第34练 实验综合大题突破练(B)
[分值：50分]
1.(11分)(2025·南京中华中学二模)化学还原稳定法是当前Cr(Ⅵ)水体污染修复领域的主要技术。废水中Cr(Ⅵ)主要以Cr2和形式存在，化学还原稳定法去除水中Cr(Ⅵ)主要包括铬的还原和固定两个过程。常用的化学还原剂包括硫系还原剂和铁系还原剂。
(1)难溶于水的CaS5是常用的硫系还原剂，在处理Cr(Ⅵ)时自身转化为单质S。在酸性溶液中，CaS5还原Cr(Ⅵ)的离子方程式为 。
(2)铁系还原剂FeSO4的还原效率虽不及硫化物，但有利于Cr的固定。 Cr的固定途径有两个：其一是难溶性铬铁共沉淀氢氧化物[CrxFe1-x(OH)3]或Cr(OH)3沉淀的生成；其二是 。
(3)试剂联用[n(CaS5)∶n(FeSO4)=1∶2]有望实现高效且稳定的修复效果。
①待各体系充分反应后，静置2 h。实验测得分别使用单一试剂和试剂联用时，溶液中总Cr的去除率随溶液初始pH的变化关系如图1所示。pH>9，随pH增大，试剂联用时溶液中总Cr的去除率上升的原因是 。
②在存在下，试剂联用处理溶液中Cr(Ⅵ)，待体系充分反应，静置2 h。测得浓度对溶液pH以及总Cr去除效果的影响关系如图2所示。随浓度进一步增加，总Cr的去除率明显上升的原因是 。
③研究表明，试剂联用效果优于单一试剂主要是由于反应过程中生成了起催化作用的FeS。FeS的生成过程可用化学方程式表示为 。
(4)检测酸性废水中的含量，取20.00 mL废水，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入30.00 mL 0.010 0 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用0.001 0 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+，终点时消耗K2Cr2O7标准溶液10.00 mL(假设的还原产物全为NO，且NO全部从溶液中逸出)。则废水中含量为 mol·L-1。
2.(11分)(2025·苏锡常镇二模)超高石灰铝工艺处理高氯(Cl-)废水，操作简单，成本低。涉及的主要反应为
Ⅰ.4Ca(OH)2+2Al(OH)3Ca4Al2(OH)14
Ⅱ.Ca4Al2(OH)14+2Cl-Ca4Al2Cl2(OH)12+2OH-。Cl-转化为弗氏盐[Ca4Al2Cl2(OH)12]沉淀而除去。已知：溶液中、I-等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去；Ca2+、Al3+在碱性较强的情况下还会生成Ca3Al2(OH)12沉淀。
(1)①一定体积的高氯废水中加入石灰乳和Na[Al(OH)4]溶液，与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为 。
②投入的原料选用Na[Al(OH)4]，而不选用Al2(SO4)3的原因为 。
(2)室温下，平衡时溶液pH=12，体系中最终存在Ca(OH)2和Al(OH)3沉淀，已知：Ksp[Ca(OH)2]=1×10-4，Ksp[Al(OH)3]=1×10-34，此时溶液中Ca2+和Al3+的浓度比为 。
(3)投料中Ca(OH)2的量与Cl-去除率如图1所示。
钙氯摩尔比大于6∶1后，继续增加Ca(OH)2，Cl-去除率不升反而略降的原因为 。
(4)测定废水中Cl-的含量
已知水溶液中Cl-可用精确浓度的Hg(NO3)2溶液滴定，以二苯偶氮碳酰肼为指示剂，滴定终点时溶液出现紫红色。滴定反应为Hg2++2Cl-===HgCl2↓(白色)，滴定装置如图2所示。
①二苯偶氮碳酰肼()分子中的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环的紫红色物质，画出该物质的结构简式 (须标出配位键)。
②补充完整实验方案：准确量取25.00 mL水样(水样中Cl-浓度约为0.040 0 mol·L-1)于锥形瓶中，调节pH为2.5~3.5，将0.020 00 mol·L-1Hg(NO3)2溶液装入酸式滴定管中，调整管中液面至“0”刻度， 。
(必须使用的试剂：二苯偶氮碳酰肼)
3.(12分)(2025·南京二模)含硫化合物在材料加工、实验室分析中有重要应用。
(1)CuSCN材料可应用于太阳能电池。向脱硫废液(主要成分为KSCN和K2S2O3)中加入CuSO4溶液回收CuSCN。
①CuSO4与KSCN、K2S2O3反应生成CuSCN沉淀和K2S4O6的化学方程式为 。
②控制CuSO4溶液的pH，CuSCN产率如图所示。pH<3时，产率随pH减小而降低的原因是 。
(2)S2O8常用于织物漂白。测定S2O8样品溶液的浓度：量取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加入30.00 mL 0.200 0 mol·L-1FeSO4溶液。待充分反应后，用0.010 00 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定过量的FeSO4，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液22.80 mL。实验过程中的反应如下：S2+2Fe2+===2+2Fe3+、+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O。
