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大单元四 化学实验
第16讲　化学综合实验
构建体系
能力自测 1. 判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 将SO2通入过量氨水中，可以生成(NH4)2SO3(　　)
(2) 实验室制备Cl2时，可以用KMnO4代替MnO2且其他条件保持不变(　　)
(3) 提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法(　　)
√
×
×
能力自测 (4) 图甲所示装置中，缺少加热装置，不能用于制取氯气(　　)
(5) 图乙所示装置中，对液体加热是导致Fe(OH)3胶体制备失败的主要原因(　　)
　甲　　 　　　　　乙　　　 　　　　丙
×
×
能力自测 2. 完成下列填空。
(1) 称取________ g CuSO4·5H2O加入27.0 g水中，搅拌溶解配制10% CuSO4溶液；
(2) 除去NaCl固体中的少量KNO3，应将固体溶解后蒸发结晶，____________，洗涤干燥；
(3) Ca(OH)2＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O反应时通常加入过量的Ca(OH)2，其目的是________________________。
5.0
趁热过滤
提高H2O2的利用率
能力自测 (4) 用FeSO4溶液和Na2CO3溶液制备FeCO3。
① 制备FeCO3的化学方程式：______________________________________；
② 加料方式：_____________________________________________________ ____；
理由：
碳酸钠溶液显碱性，若将FeSO4溶液滴入Na2CO3溶液中，则会生成________ 沉淀(pH＝5.8时，Fe2＋开始沉淀)。
FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4
边搅拌边将Na2CO3溶液缓慢加入盛有FeSO4溶液的反应容器
中
Fe(OH)2
装置中
K2MnO4已完全反应
MnO2
KHCO3
考点研析
考点1　结晶方法
1
结晶方法——降温结晶与蒸发结晶
1. 要点分析
(1) “陡升型”溶解度曲线，从溶液中获得晶体的方法：蒸发浓缩、降温结晶、过滤。
(2) “缓升型”“下降型”溶解度曲线，从溶液中获得晶体的方法：蒸发结晶、趁热过滤。
2. 典型操作方法
(1) KNO3溶液中混有少量NaCl，获得KNO3的方法：蒸发浓缩、降温结晶、过滤，分离出KNO3，NaCl残留在母液中。
(2) NaCl溶液中混有少量KNO3，获得NaCl的方法：蒸发结晶、趁热过滤，分离出NaCl，KNO3残留在母液中。
2
结合溶解度曲线图分析
制备物质 溶解度曲线 分析 实验操作方法
KCl KCl的溶解度随温度升高变化幅度不大 ___________________(洗涤、干燥)
KNO3 KNO3的溶解度随温度升高变化幅度大 ___________________(过滤、洗涤、干燥)
蒸发结晶、趁热过滤
蒸发浓缩、冷却结晶
制备物质 溶解度曲线 分析 实验操作方法
FeSO4·7H2O 晶体 ① 60 ℃时形成拐点，FeSO4的溶解度最大； ② 浓缩后，低于60 ℃，FeSO4·7H2O会结晶析出 蒸发浓缩得到______ ℃饱和溶液，冷却至___ ℃结晶，过滤(用少量冰水洗涤，低温干燥)
60
0
制备物质 溶解度曲线 分析 实验操作方法
MnSO4·H2O 晶体 溶解度曲线在40 ℃时形成拐点 滴加稀硫酸酸化，在温度________ ℃条件下，蒸发结晶、趁热过滤(用酒精洗涤，低温干燥)
高于40
制备物质 溶解度曲线 分析 实验操作方法
无水Na2SO3 ① 在34 ℃形成拐点，浓缩后，低于34 ℃，Na2SO3·7H2O会结晶析出； ② 浓缩后，高于34 ℃，Na2SO3会结晶析出 在温度_________ ℃条件下，蒸发结晶，趁热过滤(洗涤、干 燥)
高于34
例1　(江苏卷节选)(1) 向滤液中加入稍过量的KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3(相关物质溶解度曲线如图所示)，若溶液中KClO3的含量为100 g/L，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是_______________________。
蒸发浓缩、冷却结晶
(2) 由下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为______________。
高于60 ℃
例2　(2024·苏锡常镇二模节选)实验室用磷矿脱镁废液制备MgHPO4·3H2O的实验过程可表示为
恒温转化后的母液中主要含Na2HPO4和Na2SO4。已知：水溶液中各含磷微粒的摩尔分数如图1所示，Na3PO4和NaCl的溶解度曲线如图2所示；常温下BaSO4、BaHPO4的溶度积常数依次为1.1×10－10和3.2×10－7。
图1
图2
　　　　　　　　　加入计算量的BaCl2溶液；过滤，向滤液中逐滴加入NaOH溶液调节至溶液pH为14；加热浓缩至溶液表面出现晶膜，降温结晶
考点2　实验方案的补写
1
定性实验方案补写
1. 化学实验设计(补充实验步骤)的思维模型
(1) 明确实验目标、依据实验目标分析实验原理。
(2) 依据实验原理选择实验试剂与仪器。
(3) 选择实验条件、试剂加入顺序、分离提纯。
(4) 规范表述实验操作、优化方案、精准表达。
2. 答题模板
边搅拌下，边滴加足量的B试剂：至固体恰好完全溶解(或充分反应至不再产生气体或溶液的pH至××或产生大量沉淀，静置，在上层清液中再滴加B试剂，不再产生沉淀)，再进行下一步操作。
注意事项：
(1) 滴加溶液的表述：边搅拌边向××溶液中滴加××溶液(或者表述为在搅拌下向××溶液中滴加××溶液，注意如果题目给出了所滴加溶液的浓度或者其他信息，一定要按题给信息来书写)。
(2) 添加固体的表述：在搅拌下，向××溶液中分批少量加入××固体。
(3) 注意审清楚限制条件(如pH、温度、浓度等)，在书写操作步骤之前，要考虑需不需要加上一个限制条件。
