微专题突破14物质制备与实验方案设计考点透视（学案）（教师版）_05高考化学_2025年新高考资料_二轮复习_01高考语文等多个文件

微专题突破14 物质制备与实验方案设计考点透视 要做更多的仪器，还要更多地测量。阿斯顿(质谱仪的发明者) 目标定位 1．知道物质制备方案设计的原则及解答物质制备型实验综合题的思维模型。 2．能根据题意确定物质制备实验中控制条件的方法。 教学重点难点 1．溶解度的应用——分离提纯。 2．实验条件控制方法。 3．物质制备方案的设计。 教学方法 讨论、归纳 教学过程 【规律点和易错点】 孙猴子七十二般变化，都逃不出你的手心 1．物质制备答题得分点 2．定量实验 （1）概述 定量实验是利用专用仪器和化学反应计量关系来认识客观世界的一种化学方法，是以定性实验为基础的研 究。定量实验包括对实验的设计和误差分析等内容。 定量实验的一般过程是：取样→试样的溶解→干扰组分的分离→测定方法的选择及数据的测定→数据 的分析处理及结果的表示。 定量实验的核心是“定量”，因而实验的设计应围绕“定什么量”、“如何定量”、“如何精确定量”展 开，实验设计应实现以下三个原理的整合： ①实验原理：定量实验中采用的化学原理（包括反应原理、定义式）和化学计量关系。 ②操作原理：为准确实现实验原理采用的操作步骤和专用仪器，使用与要求配套的操作步骤。 ③仪器原理：定量实验中专用仪器的设计原理和使用方法。微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 （2）应考策略 从原理、仪器、操作、数据处理及误差分析等方面，研究3大定量实验“一定物质的量浓度溶液的配制”、 “酸碱中和滴定”(及由此滴定推广出的沉淀滴定、氧化还原滴定等分析滴定的方法)、“中和热的测定”。 3．温度的控制、溶液酸碱性的控制 实验条件控制 目的 解题指导 要充分利用题给信息，尤其关注物质受热易分解(分解 温度)、物质的熔点和沸点、升华等信息。 Ⅰ水浴、油浴和冰水浴 (1)加热有利于反应速率的加快 (2)控制反应在一定温度范围内进 ①温度不超过100 ℃的反应，用水浴加热。 行的目的： 优点：受热均匀、温度可控(油浴的温度超过 ①若温度过低，则反应速率(或溶 100℃) 解速率)较慢 ②冰水浴可防止物质受热分解[如HO、NaHCO 、 2 2 3 控制温度 ②若温度过高，则某些物质会分解 NH ·HO、AgNO、浓硝酸、NH Cl等铵盐、 3 2 3 4 或挥发 NaClO、NaClO、草酸等物质] 2 ③对于有气体参与的反应，控制反 ③物质分离时使用冰水冷却，有利于降低产品的溶解 应在较低温度下进行，有利于提高 度，提高产量 气体在溶液中的浓度(如氯气置换 碘的反应) Ⅱ对于放热反应，通过缓慢通入(或加入)反应物， 可防止反应所产生的热量使体系升温过快 Ⅲ对于有气体参与的反应，控制反应在较低温度下 进行，有利于提高气体在溶液中的浓度 ①对照题给信息表，通过金属离子形成氢氧化物开始 ①控制溶液的pH范围，使杂质金 沉淀和完全沉淀的pH，控制溶液的pH范围，将杂质 控制溶液 属离子形成氢氧化物沉淀，从而达 金属离子(一种或几种)除去 的酸碱性 到除去杂质金属离子的目的 ②为防止FeSO 水解，在配制FeSO 溶液时要加入稀硫 ②防止盐类水解 4 4 酸 【说明】加热的方式 加热方式 适用范围 直接加热 瓷质、金属质或小而薄的玻璃仪器(如试管)等 隔陶土网加热 较大的玻璃反应器(如烧杯、烧瓶等) ①需严格控制温度(如硝基苯的制备) 热浴(水浴、油浴、沙浴等) ②需反应混合液静止(如银镜反应) ③蒸馏沸点差较小的混合液 4．减缓化学反应速率的操作 操作 说明 减缓通入气体的速率 有气体参与的反应 减缓滴入反应液的速率 用分液漏斗加入的反应物 分批加入反应物 放热反应或有气体生成的反应 将反应器置于冰水浴中 降低温度 考考位位位 （2021·江苏卷节选）制备MnO 。MnCO 经热解、酸浸等步骤可制备MnO 。MnCO 在空气气流中热解得 2 3 2 3 到三种价态锰的氧化物，锰元素所占比例随热解温度变化的曲线如图所示。 2 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找已知：MnO与酸反应生成Mn2＋；MnO 氧化性强于Cl ，加热条件下MnO 在酸性溶液中转化为MnO 和 2 3 2 2 3 2 Mn2＋。为获得较高产率的 MnO ，请补充实验方案：取一定量 MnCO 置于热解装置中，通空气气流， 2 3 _____________ _________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________，固体干燥，得 到MnO (可选用的试剂：1 mol·L－1 HSO 溶液、2 mol·L－1 HCl溶液、0.1 mol·L－1 BaCl 溶液、AgNO 溶液)。 2 2 4 2 3 【答案】加热到450℃充分反应一段时间，将固体冷却后研成粉末，边搅拌边加入一定量 1 mol·L－1稀 HSO ，加热，充分反应后过滤，洗涤，直到取最后一次洗涤滤液加盐酸酸化的 0.1 mol·L－1 BaCl 溶液不变浑 2 4 2 浊 【分析过程】 [解题归纳] ①若有图像，则可从图像中读出所需控制的温度、pH、物质的量之比等； ②根据已知信息确定要选用的试剂，注意试剂的规格(标明浓度)； ③将生成物进行分离(过滤、洗涤、干燥等)； ④根据提供的试剂确定已洗涤干净的操作； ⑤检查是否有遗漏，语言组织是否合适。 【问题解决1】 （2024·南京模拟）硫酸亚铁晶体(FeSO ·7HO)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含 4 2 Fe O、Fe O 等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图： 2 3 3 4微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 固定其他条件不变，反应温度、反应时间、铁粉过量系数[]分别对“滤液”中Fe3＋还原率的影响如图1、图 2、图3所示。 设计由100 mL“滤液”[其中c(Fe3＋)＝0.8 mol·L－1]制备硫酸亚铁粗品的实验方案： _________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________。 (须使用的试剂和仪器：铁粉、冰水、真空蒸发仪) 【答案】在80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入2.688 g铁粉，搅拌下反应2 h后，过滤；滤液在真空 蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤 【解析】由图可知温度在80℃时还原率最高，因此温度选80℃；在铁粉过量系数为1.2时还原率最高，因 此过量系数为1.2；在前两者相同时反应时间2 h时还原率高，因此反应时间控制在2 h，结合过量系数可得：应 加入铁粉的量为氯化铁消耗铁粉量的1.2倍，则100 mL“滤液”[其中c(Fe3＋)＝0.8 mol·L－1]，结合反应可知消 耗铁粉0.04 mol，则需加0.04×1.2 mol＝0.048 mol，铁粉质量为0.048×56＝2.688 g，同时为防止硫酸亚铁被氧 化，应在真空蒸发仪中蒸发，然后冷却结晶后过滤，具体步骤为在 80℃水浴加热条件下，向“滤液”中加入 2.688 g铁粉，搅拌下反应2 h后，过滤；滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤。 物质制备中实验条件的控制 考点精练 与pH有关的条件控制 1．化学实验中控制pH的目的 ①抑制金属离子的水解；②除去加入的显酸性或显碱性的物质，防止引入杂质；③选择性除去原料中的某 种或全部的杂质金属离子；④除去生成物中的酸性物质，防止设备腐蚀；⑤除去废液中酸性物质、碱性物质、 重金属离子，防止环境污染；⑥提供酸性或碱性介质参加反应；⑦与生成物反应促进平衡正向移动。 2．溶液pH的测定——pH试纸、pH计 3．控制溶液pH需加入的试剂 ①酸——HCl、HSO 、HNO 、CHCOOH；②碱性物质——Ca(OH) 、NaOH、NaCO 、NaHCO ；③金属 2 4 3 3 2 2 3 3 氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸盐；④酸化前的原物质。 4 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找【感悟一】（2023·南通模拟）一水硫酸四氨合铜[Cu(NH )SO ·HO]是一种易溶于水的晶体，可作高效 3 4 4 2 安全的广谱杀菌剂。 工业上常用Fe3＋、铜粉来制备硫酸铜溶液。 （1）补充完整制取硫酸铜溶液的实验方案：将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和__________________混合溶液 中 ， 铜 粉 完 全 溶 解 后 ， ______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________，得硫酸铜溶液。