①取用30.00 mL 0.200 0 mol·L-1FeSO4溶液时应选用的仪器是 (填字母)。
A.25 mL量筒 B.50 mL量筒
C.25 mL酸式滴定管 D.50 mL酸式滴定管
②计算S2O8样品溶液的物质的量浓度为 。
(3)电解CuSO4溶液可用于测定阿伏加德罗常数(NA)，计算公式为NA=。I为电解电流，t为电解时间，e取1.60×10-19C，Δm为铜电极减少的质量，M(Cu)为铜的摩尔质量。
①请补充完整实验方案： 。
重复上述操作2~3次，按公式进行数据处理[实验中必须使用的试剂和仪器：纯铜片、铂丝、CuSO4溶液、秒表、分析天平、直流电源(本实验过程中电流恒为1 A)]。
②本实验中不采用铂电极增加的质量来测定NA，其原因是 。
4.(16分)(2025·绵阳一模)化学学习小组的同学配制FeCl3溶液，并探究其相关反应原理。
(1)配制FeCl3溶液。称量FeCl3·6H2O配制0.1 mol·L-1FeCl3溶液。如图是“转移”操作的示意图，图中的仪器包括烧杯和 ，其中的错误之处是 。
向0.1 mol·L-1FeCl3溶液中加入0.1 mol·L-1 KSCN溶液，将所得溶液分装于甲、乙试管中，完成实验Ⅰ和Ⅱ。
实验Ⅰ
(2)向甲试管中加入过量铁粉，铁粉溶解，其原因是 ，
(用离子方程式说明)，滴加 (填化学式)，可检验其中的Fe2+。
实验Ⅱ
向乙试管中加入过量铜粉，有白色沉淀生成。查阅文献，确定该白色沉淀为CuSCN。
查阅资料：a.CuCl与CuSCN均为白色沉淀；b.SCN-能被氧化为(SCN)2，(SCN)2的化学性质和卤素单质相似；c.Cu2+在还原剂和沉淀剂同时存在时会生成Cu(Ⅰ)沉淀
实验Ⅲ
(3)①向3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中加入过量铜粉，振荡后静置。取清液于试管中，加入3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，迅速生成白色沉淀，发生反应的离子方程式为 ，
同时还可观察到溶液局部变红，其主要原因是 。
②振荡试管，观察到白色沉淀变多，溶液红色逐渐褪去，请结合化学反应原理对该现象加以解释： 。
(4)探究实验反思：实验Ⅱ中，c(Cl-)>c(SCN-)，但生成CuSCN，并未得到CuCl，可能的原因是 。 第34练 实验综合大题突破练(B)
[分值：50分]
1.(11分)(2025·南京中华中学二模)化学还原稳定法是当前Cr(Ⅵ)水体污染修复领域的主要技术。废水中Cr(Ⅵ)主要以Cr2和形式存在，化学还原稳定法去除水中Cr(Ⅵ)主要包括铬的还原和固定两个过程。常用的化学还原剂包括硫系还原剂和铁系还原剂。
(1)难溶于水的CaS5是常用的硫系还原剂，在处理Cr(Ⅵ)时自身转化为单质S。在酸性溶液中，CaS5还原Cr(Ⅵ)的离子方程式为 。
(2)铁系还原剂FeSO4的还原效率虽不及硫化物，但有利于Cr的固定。 Cr的固定途径有两个：其一是难溶性铬铁共沉淀氢氧化物[CrxFe1-x(OH)3]或Cr(OH)3沉淀的生成；其二是 。
(3)试剂联用[n(CaS5)∶n(FeSO4)=1∶2]有望实现高效且稳定的修复效果。
①待各体系充分反应后，静置2 h。实验测得分别使用单一试剂和试剂联用时，溶液中总Cr的去除率随溶液初始pH的变化关系如图1所示。pH>9，随pH增大，试剂联用时溶液中总Cr的去除率上升的原因是 。
②在存在下，试剂联用处理溶液中Cr(Ⅵ)，待体系充分反应，静置2 h。测得浓度对溶液pH以及总Cr去除效果的影响关系如图2所示。随浓度进一步增加，总Cr的去除率明显上升的原因是 。
③研究表明，试剂联用效果优于单一试剂主要是由于反应过程中生成了起催化作用的FeS。FeS的生成过程可用化学方程式表示为 。
(4)检测酸性废水中的含量，取20.00 mL废水，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入30.00 mL 0.010 0 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用0.001 0 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+，终点时消耗K2Cr2O7标准溶液10.00 mL(假设的还原产物全为NO，且NO全部从溶液中逸出)。则废水中含量为 mol·L-1。
答案 (1)3CaS5+Cr2+14H+===2Cr3++15S+3Ca2++7H2O
(2)Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体吸附Cr2或
(3)①pH增大，使用CaS5会抑制Cr(Ⅵ)的还原，降低总Cr去除率；但使用FeSO4有利于Cr(Ⅵ)的固定，提高总Cr去除率；试剂联用时，FeSO4的用量大于CaS5，增大pH，FeSO4对总Cr去除率的影响程度大于CaS5 ②增大浓度，溶液pH减小，试剂联用时低pH有利于CaS5对Cr(Ⅵ)的去除 ③CaS5+FeSO4===FeS+4S+CaSO4
(4)0.02
解析 (2)溶液中生成Fe3+后，Fe3+可以水解生成氢氧化铁胶体，可以吸附含有铬元素的微粒：Cr2或。
