跟蹤檢測(cè)（六十五） 大題考法（3）物質(zhì)制備型綜合實(shí)驗(yàn)1碳酸鑭La2(CO3)3可用于治療終末期腎病患者的高磷酸鹽血癥。制備反應(yīng)原理為2LaCl36NH4HCO3=La2(CO3)36NH4Cl3CO23H2O，某化學(xué)興趣小組利用下列裝置實(shí)驗(yàn)室中模擬制備碳酸鑭。(1)盛放稀鹽酸的儀器名稱為_。(2)制備碳酸鑭實(shí)驗(yàn)流程中導(dǎo)管從左向右的連接順序?yàn)镕_ _ 。(3)Y中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(4)X中盛放的試劑是_，其作用為_。(5)Z中應(yīng)先通入NH3，后通入過量的CO2，原因?yàn)開。(6)該化學(xué)興趣小組為探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的穩(wěn)定性強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)裝置，則甲試管中盛放的物質(zhì)為_；實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)乙試管中固體質(zhì)量與灼燒時(shí)間的關(guān)系曲線如圖所示，試描述實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象為_。解析：(2)裝置W產(chǎn)生二氧化碳，通過裝置X除去氯化氫，進(jìn)入到裝置Z中；裝置Y產(chǎn)生氨氣，進(jìn)入裝置Z中，且要防倒吸，因此要連接E。(5)Z中應(yīng)先通入NH3，后通入過量的CO2，原因?yàn)镹H3在水中的溶解度大，二氧化碳在水中的溶解度較小，但是在氨水中溶解度較大。這樣操作可以得到濃度較大的碳酸氫銨溶液，提高反應(yīng)速率和碳酸鑭的產(chǎn)率。(6)一般正鹽的穩(wěn)定性強(qiáng)于對(duì)應(yīng)的酸式鹽，所以欲探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的穩(wěn)定性強(qiáng)弱，可以在相同溫度下探究?jī)烧叩姆€(wěn)定性，也可以給正鹽更高的溫度加熱進(jìn)行探究。如題中的實(shí)驗(yàn)裝置，則甲試管中盛放的物質(zhì)受熱溫度較低，應(yīng)為L(zhǎng)a(HCO3)3；根據(jù)乙試管中固體質(zhì)量與灼燒時(shí)間的關(guān)系曲線可知，碳酸鑭在一定溫度下會(huì)發(fā)生分解，所以碳酸氫鑭一定在更低的溫度下發(fā)生分解，所以實(shí)驗(yàn)過程中可以觀察到的現(xiàn)象為B中澄清石灰水先變渾濁，A中后變渾濁。答案：(1)分液漏斗(2)ABDEC(3)NH3H2OCaO=Ca(OH)2NH3或NH3H2ONH3H2O(4)飽和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl(5)NH3在水中的溶解度大(6)La(HCO3)3B中澄清石灰水先變渾濁，A中后變渾濁2(2018浙江4月選考)某興趣小組以廢鐵屑制得硫酸亞鐵銨后，按下列流程制備二水合草酸亞鐵(FeC2O42H2O)，進(jìn)一步制備高純度還原鐵粉。 已知：FeC2O42H2O難溶于水，150 開始失結(jié)晶水；H2C2O4易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大。請(qǐng)回答：(1)下列操作或描述正確的是_。A步驟，H2C2O4稍過量主要是為了抑制Fe2水解B步驟，采用熱水洗滌可提高除雜效果C步驟，母液中的溶質(zhì)主要是(NH4)2SO4和H2C2O4D步驟，如果在常壓下快速干燥，溫度可選擇略高于100 (2)如圖裝置，經(jīng)過一系列操作完成步驟中的抽濾和洗滌。請(qǐng)選擇合適的編號(hào)，按正確的操作順序補(bǔ)充完整(洗滌操作只需考慮一次)：開抽氣泵abd_c關(guān)抽氣泵。a轉(zhuǎn)移固液混合物；b.關(guān)活塞A；c.開活塞A；d.確認(rèn)抽干；e.加洗滌劑洗滌。(3)稱取一定量的FeC2O42H2O試樣，用硫酸溶解，采用KMnO4滴定法測(cè)定，折算結(jié)果如下：n(Fe2)/moln(C2O)/mol試樣中FeC2O42H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.801049.801040.980由表中數(shù)據(jù)推測(cè)試樣中最主要的雜質(zhì)是_。(4)實(shí)現(xiàn)步驟必須用到的兩種儀器是_(供選儀器：a.燒杯；b.坩堝；c.蒸餾燒瓶；d.