高考化学二轮复习课时作业专题突破(十) 水溶液中离子平衡的两类特殊图像及分析（含解析）

章末综合检测(十)　化学实验

一、选择题：本题包括6小题，每小题只有一个选项最符合题意。

1．(2021·广东执信中学等三校联考)实验室中下列做法错误的是(　　)

A．用冷水贮存白磷

B．用浓硫酸干燥二氧化硫

C．用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧

D．用酒精灯直接加热蒸发皿

C　 [金属钾着火燃烧生成K2O2等，可与CO2反应放出O2，故不能用二氧化碳灭火器灭火，C错误。]

2．(2021·河北唐山一模)下列实验操作不能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲从碘水中萃取碘

B．用装置乙验证SO2的还原性

C．用装置丙检验溶液中是否有Na＋

D．用装置丁将FeCl3溶液蒸干制备FeCl3

D　[碘在苯中溶解度大于在水中溶解度，加入苯可萃取碘水中的碘，再利用分液漏斗分液，A正确；SO2通入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，MnO被SO2还原为Mn2＋，体现SO2的还原性，B正确；铂丝蘸取溶液进行焰色反应，火焰若呈黄色，则含Na＋，否则不含，C正确；加入促进FeCl3的水解，不能得到FeCl3，另外蒸发要在蒸发皿中进行，D错误。]

3．(2021·湖南名校教育联合体联考)以下除杂方法(括号内为少量杂质)中，正确的是(　　)

D　[H2S与CuSO4溶液反应生成CuS沉淀，A错误；CO2、HCl都与Na2CO3溶液反应，应选用饱和NaHCO3溶液，B错误；N2与灼热的铜不反应，O2与灼热的铜反应生成CuO，C错误；Br2的氧化性强于I2，Br2将NaI氧化生成I2，并利用CCl4萃取、分液，保留水层即可，D正确。]

4．(2021·江苏苏州调研)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)

B　[硝酸可将Na2SO3氧化为Na2SO4，原样品中有无Na2SO4实验现象一样，因此由操作和现象不能证明Na2SO3样品中含有Na2SO4，A错误；向KI溶液中滴入少量新制氯水发生反应Cl2＋2I—===2Cl－＋I2，由还原剂的还原性大于还原产物的还原性可知I－的还原性强于Cl－，加入四氯化碳后发生萃取，密度大的有机层处于溶液下层呈紫红色，有碘生成，碘离子被氯气氧化，由操作和现象能证明I－的还原性强于Cl－，B正确；CaCl2溶液与Na2CO3反应生成的CaCO3也是白色沉淀，由操作和现象无法证明白色沉淀是BaCO3，C错误；液溴易挥发，进入硝酸银溶液与水反应生成溴离子，再与硝酸银反应生成淡黄色沉淀，由操作和现象不能证明苯与Br2发生取代反应，D错误。]

5．(2021·河南鹤壁检测)由AlCl3溶液制备AlCl3·6H2O的装置如下图，下列说法错误的是(　　)

A．通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和降低AlCl3溶解度，使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出

B．抽滤后洗涤时，合适的洗涤剂是饱和氯化铝溶液

C．将AlCl3·6H2O加热脱水，即可得到无水AlCl3

D．为得到纯净的AlCl3·6H2O，宜采用的干燥方式是用滤纸吸干

C　[Al3＋会发生水解反应：Al3＋＋3H2O⇌Al(OH)3＋3H＋，通入HCl可以抑制Al3＋的水解，增大了溶液中Cl－的浓度，降低AlCl3溶解度，有利于AlCl3•6H2O结晶，A正确；增大氯离子浓度可防止晶体溶解而损失，合适的洗涤剂为饱和氯化铝溶液，B正确；加热促进AlCl3水解生成氢氧化铝，将AlCl3·6H2O加热脱水不能得到无水AlCl3，C错误；由于AlCl3•6H2O受热易分解，所以不能使用烘干的方式干燥，可以使用滤纸吸干的方式干燥晶体，D正确。]

6．(2021·湖南长沙检测)某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3，其流程如下：

下列说法正确的是(　　)

A．步骤1中有机相应从分液漏斗下端放出，无机相从上口倒出

B．步骤2分离方法为过滤

C．步骤3可在装置中完成

D．步骤4中，将溶液蒸发至只剩少量水时，用余热蒸干

C　 [苯的密度小于水的密度，步骤1中有机相在上层，无机相在下层，故分液时，无机相从下端放出，有机相从上口倒出，A错误；步骤2从有机相分离苯和粗碘的方法为蒸馏，B错误；碘易升华，步骤3利用粗碘制取精碘可采用升华－凝华的方法，C正确；KNO3的溶解度受温度影响较大，从溶液中获得KNO3晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，D错误。]

