1、题型十七综合实验探究题(建议用时：35分钟)1(2019盐城高三上学期期中)NH4Al(SO4)212H2O(铵明矾)可用作泡沫灭火器的内留剂、石油脱色剂等。用氧化铁和铝粉等物质做铝热反应后的铝灰及硫酸铵等为原料制备铵明矾的实验步骤如下：(1)铝灰用“水洗”的目的是_；碱溶时，需在约90 条件下进行，适宜的加热方式为_。(2)“过滤1”所得滤渣主要成分为_。(3)用图1装置制备CO2时，适宜的药品A为_、B为_；“沉铝”时，通入过量CO2 发生反应的离子方程式为_。(4)请设计从“过滤2”所得滤渣制取铵明矾的实验方案：称取一定质量“过滤2”的滤渣，放入烧杯中，_，静置，过滤、洗涤、晾干，得到N
2、H4Al(SO4)212H2O 实验中须使用到3 molL1硫酸、(NH4)2SO4、蒸馏水、氨水、pH 试纸； 已知：NH4Al(SO4)2饱和溶液的pH约为1.5，几种物质的溶解度曲线如图2。2二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。4价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧化。实验室以V2O5为原料合成用于制备VO2的氧钒()碱式碳酸铵晶体，过程如下：回答下列问题：(1)VOCl2中V的化合价为_。(2)步骤中生成VOCl2的同时生成一种无色、无污染的气体，该化学方程式为_。也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOCl2溶液，该方法的缺点是_。(3)步骤可在下图装置中进行。反应前应通入CO2数分钟的目的
3、是_。装置B中的试剂是_。(4)测定氧钒()碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。称量a g样品于锥形瓶中，用20 mL蒸馏水与30 mL混酸溶解后，加0.02 molL1 KMnO4溶液至稍过量，充分反应后继续加1% NaNO2溶液至稍过量，再用尿素除去过量的NaNO2，最后用c molL1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗体积为b mL。滴定反应为VOFe22H=VO2Fe3H2O。KMnO4溶液的作用是_。NaNO2溶液的作用是_。粗产品中钒的质量分数的表达式为_。3实验室回收利用废旧锂电池正极材料锰酸锂(LiMn2O4)的一种流程如下：(1)废旧电池可能残留有单质锂，拆解不
4、当易爆炸、着火，为了安全，对拆解环境的要求是_。(2)“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn(NO3)2、LiNO3等产物。请写出该反应离子方程式：_。如果采用盐酸溶解，从反应产物的角度分析，以盐酸代替HNO3和H2O2混合液的缺点是_。(3)“过滤2”时，洗涤Li2CO3沉淀的操作是_。(4)把分析纯碳酸锂与二氧化锰两种粉末，按物质的量14混合均匀加热可重新生成LiMn2O4，升温到515 时，开始有CO2产生，同时生成固体A，比预计碳酸锂的分解温度(723 )低很多，可能的原因是_。(5)制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易
5、被空气氧化，100 开始分解；Mn(OH)2开始沉淀的pH7.7。请补充由上述过程中制得的Mn(OH)2制备高纯MnCO3的操作步骤实验中可选用的试剂：H2SO4、Na2CO3、C2H5OH：向Mn(OH)2中边搅拌边加入_。4二氯化钴晶体因含结晶水的数量不同而呈现不同的颜色，据此可以判断硅胶(含CoCl2)的干燥能力。AgNO3标准溶液常用作溶液中Cl的滴定剂。水合物CoCl26H2OCoCl22H2OCoCl2H2OCoCl2颜色粉红紫红蓝紫蓝色实验一配制AgNO3溶液某学生实验需要800 mL 0.1 molL1AgNO3溶液，配制该溶液的步骤：准确称取m g AgNO3固体溶于硝酸溶液
6、中，转入容量瓶中，加入蒸馏水并定容。(1)m_。(2)硝酸溶液的作用是_。(3)实验室保存硝酸银溶液的方法是_。实验二测定CoCl2xH2O组成(4)滴定法：已知常温下，Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(Ag2CrO4)1.21012，Ag2CrO4呈砖红色。准确称取2.02 g CoCl2xH2O样品溶于蒸馏水中配制成250 mL溶液，取25.00 mL配制的溶液于锥形瓶中，滴加几滴K2CrO4溶液做指示剂，用0.1 molL1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL滴定液。x_。若加入K2CrO4溶液过多，测得的x_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。该晶体颜色可能是_(填
7、字母)。A蓝色B蓝紫色C紫红色 D红色(5)重量法：取a g CoCl2xH2O样品按如图装置进行实验，当样品全部失去结晶水后，停止反应。测得反应前后装置C、D的质量如下：装置C装置D实验前/gm1m3实验后/gm2m4试剂R可能是_(填字母)。a无水硫酸铜 b五氧化二磷c无水氯化钙x_(填字母)。a.b.参考答案与解析1解析：铝灰水洗的目的是洗去表面可溶性杂质，在90 水浴条件下，用NaOH溶液进行溶解，发生反应Al2O32OH=2AlOH2O，过滤除去铁等不溶性杂质，向滤液中通入过量的CO2，发生反应AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，提纯得到较纯的Al(OH)3再制备NH4Al(