(实验中可选用试剂：FeCl 溶液、Fe (SO ) 溶液、O 、CuO粉 3 2 4 3 2 末)。 已知：一定浓度的Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示： Fe3＋ Cu2＋ Fe2＋ 开始沉淀 2.4 5.2 7.6 完全沉淀 3.1 6.4 9.6 （2）该方法与铜与浓硫酸直接反应制备硫酸铜溶液相比，优点有不产生污染性气体外，还有 ____________________________________________________________________。 【答案】（1）Fe (SO ) 溶液 向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变)，再向溶液中分批加入CuO 2 4 3 粉末，搅拌，用pH计测得溶液的pH值在3.1～5.2之间，过滤 （2）无需加热、生成等量的硫酸铜溶液所需的 硫酸少、反应速率快 【解析】（1）将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和Fe (SO ) 溶液混合溶液中，酸性条件下铁离子将铜单质溶 2 4 3 解，待铜粉完全溶解后，向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变，将所有的铁元素氧化为三价铁离子)， 再向溶液中分批加入CuO粉末，搅拌，用pH计测得溶液的pH值在3.1～5.2之间(铁离子全部以氢氧化铁沉淀 形式除去而铜离子不沉淀)，过滤，得硫酸铜溶液；（2）该方法与铜与浓硫酸直接反应制备硫酸铜溶液相比， 优点有不产生污染性气体，还有无需加热、生成等量的硫酸铜溶液所需的硫酸少、反应速率快。 【感悟二】（2023·江苏）实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO ·HO，其实验过程可表示为 4 2 制取MgSO ·HO晶体。在如下图所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的MgSO 浆料与HSO 溶液充分 4 2 3 2 4 反应。MgSO 浆料与HSO 溶液的加料方式是____________________________________________________；补 3 2 4 充完整制取MgSO ·HO晶体的实验方案：向含有少量Fe3＋、Al3＋的MgSO 溶液中，___________________ 4 2 4 _________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________。(已知：Fe3＋、Al3＋在pH≥5时完全 转化为氢氧化物沉淀；室温下从MgSO 饱和溶液中结晶出MgSO ·7HO，MgSO ·7HO在150～170℃下干燥 4 4 2 4 2 得到MgSO ·HO，实验中需要使用MgO粉末) 4 2 【答案】用滴液漏斗向盛有MgSO 浆料的三颈烧瓶中缓慢滴加硫酸溶液 分批加入少量氧化镁粉末，搅拌， 3 直至用pH试纸测得pH≥5，过滤；将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170℃干燥 【解析】在进行含固体物质的反应物与液体反应的实验时，应将含固体物质的反应物放在三颈烧瓶中，通 过滴液漏斗滴加液体，HSO 溶液的滴加速率要慢，以免HSO 过量；根据题意，首先需要调节pH≥5以除去 2 4 2 4 Fe3＋、Al3＋杂质，需要用到的试剂为MgO粉末，操作细节为分批加入少量MgO粉末，以免pH过高，不断搅拌 进行反应直至检测到pH≥5，然后过滤除去氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；根据题目信息，室温下结晶只能得到 MgSO ·7HO，因此需要在150～170℃下干燥得到MgSO ·HO，操作细节为将滤液蒸发浓缩、降温至室温结 4 2 4 2 晶，过滤，所得晶体在150～170℃干燥。微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 与温度有关的条件控制 1．实验中控制较低的温度可能是防止物质挥发或是增加物质的溶解量或是防止物质分解速率加快。 2．控制温度不能过高，可能是防止发生副反应或从化学平衡移动原理考虑。 【感悟】（2024·泰泰泰泰泰泰泰泰）（4）制备MnO。MnO(难溶于水的黑色晶体)可通过空气氧化Mn2＋制 3 4 3 4 得，制备时溶液的温度和pH对MnO 的产率影响如图所示。请补充完整由净化后的含Mn2＋的滤液制备较纯净 3 4 的MnO 的实验方案：取一定量的含Mn2＋的滤液于三颈烧瓶中，___________________________________ 3 4 _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________，真空40℃干燥得产品MnO。(必 3 4 须使用的试剂：空气、蒸馏水、氨水、稀硝酸、AgNO 溶液。) 3 【答案】（4）加热维持在温度50℃，不断搅拌下边通空气边加氨水调节溶液的pH值并维持在8.3左右， 直至有大量黑色沉淀生成时，静置，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加稀硝酸 酸化的硝酸银，若无沉淀生成 【解析】根据图中信息，由净化后的含Mn2＋的滤液制备较纯净的MnO 的实验方案：取一定量的含Mn2＋ 3 4 的滤液于三颈烧瓶中，加热维持在温度50℃，不断搅拌下边通空气边加氨水调节溶液的pH值并维持在8.3左 右，直至有大量黑色沉淀生成时，静置，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加稀 硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，再真空40℃干燥得产品MnO ；故答案为：加热维持在温度50℃，不断搅 3 4 拌下边通空气边加氨水调节溶液的pH值并维持在8.3左右，直至有大量黑色沉淀生成时，静置，过滤，用蒸馏 水洗涤沉淀至取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成。 与试剂有关的条件控制 1．试剂的用量、浓度或滴加速度等。 2．试剂的状态与固体表面积的大小。 【感悟】（2024·南京市二模）实验室以(NH )CO 和Cu(OH) 为原料制备高纯Cu (OH)CO 的方法如下： 4 2 3 2 2 2 3 （1）“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，提高铜元素浸出率的方法有 _______________________________________________________________________(答两点)。 （2）“蒸氨”在如图－1所示的实验装置中进行。 ①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。 ②实验采用三个盛有水的洗气瓶吸收尾气的目的为_________________________________________________； 与 图 － 1 所 示 洗 气 瓶 相 比 ， 采 用 图 － 2 所 示 装 置 的 优 点 为 _________________________________________________。 ③实验采用真空泵持续抽气，稳定的气流有利于真空泵的使用。实验中控制反应温度由 80℃升高至95℃， 采用变温加热操作的原因为_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 。 6 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找图－1 图－2 （3）已知：①K (BaSO)＝1.0×10－20； sp 4 ②Cu2＋＋4NH ＝[Cu(NH )]2＋ K＝2.0×1013； 3 3 4 ③沉淀速率过快时，Cu(OH) 絮状沉淀易裹挟杂质。 2 以CuSO •5HO固体为原料，补充完整制备纯净Cu(OH) 的实验方案：取一定质量的CuSO •5HO固体分 4 2 2 4 2 批 加 入 蒸 馏 水 中 ， 搅 拌 至 完 全 溶 解 ， ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________，低温烘干。 (须使用的试剂：浓氨水、1 mol·L－1 NaOH溶液、0.1 mol·L－1 BaCl 溶液、蒸馏水) 2 【答案】（1）加快搅拌速率、延长浸取时间 （2）①2Cu(NH )CO＋HO====Cu (OH)CO↓＋CO↑ 3 2 3 2 2 2 3 2 ＋4NH ↑ ②提高氨气吸收率，防止污染空气 增大气体与水的接触面积，提高氨气吸收率；组装简单且气密 3 性更好 ③反应初期反应物浓度高，温度较低可避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低，升高温 度有利于提高分解产生气体的速率，以上均有利于获得稳定的气流 （3）边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生 的沉淀完全溶解，滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成， 过滤；用蒸馏水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤滤液中滴加0.1 mol·L－1 BaCl 溶液无明显现象 2 【解析】以(NH )CO 和Cu(OH) 为原料制备高纯Cu (OH)CO 时，先将(NH )CO 溶液加入Cu(OH) 固 4 2 3 2 2 2 3 4 2 3 2 体中进行浸取，得到Cu(NH )CO 溶液，再进行蒸氨，便可得到Cu (OH)CO。 