2
反应完成的标志
1. 固体不再溶解
例：以焙烧过的铜精炼炉渣为原料制备CuSO4·5H2O晶体时，请补充完整相应的实验方案：取一定量焙烧过的精炼炉渣，___________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________，加热浓缩、冷却结晶、过滤、晾干，得到CuSO4·5H2O晶体。已知该实验中pH＝3.2时，Fe3＋完全沉淀；pH＝4.7时， Cu2＋开始沉淀。实验中可选用的试剂：1.0 mol/L H2SO4溶液、1.0 mol/L盐酸、1.0 mol/L NaOH溶液。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　加入稍过量的1.0 mol/L H2SO4溶液，加热并搅拌，至固体不再溶解，停止加热，边搅拌边滴加1.0 mol/L NaOH溶液调节溶液pH在3.2＜pH＜4.7范围内，静置过滤
2. 沉淀不再生成(或增加)
例：请补充完整由含有少量Al3＋的MgSO4溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，______________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________，在50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O [实验中使用的试剂为Na2CO3溶液；已知该溶液中pH＝8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0时Al(OH)3沉淀完全]。
　　　　　　　　　　　　至5.0＜pH＜8.5，静置过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成，过滤、用水洗涤沉淀2～3次
3. 气体不再产生
(1) 某水洗后的滤渣为CaCO3(含有Al2O3、Fe2O3杂质)。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：__________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ [已知pH＝5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH＝8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。
　　　　　　　　　　　　　　在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，静置过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测得溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　向滤液中滴加2 mol/L水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol/L H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤、干燥
3
定量实验方案补写
1. 滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到待测溶液中(或将待测溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的标准溶液与待测溶液按化学计量关系定量反应完全为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出待测物质的含量。
2. 实验的关键是准确量取待测溶液，根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。
例：(2022·江苏卷节选)实验中需要测定某溶液中Ce3＋
的含量。已知水溶液中Ce4＋可用准确浓度的(NH4)2Fe(SO4)2
溶液滴定。以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，滴定终点时溶
液由紫红色变为亮黄色，滴定反应为Fe2＋＋Ce4＋===Fe3＋＋
Ce3＋。请补充完整实验方案：① 准确量取25.00 mL含 Ce3＋
溶液[c(Ce3＋)约为0.2 mol/L]，加氧化剂将Ce3＋完全氧化并
去除多余氧化剂后，用稀硫酸酸化，将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容；② 按规定操作分别将0.020 00 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2和待测Ce4＋溶液装入如图所示的滴定管中；③ ______________________________________________________________　_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
　　　　　　准确量取一定体积的Ce4＋溶液于锥形瓶中，滴入数滴苯代邻氨基苯甲酸作指示剂，用0.020 00 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液进行滴定，当滴入最后半滴(NH4)2Fe(SO4)2溶液时，溶液由紫红色变成亮黄色，且半分钟内溶液颜色无明显变化，记录滴定所用(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积，重复上述操作2～3次。
例3　(2023·江苏卷节选)制取MgSO4·H2O晶体。在如图所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应。MgSO3浆料与H2SO4溶液的加料方式是______________________________________________________________。
1
试剂加料顺序
用滴液漏斗向盛有MgSO3浆料的三颈瓶中缓慢滴加H2SO4溶液