高溫爐；e.表面皿；f.錐形瓶)；該步驟的化學(xué)方程式是_。(5)為實(shí)現(xiàn)步驟，不宜用炭粉還原Fe2O3，理由是_。解析：(3)由測(cè)得的數(shù)據(jù)n(Fe2)n(C2O)9.80104 mol可知試樣中不含雜質(zhì)H2C2O4，又因試樣中FeC2O42H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.980，故主要雜質(zhì)為(NH4)2SO4。答案：(1)BD(2)cebd(3)(NH4)2SO4(4)bd4FeC2O42H2O3O22Fe2O38CO28H2O(5)用炭粉還原會(huì)引進(jìn)雜質(zhì)3(2019青島調(diào)研)氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導(dǎo)體材料，其應(yīng)用已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。已知：()氮化鎵性質(zhì)穩(wěn)定，不與水、酸反應(yīng)，只在加熱時(shí)溶于濃堿。()NiCl2溶液在加熱時(shí)，先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，后分解為NiO。()制備氮化鎵的反應(yīng)為2Ga2NH32GaN3H2。某學(xué)?；瘜W(xué)興趣小組實(shí)驗(yàn)室制備氮化鎵，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：滴加幾滴NiCl2溶液潤(rùn)濕金屬鎵粉末，置于反應(yīng)器內(nèi)。先通入一段時(shí)間的H2，再加熱。停止通氫氣，改通入氨氣，繼續(xù)加熱一段時(shí)間。停止加熱，繼續(xù)通入氨氣，直至冷卻。將反應(yīng)器內(nèi)的固體轉(zhuǎn)移到盛有鹽酸的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥。(1)儀器X中的試劑是_，儀器Y的名稱是_。(2)該套裝置中存在的一處明顯的錯(cuò)誤是_。(3)步驟中選擇NiCl2溶液，不選擇氧化鎳的原因是_。a增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率b使鎳能均勻附著在鎵粉的表面，提高催化效率c為了能更好形成原電池，加快反應(yīng)速率(4)步驟中制備氮化鎵，則判斷該反應(yīng)接近完成時(shí)，觀察到的現(xiàn)象是_。(5)請(qǐng)寫出步驟中檢驗(yàn)產(chǎn)品氮化鎵固體洗滌干凈的操作：_。(6)鎵元素與鋁同族，其性質(zhì)與鋁類似，請(qǐng)寫出氮化鎵溶于熱的濃NaOH溶液的離子方程式：_。解析：(1)根據(jù)題中信息可知，裝置A制取氫氣，裝置C制取氨氣，液體與固體作用且不需要加熱的條件下制氨氣，則儀器X中的試劑是濃氨水。(2)過量的氨氣進(jìn)入裝置F與稀硫酸反應(yīng)，則裝置F中會(huì)產(chǎn)生倒吸。(3)NiCl2溶液在加熱時(shí)，先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，后分解為NiO，可增大接觸面積，加快Ga與NiO制取催化劑Ni的化學(xué)反應(yīng)速率；生成的鎳能均勻附著在鎵粉的表面，提高催化效率。(4)步驟中制備氮化鎵，發(fā)生的反應(yīng)為2Ga2NH32GaN3H2，過量的氨氣被硫酸迅速吸收，氫氣不溶于水，會(huì)產(chǎn)生氣泡，故反應(yīng)接近完成時(shí)，可觀察到裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡。(6)可以理解成GaN與水反應(yīng)生成Ga(OH)3和NH3，雖然很難，但在熱的濃NaOH溶液的環(huán)境下，NaOH與Ga(OH)3反應(yīng)生成GaO，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。答案：(1)濃氨水球形干燥管(2)裝置F中會(huì)產(chǎn)生倒吸(3)ab(4)裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡(5)取最后一次的洗滌液于試管中，滴加AgNO3溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則證明產(chǎn)品氮化鎵固體已洗滌干凈(6)GaNOHH2OGaONH34乳酸亞鐵CH3CH(OH)COO2Fe3H2O，M288.0 gmol1是一種新型的優(yōu)良補(bǔ)鐵劑，綠白色晶體，溶于水，幾乎不溶于乙醇。