3 2 3 2 2 3 （1）“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，可通过增大接触时间、增大接触面积提高铜元素浸出 率，具体方法有：加快搅拌速率、延长浸取时间；（2）①三颈烧瓶中，通过蒸氨，Cu(NH )CO 转化为 3 2 3 Cu (OH)CO，同时生成二氧化碳气体，发生反应的化学方程式为2Cu(NH )CO＋HO====Cu (OH)CO↓＋ 2 2 3 3 2 3 2 2 2 3 CO↑＋4NH ↑；②实验产生的氨气是大气污染物，需要进行处理，以防污染大气，则采用三个盛有水的洗气 2 3 瓶吸收尾气的目的为提高氨气吸收率，防止污染空气；图中装置为一整体，不需另加导管，且密封性好，氨气 与水的接触面积大，吸收效果好，则与图－1所示洗气瓶相比，采用图－2所示装置的优点为：增大气体与水的 接触面积，提高氨气吸收率；组装简单且气密性更好；③在整个蒸氨过程中，溶液的浓度由大到小，实验中控 制反应温度由80℃升高至95℃，可控制气体的生成速率，则采用变温加热操作的原因为：反应初期反应物浓度 高，温度较低可避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低，升高温度有利于提高分解产生气体的速 率，以上均有利于获得稳定的气流；（3）以CuSO •5HO固体为原料制备纯净Cu(OH)，若直接滴加NaOH， 4 2 2 生成Cu(OH) 的速率过快，Cu(OH) 絮状沉淀易裹挟杂质，若先将Cu2＋转化为[Cu(NH )]2＋，再转化为 2 2 3 4 Cu(OH)，可控制生成Cu(OH) 的速率，使Cu(OH) 缓慢生成，则实验方案为：取一定质量的CuSO •5HO固 2 2 2 4 2 体分批加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解，边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生的沉淀完全溶解，滴加1 mol·L －1 NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成，过滤；用蒸馏水洗涤沉淀，直至 向最后一次洗涤滤液中滴加1 mol·L－1 BaCl 溶液无明显现象，低温烘干。 2 【点睛】须使用的试剂：浓氨水，也暗示我们在设计实验方案时，应往CuSO 溶液中先加入氨水。 4 【问题解决2】 （2023·无锡调研）实验室以废旧锂电池正极材料(含LiCoO 及少量Al、Fe等)为原料制备Co O。 2 3 4微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 “沉钴”时，也可先制得CoCO 再制备Co O 。CoCO 在空气中热分解，测得剩余固体质量与起始CoCO 3 3 4 3 3 的质量的比值(剩余固体的质量分数)随温度变化曲线如图乙所示。为获得较高产率的Co O ，请补充实验方案： 3 4 取反萃取后得到的水相，___________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (可选用的试剂：0.1 mol·L－1 NH HCO 溶液、空气、0.1 mol·L－1 HCl溶液、0.1 mol·L－1 BaCl 溶液)。 4 3 2 【答案】边搅拌边滴加0.1 mol·L－1 NH HCO 溶液，至不再产生沉淀，过滤、洗涤，取最后一次洗涤液加 4 3 入0.1 mol·L－1 HCl溶液酸化，再加入0.1 mol·L－1 BaCl 溶液无浑浊(或无沉淀)生成，得CoCO 固体，将 2 3 CoCO 固体置于加热装置中，通入空气气流，在400～600 ℃温度下煅烧至恒重即可 3 【解析】灼烧CoCO 制备Co O 时，若CoCO 全部转化为Co O，n(Co O)＝n(CoCO)，则1 mol CoCO 生 3 3 4 3 3 4 3 4 3 3 成 mol Co O ，剩余固体质量与起始CoCO 的质量的比值＝×100%＝67.5%，对照图乙曲线关系可知，制备 3 4 3 Co O 需要控制灼烧温度为400～600 ℃，结合题给条件可设计实验方案。 3 4 新情境下物质制备方案的设计 1．实验设计方案解题模式 2．思考角度 选择 能达成目的、不引入杂质，根据试剂的性质选择合适的条件 用量 过量能提高与之反应的物质转化率，过量试剂要除去 试剂 能将前面加入的物质除去 加入顺序 不同的加入顺序可能发生副反应 控制合适的pH 让某些金属离子沉淀 酸碱性或pH 减小pH 可抑制阳离子(或促进阴离子)水解 增大pH 可促进阳离子(或抑制阴离子)水解 利用物质的热稳定性 促进或防止物质分解 温度 利用物质的溶解度变化 制取或分离物质 控制一定温度 以减小副反应的发生 过滤 固液混合物 分离 蒸馏 沸点不同的互溶液体 萃取 溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度不同 8 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找蒸发结晶 适用于溶解度随温度变化不大，对热稳定的物质 结晶 降温结晶 适用于溶解度随温度变化较大的物质或结晶水合物 沉淀 是否完全 检验 洗涤 是否干净 3．答题注意点 ①若有图像可从图像中读出所需控制的温度、pH、物质的量比等； ②根据已知信息确定选用的试剂，注意试剂的规格(标明浓度及用量)、选用的试剂不一定要用，文字表达 要准确与规范； ③将生成物进行分离(过滤、洗涤、干燥等操作)； ④根据提供的试剂确定洗涤干燥的操作； ⑤检查是否有遗漏，语言组织是否合适。 考点精练 （2024·徐州上学期期中）絮凝剂聚合氯化铝{[Al(OH)Cl] ，a＝1～5}广泛用于废水处理。由偏铝酸钙 2 a b m [Ca(AlO)]制备聚合氯化铝的一种工艺流程如下： 2 2 已知：[Al(OH)Cl] 的絮凝效果可用盐基度(盐基度＝)衡量，当盐基度为0.60～0.85时，絮凝效果较好。 2 a b m （1）“碱溶”时，化学反应方程式为_______________________________________________。 （2）“沉降”时，温度需控制在40℃左右，主要原因是___________________________________________ _______________________________；若滤液浓度较大，则通入过量CO 不利于减少Al(OH) 滤饼中的杂质，其 2 3 原因是___________________________________________________。 （3）“酸化”时的装置如图所示，仪器A的名称为__________________，若要使产品盐基度为，则a＝ ___________。先将Al(OH) 滤饼分散在蒸馏水中，再向其中滴加一定量的盐酸，与直接向滤饼中加盐酸相比， 3 优点是____________________________________________________________________。 （4）已知溶液pH不同时，钒元素与铝元素存在形式如下表所示，补充完整利用含HV O－、AlO2－的碱性 2 5 废水制取聚合氯化铝的实验方案：取适量废水，______________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯 化铝。(实验中须使用的试剂有：0.1 mol·L－1 HCl、5%的双氧水、蒸馏水、AgNO 溶液) 3 化合价 pH=5 pH=13 ＋4价V VO(OH) 沉淀 HV O－ 2 2 5 ＋5价V VO3－ VO3－ 4 4 ＋3价Al Al(OH) 沉淀 AlO2－ 3 【答案】（1）Ca(AlO)＋NaCO＝CaCO↓＋2NaAlO （2）①温度过低，反应速率慢，温度过高二氧 2 2 2 3 3 2 化碳在水中的溶解度小 ②滤液浓度较大时通入过量CO 生成氢氧化铝和碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠 2 低，更易析出形成杂质 （3）①分液漏斗(或滴液漏斗) ②4 ③能得到均一的聚合氯化铝 （4）向废水中微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 加入稍过量的5%的双氧水充分反应，然后用0.1 mol·L－1 HCl调节溶液的pH至5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀， 取最后一次洗涤滤液，加入AgNO 溶液不产生白色沉淀，将氢氧化铝沉淀分散到蒸馏水中 3 【解析】Ca(AlO) 通过碱浸，发生复分解反应生成CaCO 和NaAlO ，则沉淀I主要为CaCO ，可能含有 2 2 3 2 3 部分 Ca(OH) ，向 NaAlO 溶液中通入二氧化碳得到 Al(OH) ，过滤后用水洗涤然后加入盐酸酸化得到 2 2 3 [Al(OH)Cl ]。 