例4　(2022·江苏卷节选)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl－含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下：
pH约为7的CeCl3溶液与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀，该沉淀中Cl－含量与加料方式有关。得到含Cl－量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为___(填字母)。
A. 将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中
B. 将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
【解析】 反应过程中保持CeCl3少量即可获得含Cl－量较少的Ce2(CO3)3。
B
例5　(2021·江苏卷节选)以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)为原料制备电池级MnO2。
浸取。将一定量软锰矿粉与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种
配成悬浊液，加入三颈瓶中(装置如图所示)，70 ℃下通过滴液
漏斗缓慢滴加另一种溶液，充分反应，过滤。滴液漏斗中的溶
液是_____________。
【解析】 若三颈瓶中先加入H2SO4溶液，向其中滴加Na2SO3溶液，则易生成SO2，导致Na2SO3的利用率较小。
H2SO4溶液
例6　(2023·江苏卷节选)补充完整制取MgSO4·H2O晶体的实验方案：向含有少量Fe3＋、Al3＋的MgSO4溶液中，____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ (已知：Fe3＋、Al3＋在pH≥5时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从MgSO4饱和溶液中结晶出MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O，在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，实验中须使用MgO粉末)。
2
物质制备实验方案补写
　　　　　　　　　　　　　分批加入少量氧化镁粉末，搅拌，直至用pH试纸测得溶液pH≥5，静置，过滤；将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃ 干燥。
【解析】 根据题意，首先需要调节pH≥5以除去Fe3＋、Al3＋杂质，需要用到的试剂为MgO粉末，操作细节为分批加入少量MgO粉末，以免pH过高，不断搅拌进行反应直至检测到pH≥5，然后过滤除去氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；接着需要从溶液中得到MgSO4·H2O，根据题目信息，室温下结晶只能得到MgSO4·7H2O，因此需要在150～170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O，操作细节为将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，所得晶体在150～170 ℃干燥。
3
定量实验方案补写
加入过量30% 双氧水充分反应后，再向其中滴加稀氨水至不再产生沉淀，过滤并洗涤沉淀2～3次，将滤液、洗涤液合并后，加入过量1 mol/L BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干，称取所得固体质量
例8　(2025·江苏卷节选)海洋出水铁质文物表面有凝结物，凝结物种类受文物材质和海洋环境等因素的影响。有氧环境中，海水中的铁质文物表面形成FeOOH等凝结物。
为比较含氯FeOOH在NaOH溶液与蒸馏水中浸泡的脱氯效果，请补充实验方案：取一定量含氯FeOOH模拟样品，将其分为两等份，____________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，比较滴加AgNO3溶液体积[Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。实验须遵循节约试剂用量的原则，必须使用的试剂：蒸馏水、0.5 mol/L NaOH溶液、0.5 mol/L HNO3溶液、0.05 mol/L AgNO3溶液]。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分别加入等体积的0.5 mol/L NaOH溶液和蒸馏水至浸没样品，在室温下，搅拌、浸泡30 min；过滤，各取等量上层清液(如2 mL)置于两支小试管中，分别滴加3 mL 0.5 mol/L HNO3溶液酸化，再分别滴加0.05 mol/L AgNO3溶液；记录每份上层清液至出现AgCl白色沉淀时消耗的AgNO3溶液的体积
1. 为什么要对沉淀进行洗涤
(1) 若滤渣是所需的物质，洗涤滤渣的目的是除去晶体表面的可溶性杂质，得到更纯净的沉淀物。
(2) 若滤液是所需的物质，洗涤滤渣的目的是把有用的物质(如目标产物)尽可能洗出来。
2. 用什么洗涤剂洗涤
洗涤试剂 适用范围 目的
蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去产物表面附着的××杂质；可适当减小产物的溶解损失
热水 产物的溶解度随着温度升高反而下降 除去产物表面附着的××杂质；可适当减小产物的溶解损失
有机溶剂 (酒精、丙酮等) 产物易溶于水，难溶于有机溶剂 减小产物的溶解损失；利用有机溶剂的挥发性带走固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液 产物对纯度要求不高 减小产物的溶解损失
酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去产物表面附着的可溶于酸、碱的杂质；减小产物的溶解损失
3. 怎样洗涤