某研究性學(xué)習(xí)小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3)出發(fā)，先制備綠礬，再合成乳酸亞鐵。已知：幾種金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL1計(jì)算)。金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Al33.05.0Fe25.88.8研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的由燒渣制備綠礬晶體的操作流程如圖所示：由綠礬(FeSO47H2O)制備乳酸亞鐵涉及下列反應(yīng)：FeSO4Na2CO3=FeCO3Na2SO42CH3CH(OH)COOHFeCO32H2OCH3CH(OH)COO2Fe3H2OCO2請(qǐng)回答：(1)濾渣2的成分為_(寫化學(xué)式)。(2)操作a為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥。洗滌綠礬粗產(chǎn)品的具體操作為_。(3)據(jù)題干信息，欲制備較純凈的FeCO3時(shí)，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示(夾持裝置省略)。儀器A中存放的試劑為_，裝置C的作用為_。(4)在室溫下，將所得的乳酸亞鐵成品用無水乙醇進(jìn)行浸泡2次，從而得到精制產(chǎn)品，選擇用無水乙醇進(jìn)行浸泡的優(yōu)點(diǎn)是_(寫出兩點(diǎn))。(5)該學(xué)習(xí)小組同學(xué)用KMnO4滴定法測(cè)定樣品中Fe2的量進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品中乳酸亞鐵的純度，發(fā)現(xiàn)結(jié)果總是大于100%，其原因可能是_。經(jīng)查閱文獻(xiàn)后，小組同學(xué)改用Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定進(jìn)行測(cè)定，反應(yīng)中Ce4的還原產(chǎn)物為Ce3。測(cè)定時(shí)，先稱取0.576 g樣品，溶解后進(jìn)行必要處理，用0.100 0 molL1Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)如表：滴定次數(shù)0.100 0 molL1Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL滴定前讀數(shù)滴定后讀數(shù)10.1019.8520.1221.3231.0520.70則產(chǎn)品中乳酸亞鐵的純度為_(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。解析：硫鐵礦燒渣中加入足量的稀H2SO4，濾渣1為SiO2，F(xiàn)e2O3、Al2O3與稀H2SO4反應(yīng)生成Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，在Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3中加入過量的Fe粉，F(xiàn)e2(SO4)3生成FeSO4，在NaOH溶液作用下控制pH為5.0，使Al3轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，濾液2中為FeSO4、Na2SO4，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥，得到綠礬(FeSO47H2O)。(1)濾渣2為生成的Al(OH)3和過量的Fe粉。(3)由信息可知Na2CO3與FeSO4反應(yīng)制備FeCO3，由于Na2CO3堿性較強(qiáng)，將FeSO4滴加到Na2CO3溶液中更易生成Fe(OH)2，故儀器A中存放的試劑為Na2CO3，F(xiàn)e2易被空氣氧化，故裝置C可以防止空氣進(jìn)入裝置B而氧化Fe2。(5)第二次滴定誤差大，數(shù)據(jù)舍去，第一次和第三次兩次滴定消耗0.100 0 molL1 Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為(19.75 mL19.65 mL)219.70 mL，根據(jù)得失電子相等可得關(guān)系式：Ce(SO4)2Fe2CH3CH(OH)COO2Fe3H2O，nCH3CH(OH)COO2Fe3H2OnCe(SO4)20.100 0 molL119.70103 L1.97103 mol，產(chǎn)品中CH3CH(OH)COO2Fe3H2O的純度為100%98.5%。