2 a 6－a n （1）碱溶时，Ca(AlO) 与NaCO 反应生成CaCO 和NaAlO ，化学方程式为：Ca(AlO)＋NaCO＝ 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3 CaCO↓＋2NaAlO ；（2）温度越高，二氧化碳溶解度越小，导致反应不充分，温度过低，反应速率慢，所以 3 2 温度控制在40℃左右；NaAlO 浓度较大时通入过量CO 生成氢氧化铝和碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠低， 2 2 更易析出形成杂质；（3）根据A的构造，A为分液漏斗；产品盐基度为，即=，得a=2b；根据[Al(OH)Cl] 2 a b m 由电荷守恒得：a＋b=6，解得a=4，b=2；在水溶液中反应比在固体中反应更充分，所以相比与直接向滤饼加盐 酸的优点是：能得到均一的聚合氯化铝，反应更充分；（3）根据表中数据知，要想得到氢氧化铝沉淀，溶液的 pH=5，且V元素为＋5价，要使＋4价的V元素转化为＋5价的V元素，需要加入氧化剂5%的双氧水，且用 0.1 mol·L－1 HCl调节溶液的pH为5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，取最后一次洗涤滤液，加入AgNO 溶液不产 3 生白色沉淀，将氢氧化铝沉淀分散到蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。 【问题解决3】 （2023·盐城市五校联考）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少 量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO •6HO)： 4 2 常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ 开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 NiSO 质量分数随温度变化曲线如图所示，已知当pH控制在3.0时，结晶得到NiSO ·6HO晶体外观最符 4 4 2 合要求。请补充由滤液③得到NiSO ·6HO晶体的实验方案：__________________________________________ 4 2 ______________________________________________________________________________，得到NiSO ·6HO 4 2 晶体(实验中须使用的试剂：1 mol·L－1 HSO 溶液、乙醇)。 2 4 【答案】向滤液中加入1 mol·L－1 HSO 溶液，控制pH为3.0，蒸发浓缩，降温至28 ℃结晶，趁热过滤， 2 4 用乙醇洗涤，低温干燥 【解析】由工艺流程图可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可以除去油脂，并与铝及其氧化 物发生反应，得到的滤液①含有Na[Al(OH)]，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀硫酸 4 酸浸后，得到含有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋的滤液②，Fe2＋经HO 氧化为Fe3＋后，加入NaOH溶液调节pH使Fe3＋转 2 2 化为Fe(OH) 沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体。 3 由图可知，应控制温度在28℃以上，可得到NiSO ·6HO，且NiSO 易溶于水，不溶于乙醇，可以向滤液 4 2 4 中加入1 mol·L－1 HSO ，控制pH为3.0，蒸发浓缩，降温至28℃结晶，趁热过滤，用乙醇洗涤，低温干燥。 2 4 10 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找溶解度曲线在实验中的应用 结晶 加热，蒸发结晶——适用于B物质曲线 方法 加热浓缩，冷却结晶——适用于A物质曲线或带结晶水合物晶体 得到晶体（希望越多越好）。如“加热浓缩、趁热过滤“得A的滤液， 溶解度/g 过滤 再“冷却结晶，过滤”获得A晶体， A 目的 获得饱和（或浓的）滤液（希望滤液中的溶质损失越少越好）。“加热 浓缩、趁热过滤”获得A的滤液 既要除去杂质，又要减少损失。从C溶液中得到C晶体，“加热浓缩、 B 洗涤 趁热过滤”再“热水洗涤”（①冰（热）水洗涤；②溶液洗涤：乙醇、 目的 盐或酸溶液） C 防止物质分解、使物质充分溶解、减少晶体的损失等，要具体问题具体 0 温度/℃ 控温 分析。设计实验步骤或操作时，若对温度有特别要求，则需要写明具体 目的 数据 【说明】利用溶解度曲线制备几种常见物质的方法 制备物质 溶解度曲线 分析 答题指导 将温度控制在60℃，可获得浓 （1）60℃时形成拐点，FeSO 的 4 度较高的FeSO 溶液，浓缩形 FeSO ·7HO 溶解度最大 4 4 2 成饱和溶液，再降低温度到0 晶体 （ 2 ） 低 于 60℃ 结 晶 的 是 ℃ ， 可 析 出 最 多 的 FeSO ·7HO晶体 4 2 FeSO ·7HO晶体 4 2 保持60℃左右蒸发浓缩，冷却 ZnSO 4 溶解度曲线在60℃时形成拐点 至室温结晶，过滤，用酒精洗 晶体 涤，干燥 （1）在34℃时形成拐点，低于 在高于34℃条件下蒸发结晶， 34℃，NaSO ·7HO 会结晶析 无水 2 3 2 而且要趁热过滤，否则无水 出 NaSO NaSO 中 会 混 有 2 3 （2）高于 34℃时析出无水 2 3 NaSO ·7HO，导致产品不纯 NaSO 2 3 2 2 3 （1）60℃时形成交叉点 从 MnSO 和 MgSO 混合溶液 MnSO ·HO （2）高于60℃时，MnSO ·HO 4 4 4 2 4 2 中得到MnSO ·HO，需控制 晶体 的溶解度减小，而MgSO ·6HO 4 2 4 2 结晶温度高于60℃ 的溶解度增大 考点精练 （2023·江苏省南通市二模）实验室以含锰废液为原料可以制取MnSO ，部分实验过程如下： 4 已知室温下，部分难溶电解质的溶度积常数如下表： 难溶电解质 Fe(OH) Mn(OH) MnF CaF MgF 3 2 2 2 2 K 4.0×10－38 4.0×10－14 1.2×10－3 1.6×10－10 6.4×10－9 sp （1）经检测，含锰废液中c(Mn2＋)＝0.2 mol·L－1、c(Na＋)＝0.6 mol·L－1、c(Fe2＋)＝0.2 mol·L－1，还含 SO 2－及少量Ca2＋、Mg2＋。“氧化”阶段，HO 用量为理论用量的1.1倍。 4 2 2 ①“氧化”1 L该废液，需要加入HO 的物质的量为__________________。 2 2 ②检验Fe2＋已经完全被氧化的方法是__________________________________________________________。 （2）“除杂I”加入MnCO 调节溶液pH＝4。该过程中发生反应的离子方程式为 3 __________________________________________________________。 （3）“除杂Ⅱ”中反应之一为MnF＋Ca2＋ CaF＋Mn2＋。结合反应的平衡常数解释用MnF 能除去Ca2 2 2 2 ＋的原因：_______________________________________________________。微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 （4）已知MnSO 和NaSO 的溶解度如图所示。请补充完整由粗MnSO 溶液制取MnSO •HO晶体的实验 4 2 4 4 4 2 方案：取实验所得粗MnSO 溶液，________________________________________________________________ 4 _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ____________________，得到MnSO •HO晶体。(可选用的试剂：1 mol·L－1 NaHCO 溶液，1 mol·L－1 4 2 3 HSO 溶液，1 mol·L－1盐酸) 2 4 （5）如图为不同温度下硫酸锰焙烧2小时后残留固体的X－射线衍射图。由MnSO 固体制取活性MnO 的 4 2 3 方案为：将MnSO 固体置于可控温度的反应管中，________________________________________________，将 4 MnO 冷却、研磨、密封包装。