(3)①结合(1)可知，pH增大时会抑制CaS5对Cr(Ⅵ)的还原，但是FeSO4的使用有利于Cr(Ⅵ)吸附，试剂联用时是两种作用相互竞争的关系。②由图可知，随着碳酸氢根离子的浓度的增大，pH会降低，而pH的降低有利于CaS5对Cr(Ⅵ)的去除。③根据题意可知，CaS5和FeSO4反应生成FeS，结合元素守恒和得失电子守恒可知化学方程式为CaS5+FeSO4===FeS+4S+CaSO4。
(4)根据反应：Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O，与K2Cr2O7标准溶液反应的亚铁离子的物质的量n(Fe2+)=6×10×10-3 L×0.001 mol·L-1=0.000 06 mol，硝酸根离子氧化硫酸亚铁的物质的量为n(FeSO4)=30×10-3 L×0.01 mol·L-1-0.000 06 mol=0.000 24 mol，根据反应：3Fe2+++4H+===NO↑+3Fe3++2H2O，n()=×0.000 24 mol×=0.000 4 mol，c()===0.02 mol·L-1。
2.(11分)(2025·苏锡常镇二模)超高石灰铝工艺处理高氯(Cl-)废水，操作简单，成本低。涉及的主要反应为
Ⅰ.4Ca(OH)2+2Al(OH)3Ca4Al2(OH)14
Ⅱ.Ca4Al2(OH)14+2Cl-Ca4Al2Cl2(OH)12+2OH-。Cl-转化为弗氏盐[Ca4Al2Cl2(OH)12]沉淀而除去。已知：溶液中、I-等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去；Ca2+、Al3+在碱性较强的情况下还会生成Ca3Al2(OH)12沉淀。
(1)①一定体积的高氯废水中加入石灰乳和Na[Al(OH)4]溶液，与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为 。
②投入的原料选用Na[Al(OH)4]，而不选用Al2(SO4)3的原因为 。
(2)室温下，平衡时溶液pH=12，体系中最终存在Ca(OH)2和Al(OH)3沉淀，已知：Ksp[Ca(OH)2]=1×10-4，Ksp[Al(OH)3]=1×10-34，此时溶液中Ca2+和Al3+的浓度比为 。
(3)投料中Ca(OH)2的量与Cl-去除率如图1所示。
钙氯摩尔比大于6∶1后，继续增加Ca(OH)2，Cl-去除率不升反而略降的原因为 。
(4)测定废水中Cl-的含量
已知水溶液中Cl-可用精确浓度的Hg(NO3)2溶液滴定，以二苯偶氮碳酰肼为指示剂，滴定终点时溶液出现紫红色。滴定反应为Hg2++2Cl-===HgCl2↓(白色)，滴定装置如图2所示。
①二苯偶氮碳酰肼()分子中的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环的紫红色物质，画出该物质的结构简式 (须标出配位键)。
②补充完整实验方案：准确量取25.00 mL水样(水样中Cl-浓度约为0.040 0 mol·L-1)于锥形瓶中，调节pH为2.5~3.5，将0.020 00 mol·L-1Hg(NO3)2溶液装入酸式滴定管中，调整管中液面至“0”刻度， 。
(必须使用的试剂：二苯偶氮碳酰肼)
答案 (1)①4Ca(OH)2+2[Al(OH)4]-+2Cl-===Ca4Al2Cl2(OH)12+4OH- ②部分Ca4Al2(OH)14与S反应，减少了其与Cl-的反应，使Cl-去除率降低；与Ca2+生成CaSO4沉淀
(2)1028∶1
(3)增加Ca(OH)2，使溶液的碱性增强，Ca2+、Al3+生成了Ca3Al2(OH)12，使生成的Ca4Al2Cl2(OH)14减少；OH-浓度增大使反应Ⅱ平衡逆向移动，使Cl-去除率不升反而略微下降
(4)①{或} ②向锥形瓶中滴加2~3滴二苯偶氮碳酰肼作指示剂，振荡，向锥形瓶中慢慢滴加0.020 00 mol·L-1Hg(NO3)2溶液，边滴加边振荡锥形瓶至加入最后半滴Hg(NO3)2溶液时，颜色变为紫红色，且30 s内颜色不褪去即为滴定终点，记录滴加Hg(NO3)2溶液的体积，重复上述操作2~3次
解析 (1)①已知石灰乳在离子方程式书写时不能拆，故一定体积的高氯废水中加入石灰乳和Na[Al(OH)4]溶液，与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为4Ca(OH)2+2[Al(OH)4]-+2Cl-===Ca4Al2Cl2(OH)12+4OH-。
②由题干信息可知，溶液中、I-等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去，若投入的原料选用Al2(SO4)3，Ca4Al2(OH)14会与反应从而减少了其与Cl-的反应，降低了Cl-的去除率，且与Ca2+结合生成CaSO4沉淀。
(2)室温下，平衡时溶液pH=12，即溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1，体系中最终存在Ca(OH)2和Al(OH)3沉淀，即此时溶液中：c(Ca2+)== mol·L-1=1.0 mol·L-1，c(Al3+)== mol·L-1=1.0×10-28 mol·L-1，此时溶液中Ca2+和Al3+的浓度比为1.0 mol·L-1∶1.0×10-28 mol·L-1=1028∶1。