答案：(1)Al(OH)3、Fe(2)關(guān)小水龍頭，加洗滌劑浸沒濾渣，緩慢均勻流過，待液體流到布氏漏斗導(dǎo)管口時(shí)，再抽濾，重復(fù)23次(3)碳酸鈉溶液防止空氣進(jìn)入裝置B而氧化Fe2(4)可去除產(chǎn)品表面的有機(jī)雜質(zhì)、降低產(chǎn)品溶解損耗、乙醇易揮發(fā)便于干燥等(5)乳酸根的OH被酸性高錳酸鉀溶液氧化98.5%5三氯氧磷(POCl3)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可以直接氧化PCl3制備POCl3，反應(yīng)原理為P4(白磷)6Cl2=4PCl3,2PCl3O2=2POCl3。PCl3、POCl3的部分性質(zhì)如下：物質(zhì)熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/其他PCl311275.5遇水生成H3PO3和HClPOCl32105.3遇水生成H3PO4和HCl某興趣小組模擬該工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如下(某些夾持裝置、加熱裝置已略去)：(1)儀器a的名稱為_，B裝置中長(zhǎng)頸漏斗的作用是_。(2)裝置E用來制取Cl2，反應(yīng)的離子方程式為_。(3)為使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，還需補(bǔ)充的裝置為_。(4)反應(yīng)時(shí)，需嚴(yán)格控制三個(gè)條件：先制取_，緩慢地通入C 中，直至C 中的白磷消失后，再通入另一種氣體。C裝置用水浴加熱控制溫度為6065 ，除加快反應(yīng)速率外，另一目的是_。反應(yīng)物必須干燥，否則會(huì)在C 裝置中產(chǎn)生大量的白霧，其主要成分為_(寫化學(xué)式)。(5)反應(yīng)結(jié)束后通過下面步驟測(cè)定POCl3產(chǎn)品中Cl 的含量，元素Cl 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(寫出計(jì)算式)。.取x g產(chǎn)品于錐形瓶中，加入足量NaOH溶液，POCl3完全反應(yīng)后加稀硝酸至酸性；.向錐形瓶中加入0.100 0 molL1 的AgNO3 溶液40.00 mL，使Cl完全沉淀；.再向錐形瓶中加入20 mL硝基苯，振蕩，使沉淀表面被有機(jī)物覆蓋；.然后加入指示劑，用c molL1 NH4SCN溶液滴定過量Ag至終點(diǎn)，記下所用體積為V mL。已知：Ag3PO4溶于酸，Ksp(AgCl )3.21010，Ksp(AgSCN )21012解析：(1)儀器a的名稱是冷凝管(或球形冷凝管)，裝置A中產(chǎn)生氧氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O22H2O=4NaOHO2(或2H2O22H2OO2)；B裝置的作用除觀察O2的流速之外，還有平衡氣壓、干燥O2(或平衡氣壓和除去水，防止PCl3和POCl3遇水反應(yīng)引入雜質(zhì))。(2)二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為4H2ClMnO2Mn2Cl22H2O。(3)C裝置為氯氣和白磷發(fā)生反應(yīng)的裝置，反應(yīng)結(jié)束后會(huì)有氯氣從冷凝管a中溢出，污染空氣，需要吸收處理；同時(shí)，POCl3和PCl3遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，為使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，需要在a儀器后連接裝有堿石灰的干燥管，防止外界中水蒸氣進(jìn)入C裝置內(nèi)。(4)根據(jù)題意可知，要先制備出三氯化磷，然后其被氧化為POCl3，所以先制取氯氣，緩慢地通入C中，直至C中的白磷消失后，再通入氧氣。由于PCl3的沸點(diǎn)是75.5 ，因此控制溫度6065 ，其主要目的是加快反應(yīng)速率，同時(shí)防止PCl3氣化。POCl3和PCl3遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，均生成氯化氫，遇到水蒸氣產(chǎn)生大量的白霧，所以反應(yīng)物必須干燥。