11．[定量实验设计]某研究性学习小组查阅资料获得晶体M的制备原理.他们进行如下探究:[制备晶体]以CrCl2•4H2O.过氧化氢.液氨.氯化铵固体为原料.在活性炭催化下.合成了晶体M．(——青夏教育精英家教网—

11．【定量实验设计】某研究性学习小组查阅资料获得晶体M的制备原理，他们进行如下探究：
【制备晶体】
以CrCl₂•4H₂O、过氧化氢、液氨、氯化铵固体为原料，在活性炭催化下，合成了晶体M．
（1）溶液中分离出晶体M的操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥．他们用冰水和饱和食盐水的混合物洗涤晶体M，其目的是降低晶体溶解度．制备过程中需要加热，但是，温度过高造成的后果是加快双氧水分解和液氨挥发．
【测定组成】
为了测定M晶体组成，他们设计如下实验．装置如图所示（加热仪器和固定仪器省略）．

为确定其组成，进行如下实验：
①氨的测定：精确称M晶体，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量20% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品溶液中的氨全部蒸出，用一定量的盐酸溶液吸收．蒸氨结束后取下接收瓶，用一定浓度的NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗一定体积的NaOH溶液．
②氯的测定：准确称取a g样品M溶于蒸馏水，配成100mL溶液．量取25.00mL配制的溶液用c mol•L-¹AgNO₃标准溶液滴定，滴加3滴0.01mol•L-¹K₂CrO₄溶液（作指示剂），至出现砖红色沉淀不再消失为终点（Ag₂CrO₄为砖红色），消耗AgNO₃溶液为b mL．
（2）安全管的作用是平衡气压．
（3）用氢氧化钠标准溶液滴定过量的氯化氢，部分操作步骤是检查滴定管是否漏液、用蒸馏水洗涤、用标准NaOH溶液润洗、排滴定管尖嘴的气泡、调节碱式滴定管内液面至0刻度或0刻度以下、滴定、读数、记录并处理数据；下列操作或情况会使测定样品中NH₃的质量分数偏高的是C（填代号）．
A．装置气密性不好 B．用酚酞作指示剂
C．滴定终点时俯视读数 D．滴定时NaOH溶液外溅
（4）已知：硝酸银热稳定性差；Ksp（Ag₂CrO₄）=1.12×10-¹²，Ksp（AgCl）=1.8×10-¹⁰
选择棕色滴定管盛装标准浓度的硝酸银溶液，滴定终点时，若溶液中
c（CrO₄^2-）为2.8×10^-3mol•L^-1，则c（Ag⁺）=2.0×10^-5mol•L^-1．
（5）根据上述实验数据，列出样品M中氯元素质量分数计算式$\frac{cmol/L×\frac{b}{1000}L×35.5g/mol}{ag×\frac{25.00mL}{100mL}}×100%$．如果滴加K₂CrO₄溶液过多，测得结果会偏低（填：偏高、偏低或无影响）．
（6）经测定，晶体M中铬、氨和氯的质量之比为104：136：213．写出制备M晶体的化学方程式2CrCl₂+H₂O₂+6NH₃+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr（NH₃）₄Cl₃+2H₂O．

10．CuCl₂、CuCl是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂．实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料，一种制备铜的氯化物的流程如图1：

请回答下列问题：
（1）如图2装置进行反应①，导管a通入氯气（夹持仪器和加热装置省略）．观察到的现象是试管内有棕色烟产生，写出铜与氯气反应的化学方程式Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CuCl₂．
（2）上述流程中固体K溶于稀盐酸的目的是避免Cu²+水解．试剂X、固体J的物质分别为c．
a．NaOH Fe（OH）₃b．NH₃•H₂O Fe（OH）₂
c．CuO Fe（OH）₃ d．CuSO₄ Cu（OH）₂
（3）反应②是向溶液2中通入一定量的SO₂，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀．写出制备CuCl的离子方程式2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+SO₄^2-+4H⁺．
（4）反应后，如图盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效．该红褐色沉淀的主要化学式是Fe（OH）₃．该腐蚀过程的正极反应式为ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-．
（5）以石墨为电极，电解CuCl₂溶液时发现阴极上也会有部分CuCl析出，写出此过程中阴极上的电极反应式Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl．

