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制取无机物的实验习题归类解析



制取无机物的实验习题归类解析 制取无机物的实验习题归类解析 无机物
一、课外兴趣活动
1.氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其 性质,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验: (已知:Fe(OH)2、 Fe(OH)3、Cu(OH)2 开始沉淀的 pH 分别为:6.5、3.5、5.4;沉淀完全时的 pH 分 别为:9.6、3.7、6.4) (1)制备氧化铜:工业 CuO ①步骤 I 的目的是除不溶性杂质。操作 I 中用到的玻璃仪器是 。 ②步骤Ⅱ的操作是:滴加 H2O2 溶液,稍加热;再慢慢加入某试剂,搅拌,以控制 溶液 pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至:pH=1。步骤Ⅱ 中的目的是 。控制溶液 pH=3.5 试剂是 。 ③步骤Ⅲ的目的是得到 CuSO4·5H2O 晶体。操作是:蒸发浓缩,当溶液表面有晶 膜出现时,冷却结晶。过滤,因 CuSO4·5H2O 直接用酒精灯加热易分解,我们可 。 以采用加热烘干。这种加热的特点是 (2)探究氧化铜的性质 ①取 A、B 两支试管,往 A 中先加人适量 CuO 粉末,再分别向 A 和 B 中加入等体 积的 3%H2O2 溶液,只观察到 A 中有大量气泡。结论是 。 ②为探究试管 A 中反应的速率,需要测定的物理量是 。 答案: (1)①烧杯、玻璃棒、漏斗 ②把 Fe
2+

?→ ? ?→ CuSO4 ? ?→ CuSO4·5H2O→→ 溶液 CuSO4 ?
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

氧化成 Fe ,使 Fe 完全形成 Fe(OH) 3 沉淀,而 Cu

3+

3+

2+

不会形成 Cu(OH) 2 、

Cu(OH) 2 、CuO、CuCO3、 Cu 2 (OH) 2 CO 3
③水浴加热 受热均匀,温度易控制 (2)①CuO 能催化 H2O2 分解 ②反应时间、一定条件下的气体的体积 2、镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。某学 校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含 Na 、Mg 、Cl 、Br 等)中模拟工业生产 来提取镁,主要过程如下: ③
+ 2+ - -







回答下列问题: (1) 工业上从盐卤中获取 Mg(OH)2 用石灰乳而不用 NaOH 溶液的原因是 ▲ 。

1

(2) 从过程①得到的 Mg(OH)2 沉淀中混有少量的 Ca(OH)2 , 除去少量 Ca(OH)2 的方法是先 将沉淀加入到盛有 ▲ 溶液的烧杯中,充分搅拌后经 ▲ 、 ▲ (填

操作方法)可得纯净的 Mg(OH)2。 (3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图:

其中装置 A 的作用是 ▲

。 。

(4)写出过程④中发生反应的化学方程式 ▲ 答案:(1) 石灰乳原料丰富,成本低 (2) MgCl2(或氯化镁) 过滤 (3)制备干燥的 HCl 气体
电解

洗涤

(4)2AlCl3 (熔融)

2Al +3Cl2↑

3、 年上海化学·27)实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的 (09
主要杂质是氧化铁,以下是提纯大理石的实验步骤:

(1)溶解大理石时,用硝酸而不同硫酸的原因是 。 (2)操作Ⅱ的目的是 ,溶液 A(溶质是共价化合物)是 。 (3)写出检验滤液中是否含铁离子方程式: 。 (4)写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式: 。写出 滤液 B 的一种用途: 。 (5)CaO2 中一般含 CaO。试按下列提示完成 CaO2 含量分析的实验设计。 试剂:氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器:电子天平、锥形瓶、滴定管 实验步骤: ① ;②加入 ;③加入酚酞,用氢氧化钠标准溶液滴定。 (6) 若理论上滴定时耗用标准溶液 20.00mL 恰好完全反应, 实际操作中过量半滴 (1mL 溶液为 25 滴) ,则相对误差为 。 答案: 答案 (1)硫酸钙微溶于水 + (2)除去溶液中 Fe3 氨水 + (3)取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液不变红色,说明滤液中不含 Fe3 ; 3+ 或取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含 Fe + - (4)Ca2 +CO32 =CaCO3↓ 作化肥(合理即给分) (5)称量 过量的标准盐酸 (6)0.1%
2

4、 年山东理综·30)孔雀石主要含 Cu2(OH)2CO3,还含少量 Fe、Si 的化合物,实验室以 (09
孔雀石为原料制备 CuSO4·5H2O 及 CaCO3,步骤如下:

