
7.6
9.7

Fe3+
2.7
3.7

Al3+
3.8
4.7
>8.5
Mn2+
8.3
9.8


（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式_____________________________。为了提高软锰矿的浸取率，可以采取的措施除了充分搅拌外还有：_____________________（至少答两点）。
（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：_____________________________。
（3）①在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至______。②若加入的石灰浆过多，会使得MnSO4•H2O晶体中含有较多杂质，其原因是_____________________________。
（4）下列各组试剂中，能准确测定尾气中SO2含量的是______（选填序号）。
a.NaOH溶液、品红溶液   b.稀H2SO4酸化的KMnO4溶液  c.碘水、淀粉溶液
4．硫有多种含氧酸，在工业上有广泛的应用，其钠盐同样也是重要的化工产品。
Ⅰ.硫代硫酸钠( Na2S2O3)可用做分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇酸易分解。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置模拟生成过程：

烧瓶C 中发生反应如下：
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)==NaSO3(aq)+H2S (aq) （Ⅰ）
2H2S (aq) +SO2(g)= 3S(s)+2H2O(l)（Ⅱ）
S(s)+Na2SO3(aq) Na2S2O3(aq) （Ⅲ）
（1）烧瓶A 中发生反应的离子方程式为_________________________________。装置D的作用是__________________________。
（2）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择_____________。
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液 c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
（3）反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有______
a.烧杯 b.燕发皿 c.试管 d.锥形瓶
（4）为了保证Na2S2O3的产量，实验中通入SO2不能过量，原因是_____________________。
Ⅱ.焦亚硫酸钠(Na2S2O5) 是常用的食品抗氧化剂之一。(Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
（5）证明NaHSO3溶液中HSO3-电离程度大于水解程度，可采用的实验方法有________________。
a.测定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液 c. .加入盐酸
d.加入品红溶液 e.用蓝色石蕊试纸检测
（6）葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定菜葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）的方案如下（已知：滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI）：

①按上述方案实验，消耗标准I2溶液25.00mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为______g/L
②在上述实验过程中，HI 可能会被空气氧化，反应的化学方程式为_____________________________。若有部分HI 被空气氧化，会导致测得的结果_______（填“偏高”“ 偏低”或“不变”）。
5．MnSO4在工业中有重要应用。用软锰矿浆（主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质）浸出制备MnSO4，其过程如下：
I．向软锰矿浆中通入SO2，锰、铁、铝、铅元素以离子形式浸出，测得浸出液的pH＜2。
II．向浸出液中加MnO2，充分反应后，加入石灰乳，调溶液pH = 4.7。
III．再加入阳离子吸附剂，静置后过滤。
IV．滤液蒸发浓缩，冷却结晶，获得MnSO4晶体。
【资料】部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH
离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mn2+
Pb2+
开始沉淀时的pH
7.6
2.7
3.8
8.3
8.0
完全沉淀时的pH
9.7
3.7
4.7
9.8
8.8

（1）I中向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，该反应的化学方程式是________。
（2）II中加入MnO2的主要目的是________；调溶液 pH=4.7，生成的沉淀主要含有________和少量CaSO4。
（3）III中加入阳离子吸附剂，主要除去的离子是________。
（4）用惰性电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。
①电解MnSO4溶液的离子方程式是________。
②高活性MnO2可用于催化降解甲醛，有关微粒的变化如下图所示，其中X是________，总反应的化学方程式是________。

6．重铬酸钾是一种重要的化工原料，某科研小组采用如下方案由铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质)制备重铬酸钾。

已知:①铬铁矿在熔融、氧化过程中发生的主要反应：
FeO·Cr2O3+Na2CO3+ NaNO3Na2CrO4+ Fe2O3+ CO2↑+NaNO2
Na2CO3+Al2O3NaA1O2+CO2↑
②2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
③有关物质的溶解度如图所示。