9．某化学兴趣小组以木炭和浓硝酸为起始原料，探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．设计装置如下（忽略装置中空气的影响），请回答下列问题：

（1）组装好仪器后，必须进行的一项操作是检查装置的气密性．
（2）推测B中可以观察到的主要现象是铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，产生无色气泡；C装置的作用是除去NO中混有的CO₂．
（3）装置D中除生成NaNO₂外，还有另一种固态物质Y，Y的化学式是NaOH．可以通过适当改进，不产生Y物质，请你提出改进方法：用装有碱石灰的干燥管代替C装置．
（4）在酸性溶液中，NO${\;}_{2}^{-}$可将MnO${\;}_{4}^{-}$还原为Mn²⁺．写出有关反应的离子方程式5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
（5）E装置中试剂X可以是B．
A．稀硫酸 B．酸性高锰酸钾溶液 C．稀硝酸 D．水．

8．工业上硫酸锰氨[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]，可用于木材防火涂料等．其制备工艺如图1：

已知步骤反应：H₂C₂O₄（aq）+H₂SO₄（aq）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（l）△H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是MnO₂
（2）步驟Ⅱ中趁热过滤前需向M_nS0₄溶液中加人少量热水，其目的是防止过滤时因温度降低有MnSO₄晶体析出所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂晶体需用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有NH₄⁺、SO₄^2-；
（3 下列操作有利于提高产品产率的是ABC（填序号）
A．慢慢分次加人二氧化锰
B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却
D．用水水代替酒精溶液洗涤
（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中1molMnO₂完全反应时相对能量变化如图，则△H=+20 kJ/mol；催化剂是否参加化学反应是（填“是”或“否”或^“不确定”）
（5）碱性千电池中含大量MnO₂可以回收利用，该电池工作时的正极反应试为2MnO₂+2H₂O+2e^-=2MnOOH+2OH^-若从电池中回收87kg
MnO₂，理论上可以获得[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂283kg．

7．

某学习小组依据反应：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，设计制备磺酰氯（SO₂Cl₂）的装置如图，有关信息如表所示．
（1）若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl₂，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）C仪器装的药品是无水CaCl₂，其作用是防止水蒸气进入A装置（引起SO₂Cl₂水解）；
（3）为了便于混合物的分离且提高反应物的转化率，A装置的反应条件最好选择
a．冰水浴 b．常温 c．加热至69.1℃
（4）如果通入的Cl₂或SO₂含有水蒸气，氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；

	SO₂Cl₂	Cl₂	SO₂
熔点	-54.1	-101	-72.4
沸点	69.1	-34.6	-10
性质	遇水发生剧烈水解

（5）实验时选通入干燥的Cl₂将A装置中的空气赶走，再缓慢通入干燥的SO₂，即发生反应．充分反应后，继续通入Cl₂使装置中的SO₂进入烧杯中被吸收，分离产物后，向获得的SO₂Cl₂中加水，出现白雾，振荡、静置得到无色溶液W．
①经分析SO₂Cl₂与H₂O反应性于非氧化还原反应，写出该反应的化学方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
②无色溶液W中的阴离子除含少量OH^-外，还含有其它两种阴离子，如需检验溶液W中这两种阴离子，则其检出第一种离子的检验方法是取少量W溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生，说明溶液中含有SO₄^2-；
③反应完成后，在W溶液、烧杯中分别滴加过量的BaCl₂溶液，均出现白色沉淀，此沉淀不溶于稀盐酸，经过滤、洗涤、干燥、称量得到的固体质量分别为Xg、Yg，则SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂反应中，SO₂的转化率为$\frac{X}{X+Y}$×100%（用含X、Y的代数式表示）．