洗涤的方法 注意事项 三个得分点
过滤后，继续向过滤器中加入洗涤剂至浸没固体，让洗涤液自然流下，重复2～3次 洗涤过程中不能搅拌，因为滤纸已经润湿，搅拌很容易搅破滤纸，造成晶体损失 加洗涤剂→浸没固体→重复操作
加洗涤剂：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤剂；
浸没固体：洗涤剂完全浸没固体；
重复操作：重复操作2～3次
4. 怎样证明已经洗涤干净
5. 减少洗涤过程中沉淀(晶体)损耗量的方法
典例 方法 原因
FeSO4·7H2O晶体的洗涤 冰水洗涤 温度降低，硫酸亚铁晶体的溶解度减小
MnSO4·H2O晶体的洗涤 无水乙醇洗涤 硫酸锰晶体在乙醇中的溶解度减小
BaSO4沉淀的洗涤 稀硫酸洗涤 稀硫酸抑制了BaSO4的溶解
Li2CO3晶体的洗涤 热蒸馏水洗涤 Li2CO3晶体的溶解度随温度升高而下降
质量测评
1. (2024·安徽卷)仅用下表提供的试剂和用品，不能实现相应实验目的的是( 　)
A
选项 实验目的 试剂 用品
A 比较镁和铝的金属性强弱 MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水 试管、胶头滴管
B 制备乙酸乙酯 乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液 试管、橡胶塞、导管、乳胶管铁架台(带铁夹)、碎瓷片、酒精灯、火柴
C 制备[Cu(NH3)4]SO4溶液 CuSO4溶液、氨水 试管、胶头滴管
D 利用盐类水解制备Fe(OH)3胶体 饱和FeCl3溶液、蒸馏水 烧杯、胶头滴管、陶土网、三脚架、酒精灯、火柴
【解析】 MgCl2溶液、AlCl3溶液与氨水反应时现象相同，都只产生白色沉淀，不能比较Mg和Al的金属性强弱，A不能实现实验目的；乙酸与乙醇在浓硫酸存在、加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，在饱和碳酸钠溶液液面上收集乙酸乙酯，B能实现实验目的；向盛有CuSO4溶液的试管中滴加氨水，产生蓝色Cu(OH)2沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解可得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液，C能实现实验目的；将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾，向沸水中加入5～6滴饱和FeCl3溶液，继续加热至液体呈红褐色即制得Fe(OH)3胶体，D能实现实验目的。
2. (2025·苏北四市一调)[Co(NH3)6]Cl2可用于脱除NO气体及制
备[Co(NH3)6]Cl3。
(1) [Co(NH3)6]Cl2溶液制备。在图1所示装置中，用0.1 mol/L
CoCl2溶液与0.1 mol/L氨水反应可制得[Co(NH3)6]Cl2溶液。
① 图1中仪器a的名称为_________________________，基态Co2＋的电子排布式为_____________。
图1
分液漏斗(或滴液漏斗)
[Ar]3d7
10－9.12
① 实验得到NO脱除率与温度、时间变化如图2所示；NO脱除率随温度、时间变化的原因为____________________________________________________________　_________________________________________________________________________________________。
图2
温度升高，NO、O2的溶解度下降，NO脱除率下降；随着时间的延长，[Co(NH3)6]2＋转化为[Co(NH3)6]3＋，而[Co(NH3)6]3＋对NO的吸收能力极低，NO脱除率下降
② 钴氨溶液经过多次循环吸收NO后，其吸收NO的能力会降低，向钴氨溶液中加入KI溶液可恢复其吸收NO的能力，写出该反应的离子方程式：______________　_______________________________。
(3) [Co(NH3)6]Cl3晶体制备。已知：[Co(NH3)6]Cl3晶体易溶于热水和稀盐酸中，在冰水、浓盐酸、无水乙醇中溶解度较小。
请补充完整实验方案：在通风橱中将制得的[Co(NH3)6]Cl2溶液加热至55 ℃左右，边搅拌边加入适量NH4Cl，再加入_______________________________________　_______________________________________________________________________________________________________，低温烘干，得到[Co(NH3)6]Cl3晶体(实验中须使用：4% H2O2溶液、红色石蕊试纸、冰水、浓盐酸、无水乙醇)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2[Co(NH3)6]3＋＋2I－===2[Co(NH3)6]2＋＋I2
　　　　　　　　　　　　　　　　　4% H2O2溶液至产生的气体不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，冰水浴冷却，再加入浓盐酸(无水乙醇)至有大量晶体析出，过滤，用无水乙醇洗涤2～3次
3. (2020·江苏卷节选)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下：
(1) 还原：向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3＋完全转化为Fe2＋。“还原”过程中除生成Fe2＋外，还会生成_____ (填化学式)；检验Fe3＋是否还原完全的实验操作是______________________________________________________________。
