题目内容

10．硫酸盐有着广泛的应用．
（1）以下是CuSO4•5H2O的实验室制备流程图．

根据题意完成下列填空：
①理论上，为了制得纯净的CuSO4•5H2O晶体，需要消耗稀硫酸、稀硝酸溶质物质的量之比为3：2，发生反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O．
②实际生产过程中对所加稀硝酸的浓度控制要求比较高，通常用标准氢氧化钠溶液来滴定．滴定过程中若用酚酞作指示剂，终点现象是溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色．请在图中画出滴定过程中溶液的pH随所滴加氢氧化钠溶液体积的变化的曲线图（要求过A点）．
．
③用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu2 （OH）2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO2的溶解）．则电解过程中共转移电子的物质的量为0.6mol．
（2）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BaCl2或Ba（OH）2溶液，产生白色沉淀．
②过滤、洗涤、干燥（依次填写实验操作名称）．
③冷却、称重．
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：$\frac{m-132n}{42}$ mol．
（用含m、n的代数式表示）．
（3）PbSO4难溶于水却可溶于醋酸，你认为可能的原因是②③．
①醋酸铅可溶于水          
②醋酸铅是弱电解质
③醋酸铅在水中形成电离平衡时的c（Pb2+）小于PbSO4的溶解平衡的c（Pb2+）
⑤因醋酸是弱酸，故反应可进行．

分析 实验室制备CuSO4•5H2O的实验中．
（1）①在酸性条件下，硝酸盐具有氧化性，能氧化单质铜生成硝酸铜、一氧化氮和水；根据方程式判断硫酸和硝酸的物质的量之比；
②根据酚酞的变色范围8～10，所以终点时的现象是溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色；由于随着氢氧化钠溶液的滴加，溶液的pH会逐渐增大，邻近终点时pH会发生突变，据此画出滴定过程中溶液的pH随所滴加氢氧化钠溶液体积的变化的曲线图；
③碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据铜和氢气的物质的量与转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量；
（2）①混合肥料中含有K2SO4、（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，产生的白色沉淀应该是硫酸钡，据此分析；
②从溶液中分离出白色沉淀应该是过滤，过滤出的沉淀必须通过洗涤和干燥；
③设K2SO4、（NH4）2SO4的物质的量分别是x mol和y mol，根据硫酸根守恒和质量和列方程组计算；
（3）根据硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸时，醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅，促进硫酸铅溶解．

解答 解：（1）①在酸性条件下，硝酸盐具有氧化性，能氧化单质铜，反应的离子方程式是3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；根据方程式可知，如果硝酸的物质的量是2mol，则根据氢原子守恒可知，硫酸的物质的量就是（8mol-2mol）÷2=3mol，所以硫酸和硝酸的物质的量之比是3：2，故答案为：3：2；3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；
②由于酸不能使酚酞变色，而碱可以使酚酞显红色，所以终点时的现象是溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色；由于随着氢氧化钠溶液的滴加，溶液的pH会逐渐增大，邻近终点时pH会发生突变，所以正确的图象是，故答案为：溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色；．
③碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据Cu原子、H原子守恒得阴极上析出n（Cu）=0.2mol、n（H2）=0.1mol，则转移电子的物质的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，故答案为：0.6mol；
（2）①混合肥料中含有K2SO4、（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，产生的白色沉淀应该是硫酸钡，所以加入的试剂是BaCl2或Ba（OH）2，
故答案为：BaCl2或Ba（OH）2；
②从溶液中分离出白色沉淀应该是过滤，过滤出的沉淀必须通过洗涤和干燥，即正确的操作分别是过滤、洗涤、干燥（或烘干），故答案为：过滤、洗涤、干燥；
③设K2SO4、（NH4）2SO4的物质的量分别是x mol和y mol，根据硫酸根守恒和质量和则有 $\left\{\begin{array}{l}{x+y=n}\\{174x+132y=m}\end{array}\right.$，解得x=$\frac{m-132n}{42}$，故答案为：$\frac{m-132n}{42}$；
（3）硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸时，醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅，促进硫酸铅溶解，所以醋酸铅是弱电解质，并且醋酸铅在水中形成电离平衡时的c（Pb2+）小于PbSO4的溶解平衡的c（Pb2+），故答案为：②③．

点评 本题以CuSO4•5H2O的实验室制备流程为载体考查方程式的书写，酸碱滴定实验，电解原理以及物质分离提纯等基本操作、化学计算等，题目难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．

练习册系列答案
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20．如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图，下列关于该实验的叙述中，不正确的是（　　）
A．向a试管中先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加冰醋酸
B．试管b中导气管下端管口不能浸入液面的原因是防止实验过程中发生倒吸现象
C．实验时试管b中饱和Na2CO3溶液的作用是吸收乙醇、中和乙酸及降低乙酸乙酯的溶解度便于分层
D．长玻璃导管只有导气的作用
1．亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是制取亚氯酸钠的工艺流程如图1：