(可选用的试剂有：1 mol·L－1 BaCl ，1 mol·L－1 NaOH溶液) 2 3 2 【答案】（1）①0.11 mol ②取少量氧化后溶液，向其中滴加K[Fe(CN)]溶液，无蓝色沉淀生成(或取少 3 6 量氧化后溶液，煮沸，冷却后滴入酸性 KMnO 稀溶液中，溶液变红) （2）2Fe3＋＋3MnCO ＋3HO＝ 4 3 2 2Fe(OH) ＋3Mn2＋＋3CO↑ （3）该反应的平衡常数K＝7.5×106＞105，正向进行程度很大，可以将Ca2＋完全 3 2 除去 （4）向其中加入1 mol·L－1 NaHCO 溶液，边加边振荡，当静置后向上层清液中加入 1 mol·L－1 3 NaHCO 溶液无沉淀生成时停止滴加。过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入1 mol·L－1 HSO 至固体完全溶解，90 3 2 4 ～100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出，趁热过滤 （5）加热到850℃分解2小时，将产生的气体通入1 mol·L－1 NaOH溶液 【解析】含锰废液含Mn2＋、Na＋、Fe2＋，还含SO 2－及少量Ca2＋、Mg2＋，加HO 将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加 4 2 2 碳酸锰调节pH使Fe3＋完全沉淀过滤除去，在滤液中加MnF 使Ca2＋、Mg2＋转化为CaF 、MgF 沉淀过滤除去， 2 2 2 得到粗硫酸锰溶液，据此解答。 （1）①c(Fe2＋)＝0.2 mol·L－1，1 L该废液中含Fe2＋的物质的量为0.2 mol，HO 将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应 2 2 为：2Fe2＋＋HO＋2H＋＝2Fe3＋＋2HO，结合反应可知0.2 mol Fe2＋消耗0.1 mol HO，HO 用量为理论用量 2 2 2 2 2 2 2 的1.1倍，则需要加入0.11 mol HO，故答案为：0.11；②若Fe2＋完全被氧化，则反应后溶液中不含Fe2＋，通 2 2 过检验Fe2＋是否存在确定其是否完全被氧化，可取氧化后溶液加K[Fe(CN)]溶液，看是否出现蓝色沉淀，也 3 6 可利用其还原性，滴加酸性高锰酸钾溶液检验，故答案为：取少量氧化后溶液，向其中滴加K[Fe(CN)]溶液， 3 6 无蓝色沉淀生成(或取少量氧化后溶液，煮沸，冷却后滴入酸性KMnO 稀溶液中，溶液变红)；（2）加碳酸锰 4 12 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找条件调节pH值使Fe3＋完全转化为Fe(OH) 沉淀过滤除去，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋3MnCO＋3HO＝ 3 3 2 2Fe(OH)＋3Mn2＋＋3CO↑，故答案为：2Fe3＋＋3MnCO＋3HO＝2Fe(OH)＋3Mn2＋＋3CO↑；（3）“除杂 3 2 3 2 3 2 Ⅱ”中反应之一为MnF＋Ca2＋ CaF＋Mn2＋，该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝7.5×106＞105，故答案为：该 2 2 反应的平衡常数K＝7.5×106＞105，正向进行程度很大，可以将Ca2＋完全除去；（4）取实验所得粗MnSO 溶液， 4 向其中加入1 mol·L－1 NaHCO 溶液，边加边振荡，将硫酸锰转化为MnCO，当静置后向上层清液中加入1 3 3 mol·L－1 NaHCO 溶液无沉淀生成时确保硫酸锰完全沉淀后停止滴加。过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入1 3 mol·L－1 HSO 至MnCO 固体完全溶解，90～100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出，趁热过滤；故答案为： 2 4 3 向其中加入1 mol·L－1 NaHCO 溶液，边加边振荡，当静置后向上层清液中加入1 mol·L－1 NaHCO 溶液无 3 3 沉淀生成时停止滴加。过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入1 mol·L－1 HSO 至固体完全溶解，90～100℃条件下 2 4 蒸发浓缩至有大量晶体析出，趁热过滤；（5）由图可知加热到850℃分解2小时，MnO 的含量最高，因此应 2 3 控制温度为850℃，产生的气体用1 mol·L－1 NaOH溶液吸收。故答案为：加热到850℃分解2小时，将产生 的气体通入1 mol·L－1 NaOH溶液。 【问题解决4】 （2023·苏州上学期期末）工业上利用高钛炉渣(主要成分为TiO、CaTiO 及SiO、Fe O 等)制备TiO。 2 3 2 2 3 2 已知：①TiO 、FeO 在高温下与NaOH反应生成NaTiO 、NaFeO ，弱碱性条件下NaTiO 、NaFeO 水解 2 3 2 3 2 2 3 2 会生成TiO(OH)、Fe(OH) 沉淀； 2 3 ②TiO(OH) 难溶于稀酸或稀碱，可以溶解在浓酸或浓碱中； 2 ③Fe3＋水解能力显著强于Fe2＋，Fe(OH) 容易吸附沉淀。 3 Ⅰ．硫酸法制备TiO 2 （2）沸腾水解 其他条件不变，初始溶液pH对含Fe3＋的TiO2＋溶液水解率的影响如图所示，pH在1.7～1.8范围内，随着 pH增大，TiO2＋水解率下降的原因是_________________________________________________________________。 （3）产品中TiO 的纯度测定 2 准确称取0.2000 g样品，加入适量浓硫酸，加热至样品完全溶解，冷却后用水稀释，冷却至室温后再加入 铝片将 TiO2＋还原为 Ti3＋，用 0.1000 mol·L－1 NH Fe(SO ) 溶液滴定至终点，平行滴定 3 次，平均消耗 4 4 2 NH Fe(SO ) 溶液18.00 mL。计算样品中TiO 的纯度为___________(已知：Ti3＋可将Fe3＋还原为Fe2＋)。 4 4 2 2 Ⅱ．碱法制备 （4）高钛炉渣与NaOH固体混合灼烧，冷却后加水浸出后得到含大量Fe(OH) 的TiO(OH) 固体，请补充 3 2 完整制取高纯TiO 的实验方案：将浸出后的固体置于容器中，________________ 2 _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________，将TiO(OH) 煅烧得TiO(实验中须使用的 2 2 试剂：稀HSO 、Ti (SO ) 溶液、KSCN溶液、BaCl 溶液)。 2 4 2 4 3 2 【答案】（2）Fe3＋水解产生的H＋抑制了TiO2＋的水解 （3）72.00% （4）加入稀HSO ，边加边搅拌 2 4微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 至不再溶解，反应后，加入Ti (SO ) 溶液，至取上层清液滴加KSCN溶液不显红色，过滤，洗涤至取最后一次 2 4 3 洗涤滤液加入BaCl 溶液无浑浊 2 【解析】高钛炉渣(主要成分为TiO 、CaTiO 及SiO 、Fe O)中加入浓硫酸焙烧，CaTiO 转化为TiOSO 、 2 3 2 2 3 3 4 CaSO ，然后加入稀硫酸“浸取”，经过滤得到的酸浸渣为SiO 、CaSO ，滤液中含TiOSO 、Fe (SO ) ，滤液 4 2 4 4 2 4 3 经沸腾水解，过滤得到TiO(OH)，TiO(OH) 经系列处理得到TiO。 2 2 2 （2）由图可知，pH在1.7～1.8范围内，随着pH增大，Fe3＋的水解率增大，Fe3＋水解产生的H＋抑制了 TiO2＋的水解，从而使TiO2＋水解率下降；（3）根据原子守恒和得失电子守恒可得测定过程中的关系式为：TiO 2 ～TiO2＋～Ti3＋～NH Fe(SO )，则n(TiO)＝n[NH Fe(SO )]＝0.1000 mol·L－1×0.018L＝1.8×10－3 mol， 4 4 2 2 4 4 2 m(TiO)＝1.8 10－3 mol 80 g·mol－1＝0.144 g，样品中TiO 的纯度为×100%＝72.00%；（4）根据已知① 2 2 可知，高钛炉渣与NaOH固体混合灼烧，冷却后加水浸出后得到含大量Fe(OH) 的TiO(OH) 固体，为了除去 3 2 × × Fe(OH)，根据已知②和题给试剂，应将浸出后的固体置于容器中，加入稀HSO ，边加边搅拌至不再溶解，此 3 2 4 时Fe(OH) 完全转化为Fe (SO )；根据已知③，结合Ti3＋能将Fe3＋还原为Fe2＋，故上述反应后，加入 3 2 4 3 Ti (SO ) 溶液将Fe3＋还原为Fe2＋，为了检验Fe3＋被完全还原，故需用KSCN溶液检验上层清液中没有Fe3＋；然 2 4 3 后过滤，洗涤，为证明TiO(OH) 洗涤干净，故需用BaCl 溶液检验洗涤液中不含SO 2－；最后将TiO(OH) 煅烧 2 2 4 2 得到TiO；故补充的实验方案为：加入稀HSO ，边加边搅拌至不再溶解，反应后，加入Ti (SO ) 溶液，至取 2 2 4 2 4 3 上层清液滴加KSCN溶液不显红色，过滤，洗涤至取最后一次洗涤滤液加入BaCl 溶液无浑浊。 