(2) 除杂：向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2＋转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是_________________　_____________________________________________[已知：Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，Ka(HF)＝6.3×10－4]。
H2
取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈红色
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　pH偏低形成HF，
导致溶液中F－浓度减小，CaF2沉淀不完全
(3) 沉铁：将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。
① 生成FeCO3沉淀的离子方程式：______________________________________　__________________________________________________。
② 设计以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案：____________________________________________________________________　________________________________________________________________________________________________ [FeCO3沉淀必须“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]。
　　在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水－NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5，静置后过滤，洗涤，直到取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀
练习1　实验方案设计
1. (2019·江苏卷)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：
滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：__________________________________　___________________________________________________________________________________________________________ [已知：pH＝5时，Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH＝8.5时，Al(OH)3开始溶解。实验中须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤
2. (2017·江苏卷)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。
已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO===2NaCl＋NaClO3；
请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：__________________　________________________________________________________________________________________________________________________________________(实验中须使用的试剂：2 mol/L水合肼溶液、1 mol/L H2SO4溶液)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　向滤液中滴加2 mol/L 水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol/L H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥
请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，_____________________________　_____________________________________________
_____________________________________________
______________，过滤、用水洗涤固体2～3次，在
50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知：该溶液中
pH＝8.5时，Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0时，Al(OH)3
沉淀完全]。
3. (2016·江苏卷)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：
　　　　　　　　　至pH介于5.0～8.5时，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成
4. (2015·江苏卷)已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于KOH浓溶液；②在0～5 ℃、强碱性溶液中比较稳定，提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，______________________________________________________________________________________________________________________________________________(实验中须使用的试剂：饱和KOH溶液、乙醇；除常用仪器外，须使用的仪器：砂芯漏斗、真空干燥箱)。