已知：①ClO2气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解，且需现合成现用．
②ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在．
（1）在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后，生成氢气和NaClO3，请写出阳极的电极反应方程式Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O．
（2）反应生成ClO2气体需要X酸酸化，X酸可以为B．
A．盐酸    B．稀硫酸    C． HI溶液
（3）吸收塔内的温度不能过高的原因为温度过高H2O2将分解．
（4）ClO2被S2-还原为ClO2-、Cl-转化率与pH关系如图2．写出pH≤2时ClO2与S2-反应的离子方程式：2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O 
18．用98%的浓硫酸（ρ=1.84g/cm3）配制250mL 1mol/L的稀硫酸，所需浓硫酸的体积为13.6mL（小数点后保留一位有效数字）．如果实验室有10mL、20mL、50mL量筒，应选用20mL量筒，实验中还需要用到的仪器有烧杯、胶头滴管、玻璃棒和250mL容量瓶．
5．甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产上，300～400℃左右分解．
Ⅰ、实验室制取的方法之一是：Ca（OH）2+2HCHO+H2O2=Ca（HCOO）2+2H2O+H2↑．实验室制取时，将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30-70%的过氧化氢溶液中（投料物质的量之比依次为1：2：1.2），最终可得到质量分数98%以上且重金属含量极低的优质产品．
（1）过氧化氢比理论用量稍多，其目的是使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度．
（2）反应温度最好控制在30-70℃之间，温度不易过高，其主要原因是防止H2O2分解和甲醛挥发
（3）制备时在混合溶液中要加入微量硼酸钠抑制甲醛发生副反应外，还要加入少量的Na2S溶液，加硫化钠的目的是除去重金属离子（使重金属离子形成硫化物沉淀除去）．
（4）实验时需强力搅拌45min，其目的是使反应物充分接触，提高产率；结束后需调节溶液的pH 7～8，其目的是防止甲酸钙水解（或除去甲酸）．最后经结晶分离、干燥得产品．
Ⅱ、某研究性学习小组用工业碳酸钙（主要成分为CaCO3；杂质为：Al2O3、FeCO3） 为原料，先制备无机钙盐，再与甲酸钠溶液混合制取甲酸钙．结合如图几种物质的溶解度曲线及表中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算），现提供的试剂有：a．甲酸钠，b.5mol•L-1硝酸，c.5mol•L-1盐酸，d.5mol•L-1硫酸，e.3%H2O2溶液，f．澄清石灰水．
金属
离子		开始沉淀
的pH		沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Fe2+5.88.8
请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙的实验步骤
步骤1：称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水，配成溶液待用，
并称取研细的碳酸钙样品10g待用．
步骤2：用稍过量硝酸溶解碳酸钙样品．
步骤3：用石灰水调整溶液pH5．
步骤4：过滤后，将滤液与甲酸钠溶液混合，调整溶液pH 7～8，充分搅拌，所得溶液经蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、60℃时干燥得甲酸钙晶体．
15．现由含硫酸镁和泥沙的粗食盐提纯氯化钠，可将粗食盐溶于水，然后进行下列操作：①过滤②加过量氢氧化钠溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液⑥蒸发结晶．正确的操作顺序是（　　）
A．②④⑤①③⑥B．⑤④②①③⑥C．⑤④②③①⑥D．②④⑤③①⑥
2．如图所示，A处通入干燥的Cl2，打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色，关闭B阀时，C处的红布条看不到明显现象，则D瓶中装的是（　　）
A．浓硫酸B．NaOH溶液C．浓盐酸D．饱和NaCl溶液
19．钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用．工业利用碘、NaOH和铁屑为原料可生产碘化钠，其生产流程如下：

（1）碘在周期表中的位置为第五周期、第ⅦA族．
（2）NaOH溶液和碘反应时需要严格控制温度，如果温度过低，会生成碘的低价副产品NaIO．若NaOH溶液和碘反应时所得溶液中IO3-与IO--的物质的量之比为1：1，请完成该反应的离子方程式的配平
4I2+8OH-=1IO3-+1IO-+6I-+4H2O
（3）生产流程中加入过量铁屑的目的是将NaIO3完全转化为NaI，过滤所得固体中除剩余铁屑外，还有红褐色固体，则加入铁屑时发生反应的化学方程式是3H2O+2Fe+NaIO3=NaI+2Fe（OH）3↓．
（4）溶液2中除含有H+外，一定含有的阳离子是Fe2+．
（5）已知I-易被空气中的O2氧化，则从溶液1中获得NaI固体的操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
20．镁铝合金5.1g溶于300mL 2mol•L-1的盐酸中，在标准状况下放出气体的体积为5.6L．向反应后的溶液中加入足量氨水，产生沉淀的质量为（　　）
A．5.1 gB．10.2 gC．13.6 gD．15.3 g

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