(4)①已知二苯偶氮碳酰肼()分子中每个N均含有孤电子对，则该物质的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环(即含有5个原子的环)的紫红色物质，该物质的结构简式为或。
3.(12分)(2025·南京二模)含硫化合物在材料加工、实验室分析中有重要应用。
(1)CuSCN材料可应用于太阳能电池。向脱硫废液(主要成分为KSCN和K2S2O3)中加入CuSO4溶液回收CuSCN。
①CuSO4与KSCN、K2S2O3反应生成CuSCN沉淀和K2S4O6的化学方程式为 。
②控制CuSO4溶液的pH，CuSCN产率如图所示。pH<3时，产率随pH减小而降低的原因是 。
(2)S2O8常用于织物漂白。测定S2O8样品溶液的浓度：量取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加入30.00 mL 0.200 0 mol·L-1FeSO4溶液。待充分反应后，用0.010 00 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定过量的FeSO4，平行滴定3次，平均消耗KMnO4标准溶液22.80 mL。实验过程中的反应如下：S2+2Fe2+===2+2Fe3+、+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O。
①取用30.00 mL 0.200 0 mol·L-1FeSO4溶液时应选用的仪器是 (填字母)。
A.25 mL量筒 B.50 mL量筒
C.25 mL酸式滴定管 D.50 mL酸式滴定管
②计算S2O8样品溶液的物质的量浓度为 。
(3)电解CuSO4溶液可用于测定阿伏加德罗常数(NA)，计算公式为NA=。I为电解电流，t为电解时间，e取1.60×10-19C，Δm为铜电极减少的质量，M(Cu)为铜的摩尔质量。
①请补充完整实验方案： 。
重复上述操作2~3次，按公式进行数据处理[实验中必须使用的试剂和仪器：纯铜片、铂丝、CuSO4溶液、秒表、分析天平、直流电源(本实验过程中电流恒为1 A)]。
②本实验中不采用铂电极增加的质量来测定NA，其原因是 。
答案 (1)①2CuSO4+2KSCN+2K2S2O3===2CuSCN↓+K2S4O6+2K2SO4 ②当pH<3时，溶液酸性较强，K2S2O3能发生歧化反应，S2浓度下降，导致CuSCN产率随pH减小而下降 (2)①D ②0.097 2 mol·L-1 (3)①(a)用分析天平准确称量干燥后的纯铜片(初始质量m0)；(b)将铜片(作阳极)和铂丝(作阴极)分别接到直流电源两极，浸入盛有CuSO4溶液的电解槽中；(c)接通电路并保持电流I=1 A不变，用秒表记录电解时间t；(d)电解结束后取出铜片，用蒸馏水洗净、干燥，复称其质量m1，计算Δm=m0-m1
②阴极(铂丝)上析出的铜容易出现附着不牢容易脱落、铂丝上发生副反应析出氢气等
解析 (1)②当pH<3时，溶液酸性较强，K2S2O3发生歧化反应：S2+2H+===SO2↑+S↓+H2O，S2浓度下降，导致CuSCN产率随pH减小而下降。
(2)①FeSO4溶液显酸性，故取用30.00 mL 0.200 0 mol·L-1FeSO4溶液时应选用的仪器是50 mL酸式滴定管。②根据反应可得关系式：~5Fe2+，则)=5×0.010 00 mol·L-1×22.80×10-3 L=1.14×10-3 mol，由于S2~2Fe2+，则n(S2)=×(0.200 0 mol·L-1×30.00×10-3 L-1.14×10-3 mol)=2.43×10-3 mol，c[S2O8]==0.097 2 mol·L-1。
(3)②之所以“不采用铂电极增加的质量”来测NA，是因为阴极(铂丝)上析出的铜容易出现附着不牢容易脱落，或铂丝上存在副反应，如生成氢气等，实际操作中难以精确且稳定地称量铂电极增加的质量，从而导致误差较大，因此一般通过称量阳极(纯铜片)失去的质量来进行更可靠的测定。
4.(16分)(2025·绵阳一模)化学学习小组的同学配制FeCl3溶液，并探究其相关反应原理。
(1)配制FeCl3溶液。称量FeCl3·6H2O配制0.1 mol·L-1FeCl3溶液。如图是“转移”操作的示意图，图中的仪器包括烧杯和 ，其中的错误之处是 。
向0.1 mol·L-1FeCl3溶液中加入0.1 mol·L-1 KSCN溶液，将所得溶液分装于甲、乙试管中，完成实验Ⅰ和Ⅱ。
实验Ⅰ
(2)向甲试管中加入过量铁粉，铁粉溶解，其原因是 ，
(用离子方程式说明)，滴加 (填化学式)，可检验其中的Fe2+。
实验Ⅱ
向乙试管中加入过量铜粉，有白色沉淀生成。查阅文献，确定该白色沉淀为CuSCN。
查阅资料：a.CuCl与CuSCN均为白色沉淀；b.SCN-能被氧化为(SCN)2，(SCN)2的化学性质和卤素单质相似；c.Cu2+在还原剂和沉淀剂同时存在时会生成Cu(Ⅰ)沉淀
实验Ⅲ
(3)①向3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中加入过量铜粉，振荡后静置。取清液于试管中，加入3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，迅速生成白色沉淀，发生反应的离子方程式为 ，