二、非选择题：本题包括3小题。

7．(2021·湖北襄阳等四地联考)碲及其化合物具有许多优良性能，被广泛用于冶金、化工、医药卫生等工业领域。工业上用铜阳极泥(主要成分除含Cu、Te外，还有少量Ag和Au)经如下工艺流程得到粗碲。

已知TeOSO4为正盐。

(1)已知此工艺中“加压硫酸浸出”过程中会发生以下化学反应：Cu2Te＋2O2===2CuO＋TeO2；

TeO2＋H2SO4===TeOSO4＋H2O。“含碲浸出液”的溶质成分除了TeOSO4外，主要是________________________________________________________________(填化学式)。

(2)操作Ⅰ的分离方法是___________。

(3)“电解沉积除铜”时，将“含碲浸出液”置于电解槽中，铜、碲沉淀的关系如下图。电解初级阶段阴极的主要电极反应式是____________________________。

(4)通过图像分析，你认为工业上该过程持续的时段最好是________。

A．20 h　　　 B．30 h　　　

C．35 h　　　 D．40 h

(5)向“含碲硫酸铜母液”通入SO2并加入NaCl反应一段时间后，Te(IV)浓度从6.72 g·L－1下降到0.10 g·L－1，该过程生成粗碲的离子方程式：__________________________。

解析　(1)以铜阳极泥(主要成分除含Cu、Te外，还有少量Ag和Au)为原料，加压硫酸浸出，得到浸出液的溶质含有TeOSO4、CuSO4，通过电解除铜，在含碲硫酸铜母液中能SO2、及加氯化钠，得粗碲。(2)经操作Ⅰ分离后得到含碲浸出液和浸出渣，操作Ⅰ的分离方法是过滤；

(3)电解初级阶段电解液中含铜量在减小，溶液中的铜离子浓度在减小，说明主要是铜离子在沉淀，阴极的主要电极反应式是Cu2＋＋2e—===Cu；(4)通过图像分析，35 h 前铜的沉淀量较低，35h时，铜沉淀率较高，碲沉淀率较低，电解液含铜量较小，35 h后，碲沉淀量升高，故工业上该过程持续的时段最好是35 h；(5)向“含碲硫酸铜母液”通入SO2并加入NaCl反应一段时间后，Te(Ⅳ)浓度从6.72 g·L－1下降到0.10 g·L－1，该过程是Te(Ⅳ)被二氧化硫还原为粗碲，二氧化硫被氧化成硫酸根，根据电荷守恒和质量守恒写出生成粗碲的离子方程式：TeO2＋＋2SO2＋3H2O===Te↓＋2SO＋6H＋。

答案　(1)CuSO4　(2)过滤　(3)Cu2＋＋2e—===Cu

(4) C　(5)TeO2＋＋2SO2＋3H2O===Te↓＋2SO＋6H＋

8．(2021·山东德州检测)甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe]是新一代畜禽饲料补铁添加剂。某实验小组以硫酸亚铁为铁源制备甘氨酸亚铁，其简要流程如下。

已知相关物质的信息如下：

回答下列问题：

(1)步骤(a)中加入铁粉的作用是___________________________________________；

写出生成沉淀的化学方程式：_________________________________________。

(2)步骤(b)中为了提高甘氨酸亚铁的产率，需要控制溶液的pH在5.5～6.0之间，pH过低甘氨酸亚铁产率将下降，其原因为___________________________________；柠檬酸的作用包括________(填字母)。

A．调节溶液的pH

B．除去步骤(a)中加入的铁粉

C．防止Fe2＋被氧化

D．促进沉淀的溶解，加快反应速率

(3)步骤(b)中趁热过滤的目的是_________________________________________。

(4)步骤(c)中加入乙醇的目的是__________________________________________。

(5)产品中Fe2＋含量的检测：称取m g样品溶解于适量蒸馏水中，配制成100.0 mL溶液。用移液管取出25.00 mL溶液于锥形瓶中，向其中加入一定量混酸X进行酸化，用c mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液的体积为V mL。

①混酸X可以是________(填字母)。

A．HCl和H2SO4　　　 B．HCl和H3PO4

C．H2SO4和H3PO4　　　 D．H2SO4和HNO3

E．HCl和HNO3

②滴定终点的现象为_____________________________________________________。

③据此计算Fe2＋的质量分数为____________________________________________。

解析　(1)Fe2＋在空气中易被氧化，加入Fe粉可防止其被氧化；Fe2＋与HCO电离出的CO结合，H＋再和过量的HCO反应生成CO2。

(2)NH2CH2COOH中有碱性基团—NH2，可以和H＋反应，故pH应控制在5.5～6.0之间。

(4)甘氨酸亚铁难溶于乙醇，加入乙醇可降低其损失。

(5)①HCl有还原性、HNO3有氧化性，两者都会影响滴定结果，故选C；③由关系式MnO～5Fe2＋可得n(Fe2＋)＝5cV×10－3mol，则Fe2＋的质量分数为×100%＝×100%。

