题目内容

15．用如图1所示装置可以完成一系列实验（图中夹持装置已略去）．

用装置A由浓硫酸和浓盐酸混合制取HCl气体，装置B中的三处棉花依次做了如下处理：
①包有某固体物质，②蘸有KI溶液，③蘸有石蕊溶液
请回答下列问题：
（1）仪器P的名称是分液漏斗；
（2）①处包有的某固体物质可能是 （填序号）b；
a．MnO2    b．KMnO4    c．KCl     d．Cu
反应开始后，观察到②处有棕黄色物质产生，写出②处发生反应的离子方程式Cl2+2I-═I2+2Cl-；
（3）在实验过程中，在③处能观察到先变红后褪色；
（4）甲同学为了验证剩余气体的主要成分，在C中设计了如图装置，D中装有铜丝网，装置E的试管中不加任何试剂，装置F的烧杯中加入适量的AgNO3溶液
①实验过程中，装置D的作用是验证剩余气体中含有氯气．
②装置F中的现象是有白色沉淀产生．
③乙同学认为甲同学的实验有缺陷，为了确保实验的可靠性，乙同学提出在E和F（填装置字母）之间加装如图3所示装置．
你认为如图3广口瓶中可加入足量AC（填字母代号）．
A．淀粉碘化钾溶液      B．四氯化碳溶液
C．湿润的有色布条      D．饱和食盐水．

分析 装置A：由浓硫酸和浓盐酸混合制取HCl气体，因浓硫酸稀释时，发出热量，使盐酸中的氯化氢气体挥发制氯化氢，所以应将浓硫酸缓慢加入到浓盐酸中；装置B：①通过①后生成了Cl2，KMnO4氧化HCl得到Cl2，KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，②蘸有KI溶液，有棕黄色物质确定为单质碘，氯气能与碘化钾反应生成单质碘，方程式为：Cl2+2KI=2KCl+I2，③蘸有石蕊溶液，Cl2能与水反应生成HCl和HClO，HCl具有酸性，能使石蕊溶液变红，HClO具有强氧化性能使红色褪去．
（1）根据仪器的特征及其常用仪器的名称解答；
（2）由通过①后生成了Cl2，KMnO4能氧化HCl得到Cl2，有棕黄色物质确定为单质碘，氯气氧化碘离子生成碘单质；
（3）Cl2能与水反应生成HCl和HClO，HCl具有酸性和HClO具有强氧化性；
（4）①剩余气体的主要成分，可能为氯气或氯化氢或两者的混合物，实验过程中，观察到装置D处有棕黄色物质产生，验证剩余气体中含有氯气；
②装置F的烧杯中加入适量AgNO3溶液，氯离子和银离子反应生氯化银；
③气体中的氯气和铜反应后剩余，通入F装置中也会生成氯化银白色沉淀，影响氯化氢的检验，需要在通入硝酸银溶液前检验是否有氯气的存在，广口瓶中试剂可以利用氯气的氧化性，选择淀粉碘化钾溶液，也可以放入湿润的有色布条，依据氯气和水反应的次氯酸的漂白性进行分析验证，所以此试剂的作用为除尽氯化氢气体中的氯气，排除氯气影响氯化氢的检验．

解答 解：（1）仪器P具有球形特征，且有玻璃活塞，为分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（2）因通过①后生成了Cl2，而KMnO4溶液能氧化HCl得到Cl2，所以①处包有的某固体物质可能是KMnO4，有棕黄色物质确定为单质碘，卤素单质间能发生置换反应：Cl2+2KI=2KCl+I2，反应的离子方程式为：Cl2+2I-═I2+2Cl-，
故答案为：b； Cl2+2I-═I2+2Cl-；
（3）因Cl2能与水反应生成HCl和HClO，HCl具有酸性，能使石蕊溶液变红，HClO具有强氧化性能使红色褪去，
故答案为：先变红后褪色；
（4）①剩余气体的主要成分，可能为氯气或氯化氢或两者的混合物，氯化氢与铜不反应，铜和氯气反应生成棕黄色的氯化铜，若剩余气体中含有氯气，实验过程中，装置D有棕黄色固定产生，
故答案为：验证剩余气体中含有氯气；
②剩余气体的主要成分，可能为氯气或氯化氢或两者的混合物，溶于水，水中含有氯离子，氯离子和银离子反应：Ag++Cl-=AgCl↓，有白色沉淀产生，
故答案为：有白色沉淀产生；
③乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能证明最终通入AgNO3溶液的气体中不含氯气．气体中的氯气和铜反应后剩余，通入F装置中也会生成氯化银白色沉淀，影响氯化氢的检验，需要在通入硝酸银溶液前检验是否有氯气的存在，广口瓶中试剂可以利用氯气的氧化性，选择淀粉碘化钾溶液，也可以放入湿润的有色布条，依据氯气和水反应的次氯酸的漂白性进行分析验证，为了确保实验的可靠性，乙同学提出在E、F之间加装图2所示装置中可以放淀粉碘化钾溶液，若变蓝色证明含有氯气，否则不含；或放入湿润的有色布条，若不褪色证明无氯气存在，否则证明含有，BD无变化现象不能证明，所以选择AC，此试剂的作用为除尽氯化氢气体中的氯气，排除氯气影响氯化氢的检验．
故答案为：E；F；AC；