同时还可观察到溶液局部变红，其主要原因是 。
②振荡试管，观察到白色沉淀变多，溶液红色逐渐褪去，请结合化学反应原理对该现象加以解释： 。
(4)探究实验反思：实验Ⅱ中，c(Cl-)>c(SCN-)，但生成CuSCN，并未得到CuCl，可能的原因是 。
答案 (1)100 mL容量瓶 不能直接向容量瓶中倾倒溶液，应该用玻璃棒引流 (2)Fe+2Fe3+===3Fe2+ K3[Fe(CN)6] (3)①2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2 (SCN)2具有氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+ ②振荡试管，SCN-继续与Cu2+反应，导致沉淀增多，SCN-被消耗使得Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡逆向移动，溶液红色逐渐褪去 (4)Ksp(CuSCN)解析 (3)①向3 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液中加入过量铜粉，发生反应：Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。振荡后静置，取清液于试管中，加入3滴0.1 mol·L-1KSCN溶液，迅速生成白色沉淀，发生反应的离子方程式为2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2；同时还可观察到溶液局部变红，其主要原因是(SCN)2具有氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+。(4)实验Ⅱ中，c(Cl-)>c(SCN-)，但生成CuSCN，并未得到CuCl，说明CuSCN的溶解度更小，即Ksp(CuSCN)[分值：50分]
1.(12分)(2025·泰州中学一模)钾铬矾[K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O，M=998 g·mol-1]，在鞣革、纺织等工业中有广泛的用途，可通过SO2还原重铬酸盐的酸性溶液制得，某小组按图1所示装置模拟钾铬矾的制备。回答下列问题：
(1)利用A装置可制备SO2，其反应的化学方程式为 。选择质量分数为70%的H2SO4而不是稀硫酸进行实验的理由是 。
(2)B装置采用冰水浴，充分反应后为得到更多钾铬矾晶体，有同学认为可加入少量乙醇降低产品的溶解度而便于析出，该方法不合理的原因是 。
(3)对反应后C装置中的溶液组成进行探究，实验小组认为吸收液中的溶质可能被氧化，可加入 (填试剂)进行检验。
(4)研究钾铬矾的热分解反应及产物，取9.98 g纯品进行热重分析，残留固体的质量与温度的关系如图2所示。
由607 ℃加热至627 ℃时，固体分解产生无色气体，过程中无电子转移。将剩余固体溶于水中部分溶解。607 ℃加热至627 ℃时所发生反应的化学方程式为 。
(5)往含铬废水中加入适量可溶性钡盐可使铬元素转化为BaCrO4沉淀而除去。要使的排放达到安全标准(含量≤5.8×10-2mg·L-1)，应保证水体中c(Ba2+)的最低浓度为 mol·L-1[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10]。
2.(10分)(2025·江苏一模)钛铁矿(主要含FeTiO3，还含有SiO2、MgO和FeO)是常见含钛矿石，常用于制取TiCl4和TiO2等物质。
(1)工业上将FeTiO3、焦炭混合后，通入Cl2在高温下反应，可以制得FeCl3、TiCl4和一种碳氧化合物气体，写出该反应的化学方程式： 。
(2)设计以钛铁矿、浓硫酸为原料制取TiO2·H2O的实验方案：
得到TiO2·H2O。[已知：FeTiO3(灰黑色)可溶于热的浓硫酸生成TiOSO4和FeSO4；TiOSO4+2H2O===TiO2·H2O↓+H2SO4；除HF外，SiO2不与任何酸反应。实验中须使用的试剂和仪器有浓硫酸、蒸馏水、BaCl2溶液、砂芯漏斗]
(3)利用反应TiO2+CCl4TiCl4+CO2可以制取TiCl4(装置如图所示)。已知CCl4、TiCl4的熔、沸点如下表所示。将CCl4和TiCl4通过蒸馏法分离后，检验CCl4中是否含有少量TiCl4的方法是 。
物质 熔点 沸点 其他
CCl4 -23 ℃ 76 ℃ 与TiCl4互溶
TiCl4 -25 ℃ 136 ℃ 易水解
(4)将钛铁矿与焦炭高温共热后可得到含TiO2、MgO、CaO、SiO2、Fe2O3、FeO和Fe的炉渣。为测定其中金属Fe的含量，现进行如下实验：
步骤1：称取2.80 g粉碎后的滤渣，加入足量含Na2SO3和邻菲罗啉(抑制Fe2+的水解)的浸取液，同时调节溶液的pH=4.5，充分反应(此时除金属Fe外，其余含铁化合物不反应)后过滤并洗涤滤渣。
步骤2：将步骤1所得滤液和洗涤液合并，向其中加入稀硫酸和过量的H2O2溶液，充分反应后将溶液煮沸约10 min，后冷却至室温，加水至100 mL。
步骤3：取25 mL步骤2所得溶液于锥形瓶中，向其中滴加 2 滴磺基水杨酸指示剂(溶于水呈无色，酸性条件下遇Fe3+显紫红色)，用浓度为0.10 mol·L-1的维生素C(C6H8O6)标准溶液滴定，到达终点时消耗维生素C标准溶液的体积为12.50 mL。