2 定量计算 1．物质制备实验中，常通过氧化还原滴定、配合滴定，考查物质的含量。 2．获得数据的典型方法——碘量法 碘量法是氧化还原滴定中应用较为广泛的一种方法。I 可作氧化剂，能被Sn2＋、HS等还原剂还 2 2 原理 原；I－可作还原剂，能被IO、Cr O、MnO等氧化剂氧化。碘量法分为直接碘量法和间接碘量法，直 2 接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法，在滴定过程中，I 被还原为I－。 2 高考试题中经常涉及的是间接碘量法(又称滴定碘法)，它是利用I－的还原性与氧化性物质反应产生 应用 I ，遇淀粉溶液显蓝色，再加入NaSO 标准溶液与I 反应，滴定终点的现象为蓝色消失且半分钟内 2 2 2 3 2 不变色，从而测出氧化性物质的含量。 由于定量实验目的性、实用性强，能给予学生较大的创造空间，更能激发学生的学习兴趣，培养学生严谨 求实的科学态度。因此复习过程中注重定性实验拓展到定量实验的探讨。 考点精练 （2024·南通市如皋2泰）CoO可用于制取催化剂，可以由含钻废料（主要成分为CoO ，还含有少量 2 3 SO 、Fe O、Al O 和MgO）经过如下过程进行制取： 2 2 3 2 3 含钴废料— \s\up 0()— \s\up 0()浸取液— \s\up 0()— \s\up 0()— \s\up 0()CoO → → → → → （1）含钴废料用硫酸和NaSO 溶液浸出后，溶液中含有的阳离子是Na＋、H＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋ 2 3 和Mg2＋。 ①写出“浸取”时CoO 所发生反应的离子方程式：_____________________________________________。 2 3 ②“浸取”时含钴废料、硫酸和NaSO 溶液混合的方式为_____________________________________。 2 3 （2）已知：①氧化性Co3＋＞HO； 2 2 ②K (MgF)＝6.4×10－11；CoF 可溶于水；Fe3＋、Al3＋与F－可生成配合物难以沉淀； sp 2 2 ③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的pH如下表所示： Fe3＋ Al3＋ Fe2＋ Co2＋ Mg2＋ 开始沉淀pH 1.9 3.4 6.9 6.6 9.1 沉淀完全pH 3.2 4.7 8.9 9.2 11.1 补 充 完 整 由 “ 浸 取 液 ” 制 取 CoC O• 2HO 的 实 验 方 案 ： 取 一 定 量 的 浸 取 液 ， 2 4 2 ____________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 14 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找____________________________________，过滤，向滤液中滴加 2 mol·L－1 (NH )C O 溶液，……，得到 4 2 2 4 CoC O•2HO晶体，（实验中可选用的试剂是2 mol·L－1的氨水、5%的HO 溶液、K[Fe(CN)]溶液、1 mol·L 2 4 2 2 2 3 6 －1的NH F溶液）。 4 （3）已知：K (CoC O)＝4×10－8、K (HC O)＝5×10－2、K (HC O)＝5×10－5。 sp 2 4 a1 2 2 4 a2 2 2 4 ①反应Co2＋＋HC O CoC O＋2H＋的平衡常数为______________。 2 2 4 2 4 ②制取CoC O•2HO时使用(NH )C O 溶液而不是NaC O 溶液的原因是____________________________ 2 4 2 4 2 2 4 2 2 4 _______________________________________________________。 （4）为测定草酸钴样品的纯度，进行如下实验： ①取草酸钴样品3.000 g，加入100.00 mL 0.1000 mol·L－1酸性KMnO 溶液，加热充分反应至不再有CO 4 2 气体产生（该条件下Co2＋不被氧化，杂质不参与反应）。 ②将溶液冷却，加水稀释定容至250 mL。 ③取25.00 mL溶液，用0.1000 mol·L－1 FeSO 溶液滴定过量的KMnO ，恰好完全反应时消耗18.00 mL 4 4 FeSO 溶液。样品中CoC O•2HO的质量分数为_____________。 4 2 4 2 【答案】（1）①Co O ＋SO2－＋4H＋＝2Co2＋＋SO 2－＋2HO ②先将含钴废料与NaSO 溶液混合，然后 2 3 3 4 2 2 3 在向其中逐滴加入硫酸溶液 （2）向其中边加入5%的HO 溶液，直至取少许溶液加入K[Fe(CN)]溶液，不 2 2 3 6 出现蓝色沉淀时停止加入，再向其中滴加2 mol·L－1氨水，调pH在4.7～6.6之间，过滤，向滤液中滴加1 mol·L－1的NH F溶液直至静置后至上层清液中再滴加NH F溶液无沉淀产生 （3）①62.5 ②防止生成沉淀时 4 4 产生Co(OH)，降低热解后生成CoO中钠元素的含量 （4）97.60% 2 【解析】由含钻废料中主要成分为Co O ，还含有少量SiO 、Fe O 、Al O 和MgO，用硫酸和NaSO 溶液 2 3 2 2 3 2 3 2 3 浸出后，溶液中含有的阳离子是 Na＋、H＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和 Mg2＋，而后经过除杂得到 CoC O•2H O，最终热解得到CoO，据此作答。 2 4 2 （1）“浸取”时Co O 与NaSO 在酸性条件下发生氧化还原反应，所发生反应的离子方程式为：Co O＋ 2 3 2 3 2 3 SO2－＋4H＋＝2Co2＋＋SO 2－＋2HO，“浸取”时含钴废料、硫酸和NaSO 溶液混合的方式为：先将含钴废料 3 4 2 2 3 与NaSO 溶液混合，然后在向其中逐滴加入硫酸溶液，故答案为：Co O＋SO2－＋4H＋＝2Co2＋＋SO 2－＋ 2 3 2 3 3 4 2HO；先将含钴废料与NaSO 溶液混合，然后再向其中逐滴加入硫酸溶液；（2）溶液浸出后，溶液中含有的 2 2 3 阳离子是Na＋、H＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和Mg2＋，题中信息已知Fe3＋、Al3＋与F－可生成配合物难以沉淀， 因此Fe3＋、Al3＋要以氢氧化物形式除去，观察各杂质离子的沉淀pH可知，Fe2＋和Co2＋在转化为氢氧化物过程 中的pH有重叠的部分，因此要先将Fe2＋氧化为Fe3＋，而后调节pH后除去Fe3＋、Al3＋，再根据题中所给信息 CoF 可溶于水而MgF 难溶于水，因此需要加入NH F除去，步骤为：Mg2＋向其中边加入5%的HO 溶液，直至 2 2 4 2 2 取少许溶液加入K[Fe(CN)]溶液，不出现蓝色沉淀时停止加入，再向其中滴加2 mol·L－1氨水，调pH在4.7～ 3 6 6.6之间，过滤，向滤液中滴加1 mol·L－1的NH F溶液直至静置后至上层清液中再滴加NH F溶液无沉淀产生， 4 4 故答案为：向其中边加入5%的HO 溶液，直至取少许溶液加入K[Fe(CN)]溶液，不出现蓝色沉淀时停止加入， 2 2 3 6 再向其中滴加2 mol·L－1氨水，调pH在4.7～6.6之间，过滤，向滤液中滴加1 mol·L－1的NH F溶液直至静置 4 后至上层清液中再滴加NH F溶液无沉淀产生；（3）根据Co2＋＋HC O CoC O＋2H＋可得，K＝＝＝，根 4 2 2 4 2 4 据K (CoC O)＝4×10－8、K (HC O)＝5×10－2、K (HC O)＝5×10－5，可得K＝＝62.5；制取CoC O•2HO时 sp 2 4 a1 2 2 4 a2 2 2 4 2 4 2 使用(NH )C O 溶液而不是NaC O 溶液的原因是：防止生成沉淀时产生Co(OH)，降低热解后生成CoO中钠 4 2 2 4 2 2 4 2 元素的含量；故答案为：62.5；防止生成沉淀时产生Co(OH)，降低热解后生成CoO中钠元素的含量；（4） 2 根据草酸钴样品与酸性KMnO 溶液，加热充分反应至不再有CO 气体产生，该条件下Co2＋不被氧化，杂质不 4 2 参与反应，可知发生的反应为：5CoC O＋2MnO －＋16H＋＝10CO↑＋2Mn2＋＋5Co2＋＋8HO，用FeSO 溶液 2 4 4 2 2 4 滴定过量的KMnO 发生的反应为：5Fe2＋＋MnO －＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4HO，根据反应方程式可知取25.00 4 4 2 mL溶液中过量的n(NaOH)＝0.1000 mol·L－1×18.00×10－3 L×＝3.6×10－4 mol，则CoC O 消耗的n(KMnO )＝ 2 4 4 0.1000 mol·L－1×100.00×10－3 L－3.6×10－4 mol×＝6.4×10－3 mol，由此可知n(CoC O•2HO)＝n(CoC O)＝ 2 4 2 2 4 ×n(KMnO )＝×6.4×10－3 mol＝0.016 mol，故CoC O•2HO的质量分数为：w(CoC O•2HO)＝×100%＝ 4 2 4 2 2 4 2 97.60%，故答案为：97.60%。 