8、SO4)212H2O。(3)制备CO2时，适宜的药品A为块状石灰石(或大理石、CaCO3等)、B为饱和NaHCO3溶液(除去挥发出来的HCl气体)。答案：(1)除去KCl等可溶性杂质水浴加热(2)Fe(3)块状石灰石(或大理石、CaCO3等)饱和NaHCO3溶液AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(4)加入适量蒸馏水，加热并在不断搅拌下加入3 molL1硫酸至沉淀恰好完全溶解，再加入计算量的 (NH4)2SO4，用3 molL1硫酸和氨水调节溶液的pH在12之间，蒸发浓缩，冷却结晶2解析：(1)由化合价规则知，VOCl2中V的化合价为4价。(2)无色、无污染的气体是N2，根据得失电子守恒
9、，反应式可先写成V2O5N2H42HCl6HClVOCl2N2H2O，再根据原子守恒配平即可。用浓盐酸与V2O5反应时，氧化产物是有毒的Cl2，Cl2能污染空气。(3)通入CO2的目的是排除装置中的空气，防止其氧化4价的钒。装置B中的试剂是饱和NaHCO3溶液，以除去从装置A中挥发出来的HCl。(4)KMnO4用于氧化4价钒的化合物，NaNO2用于除去过量的KMnO4。(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)910H2O6VO6(NH4)2Fe(SO4)2，样品中钒的物质的量为n(V)cb103mol，质量为51cb103 g，故质量分数为100%。答案：(1)4价(2)2V2O5N2H42
10、HCl6HCl=4VOCl2N26H2O有氯气生成，污染空气(3)排除装置中的空气，避免产物被氧化饱和NaHCO3溶液(4)将4价钒的化合物氧化为VO除去过量的 KMnO4100%3解析：(1)废旧电池可能残留有单质锂，锂化学性质活泼，可与空气中的O2和H2O反应，故对拆解环境的要求是隔绝空气和水分。(2)“酸浸”时采用HNO3和H2O2的混合液体，可将难溶的LiMn2O4转化为Mn(NO3)2、LiNO3等产物，LiMn2O4被还原成Mn(NO3)2，则H2O2被氧化成O2，反应中1 mol LiMn2O4参与反应得到3 mol电子，1 mol H2O2失去2 mol电子，根据得失电子守恒和
11、原子守恒，反应的化学方程式为2LiMn2O410HNO33H2O2=2LiNO34Mn(NO3)23O28H2O，离子方程式为2LiMn2O410H3H2O2=2Li4Mn23O28H2O。若采用盐酸溶解，盐酸做还原剂被氧化成Cl2，故以盐酸代替HNO3和H2O2混合液的缺点是反应生成Cl2，污染环境。(5)根据题目提供的试剂分析，制备MnCO3的原理为Mn(OH)2H2SO4=MnSO42H2O、MnSO4Na2CO3=MnCO3Na2SO4，pH7.7时开始形成Mn(OH)2沉淀，则加入Na2CO3沉淀Mn2时需控制溶液pH7.7；故制备MnCO3的步骤为向Mn(OH)2中加入H2SO4，
12、固体溶解转化为MnSO4溶液，向MnSO4溶液中加入Na2CO3并控制溶液pH7.7获得MnCO3沉淀；由于“MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 开始分解”，所以为了减少MnCO3的氧化变质和分解以及溶解损失，过滤分离出MnCO3后，用乙醇洗涤，在低于100 条件下真空干燥。答案：(1)隔绝空气和水分(2)2LiMn2O410H3H2O2=2Li4Mn23O28H2O反应生成Cl2，污染环境(3)沿着玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出，重复操作23次(4)MnO2作为催化剂，降低了碳酸锂的分解温度(5)H2SO4溶液，固体溶解，加入 Na2CO3，并控制溶液
13、pH7.7，过滤，用少量的乙醇洗涤滤渣，在低于100 条件下真空干燥4解析：(1)实验室没有800 mL容量瓶，应选择1 000 mL容量瓶，m(AgNO3)1 L0.1 molL1170 gmol117.0 g。(2)硝酸银是强酸弱碱盐，应溶解在硝酸中，以抑制Ag水解。(3)硝酸银溶液见光易分解，故应密闭保存于棕色试剂瓶中并放在阴凉处。(4)n(Cl)n(Ag)0.002 mol，n(CoCl2xH2O)0.001 mol，M(CoCl2xH2O)202 gmol1，x4。由溶度积知，氯化银先沉淀，铬酸银后沉淀，如果加入铬酸钾过多，c(CrO)较大，在c(Ag)较小时即产生铬酸银沉淀，提前到达滴定终点，消耗硝酸银溶液体积偏小，测得相对分子质量偏大，使x偏大。根据表格中物质颜色，CoCl24H2O可能呈红色。(5)装置D的作用是避免装置E中水蒸气挥发到装置C中且吸收装置C中产生的水，因此试剂R可选用五氧化二磷或无水氯化钙，无水硫酸铜吸水效率差，常用于检验水。装置E用于吸收尾气中氯化氢，盛装的液体可能是水、氢氧化钠溶液等，水蒸气易挥发到装置D中，计算时应选择装置C中测得的数据。m(H2O)(m1m2) g，m(CoCl2)(m2m1a) g，解得x。答案：(1)17.0(2)抑制AgNO3水解(3)密闭保存于棕色试剂瓶中，存放于阴凉处(4)4偏大D(5)bca