实验过程中发生的反应如下：6H++2Fe===S2+2Fe2++3H2O；C6H8O6+2Fe3+===C6H6O6+2Fe2++2H+。
①步骤3滴定终点时的实验现象是 。
②计算炉渣中金属Fe的质量分数为 。
3.(14分)(2024·南通二调)实验室以FeS2为原料制备磷酸亚铁晶体[Fe3(PO4)2·8H2O]，其部分实验过程如下：
(1)将一定体积98%的浓硫酸稀释为200 mL 30%的硫酸，除量筒外，还必须使用的玻璃仪器有 。
(2)检验“还原”已完全的实验操作为 。
(3)向过滤后的滤液中加入Na2HPO4，并用氨水或CH3COONa调节溶液pH，“共沉淀”生成Fe3(PO4)2·8H2O。
①若使用CH3COONa调节溶液pH，“共沉淀”反应的离子方程式为 。
②不使用NaOH调节溶液pH的原因是 。
③补充完整利用如图所示装置(夹持装置已略去)制取Fe3(PO4)2·8H2O的实验方案：向三颈烧瓶中加入抗坏血酸溶液，
至混合液pH≈4， ，
充分搅拌一段时间，过滤，洗涤固体，真空干燥(已知：所用抗坏血酸溶液pH=2.8，当溶液pH控制在4~6之间时，所得晶体质量最好。恒压滴液漏斗a、b中分别盛放FeSO4溶液和CH3COONa Na2HPO4混合液)。
(4)测定样品中Fe3(PO4)2·8H2O(摩尔质量为502 g·mol-1)的纯度。取0.627 5 g样品完全溶解后配制成250 mL 溶液，取出25.00 mL于锥形瓶中，加入一定量的H2O2将铁元素完全氧化，以磺基水杨酸为指示剂，用0.020 0 mol·L-1 EDTA标准溶液进行滴定至终点(F与EDTA按物质的量之比为1∶1 发生反应)，消耗EDTA溶液15.00 mL。计算该磷酸亚铁晶体样品的纯度(写出计算过程)。
4.(14分)(2025·南通模拟)KIO3是重要的食品添加剂。实验室模拟工业制备KIO3的部分实验流程如下：
(1)“氧化”反应在如图1所示装置中进行。先将KClO3与I2混合后放入气密性良好的三颈烧瓶中，加水充分溶解，在90 ℃下边搅拌边滴加20 mL 1 mol·L-1盐酸引发反应，停止滴加盐酸后持续搅拌40 min以上，得到热的KH溶液。
已知：KH不溶于有机溶剂。几种物质的溶解度随温度的变化如图2所示。
①用12 mol·L-1盐酸配制100 mL 1.00 mol·L-1盐酸须使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、酸式滴定管、 。
②检查图1中所示装置气密性的操作为 。
③“氧化”过程中有少量黄绿色的气态副产物产生。用热的KOH溶液可吸收该气体并实现原料的循环利用，写出该吸收过程中发生反应的化学方程式： 。
④能说明反应已经进行完全的标志是 。
⑤实际工业进行“氧化”反应时，需要在反应设备上连接冷凝回流装置，其目的是 。
(2)除去KH溶液中稍过量I2的实验方法是 。
(3)利用提纯得到的KH的粗品(含少量KCl)制备纯净KIO3的实验方案为 。
(须使用的实验药品：KOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液、冰水)第33练 实验综合大题突破练(A)
[分值：50分]
1.(12分)(2025·泰州中学一模)钾铬矾[K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O，M=998 g·mol-1]，在鞣革、纺织等工业中有广泛的用途，可通过SO2还原重铬酸盐的酸性溶液制得，某小组按图1所示装置模拟钾铬矾的制备。回答下列问题：
(1)利用A装置可制备SO2，其反应的化学方程式为 。选择质量分数为70%的H2SO4而不是稀硫酸进行实验的理由是 。
(2)B装置采用冰水浴，充分反应后为得到更多钾铬矾晶体，有同学认为可加入少量乙醇降低产品的溶解度而便于析出，该方法不合理的原因是 。
(3)对反应后C装置中的溶液组成进行探究，实验小组认为吸收液中的溶质可能被氧化，可加入 (填试剂)进行检验。
(4)研究钾铬矾的热分解反应及产物，取9.98 g纯品进行热重分析，残留固体的质量与温度的关系如图2所示。
由607 ℃加热至627 ℃时，固体分解产生无色气体，过程中无电子转移。将剩余固体溶于水中部分溶解。607 ℃加热至627 ℃时所发生反应的化学方程式为 。
(5)往含铬废水中加入适量可溶性钡盐可使铬元素转化为BaCrO4沉淀而除去。要使的排放达到安全标准(含量≤5.8×10-2mg·L-1)，应保证水体中c(Ba2+)的最低浓度为 mol·L-1[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10]。
答案 (1)H2SO4(浓)+Na2SO3===Na2SO4+SO2↑+H2O 增大H+浓度，加快反应速率，减少SO2溶解量，促进SO2逸出
(2)酸性K2Cr2O7溶液可以将乙醇氧化
(3)稀盐酸酸化的氯化钡溶液
(4)K2SO4·Cr2(SO4)3K2SO4·Cr2O3+3SO3↑
(5)2.4×10-4