【问题解决5】 （2023·江苏16题节选）实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO ·HO，其实验过程可表示为： 4 2微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中MgSO 被O 氧化的速率随pH的变化如上图所示。 3 2 在pH＝6～8范围内，pH增大，浆料中MgSO 的氧化速率增大，其主要原因是 3 _______________________________________________________________________________________________。 【答案】pH增大，抑制SO2－水解，反应物SO2－的浓度增大，故可加快氧化速率 3 3 【解析】由题图可知：在pH＝6～8范围内，pH增大，浆料中MgSO 的氧化速率增大，是由于MgSO 溶液 3 3 显碱性，pH增大抑制了SO2－的水解，反应物SO2－的浓度增大，故可加快氧化速率。 3 3 实验操作的目的、原因及解释 根据有关原理解释操作目的，依据所给的图像，结合有关原理解释曲线变化原因。 考点精练 （2024·南师大苏州实验学校零模考节选）废弃的锂离子电池中含有多种金属元素，需回收处理。柠檬酸 因具有酸性和较好的络合性，可用于浸出金属离子并得到柠檬酸浸出液。如图是某小组研究从柠檬酸浸出液中 分离出铜并制备碱式碳酸铜[xCuCO·yCu（OH）·zHO]的制备流程。 3 2 2 — \s\up 0()— \s\up 0()— \s\up 0()— \s\up 0() → → → → （1）在“调pH分离铜”的步骤中，理论上铜离子完全沉淀时pH为6.67，本实验中测得pH＝8时铜的沉 淀率仅为7.2％，远小于理论分析结果，可能的原因为_________________________________________________ _________________________________________。 （2）在“还原法沉铜”的步骤中，利用抗坏血酸（C HO）能有效的将Cu（Ⅱ）还原成金属Cu。抗坏血 6 8 6 酸（C HO）易被氧化为脱氢抗坏血酸（C HO）；且抗坏血酸受热易分解。 6 8 6 6 6 6 ①抗坏血酸还原Cu(OH) 的离子方程式为________________________________________________。 2 ②某实验小组研究了相同条件下温度对Cu沉淀率的影响。从如图可以看出，随着温度的升高，相同时间内 Cu的沉淀率先逐渐增加，在80 ℃时达到最高点，后略有下降，下降可能的原因是______________________ _______________________________________________________________________________________________。 【答案】（1）柠檬酸具有较好的络合性，结合铜离子的能力强于氢氧根离子 （2）①C HO＋Cu(OH) 6 8 6 2 ＝C HO＋Cu＋2HO ②反应开始阶段，随温度升高，反应速率较快，有利于铜的沉淀，但抗坏血酸不稳定， 6 6 6 2 受热易分解，温度过高使其分解导致还原性降低，还原铜的能力降低 【解析】柠檬酸浸出液中加入碱调节pH，转化生成Cu(OH)，加入抗坏血酸还原得到铜单质，所得铜粉制 2 备为CuSO 溶液后，经一系列反应制得碱式碳酸铜。 4 （1）结合题干信息，柠檬酸具有较好的络合性，结合Cu2＋的能力强于OH－；（2）①抗坏血酸还原 Cu(OH) 的离子方程式为C HO＋Cu(OH)＝C HO＋Cu＋2HO；②反应开始阶段，随温度升高，反应速率 2 6 8 6 2 6 6 6 2 较快，有利于铜的沉淀，但抗坏血酸不稳定，受热易分解，温度过高使其分解导致还原性降低，还原铜的能力 降低。 成功体验 1．（2024·南通市海安市）制备锂离子电池的正极材料的前体FePO 的一种流程如下： 4 16 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找酸浸—\s\up 4()纯化—\s\up 4()FeS调节 —→ —→ O4、p H 资料：i．磷灰石的主要成分是Ca (PO )F 5 4 3 ii．Ca(HPO ) 可溶于水，CaSO•2HO微溶于水 2 4 2 4 2 iii．K (FePO )＝1.3×10－22 sp 4 制备FePO 4 ①已知25℃时HPO 电离平衡常数K ＝6.9×10－3、K ＝6.2×10－8、K ＝4.8×10－13，则NaHPO 水解平衡常 3 4 a1 a2 a3 2 4 数为___________(保留2位有效数字)。 ②已知：制备FePO 反应原理为Fe (SO )＋2NaHPO ＝2FePO ↓＋2NaSO ＋HSO ，不同pH对磷酸铁 4 2 4 3 2 4 4 2 4 2 4 沉淀的影响如图所示。请补充以酸性FeSO (含少量Al3＋)的溶液制备较纯净的FePO 的实验方案：取一定量 4 4 FeSO 溶液，____________________________________________________________________________________ 4 ________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________， 固体干燥，得到FePO 。(须使用的试剂：1 mol·L－1 NaOH溶液、1 mol·L－1 HSO 溶液、1 mol·L－1 NaOH 4 2 4 NaHPO 溶液、3% HO 溶液、BaCl 溶液) 2 4 2 2 2 【答案】①1.61×10－7 ②加入足量的3%双氧水溶液，充分反应，使FeSO 溶液全部被氧化为Fe (SO ) 溶 4 2 4 3 液，边搅拌边将1 mol·L－1NaHPO 溶液缓慢加入到Fe (SO ) 溶液中，至溶液的pH约为2.5，过滤，洗涤至最 2 4 2 4 3 后一次洗涤液加入BaCl 溶液无沉淀出现 2 【解析】①已知25℃时HPO 电离平衡常数K ＝6.9×10－3、K ＝6.2×10－8、K ＝4.8×10－13，NaHPO ＋ 3 4 a1 a2 a3 2 4 HO NaH PO ＋NaOH，则NaHPO 水解平衡常数为K ＝＝＝1.61×10－7；②由题意可知，需先将亚铁离子 2 2 4 2 4 h 氧化为铁离子，再加入磷酸一氢钠调节pH为2.5使沉淀率最高，因此补充实验方案为：加入足量的3%双氧水 溶液，充分反应，使FeSO 溶液全部被氧化为Fe (SO ) 溶液，边搅拌边将1 mol·L－1NaHPO 溶液缓慢加入到 4 2 4 3 2 4 Fe (SO ) 溶液中，至溶液的pH约为2.5，过滤，洗涤至最后一次洗涤液加入BaCl 溶液无沉淀出现。 2 4 3 2 2．（2024·镇江市丹阳市上学期开学考）CoCO 热分解制备Co O。 3 3 4 有氧和无氧环境下，CoCO 热解所得Co O 和CoO的百分含量与温度关系如图所示，请补充完整由CoCO 3 3 4 3 制备较纯净的Co O 实验方案，取一定质量的CoCO 于热解装置中，__________________________________ 3 4 3 _________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________， 干燥。(已知：Co O、CoO均难溶于水，Co O 难溶于酸，CoO能溶于酸中，须使用的试剂有：1 mol·L－1 3 4 3 4 HSO ，蒸馏水，BaCl 溶液) 2 4 2 【答案】在空气中加热固体，温度在900～1000℃保持一段时间充分反应，取出固体，冷却；向固体中边 搅拌、边加入1 mol·L－1 HSO 至固体不再减少，过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至最后一次洗涤液加BaCl 溶液无明 2 4 2微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 显现象 【解析】由图可知，温度为900～1000°C且为有氧条件时，四氧化三钴的百分含量最高，由四氧化三钴难 溶于酸，氧化亚钴溶于酸可知，由碳酸钴制备四氧化三钴的实验方案为取一定质量的碳酸钴于热解装置中，在 空气中加热固体，温度在900～1 000℃保持一段时间充分反应，取出固体，冷却；向固体中边搅拌、边加入1 mol·L－1硫酸溶液至固体不再减少，过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至最后一次洗涤液加氯化钡溶液无明显现象，干 燥得到四氧化三钴，故答案为：在空气中加热固体，温度在 900～1 000℃保持一段时间充分反应，取出固体， 冷却；向固体中边搅拌、边加入1 mol·L－1 HSO 至固体不再减少，过滤，用蒸馏水洗涤滤渣至最后一次洗涤液 2 4 加BaCl 溶液无明显现象。 2 3．