高中化学跟踪检测-实验综合大题增分

跟踪检测（三十九） 实验综合大题增分练

实验综合大题增分练(一)

1．(北京高考)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

(1)过程Ⅰ中,在Fe2＋催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是________________________________________________________________________。

(2)过程Ⅰ中,Fe2＋催化过程可表示为:

ⅰ:2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO2－4===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O

ⅱ:……

①写出ⅱ的离子方程式:________________________________________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。

b．________________________________________________________________________。

(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)＋NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是________(选填序号)。

A．减小PbO的损失,提高产品的产率

B．重复利用NaOH,提高原料的利用率

C．增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率

②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:________________________________________________________________________。

解析:(1)根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2＋催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,化学方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4=====Fe2＋ 2PbSO4＋2H2O。

(2)①催化剂能够参加化学反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应ⅰ中Fe2＋被PbO2氧化为Fe3＋,则反应ⅱ中Fe3＋被Pb还原为Fe2＋,离子方程式为2Fe3＋＋Pb＋SO2－4===PbSO4＋2Fe2＋。

②a实验证明发生反应ⅰ,则b实验需证明发生反应ⅱ,实验方案为取a中红色溶液少量,向其中加入铅粉后,红色褪去。

(3)①过程Ⅱ脱硫过程中发生的反应为PbSO4＋2NaOH===PbO＋Na2SO4＋H2O,滤液1中还有剩余的NaOH,部分PbO溶解在滤液1中,所以重复使用的目的是减少PbO的损失,提高产率,重复利用NaOH,提高原料的利用率,应选A、B。②根据溶解度曲线,PbO在35%的NaOH溶液中的溶解度随温度升高而增大较快,可将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液,然后降温结晶、过滤,得到高纯PbO。

答案:(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4=====Fe2＋ 2PbSO4＋2H2O

(2)①2Fe3＋＋Pb＋SO2－4===2Fe2＋＋PbSO4

②取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去 (3)①A、B ②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至110 ℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体

2．某矿样中含有大量的CuS及少量其他不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:

(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL－1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L－1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有________、________。

(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是________(填字母)。

②CuCl2溶液中存在平衡:Cu(H2O)2＋4(蓝色)＋4Cl－CuCl2－4(黄色)＋4H2O。

欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中还需要的是________(填字母)。

a．FeCl3固体 B．CuCl2固体 c．蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气中焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图。

①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为

CuS――→①Cu2S――→②CuO·CuSO4――→③CuSO4――→④CuO 第①步转化主要在200～300 ℃内进行,该步转化的化学方程式为________________________________________________________________________。

②300～400 ℃内,固体质量明显增加的原因是____________________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是________(填字母)。

a．一阶段 b．二阶段

c．三阶段 d．四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a．装置组装完成后,应立即进行的一项操作是________。

b．当D中产生白色沉淀时,说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,你认为D中原来盛有________溶液。

c．若原CuS矿样的质量为10.0 g,实验过程中,保持在760 ℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g,则原矿样中CuS的质量分数为________。

解析:(1)配制一定物质的量浓度的溶液时需要的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶等,根据题中信息应选用500 mL容量瓶。(2)①滤液A经过系列操作a得到CuCl2·2H2O晶体,因此需要加热蒸发、浓缩结晶(b项),然后过滤(a项)。c项为灼烧,d项为分液,这两项操作与系列操作a无关。②滤液A为CuCl2溶液,其浓度较大,通过加蒸馏水可以实现题中平衡的移动,即加蒸馏水平衡逆向移动,可以观察到溶液逐渐变成蓝色。(3)①200～300 ℃,CuS在空气中与氧气反应生成Cu2S和SO2。②300～400 ℃,1分子的Cu2S转化为2分子的CuSO4,故固体质量明显增加；通过图像可知第三阶段固体质量比较稳定,CuSO4能稳定存在。③a.涉及气体的制备与性质检验实验的装置在进行实验操作前,必须进行气密性检查。b.二氧化硫和氧气在水溶液中生成硫酸,与SO2－4反应生成不溶于酸的白色沉淀的是Ba2＋,故D装置中原来盛有的溶液可为氯化钡溶液,但不能为Ba(NO3)2或Ba(OH)2溶液(若所得气体中只有SO2时也会产生白色沉淀)。c.根据图像及题中信息可知,石英玻璃管内发生的反应可表示为CuS―→CuO,充分反应后石英玻璃管内的物质为CuO,其质量为8.0 g,即0.1 mol,故原矿样中CuS为0.1 mol,即9.6

g,故原矿样中CuS的质量分数为9.6 g÷10.0 g×100%＝96%。

答案:(1)胶头滴管 500 mL容量瓶

(2)①cd ②c

(3)①2CuS＋O2200～300 ℃,Cu2S＋SO2 ②Cu2S转化为CuSO4 c

③a.检验装置气密性 b．氯化钡(BaCl2) c．96%

3．某学生欲通过实验方法验证Fe2＋的性质。

(1)该同学在实验前,依据Fe2＋的________性,填写了下表。

实验操作 预期现象 反应的离子方程式

向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,振荡 试管中产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄 Fe2＋＋NO－3＋2H＋===Fe3＋＋NO2↑＋H2O

依照表中操作,该同学进行实验,观察到液面上方气体逐渐变为红棕色,但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行了如下实验。

(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液,前者不变红色,后者变红。该现象的结论是______________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe3＋或Fe2＋发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气处理装置略)进行探究。

ⅰ.打开活塞a、关闭b,并使甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液并无明显变化。

ⅱ.打开活塞b、关闭a,一段时间后再停止甲中反应。

ⅲ.为与ⅰ中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤ⅰ中相同。

①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是_________________________

________________________________________________________________________；

②装置乙的作用是___________________________________________；

③步骤ⅱ的目的是_______________________________________________；

④该实验可得出的结论是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)该同学重新进行(1)中实验,观察到了预期现象,其实验操作是________________________________________________________________________。

解析:(1)Fe2＋具有还原性,可被氧化为Fe3＋。(2)题中现象说明反应后溶液中有Fe3＋,即Fe2＋被浓硝酸氧化为Fe3＋。(3)本实验要验证NO2、NO与Fe2＋、Fe3＋的反应情况,必须制备NO、NO2。关闭b,打开a,验证NO2与Fe2＋、Fe3＋是否反应；关闭a,打开b,使NO2通过装置乙生成NO,验证NO与Fe2＋、Fe3＋是否反应。根据题中现象得出的结论是NO或NO2与Fe2＋反应生成深棕色溶液,NO或NO2与Fe3＋作用得不到深棕色溶液。(4)预期现象是溶液颜色变为黄色,而实际上溶液颜