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1、专题26 综合性化学实验1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)过程中，在Fe2催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_。(2)过程中，Fe2催化过程可表示为：2Fe2PbO24HSO=2Fe3PbSO42H2O：写出的离子方程式：_。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(a
2、q)，其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用，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，提高脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程的操作：_。【答案】(1)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)2Fe3PbSO=2Fe2PbSO4取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去(3)A、B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【解析】(1)根据题给化学工艺流程知，过程中，在Fe2催化下，Pb
3、、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水， 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CuCl22H2O晶体，流程如下：(1)在实验室中，欲用37%(密度为1.19 gmL1)的盐酸配制500 mL 6 molL1的盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有_、_。(2)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)。CuCl2溶液中存在平衡：Cu(H2O)(蓝色)4ClCuCl(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)。aFeCl3固体bCuCl2固体c蒸馏水(3)某
4、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。CuS矿样在焙烧过程中，有Cu2S、CuOCuSO4、CuSO4、CuO生成，转化顺序为CuSCu2SCuOCuSO4CuSO4CuO第步转化主要在200300 内进行，该步转化的化学方程式为_。300400 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_
5、。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_。【答案】(1)胶头滴管500 mL容量瓶(2)cdc(3)2CuSO2200300 ,Cu2SSO2Cu2S转化为CuSO4ca.检验装置气密性b氯化钡(BaCl2)c96%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
6、滴浓硝酸，振荡试管中产生红棕色气体，溶液颜色逐渐变黄Fe2NO2H=Fe3NO2H2O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。.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
7、。.打开活塞b、关闭a，一段时间后再停止甲中反应。.为与中实验进行对照，更换丙、丁后，使甲中反应继续，观察到的现象与步骤中相同。铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是_；装置乙的作用是_；步骤的目的是_；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_。【答案】(1)还原(2)Fe2被浓硝酸氧化为Fe3(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O使NO2转化为NO排出乙右侧装置中残留的NO2溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2作用得到的(或溶液的深棕色不是由NO或NO2与Fe3作用得到的)(4)向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液，
8、振荡【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4甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。操作现象.A中溶液变红.稍后，溶液由红色变为黄色请回答下列问题：(1)B中反应的离子方程式是_。(2)A中溶液变红的原因是_。(3)为了探究现象的原因，甲同学进行如下实验。取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在_。取A中黄色溶液于试管中，加入过量的KSCN溶液，最终得到红色溶液。甲同学的实验证明产生现象的原因是SCN与Cl2发生了反应。(4)甲同学猜想SCN可能被Cl2氧化了，他又
9、进行了如下研究。资料显示：SCN的电子式为CN。甲同学认为SCN中碳元素没有被氧化，理由是_。取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，由此证明SCN中被氧化的元素是_。通过实验证明了SCN中氮元素转化为NO，他的实验方案是_。若SCN与Cl2反应生成1 mol CO2，则转移电子的物质的量是_mol。【答案】(1)Cl22OH=ClClOH2O(2)Fe2被Cl2氧化成Fe3，Fe3与SCN反应生成红色的Fe(SCN)3，所以溶液变红(3)Fe3(4)SCN中的碳元素是最高价态(4价)硫取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红
10、棕色气体生成，证明A中黄色溶液中存在NO，SCN中氮元素被氧化成NO16【解析】(1)多余的氯气在B中与NaOH溶液发生反应。(2)Fe2被Cl2氧化成Fe3，Fe3与SCN反应生成Fe(SCN)3，导致溶液变红。(3)红褐色沉淀是Fe(OH)3，说明溶液中含有Fe3。(4)在SCN中，C的非金属性最弱，故C显正价，N显3价、S显2价，由此可求出C为4价，碳元素已处于最高价态，故它不可能被氧化。由于BaSO4不溶于酸，故SCN中被氧化的元素是硫元素。当生成1 mol CO2时，由元素守恒知有1 mol SCN被氧化，生成1 mol SO、1 mol NO，共失去16 mol电子。 5二氧化氯(
11、ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂，是一种黄绿色的气体，其熔点为59 ，沸点为11.0 ，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 时反应制得。某学生拟用图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2。(1)A装置必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有烧杯、_。(2)B装置必须放在冰水浴中，其原因是_。(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 时析出晶体是NaClO23H2O，高于38 时析出晶体是NaClO2，高于60 时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。NaClO2的溶解度曲线如图2，获得N
12、aClO2晶体的操作步骤为：减压，55 蒸发结晶；趁热过滤；_；在55 干燥，得到成品。(4)ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度，进行了下列实验：步骤1：准确量取ClO2溶液10.00 mL，稀释成100.00 mL试样，量取V1 mL试样加入到锥形瓶中；步骤2：用稀硫酸调节试样的pH2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；步骤3：加入指示剂，用c molL1Na2S2O3溶液滴定至终点。重复2次，测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2 mL(已知2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI )。配制100 mL c molL1Na2S2O3标准溶液时，用的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有：_。原ClO2溶液的浓度为 _