解析 (1)浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，二氧化硫能溶于水，用稀硫酸不利于二氧化硫逸出。(3)C装置中为NaOH溶液，吸收SO2后生成Na2SO3，但Na2SO3可能被O2氧化为Na2SO4，对反应后C装置中的溶液组成进行探究，检验的是有无S生成，需要的试剂为稀盐酸酸化的氯化钡溶液。(4)取9.98 g纯品进行热重分析，即K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O的物质的量为=0.01 mol，含有结晶水的物质受热时一般是先脱水，0.01 mol K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O中含有水的质量m(H2O)=0.01 mol×24×18 g·mol-1=4.32 g，当完全脱水后剩余固体的质量为9.98 g-4.32 g=5.66 g，可知温度为400~607 ℃，固体为K2SO4·Cr2(SO4)3，根据题中所给信息，由607 ℃加热至627 ℃时，固体分解产生无色气体，过程中无电子转移，说明没有元素化合价改变，则无色气体为SO3，将剩余固体溶于水中部分溶解，说明产生了含铬元素的物质，观察图可知，607~627 ℃时，质量减少(5.66-3.26) g=2.4 g，即生成了=0.03 mol SO3，则607 ℃加热至627 ℃时所发生反应的化学方程式为K2SO4·Cr2(SO4)3K2SO4·Cr2O3+3SO3↑。
(5)根据题意可知，Ksp(BaCrO4)=c(Ba2+)·c()=1.2×10-10，要使的排放达到安全标准(含量≤5.8×10-2 mg·L-1)，c(Ba2+)的最低浓度为c(Ba2+)≥==2.4×10-4 mol·L-1。
2.(10分)(2025·江苏一模)钛铁矿(主要含FeTiO3，还含有SiO2、MgO和FeO)是常见含钛矿石，常用于制取TiCl4和TiO2等物质。
(1)工业上将FeTiO3、焦炭混合后，通入Cl2在高温下反应，可以制得FeCl3、TiCl4和一种碳氧化合物气体，写出该反应的化学方程式： 。
(2)设计以钛铁矿、浓硫酸为原料制取TiO2·H2O的实验方案：
得到TiO2·H2O。[已知：FeTiO3(灰黑色)可溶于热的浓硫酸生成TiOSO4和FeSO4；TiOSO4+2H2O===TiO2·H2O↓+H2SO4；除HF外，SiO2不与任何酸反应。实验中须使用的试剂和仪器有浓硫酸、蒸馏水、BaCl2溶液、砂芯漏斗]
(3)利用反应TiO2+CCl4TiCl4+CO2可以制取TiCl4(装置如图所示)。已知CCl4、TiCl4的熔、沸点如下表所示。将CCl4和TiCl4通过蒸馏法分离后，检验CCl4中是否含有少量TiCl4的方法是 。
物质 熔点 沸点 其他
CCl4 -23 ℃ 76 ℃ 与TiCl4互溶
TiCl4 -25 ℃ 136 ℃ 易水解
(4)将钛铁矿与焦炭高温共热后可得到含TiO2、MgO、CaO、SiO2、Fe2O3、FeO和Fe的炉渣。为测定其中金属Fe的含量，现进行如下实验：
步骤1：称取2.80 g粉碎后的滤渣，加入足量含Na2SO3和邻菲罗啉(抑制Fe2+的水解)的浸取液，同时调节溶液的pH=4.5，充分反应(此时除金属Fe外，其余含铁化合物不反应)后过滤并洗涤滤渣。
步骤2：将步骤1所得滤液和洗涤液合并，向其中加入稀硫酸和过量的H2O2溶液，充分反应后将溶液煮沸约10 min，后冷却至室温，加水至100 mL。
步骤3：取25 mL步骤2所得溶液于锥形瓶中，向其中滴加 2 滴磺基水杨酸指示剂(溶于水呈无色，酸性条件下遇Fe3+显紫红色)，用浓度为0.10 mol·L-1的维生素C(C6H8O6)标准溶液滴定，到达终点时消耗维生素C标准溶液的体积为12.50 mL。
实验过程中发生的反应如下：6H++2Fe===S2+2Fe2++3H2O；C6H8O6+2Fe3+===C6H6O6+2Fe2++2H+。
①步骤3滴定终点时的实验现象是 。
②计算炉渣中金属Fe的质量分数为 。
答案 (1)2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO (2)将钛铁矿分批加入热的浓硫酸中，边加边搅拌直至灰黑色固体消失，冷却后用砂芯漏斗过滤，将滤液边搅拌边加入到足量蒸馏水中，充分反应后用砂芯漏斗过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2~3次，直至取最后一次洗涤液加入氯化钡溶液无沉淀产生，干燥 (3)取少许液体于试管中，向试管中加入少量蒸馏水充分振荡后，向上层清液中滴加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，说明四氯化碳中含有四氯化钛 (4)①滴入最后半滴维生素C标准溶液，溶液紫红色褪去，且半分钟内不恢复 ②20%
解析 (2)由题给信息可知，以钛铁矿、浓硫酸为原料制取TiO2·H2O涉及的反应为FeTiO3+2H2SO4(浓) TiOSO4+FeSO4+2H2O、TiOSO4+2H2O===TiO2·H2O↓+H2SO4，实验中应注意含有浓硫酸的反应混合液稀释时的操作顺序，实验方案见答案。
(3)四氯化碳不溶于水，四氯化钛易水解得到含有氯离子的溶液，则检验四氯化碳中是否含有少量四氯化钛的方法见答案。
(4)②由题给离子方程式和原子个数守恒可得如下关系：2Fe~2Fe3+~C6H8O6，滴定消耗12.50 mL 0.10 mol·L-1维生素C标准溶液，则炉渣中金属铁的质量分数为×100%=20%。