(1)步骤①中反应物NaNO3的作用是_______，熔融时所用的仪器为________(填字母)。
A瓷坩埚 B．铁坩埚 C．氧化铝坩埚
(2)步骤②所得的滤渣1中含量最多的金属元素是___________。
(3)步骤③可用醋酸调节滤液1的pH至7~8，可用__________(填仪器或用品名称)测定溶液的pH，写出步骤③加醋酸生成Al(OH)3的离子方程式____________________________________。
(4)请设计从滤液2(主要溶质为Na2CrO4)制取K2Cr2O7固体的实验方案：__________(实验中须使用的试剂有: KC1固体、1mol/L硫酸溶液)。
7．某废催化剂含48.6% 的SiO2、16.2% 的ZnO、19.4% 的ZnS 和12 .8% 的CuS 及少量的Fe3O4。.某同学用10.0g该废催化剂为原料，回收锌和铜。采用的实验方案如下，回答下列问题：

已知：金属Zn 与Al类似，都是两性金属，能溶于强碱并放出氢气，但铝不溶于氨水，锌却可以溶于氨水形成四氨合锌配离子[Zn(NH3)4]2+。
（1）滤液1中含有Fe2+，选用提供的试剂进行检验，检验方法如下：__________________________。（提供的试剂：稀盐酸、KSCN 溶液、KMnO4 溶液、NaOH 溶液、K3[Fe(CN)6]溶液）
（2）滤渣2 除SiO2 外的另一成分是____________；第二次浸出时，加热温度不宜过高的原因是___________________；写出第二次浸出的化学反应方程式____________________________________。写出锌溶于氨水的离子方程式____________________________________。
（3）ZnSO4在水中的溶解度，随温度的升高而缓慢增大，从硫酸锌溶液得到七水硫酸锌晶体，可采用的方法是_____________________；析出七水硫酸锌晶体，减压过滤，用于淋洗七水硫酸锌晶体的溶剂是___________________；某同学在实验完成之后，得到5.74gZnSO4·7H2O（式量287）则锌的回收率为_______________________________。
8．Na2S2O4俗称保险粉，大量用于漂白纸张和印染工业。某学习小组用下列方法制备该物质。

①把甲酸溶于甲醇溶液，再和足量的NaOH溶液混合配成溶液；
②制取SO2并通入上述溶液中，一段时间后可获得保险粉。
（已知：Na2S2O4在水中溶解度较大，在甲醇中溶解度较小）装置如上图所示
（1）A装置中反应的化学方程式为__________________________，为了液体顺利下滴A装置中的分液漏斗改为__________（仪器名称）更合适。
（2）B装置的作用为_____________________________， D中盛放的试剂为 ___________________。
（3）C装置的主要玻璃仪器名称为_________，足量SO2气体通入混合溶液中，生成保险粉的同时生成一种气体，则C中反应的化学方程式为______________________________。
（4）分离C装置中产品Na2S2O4时应选用下列装置__________(填甲、乙、丙、丁，下同），回收甲醇的装置为_______________________。

（5）保险粉在空气中容易吸收氧气而发生氧化.其方程式可能为：
①2 Na2S2O4+O2+2H2O=4NaHSO3 或②Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+NaHSO4
请设计实验证明氧化时有反应②发生：__________________________________________。
9．氯化铁在现代生产和生活中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水氯化铁并对产物做了如下探究实验。

已知：Ⅰ.无水氯化铁在空气中易潮解，加热易升华；
Ⅱ.工业上，向500~600℃的铁屑中通入氯气可生产无水氯化铁；
Ⅲ.向炽热铁屑中通入氯化氢可以生产无水氯化亚铁和氢气。
请回答下列问题：
（1）装置的连接顺序为 _____________（按气流从左向右的方向，填仪器接口字母）。
（2）装置D的作用是 _________;
若缺少装置E对本实验造成的影响是_________________________________________。
（3）工业生产中，会将装置D中的干燥剂换成无水氯化钙，通过装置D后产生的过量氯气再用氯化亚铁溶液吸收，得到氯化铁溶液作为副产品。氯化亚铁溶液因吸收Cl2失去作用而失效，下列试剂中能够检验氯化亚铁溶液是否完全失效的所用的试剂是_____________。
（4）实验结束并冷却后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油（反应过程中不振荡），充分反应后，进行如下实验：

淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是 __________ （用离子方程式表示）。
实验
操作
现象
实验甲：取褪色后溶液3等份
第1份
滴加FeCl3溶液
无明显变化
第2份
滴加KSCN溶液
溶液变为红色
第3份
滴加稀盐酸和BaCl2
产生白色沉淀
实验乙：取与褪色后溶液同浓度的FeCl3溶液
滴加2滴KSCN溶液，溶液变红，再通入O2
无明显变化

根据实验现象判断，以下说法不正确的是 _____（填选项字母）。
A．实验甲说明是Fe3+发生了反应而不是SCN—发生反应
B．实验甲说明是SCN—发生了反应而不是Fe3+发生反应
C．实验甲中第3份溶液中生成的白色沉淀为BaSO4
D．实验乙排除H2O2分解产生的O2氧化SCN—的可能
由实验甲和乙得出的结论为______________________________ 。
10．某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu（NO3）2•3H2O晶体，并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu（NO3）2．设计的合成路线如下：

已知：①Cu（NO3）2•3H2OCu（NO3）2•Cu（OH）2CuO
②SOCl2熔点﹣105℃、沸点76℃、遇水剧烈水解生成两种酸性气体、水解强烈放热，
请回答：
（1）Cu与足量稀HNO3反应的化学方程式_____
（2）第②步调pH适合的物质是_____（填化学式）．
（3）第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是_____．为得到较大颗粒的Cu（NO3）2•3H2O晶体，可采用的方法是_____（填一种）．
（4）第④步中发生的反应化学方程式是_____．
（5）第④步，某同学设计的实验装置示意图（如图1）有一处不合理，请提出改进方案并说明理由：_____；装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞_____（填“a”、“b”或“a和b”）．反应过程中，可能会因温度过高而有副反应，写出两种有效措施_____、_____．
（6）为测定无水Cu（NO3）2产品的纯度，可用分光光度法．
已知：4NH3•H2O+Cu2+═Cu（NH3）42++4H2O；Cu（NH3）42+对特定波长光的吸收程度（用吸光度A表示）与Cu2+在一定浓度范围内成正比．现测得Cu（NH3）42+的吸光度A与Cu2+标准溶液浓度关系如图2所示：

准确称取0.315 0g无水Cu（NO3）2，用蒸馏水溶解并定容至100mL，准确移取该溶液10.00mL，加过量NH3•H2O，再用蒸馏水定容至100mL，测得溶液吸光度A=0.600，则无水Cu（NO3）2产品的纯度是_____（以质量分数表示）．
11．某研究小组利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝，设计如图1所示实验装置。

请回答：
（1）图1装置中各仪器导管口连接的顺序是（可重复使用，用小写字母a→g填写）：___________；导管A的作用是_________________________。
（2）图1中用饱和NaNO2溶液与NH4Cl溶液加热制取氮气，该离子方程式为________。
（3）硬质试管中生成AlN的反应方程式是_________________________。
（4）按要求连接的实验装置，存在严重问题，请说明改进的办法，存在的缺陷是______，改进的办法是_____________________________________________。
（5）反应结束后，某同学用图2装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数（实验中导管体积忽略不计）。

①氮化铝与过量的NaOH溶液反应生成氨气化学反应方程式为___________________；
②集气瓶中的苯的作用是______________________；集气瓶中的液体没有装满，实验测得NH3的体积将__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
③若实验中称取氮化铝样品的质量为8.0 g，测得氨气的体积2.8 L（标准状况），则样品中AlN的质量分数为___________（保留3位有效数字）。
12．某兴趣小组欲制备漂白剂亚氯酸钠（NaClO2）。甲同学通过查阅文献发现：NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38℃时析出的晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
实验I 乙同学利用下图所示装置制取NaClO2晶体