请回答下列问题: (1)溶液 A 的金属离子有 Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择:实验步骤中试 剂①为 (填代号) ,检验溶液 A 中 Fe3+的最试剂为 (填代号) 。 a.KMnO4 b.(NH4) 2S c.H2O2 d.KSCN (2)由溶液 C 获得 CuSO4·5H2O,需要经过加热蒸发, 。过滤等操作。除烧杯、 漏斗外,过滤操作还用到另一玻璃仪器,该仪器在此操作中的主要作用是 。 (填化学式) 。若实 (3)制备 CaCO3 时,应向 CaCl2 溶液中选通入(或先加入) 验过程中有氨气逸出、应选用下列 装置回收(填代号) 。

需要用容量瓶配制某标准溶液, 定容时视线应 (4) 欲测定溶液 A 中 Fe2+的浓度, 直到 。用 KMnO4 标准溶液滴定时应选用 滴定管(填“酸式”或“碱式”) 。 (1)c d 答案: (2)冷却结晶 引流 (3)NH3·H2O b (4)注视凹页面的最低处与刻度线 凹页面的最低处与刻度线相平 酸式



二、工业流程
1.金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途,金属镁的冶炼有 多种方法,其中之一为皮江法。该方法是以白云石(CaCO3?MgCO3)为原料,经高温煅烧生成 氧化物(CaO?MgO),氧化物在还原炉中经 1200℃真空条件下用硅铁还原生成镁蒸汽(铁在 反应前后化合价不变) ,镁蒸汽经冷凝器冷聚为粗镁,粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。 反应工艺流程如下图:

⑴ 在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如图。

从图中
3

分析,还原反应的反应热△H

0(填“<”“>”“=”) 。理由是 。 ⑵ 还原炉中需要在 1200℃真空条件下反应,反应达到平衡时的温度与压强的关系如下 剩余压强 mmHg 平衡时的温度℃ 760 2370 10 1700 1 1430 0.1 1235

真空条件对制备金属镁来讲,可以达到的目的是: ① ② ⑶ 含镁矿物常见的有菱镁矿(MgCO3)、白云石和光卤石(KCl?MgCl2? 6H2O),其中 KCl?MgCl2? 6H2O 属于 (填序号) 。 A.纯净物 B.混合物 C.配合物 ⑷ 写出下列反应的方程式 ; ①煅烧白云石 ②CaO?MgO 与 Si 的反应 。 答案:⑴△H>0,升高温度 Mg 的产率增大,平衡向正反应方向移动,说明正反应为吸 热反应。 ⑵①降低反应所需温度,节约能源 ②防止 Mg 被空气氧化 ⑶A

说明: 产物为 SiO2+2MgO 得 0 分。 说明:产物为 SiO2+2CaO 得 1 分,为 CaO+CaSiO3 得 2 分。 2.明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化 铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示:

明矾石 焙烧

氨水 浸出

滤液 过滤 沉淀物

蒸发

结晶

过滤 滤液I

钾氮 混合肥料

溶解

过滤

水解 空气

过滤 滤液II

氢氧化铝

氢氧化钠 氧化铁

根据上述图示,完成下列填空: ⑴明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制 500 mL 稀氨水(每升含有 39.20 g 氨)需要取浓氨水(每 升含有 251.28 g 氨)______mL,用规格为______mL 量筒量取。 + - + ⑵氨水浸出后得到固液混合体系,过滤,滤液中除 K 、SO42 外,还有大量的 NH4 。检验 + NH4 的方法是_______________________________ ________________________________。 ⑶写出沉淀物中所有物质的化学式_____________________。 ⑷滤液 I 的成分是水和________________。 ⑸为测定混合肥料 K2SO4、(NH4)2SO4 中钾的含量,完善下列步骤: ①称取钾氮肥试样并溶于水,加入足量________溶液,产生白色沉淀。 ②_______、_______、________(依次填写实验操作名称) 。 ③冷却、称重。 ⑹若试样为 m g,沉淀的物质的量为 n mol,则试样中 K2SO4 的物质的量为:______
4