6．由钛铁矿（主要成分是TiO₂、少量FeO和Fe₂O₃）制备TiCl₄、绿矾等产品的一种综合工艺流程图如下：

【提示】TiO²⁺的水解平衡TiO²⁺+（n+1）H₂O?TiO₂．n H₂O+2H⁺回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的离子方程式是TiO₂+2H⁺=TiO²⁺+H₂O．
（2）已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄ 和CO气体的热化学方程式：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1．
（3）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如下反应发生．
A：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
B：2TiO²⁺（无色）+Fe+4H⁺=2Ti³⁺（紫色）+Fe²⁺+2H₂O
C：Ti³⁺（紫色）+Fe³⁺+H₂O=TiO²⁺（无色）+Fe²⁺+2H⁺
I．结合信息判断Fe³⁺、TiO²⁺、H⁺氧化性强弱：Fe³⁺＞TiO²⁺＞H⁺
II．加入铁屑的作用是将Fe³⁺还原为Fe²⁺，生成Ti³⁺保护Fe²⁺不被氧化．
（4）往②中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，析出水合二氧化钛沉淀．请用化学平衡理论分析通入高温水蒸气的作用：水解是吸热反应，通入高温水蒸气能降低H⁺浓度，提高溶液温度，促进平衡向水解方向移动，从而析出TiO₂•H₂O．
（5）依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是产生了废气、废液、废渣等（只要求写出一项）．
（6）绿矾（摩尔质量为278g/mol）可用于生产红色颜料（Fe₂O₃），556akg绿矾，理论上可生产红色颜料1000amol．

5．资料显示：
a．Na₂S₂O₃、BaS₂O₃、BaS均易溶于水．
b．SO₂、Na₂S、Na₂CO₃反应可生成Na₂S₂O₃．
某化学小组据此进行了制备硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）的探究，实验制备装置如图所示（省略夹持装置）：

回答问题：
（1）仪器a的名称是分液漏斗．
（2）装置A中发生反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（3）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率．
①B中最好盛装的液体是c．
a．蒸馏水 b．饱和Na₂SO₃溶液 c．饱和NaHSO₃溶液 d．饱和NaHCO₃溶液
②如使SO₂缓慢进入烧瓶C，正确的操作是控制分液漏斗的活塞，使浓硫酸缓慢滴入A中．
（4）在装置C中生成Na₂S₂O₃．
①完成反应方程式：4SO₂+2Na₂S+1Na₂CO₃=3Na₂S₂O₃+CO₂
②反应开始先使A中发生反应一会儿，再使C中反应发生，其原因是A中反应一会生成二氧化硫，C中才能反应．
③结束反应后，取C中溶液，经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥、得到Na₂S₂O₃•5H₂O．
（5）完成对所得产品的检测的实验：

推测	操作和现象	结论
杂质中的正盐成分可能有： Na₂S Na₂CO₃ Na₂SO₃ Na₂SO₄	①取Wg产品配成稀溶液； ②向溶液中滴加过量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，过滤，得沉淀和滤液； ③向沉淀中加入过量盐酸，沉淀完全溶解，并有刺激性气味的气体产生． ④向滤液滴加2滴淀粉溶液，再逐滴加0.100 0mol•L^-1碘的标准溶液，至溶液呈紫色不再褪去，消耗碘的标准溶液体积为18.10mL．	产品杂质中：一定含有Na₂SO₃，可能含有Na₂S、Na₂CO₃，一定不含有Na₂SO₄．操作④发生的反应是： 2S₂O${\;}_{3}^{2-}$+I₂═S₄O${\;}_{6}^{2-}$+2I^- 产品纯度：$\frac{9}{w}$×100%．

4．铁及其化合物在日常生活中有广泛应用．
（1）写出Fe（OH）₂转化为Fe（OH）₃的化学方程式4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（2）绿矾（FeSO₄•7H₂O）是补血剂的原料，易变质．检验绿矾是否变质的试剂是KSCN溶液设计实验检验绿矾是否完全变质取样品溶于水，滴加酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质（或滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则样品没有完全变质）
（3）利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如图1：