（2023·泰泰泰泰）以Pd(NH )Cl 固体为原料制备纯PdCl ，其部分实验过程如下： 3 2 2 2 已知：①Pd(NH )Cl＋2HCl＝(NH )[PdCl ]； 3 2 2 4 2 4 ②HPdCl ＋4NaOH＝Pd(OH)↓＋4NaCl＋2HO，Pd(OH) 有两性，K [Pd(OH)]＝10－31； 2 4 2 2 2 sp 2 ③Pd2＋＋4NH ·HO＝[Pd(NH )]2＋＋4HO K＝1032.8。 3 2 3 4 2 已知：PdCl 受热易水解，能与盐酸反应生成HPdCl 溶液；HPdCl 固体受热至175℃会分解为PdCl 。请 2 2 4 2 4 2 补充完整制备PdCl 的实验方案：取沉钯后过滤所得Pd(OH)，_________________________________________ 2 2 _________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________，得到 干燥的PdCl 粉末。实验中须使用的试剂：热蒸馏水、浓盐酸、AgNO 溶液、稀HNO。 2 3 3 【答案】用热蒸馏水洗涤2～3次，取最后一次洗涤滤液，向其中滴加稀HNO 与AgNO 溶液，无白色沉淀 3 3 生成，停止洗涤操作。向所得Pd(OH) 中加入足量浓盐酸，搅拌使其充分反应，蒸发溶液至有大量晶体析出， 2 利用余热蒸干，在175℃加热固体至恒重，研磨 【解析】制备PdCl 的实验方案：取沉钯后过滤所得Pd(OH) ，用热蒸馏水洗涤2～3次，取最后一次洗涤 2 2 滤液，向其中滴加稀HNO 与AgNO 溶液，无白色沉淀生成，停止洗涤操作。向所得Pd(OH) 中加入足量浓盐 3 3 2 酸，搅拌使其充分反应，蒸发溶液至有大量晶体析出，利用余热蒸干，在175℃加热固体至恒重，研磨，得到 干燥的PdCl 粉末。 2 4．（2024·南通市如皋二模）实验室从电解铜阳极泥（含Cu、Au、Ag Se、Cu Se等）中提取硒及银、金 2 2 等贵金属，过程如下： 已知：①SeO 升华温度为315℃。 2 ②氯化法提取Au的原理：Au在溶有Cl 的盐酸中可反应生成HAuCl 溶液，HAuCl 可被还原为Au。 2 4 4 （1）“焙烧”时通常采用低温氧化焙烧，所得固体有CuO、Au、CuSeO、CuSeO、Ag SeO、SeO 等。 3 4 2 3 2 “焙烧”时采用低温的目的是_____________________________________________________。 （3）“浸出渣”中含有AgCl、Au及少量惰性物质。 ①用NaSO 溶液浸取浸出渣得到含[Ag(SO)]3－溶液，用甲醛还原[Ag(SO)]3－可生成银。碱性条件下， 2 2 3 2 3 2 2 3 2 用甲醛还原[Ag(SO)]3－生成银和CO2－的离子反应方程式为： 2 3 2 3 _____________________________________________________________________。 ②补充完整以浸出渣为原料回收Au的实验方案：_________________________________________________ 18 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找_________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________，得到金。（实 验中须使用如图所示实验装置及以下试剂：Cl、盐酸，FeSO 溶液，BaCl 溶液） 2 4 2 【答案】（1）防止因SeO 升华导致硒的回收率降低 （3）4[Ag(SO)]3－＋HCHO＋6OH－＝4Ag↓＋ 2 2 3 2 8SO2－＋CO2－＋4HO ②向浸出渣中加入一定量的盐酸，从导管a处通入Cl 至（黄色）固体不再溶解，过滤， 2 3 3 2 2 向滤液中加入FeSO 溶液，至向上层清液中继续滴加FeSO 溶液不再产生沉淀时停止滴加，过滤，洗涤滤渣至 4 4 最后一次洗涤滤液加入BaCl 溶液不再产生沉淀 2 【解析】阳极泥（含Cu、Au、Ag Se、Cu Se等）焙烧，得到CuO、Au、CuSeO 、CuSeO 、Ag SeO 、 2 2 3 4 2 3 SeO，后加入盐酸，再加硫酸酸浸，浸出渣可制得Ag与金。 2 （1）“焙烧”时采用低温的目的是：SeO 升华温度为315°C，防止其升华；（3）①碱性条件下，用甲醛 2 还原[Ag(SO)]3−生成银和碳酸根离子，离子反应方程式为：4[Ag(SO)]3－＋HCHO＋6OH－＝4Ag↓＋8SO2 2 3 2 2 3 2 2 3 －＋CO2－＋4HO；②根据题目信息，Au在溶有Cl 的盐酸中可反应生成HAuCl 溶液，HAuCl 可被还原为Au， 3 2 2 4 4 以浸出渣为原料回收Au的实验方案：向浸出渣中加入一定量的盐酸，从导管a处通入Cl 至（黄色）固体不再 2 溶解，过滤，向滤液中加入FeSO 溶液，至向上层清液中继续滴加FeSO 溶液不再产生沉淀时停止滴加，过滤， 4 4 洗涤滤渣至最后一次洗涤滤液加入BaCl 溶液不再产生沉淀； 2 5．（2023·淮阴中学高三下学期一模）三氯化铬是很多含铬化合物的起始原料。实验室利用Cr O 固体和 2 3 CCl 反应制备无水CrCl ，并收集该反应产生的光气(COCl )，实验装置如图1所示(夹持及加热装置已省略)。 4 3 2 已知：Ⅰ.光气与水易反应，能溶于CCl 溶液； 4 Ⅱ.有关物质熔、沸点如下表： 物质 Cr O CrCl CCl COCl 2 3 3 4 2 熔点/℃ 1 435 1 152 －23 －118 沸点/℃ 4 000 1 300 76 8.2 （1）组装好装置，检查气密性完好后往装置中加料，保持K 、K 、K 处于打开状态，接着通入N ，此时 1 2 3 2 通入N 的目的是_________________________________________。 2 （2）通入N 一段时间后，保持K 、K 打开，关闭K ，将装置A在85℃下进行水浴加热，此时B中发生 2 1 2 3 反应的化学方程式为_________________________________________________。 （3）待B中反应结束后，停止高温加热，将装置C在30℃下进行水浴加热，同时关闭K 、K ，打开K ， 1 2 3 温度计显示的温度为________℃。 （4）称取B中所得产品6.34 g溶于水配制成250 mL溶液，取25.00 mL样品溶液于带塞的锥形瓶中，加入 稀硫酸，完全溶解后加入NaOH溶液形成绿色的Cr(OH) 沉淀后，再加入过量HO ，小火加热至沉淀完全转变 3 2 2 为NaCrO 溶液后，继续加热一段时间，再滴入指示剂，用新配制的0.20 mol·L－1的(NH )Fe(SO ) 溶液进行 2 4 4 2 4 2 滴定，到达滴定终点时，消耗(NH )Fe(SO ) 溶液36.00 mL。 4 2 4 2微专题突破14 化学综合实验考点透视 问题的态度：问则少；辩则明 ①沉淀完全转变为NaCrO 溶液后，继续加热一段时间的原因______________________________________。 2 4 ②产品中CrCl 的质量分数为________。 3 （5）PbCrO 的制备。已知： 4 ①PbCrO 难溶于水，可由沸腾的铬酸盐溶液与铅盐溶液作用制得，含PbCrO 晶种时更易生成。 4 4 ②Pb(NO ) 易溶于水；Pb(OH) 开始沉淀时pH为7.2，完全沉淀时pH为8.7。 3 2 2 ③六价铬在溶液中物种分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH关系如图2所示。 设 计 用 NaCrO 溶 液 制 备 PbCrO 晶 体 的 实 验 方 案 ： 2 4 4 __________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________，实验中须使用的试剂：6 mol·L－1醋酸，0.5 mol·L－1 Pb(NO ) 溶液 3 2 【答案】（1）排尽装置中的空气 （2）Cr O＋3CCl ========2CrCl＋3COCl （3）8.2 （4）①除去残 2 3 4 3 2 留的HO ，防止氧化(NH )Fe(SO ) ，导致实验结果偏高 ②60% （5）在不断搅拌下，向NaCrO 溶液中加 2 2 4 2 4 2 2 4 入6 mol·L－1醋酸至弱酸性(pH略小于7)，将溶液加热至沸腾，先加入一滴0.5 mol·L－1 Pb(NO ) 溶液搅拌片 3 2 刻产生少量沉淀，然后继续滴加至有大量沉淀，静置，向上层清液中滴入 Pb(NO ) 溶液，直至不再生成沉淀， 3 2 静置、过滤、洗涤、干燥 【解析】（3）装置B中反应结束后，生成的光气在CCl 中溶解，可根据二者的沸点不同进行分离，当温 4 度达到8.2 ℃时，即可将光气蒸馏并收集；（4）②根据Cr守恒、得失电子守恒可得：CrCl ～Cr(OH) ～ 3 3 NaCrO～3(NH )Fe(SO )，则产品中CrCl 质量分数为×100%＝60%。 2 4 4 2 4 2 3 20 细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找 找找