（l）装置B中盛装浓硫酸的仪器名称是______，装置A和E的作用是__________。
（2）装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________________。
（3）反应结束后，先将装置D反应后的溶液在55℃条件下减压蒸发结晶，然后进行的操作是_______，再用38℃～60℃的温水洗涤，最后在低于60℃条件下干燥，得到NaClO2晶体。
实验Ⅱ 丙同学设计实验测定制得NaClO2样品的纯度
其实验步骤如下：
① 称取所得亚氯酸钠样品ag于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应后，配成100mL混合液。
② 取25.00 mL待测液于锥形瓶中，用bmol/LNa2S2O3标准液滴定，消耗标准液体积的平均值为VmL（已知：I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。
（4）步骤① 反应的离子方程式为____________________________________。
（5）步骤② 滴定中使用的指示剂是____________________。
（6）样品中NaClO2的质最分数为______________（用含a、b、V的代数式表示）。
13．MnSO4在工业中有重要应用，用软锰矿浆(主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质)浸出制备MnSO4，其过程如下：


（资料）部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH
离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mn2+
Pb2+
开始沉淀时的pH
7.6
2.7
3.8
8.3
8.0
完全沉淀时的pH
9.7
3.7
4.7
9.8
8.8



(1)向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，该反应的化学方程是___________。
(2)加入MnO2的主要目的是___________；
(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调至____范围，生成的沉淀主要含有____和少量CaSO4。
(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是______________。
(5) 用惰性电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应方程式________________。
14．铁黄（FeOOH）是一种不溶于水的黄色固体，可用作制造黄色颜料，也是制备高铁酸钾的原料。以下是实验室制备铁黄的一种方法：

①称取一定质量FeSO4溶于适量蒸馏水配成物质的量浓度约为0.4 mol/L的溶液并加稀H2SO4调节溶液pH≈2；
②把配制好的溶液加入三颈烧瓶中，再加入适量NaNO2固体和磁力搅拌核，按下图连接好装置，A、B处均装有KOH溶液；
③打开旋塞M、N，开启恒温磁力搅拌器，控制加热温度为40℃，从a口通入空气；
④反应过程中，控制溶液pH为2.0±0.5，当反应液变为亮黄色时，停止反应；
⑤待反应液冷却后，过滤洗涤并干燥所得沉淀。
回答下列问题：
（1）NaNO2在反应中起催化剂作用，实际起催化作用的是其与加稀H2SO4反应生成的气体，该反应的离子方程式为__________，制备铁黄的总反应离子方程式为__________。
（2）A处KOH溶液的作用为__________。
（3）步骤⑤中判断沉淀洗涤干净的方法是________________。
（4）装置可作为空气提供源的有__________。

某学生利用减压过滤的抽气泵（如图所示），也实现了为装置持续通入空气的目的，他的具体操作方法是__________。
（5）改变不同的实验条件，发现适当的空气流速、合适的pH和温度（40℃）、增加催化剂用量都能够提高产率。温度过高或过低均影响产率的原因是（不考虑副反应）__________。
15．微型实验具有设计简单、节约药品等优点，某化学活动小组利用所学知识设计氯气制备和性质实验如下。回答下列问题：
I．氯气的制备：
（1）若实验室用2KMn04+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl+8H2O制取少量氯气，则反应的最佳装置应选用下图中____________。

（2）利用下图装置收集纯净的氯气，其连接顺序为：发生装置________（按气流方向，用字母表示）。

（3）A、B两组同学分别用两种方法制取氯气，A组用含146g HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；B组用87g二氧化锰与足量的浓盐酸反应，则所得氯气的物质的量的关系为A______B（填“>”、“