①干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO₃•nH₂O在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为4FeCO₃•nH₂O+O₂=4FeOOH+4CO₂+（4n-2）H₂O
②取干燥后的FeCO₃样品12.49g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量0.89g
（4）以羰基化合物为载体运用化学平衡移动原理分离、提纯某纳米级活性铁粉（含有一些不反应的杂质），反应装置如图2．Fe（s）+5CO（g）?Fe（CO）₅（g）△H＜0
T₁＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”），判断理由是铁粉和一氧化碳化合成羰基合铁时放出热量，低温有利于合成易挥发的羰基合铁，羰基合铁易挥发，杂质残留在玻璃管左端；当羰基合铁挥发到较高温度区域T₂时，羰基合铁分解，纯铁粉残留在右端，一氧化碳循环利用．

3．FeSO₄•7H₂O广泛用于医药和工业领域，实验室制备FeSO₄•7H₂O的流程如下：

（1）铁屑与稀硫酸反应前，应用10% Na₂CO₃溶液浸泡几分钟，操作目的是除去废铁屑表面的油污．
（2）最后得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②降低FeSO₄在水中的溶解度，减少FeSO₄•7H₂O的损耗．
（3）FeSO₄•7H₂O是某些补血剂的主要成分，实验室用KMnO₄溶液通过氧化还原滴定测
定某补血剂（1.500g）中铁元素的含量．
①配制100mL 1.200×10 ^-2mol•L^-1的KMnO₄溶液时，将溶解后的溶液转移至容量瓶中的操作方法是用玻璃棒引流，玻璃棒底部要在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口；
②实验中的KMnO₄溶液需要酸化，可用于酸化的酸是c．
a．稀硝酸 b．稀盐酸 c．稀硫酸 d．浓硝酸
KMnO₄溶液应盛装在酸式滴定管中．滴定到终点时的现象为滴入最后一滴KMnO₄溶液，恰好变为紫红色，且半分钟内不退色．滴定完毕，三次实验记录KMnO₄标准溶液的读数如下．

滴定次数实验数据	1	2	3
V（样品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO₄）/mL（初读数）	0.00	0.20	0.00
V（KMnO₄）/mL（终读数）	15.85	15.22	14.98

该补血剂中铁元素的质量分数为3.36%．
（4）某实验小组用久置的FeSO₄溶液和NaOH溶液制备Fe（OH）₂，实验后没有得到预期的白色沉淀，于是采用下列试剂（已煮沸除氧）和装置进行实验：

实验开始打开止水夹C，目的是排除装置中的空气，防止氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁．一段时间后，关闭止水夹C，B中观察到的现象是液面上升出现白色沉淀．B中发生反应的离子方程式是Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓．

2．

无水氯化铝是有机化工常用的催化剂，氯化铝178℃时升华，极易潮解，遇水发热并产生白色烟雾．氯化铝还易溶于乙醇、氯仿和四氯化碳．实验室可用反应2Al+6HCl（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3H₂制备少量无水氯化铝，某同学利用该原理设计如下实验装置：
（1）A烧瓶中发生反应的化学方程式：NaCl+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HCl↑或2NaCl+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑
（2）以下三步操作的先后顺序为③①②（填序号）．
①点燃A处酒精灯 ②点燃C处酒精灯 ③滴加A处浓硫酸
（3）D中干燥管内碱石灰的作用是吸收过量的HCl气体，防止空气中的水蒸气进入D中烧瓶．
（4）下列有关AICl₃的说法合理的是①（填序号）．
①AlCl₃水溶液能导电 ②熔融态AlCl₃能导电 ③镁条能置换出AlCl₃溶液中的Al
（5）实验室也可通过反应2Al+3Cl₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃制备无水氯化铝，此法若还利用上述装置，在A烧瓶中增用Mn0₂．固体之外，还必须对装置进行的改动是AB之间增加一装有饱和食盐水的洗气瓶，因Cl₂中混有的HCl与Al反应生成H₂，H₂与Cl₂混合加热时会发生爆炸．
（6）指出该实验装置可能存在的一种安全隐患：D中干燥管排出的H₂与空气混合后遇酒精灯火焰发生爆炸；或“D中A1Cl₃蒸气遇冷固化堵塞气体通路”．

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