3.(14分)(2024·南通二调)实验室以FeS2为原料制备磷酸亚铁晶体[Fe3(PO4)2·8H2O]，其部分实验过程如下：
(1)将一定体积98%的浓硫酸稀释为200 mL 30%的硫酸，除量筒外，还必须使用的玻璃仪器有 。
(2)检验“还原”已完全的实验操作为 。
(3)向过滤后的滤液中加入Na2HPO4，并用氨水或CH3COONa调节溶液pH，“共沉淀”生成Fe3(PO4)2·8H2O。
①若使用CH3COONa调节溶液pH，“共沉淀”反应的离子方程式为 。
②不使用NaOH调节溶液pH的原因是 。
③补充完整利用如图所示装置(夹持装置已略去)制取Fe3(PO4)2·8H2O的实验方案：向三颈烧瓶中加入抗坏血酸溶液，
至混合液pH≈4， ，
充分搅拌一段时间，过滤，洗涤固体，真空干燥(已知：所用抗坏血酸溶液pH=2.8，当溶液pH控制在4~6之间时，所得晶体质量最好。恒压滴液漏斗a、b中分别盛放FeSO4溶液和CH3COONa Na2HPO4混合液)。
(4)测定样品中Fe3(PO4)2·8H2O(摩尔质量为502 g·mol-1)的纯度。取0.627 5 g样品完全溶解后配制成250 mL 溶液，取出25.00 mL于锥形瓶中，加入一定量的H2O2将铁元素完全氧化，以磺基水杨酸为指示剂，用0.020 0 mol·L-1 EDTA标准溶液进行滴定至终点(F与EDTA按物质的量之比为1∶1 发生反应)，消耗EDTA溶液15.00 mL。计算该磷酸亚铁晶体样品的纯度(写出计算过程)。
答案 (1)烧杯、玻璃棒、200 mL容量瓶、胶头滴管
(2)取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液没有变为血红色，说明“还原”已完全 (3)①3Fe2++2HP+2CH3COO-+8H2O===Fe3(PO4)2·8H2O↓+2CH3COOH ②NaOH碱性强，容易造成局部pH过高，生成Fe(OH)2等杂质 ③向三颈烧瓶中滴加CH3COONa Na2HPO4 混合溶液 再向三颈烧瓶中滴加FeSO4溶液，通过调节恒压滴液漏斗a、b的活塞，控制溶液pH为4~6 (4)每25.00 mL溶液中
n(Fe2+)=0.020 0 mol·L-1×15.00×10-3 L=3.000×10-4 mol
n[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×1 mol
0.627 5 g样品中含n[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×10-4 mol×=1.000×1 mol
m[Fe3(PO4)2·8H2O]=1.000×1 mol×502 g·mol-1=0.502 0 g
则样品的纯度为×100%= 80.00%。
解析 (2)FeS2在空气中焙烧时得到Fe2O3，酸溶后得到Fe3+，检验“还原”中已经完全进行时，只需检验是否还含有Fe3+即可。
4.(14分)(2025·南通模拟)KIO3是重要的食品添加剂。实验室模拟工业制备KIO3的部分实验流程如下：
(1)“氧化”反应在如图1所示装置中进行。先将KClO3与I2混合后放入气密性良好的三颈烧瓶中，加水充分溶解，在90 ℃下边搅拌边滴加20 mL 1 mol·L-1盐酸引发反应，停止滴加盐酸后持续搅拌40 min以上，得到热的KH溶液。
已知：KH不溶于有机溶剂。几种物质的溶解度随温度的变化如图2所示。
①用12 mol·L-1盐酸配制100 mL 1.00 mol·L-1盐酸须使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、酸式滴定管、 。
②检查图1中所示装置气密性的操作为 。
③“氧化”过程中有少量黄绿色的气态副产物产生。用热的KOH溶液可吸收该气体并实现原料的循环利用，写出该吸收过程中发生反应的化学方程式： 。
④能说明反应已经进行完全的标志是 。
⑤实际工业进行“氧化”反应时，需要在反应设备上连接冷凝回流装置，其目的是 。
(2)除去KH溶液中稍过量I2的实验方法是 。
(3)利用提纯得到的KH的粗品(含少量KCl)制备纯净KIO3的实验方案为 。
(须使用的实验药品：KOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液、冰水)
答案 (1)①100 mL容量瓶、胶头滴管 ②连接好装置，关闭分液漏斗活塞，将导管用乳胶管连接后插入水中，微热烧瓶，在导管口有气泡产生，冷却后导管口处倒吸一段水柱 ③3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O ④溶液的pH不再变化 ⑤冷凝回流I2和盐酸，提高原料利用率并防止污染空气 (2)用CCl4萃取后分液 (3)将KH溶于水，向其中滴加KOH溶液至溶液pH>7，加热浓缩，冷却结晶，过滤，用冰水洗涤，直至向最后一次洗涤滤液中加入稀硝酸和硝酸银溶液无沉淀产生
解析 (1)④反应得到KH，故反应会消耗盐酸，当盐酸不再反应时说明反应进行完全，所以能说明反应已经进行完全的标志是溶液的pH不再变化。(2)已知KH不溶于有机溶剂，而碘能溶于有机溶剂，除去KH溶液中稍过量I2的实验方法是用CCl4萃取后分液。(3)由溶解度曲线可知，KIO3的溶解度在低温时较小，故利用提纯得到的KH的粗品(含少量KCl)制备纯净KIO3可以选择降温结晶的方法。