答案　(1)防止Fe2＋被氧化

FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑

(2)H＋会与NH2CH2COOH反应，不利于甘氨酸亚铁的生成　ACD

(3)除去铁粉，减少因温度降低甘氨酸亚铁析出带来的损失

(4)降低甘氨酸亚铁的损失

(5)①C　②当滴入最后一滴标准溶液时，溶液变为紫色或浅紫色，且半分钟内不变色　

③×100%

9．(2021·四川仁寿一中检测)为了探究乙二酸的不稳定性、弱酸性和还原性，某化学兴趣小组设计如下实验。

查阅资料乙二酸俗称草酸，草酸晶体(H2C2O4·2H2O)在100 ℃时开始升华，157 ℃时大量升华并开始分解；草酸蒸气在低温下迅速冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。

Ⅰ.乙二酸的不稳定性：根据草酸晶体的组成，猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O。

(1)请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置。请回答下列问题：

①装置的连接顺序为：A→D→____→____→F→E→C→G。

②装置中冰水混合物的作用是__________________________________________。

③整套装置存在不合理之处为___________________________________________。

Ⅱ.乙二酸的弱酸性：

该小组同学为验证草酸性质需0.1 mol/L的草酸溶液480 mL。

(2)配制该溶液需要草酸晶体为____ g。

(3)为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验，其中能达到实验目的是____________。

A．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色

B．测定0.1 mol/L草酸溶液的pH

C．将草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出

D．测定草酸钠溶液的pH

(4)该小组同学将0.1 mol/L草酸溶液和0.1 mol/L的NaOH等体积混合后，测定反应后溶液呈酸性，则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________

________________________。

Ⅲ.乙二酸的还原性：

(5)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO4溶液褪色，从而判断草酸具有较强的还原性，该反应的离子方程式为__________________

______________________________________________________。

解析　(1)①根据草酸晶体的组成，猜想其受热分解产物为CO2、CO和H2O，由于草酸晶体(H2C2O4•2H2O)在100 ℃时开始升华，157 ℃时大量升华并开始分解，草酸蒸气在低温下可冷凝为固体，所以生成的气体中含有草酸蒸气，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊，检验产物时可用冰水混合物使草酸冷凝以除去草酸干扰，因为检验二氧化碳需要氢氧化钙溶液，溶液中含有水分，所以要先用无水硫酸铜检验水蒸气；用CuO检验CO，CO生成二氧化碳，为防止CO生成的CO2干扰产物中CO2的检验，所以要先检验CO2、后检验CO，故顺序为用D检验水、用B冷却得到草酸晶体、用G检验二氧化碳、用F吸收二氧化碳、用E干燥CO、用C氧化CO、再用G检验产物二氧化碳，排列顺序是A→D→B→G→F→E→C→G；

②冰水混合物的作用是除去产物中草酸蒸气，防止干扰实验，故需除去草酸蒸气，防止干扰实验；③CO有毒，不能直接排空，所以要有尾气处理装置，而图中没有CO尾气处理装置。

(2)配制480 mL 0.1 mol•L－1的草酸溶液需要500 mL容量瓶，则需要草酸晶体质量＝cVM＝0.1 mol/L×0.5 L×126 g/mol＝6.3 g；

(3)将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，说明草酸具有酸性，但不能说明草酸部分电离，所以不能证明草酸是弱酸，A错误；测定0.1 mol·L－1草酸溶液的pH，如果溶液中氢离子浓度小于草酸浓度的2倍，就说明草酸部分电离为弱电解质，B正确；将草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出，说明草酸酸性大于碳酸，但不能说明草酸部分电离，则不能证明草酸是弱酸，C错误；测定草酸钠溶液的pH，如果草酸钠是强酸强碱盐，溶液呈中性，如果草酸钠是弱酸强碱盐，溶液呈碱性，所以能证明草酸是否是弱电解质，D正确。

(4)二者恰好反应生成NaHC2O4，混合溶液呈酸性，则c(H＋)＞c(OH－)，Na＋不水解、HC2O水解，则c(Na＋)＞c(HC2O)，溶液呈酸性说明HC2O电离程度大于水解程度，所以溶液中c(H＋)＞c(C2O)，溶液呈酸性则c(OH－)浓度最小，则溶液中离子浓度大小顺序是c(Na＋)＞c(HC2O)＞c(H＋)＞c(C2O)＞c(OH－)；

(5)酸性条件下，KMnO4具有强氧化性，酸性KMnO4溶液和草酸发生氧化还原反应而使酸性高锰酸钾溶液褪色，Mn元素化合价由＋7价变为＋2价，则C元素生成稳定氧化物CO2，根据转移电子相等、原子守恒、电荷守恒，书写方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

答案　(1)①B　G　②除去草酸蒸气，防止干扰实验　③没有CO尾气处理装置

(2)6.3　(3)BD　(4)c(Na＋)＞c(HC2O)＞c(H＋)＞c(C2O)＞c(OH－)

(5)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O