点评 本题考查了实验室制备氯气的实验分析和性质验证，产物验证实验的设计分析应用，能够根据实验现象判断物质的性质，离子反应的现象分析判断是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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6．如图为中学化学中几种常见物质的转化关系（部分产物已略去）．已知：A、C、D是常见的气体单质，F气体极易溶于水，且液态常做制冷剂．

（1）写出化学式AN2，DCl2，FNH3
（2）鉴定G中阳离子的实验方法和现象取少量G的溶液加人试管中，用胶头滴管加入少量NaOH浓溶液，加热用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验放出的气体，试纸变蓝色；
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（4）写出反应③化学方程式，并标出电子转移的方向和数目．
7．A、B、C、D、E均为有机化合物，其中A是一种重要的化工原料，A的产量可以用来衡量一个国家的石油化工水平．在一定条件下存在如图1转化关系（部分反应条件、产物被省略）．

（1）工业上，由石油获得石赌油的方法是分馏．
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（3）烷烃M是由石蜡油获得A的过程中的中间产物之一，1mol M完全燃烧需消耗6.5mol O2，M分子中含有三个甲基，则M的结构简式为．
实验室用图2所示装置制备少量E．
①试管Ⅰ中盛有的物质有浓硫酸、乙醇、冰醋酸．
②试管Ⅱ的作用是收集反应产生的乙酸乙酯并防止倒吸．
3．恒温容器中加入1molN2和3molH2，达到平衡时NH3的体积分数为m%．若N2、H2、NH3的起始加入量分别为xmol、ymol、zmol，达到平衡时NH3的体积分数仍为m%．
（1）该容器恒容，则x、y、z应满足的关系是2x+z=2、2y+3z=6．
（2）该容器恒压，则x、y、z应满足的关系是3x=y，z为任意值．
（3）设前者达到平衡时生成NH3为amol，则后者达到平衡时生成NH3=（0.25ax+0.125az）mol（用a、x、z表示）
10．三氧化二镍（Ni2O3）是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料．工业上利用含镍废料（镍、铁、钙、镁合金为主）制取草酸镍（NiC2O4•2H2O），再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍．已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水．工艺流程图如所示．

请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ为加酸溶解，过滤．
（2）①加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
②加入碳酸钠溶液调pH至4.0～5.0，其目的为促进铁离子水解沉淀完全；
（3）草酸镍（NiC2O4•2H2O）在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧，可制得Ni2O3，同时获得混合气体．NiC2O4受热分解的化学方程式为2NiC2O4 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ni2O3+3CO↑+CO2↑．
（4）工业上还可用电解法制取Ni2O3，用NaOH溶液调NiCl2溶液的pH至7.5，加入适量Na2SO4后利用惰性电极电解．电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-，再把二价镍氧化为三价镍．ClO-氧化Ni（OH）2生成Ni2O3的离子方程式为ClO-+2Ni（OH）2═Cl-+Ni2O3+2H2O．a mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为1.25a mol．
（5）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时，NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是Al+3NiO（OH）+NaOH+H2O=3Ni（OH）2+NaAlO2．
20．硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业．从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的流程如图1．

已知：某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示．
氢氧化物开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Mg（OH）29.310.8
Fe（OH）27.69.6
Fe（OH）32.73.7
Al（OH）33.74.7
根据题意回答第（1）～（6）题：
（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：适当升温、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度．
（2）加入的NaClO可与Mn2+反应：Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe（OH）3↓+Cl-+4H+．
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2外，还有SiO2、CaSO4．
（4）已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：
温度（℃）40506070
MgSO430.933.435.636.9
CaSO40.2100.2070.2010.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，趁热过滤．“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，便得到了MgSO4•7H2O．
（5）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO4•7H2O为172.2g，计算MgSO4•7H2O的产率为70%．（保留两位有效数字）
（6）金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成图2防腐示意图，并作相应标注．
7．完全溶解28.4g碳酸铜和氢氧化铜的混合物需要消耗1mol•L-1的盐酸500mL．若灼烧相同质量的上述混合物，能得到氧化铜的质量为20g．（请保留过程）
4．锂离子电池应用很广，其正极材料可再生利用，某锂离子电池的正极材料有钴酸锂 （LiCoO2）导电剂乙炔黑和铝箔等．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）．

回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为+3．
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 $\frac{\underline{\;80℃\;}}{\;}$Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液进行反应，缺点是有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离．
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O．
5．电解氯化铜溶液时，在阴极发生的电极反应为（　　）
A．2Cl--2e-=Cl2↑B．Cu2++2e-=Cu
C．4OH--4e-=2H2O+O2↑D．2H++2e-=H2↑

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