(5)根據(jù)題意可知，NH4SCN的物質(zhì)的量為0.001cV mol，則與之反應(yīng)的銀離子的物質(zhì)的量為0.001cV mol，而總的銀離子的物質(zhì)的量為0.004 mol，所以與氯離子反應(yīng)的銀離子的物質(zhì)的量為0.004 mol0.001cV mol，因此氯離子的物質(zhì)的量為0.004 mol0.001cV mol，則產(chǎn)品中Cl元素的含量為100%。答案：(1)球形冷凝管平衡氣壓(2)4H2ClMnO2Mn2Cl22H2O(3)在a儀器后連接裝有堿石灰的干燥管(4)Cl2防止PCl3氣化HCl(5)100%6實(shí)驗(yàn)室制備苯甲酸乙酯的反應(yīng)裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：名稱相對(duì)分子質(zhì)量密度/(gcm3)沸點(diǎn)/水中溶解性苯甲酸1221.266249微溶乙醇460.78978.3溶苯甲酸乙酯1501.045213難溶環(huán)己烷840.77980.8難溶 環(huán)己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸點(diǎn)為62.1 。合成反應(yīng)：向圓底燒瓶中加入6.1 g苯甲酸、20 mL無水乙醇、25 mL環(huán)己烷和2片碎瓷片，攪拌后再加入2 mL濃硫酸。按圖組裝好儀器后，水浴加熱回流1.5小時(shí)。分離提純：繼續(xù)水浴加熱蒸出多余乙醇和環(huán)己烷，經(jīng)分水器放出。剩余物質(zhì)倒入盛有60 mL冷水的燒杯中，依次用碳酸鈉、無水氯化鈣處理后，再蒸餾純化，收集210213 的餾分，得產(chǎn)品5.0 g?；卮鹣铝袉栴}：(1)儀器A的名稱為_，冷卻水應(yīng)從_(填“a”或“b”)口流出。(2)加入環(huán)己烷的目的為_。(3)合成反應(yīng)中，分水器中會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且下層液體逐漸增多，當(dāng)下層液體高度距分水器支管約2 cm時(shí)開啟活塞放出少量下層液體。該操作的目的為_。(4)實(shí)驗(yàn)中加入碳酸鈉的目的為_；經(jīng)碳酸鈉處理后，若粗產(chǎn)品與水分層不清，可采取的措施為_。(5)在該實(shí)驗(yàn)中，圓底燒瓶的容積最適合的是_(填字母)。A50 mLB100 mLC200 mL D300 mL(6)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為_。解析：(2)根據(jù)題給信息“環(huán)己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸點(diǎn)為62.1 ”可知環(huán)己烷在合成反應(yīng)中的作用為在較低溫度下帶出生成的水，促進(jìn)酯化反應(yīng)向右進(jìn)行，提高產(chǎn)率。(3)分水器中上層是油狀物，下層是水，當(dāng)油層液面高于支管口時(shí)，油層會(huì)沿著支管流回?zé)?，達(dá)到了使反應(yīng)物冷凝回流，提高產(chǎn)率的目的。因此當(dāng)下層液體高度距分水器支管約2 cm時(shí)，應(yīng)開啟活塞，放出下層的水，避免水層升高流入燒瓶。(4)合成反應(yīng)結(jié)束后，圓底燒瓶中主要含有苯甲酸乙酯(產(chǎn)物)、苯甲酸(未反應(yīng)完)、硫酸(催化劑)、乙醇、環(huán)己烷，水浴加熱除去乙醇和環(huán)己烷，剩余的物質(zhì)主要為苯甲酸乙酯、苯甲酸、硫酸。加入碳酸鈉溶液可和苯甲酸、硫酸反應(yīng)，生成易溶于水的鹽，溶液分層；經(jīng)碳酸鈉溶液處理后，若粗產(chǎn)品與水分層不清，可加入食鹽，進(jìn)一步降低酯的溶解，該操作為鹽析；然后用分液漏斗分出有機(jī)層，加入無水氯化鈣吸收部分的水，再進(jìn)行蒸餾，接收210213 的餾分。(5)由題表中的數(shù)據(jù)可計(jì)算出苯甲酸的體積約為5 mL，則圓底燒瓶中溶液的體積約為5 mL20 mL25 mL2 mL52 mL，而圓底燒瓶中所能盛放的溶液的體積應(yīng)不超過圓底燒瓶的2/3，故應(yīng)選擇容積為100 mL的圓底燒瓶。(6)m(乙醇)(0.78920)g15.78 g，設(shè)苯甲酸乙酯的理論產(chǎn)量為x，則 122 g 46 g 150 g61 g 15.78 g(過量) x解得x7.5 g，則產(chǎn)率100%100%66.7%。答案：(1)球形冷凝管b(2)在較低溫度下除去產(chǎn)物水，提高產(chǎn)率(3)確保乙醇和環(huán)己烷及時(shí)返回反應(yīng)體系而下層水不會(huì)回流到體系中(4)除去苯甲酸和硫酸加氯化鈉進(jìn)行鹽析(5)B(6)66.7%