__mol(用含 m、n 的代数式表示)。 答案: (1)78.00,100。取滤液少量于试管中,加入浓 NaOH 溶液,加热,生成的气体能使 湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 。 (3)Al(OH)3、Al2O3、Fe2O3。 (4)K2SO4、(NH4)2SO4 (5)①BaCl2 或 Ba(OH)2 ②过滤、洗涤、干燥(或烘干) 。 m-132n mol。 (6) 42 3.无水 AlCl3 可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上制备无水 AlCl3 的方法是: 将一定粒度的铝土矿(主要成分是 A12O3 和 Fe2O3)和石油焦(主要成分是 C)按一定 配比投入焙烧炉中加热至 800℃,再将焙烧过的物料投入到氯化炉中,然后通入 Cl2 和 O2,于 950℃在石油焦还原剂的存在下,Al2O3 跟 Cl2 反应,生成气态的 AlCl3 经冷却后 得到氯化铝粗产品(杂质的成分是 FeCl3) 。尾气中含有大量 CO 和少量 Cl2,用碱液或 Na2SO4 溶液除去 Cl2,并回收 CO。精制 AlCl3 粗产品一般用升华法。在升华器内,加 入 NaCl 固体,同时加入少量某种物质 X,将 FeCl3 杂质还原成 Fe 作为废渣除去,再经 升华就得到精制的 AlCl3。回答下列问题: 。 (1)氯化炉中通入 O2 的目的是 。 (2)氯化炉中 Al2O3、C12 和 C 反应的化学方程式是 (3)用 Na2SO3溶液处理尾气时发生反应的离子方程式是 。 (4)精制 AlCl3 粗产品时,需加入少量物质 X。X 可能是下列物质中的 。 (填 字母) A.FeCl2 固体 B.Fe 粉 C.Al 粉 (5)精制无水 AlCl3 合格品中,AlCl3 的质量分数不得低于 96%。现称取 16.25g 精制 后的无水 AlCl3 样品,溶于过量的 NaOH 溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼 烧、 冷却、 称重, 其残留固体质量为 0. 16g。 试计算该样品中 AlCl3 的质量分数 (写 出计算过程) 。 答案 (1)跟 C 反应,提供反应所需要的热量。 高温 (2)A12O3+3C12+3C 2A1C13+3CO (3)SO32-+C12+H2O SO42-+2C1-+2H+ (4)C (5)解:2FeC13 - 2Fe(OH)3 - Fe2O3 2×162.5 160

m( FeC13 )
m( FeC13 ) = w( A1C13 ) =

0.16g

0.16 g × 2 × 162.5 = 0.325 g 160 16.25 g ? 0.325 g × 100% = 98% 16.25 g

4、 (09 年天津理综·9)海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居 全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下:

5

(1)请列举海水淡化的两种方法: 、 。 (2)将 NaCl 溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有 H2、 、 、或 H 2、 。 (3)步骤Ⅰ中已获得 Br2,步骤Ⅱ中又将 Br2 还原为 Br,其目的为 。 (4) 步骤Ⅱ用 SO2 水溶液吸收 Br2, 吸收率可达 95%, 有关反应的离子方程式为 , 由此反应可知, 除环境保护外, 在工业生产中应解决的主要问题是 。 (5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2 的沸点为 59℃。微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,了如下装置简图:

请你参与分析讨论: 。 ①图中仪器 B 的名称: ②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是 。 ③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条 。 件: ④C 中液体产生颜色为 。为除去该产物中仍残留的少量 Cl2,可向其中加入 NaBr 溶液,充分反应后,再进行的分离操作是 。 答案: 答案 (1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其其他合理答案中的任意两种 (2)Cl2 NaOH NaClO (3)富集溴元素 + - - (4)Br2+SO2+2H2O=4H +SO42 +2Br 强酸对设备的严重腐蚀 (5)①冷凝管 ②Br2 腐蚀橡胶③控制温度计 b 的温度,并收集 59℃的馏分④深红棕色 分液(或蒸馏) 5、 年江苏化学·15)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙 (09 + + + (含有少量 Na 、Al3 、Fe3 等杂志)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O 的质量 分数为 97.0%~103.0%)的主要流程如下:

(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的 pH 为 8.0~8.5,以出去溶液中的少量 Al3 、 + Fe3 。检验 Fe(OH)3 是否沉淀完全的试验操作是 。 (2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的 pH 约为 4.0,其目的有:①将溶液中的少量



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Ca(OH)2 转化为 CaCl2;②防止 Ca2 在蒸发时水解;③ 。 - (3)测定样品中 Cl 含量的方法是:a.称取 0.7500g 样品,溶解,在 250mL 容量瓶中定 - 容;b.量取 25.00mL 待测溶液于锥形瓶中;c.用 0.05000mol·L 1AgNO3 溶液滴定至终点,消 耗 AgNO3 溶液体积的平均值为 20.39mL。 ①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有 。 ②计算上述样品中 CaCl2·2H2O 的质量分数为 。 ③若用上述办法测定的样品中 CaCl2·2H2O 的质量分数偏高(测定过程中产生的误差 可忽略) ,其可能原因有 ; 。 答案: ,若不出现血红色,则表明 Fe(OH)3 沉 答案 (1)取少量上层清液,滴加 KSCN 溶液, 淀完全。 (2)防止溶液吸收空气中 CO2; (3)①酸式滴定管;②99.9%; ③样品中存在少量的 NaCl;少量的 CaCl2·2H2O 失水。



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