用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥
6. (2013·江苏卷)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要
成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸
亚铁。请结合绿矾的溶解度曲线图，补充完整由硫铁矿烧渣制
备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸
和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________得到FeSO4溶液，_________________________________________________________　___________________________________________得到FeSO4·7H2O晶体。
注：Al3＋开始沉淀的pH＝3.0，沉淀完全的pH＝5.0。
过滤，向滤液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤(或过滤，向滤液中滴加过量NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤)
　　　　　　　　　(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60 ℃饱和溶液，冷却至0 ℃结晶，过滤，用少量冰水洗涤，低温干燥
7. (2012·江苏卷)已知：pH>11 时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了几种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1.0 mol/L计算)。
离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe3＋ 1.1 3.2
Fe2＋ 5.8 8.8
Zn2＋ 5.9 8.9
实验中可选用的试剂：30% H2O2溶液、1.0 mol/L HNO3溶液、1.0 mol/L NaOH溶液。由除去铜的滤液(含Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋)制备ZnO 的实验步骤依次如下：
① ___________________________________________________________；
② _________________________________________________________________　______；
③ 过滤；
④ _________________________________________________________________　______________________；
⑤ 过滤、洗涤、干燥；
⑥ 900 ℃煅烧。
　　向滤液中加入适量30% H2O2溶液，将Fe2＋氧化成Fe3＋
　　滴加1.0 mol/L NaOH，调节溶液pH 约为5(或pH＝3.2～5.9)，使Fe3＋沉淀完全
　　向滤液中滴加1.0 mol/L NaOH溶液，调节溶液pH 约为10(或pH＝8. 9～11)，使Zn2＋沉淀完全
8. 已知：pH＝1～4，Cr(Ⅵ)易被还原生成Cr3＋(绿色)；pH>5时，Cr3＋完全转化为Cr(OH)3；pH>8时，Cr(OH)3开始转化为[Cr(OH)4]－。请补充完整由Na2CrO4溶液制取Cr2O3的实验方案：向Na2CrO4溶液中___________________________________　_________________________________________________________________________________________________________________________，静置过滤，洗涤，灼烧得到Cr2O3(可选用的仪器与药品：Na2SO3·7H2O、稀硫酸、NaOH溶液)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　加入稀硫酸调节溶液的pH在1～4之间，边搅拌边加入Na2SO3·7H2O，当溶液由橙红色变为绿色时，停止加入 Na2SO3·7H2O，加入NaOH溶液调节溶液的pH＝5～8
　　　　　　　　　　边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生的沉淀完全溶解，滴加1 mol/L NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成，过滤；用蒸馏水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤滤液中滴加0.1 mol/L BaCl2溶液无明显现象
在搅拌下，向NH4Cl溶液中分批加入电石渣，置于冰水浴中反应一段时间后，过滤；在冰水浴中，边搅拌边向H2O2溶液中缓慢滴加所得滤液，待有大量晶体生成，过滤，用少量冰水洗涤2～3次，干燥
练习2　综合实验
1. (2025·苏州期末)通过处理废旧磁性合金钕铁硼(Nd2Fe14B)可回收钕与铁，部分实验流程如下：
Ⅰ. 湿法分离
图1
10
② 酸浸初始阶段溶液的pH迅速上升的原因是_____________________________ ______________。
(2) 向酸浸后的滤液中加入NaOH溶液，可将Nd3＋转化为NaNd(SO4)2沉淀分离。
① 若加入NaOH溶液过多，放置时间过长可能会产生Fe(OH)2或FeOOH。Fe2＋转化为FeOOH的离子方程式为_________________________________________。
② 检验所得NaNd(SO4)2沉淀中是否含有铁元素的实验方案为_____________ ________________________________________________________________________________。
(3) 将“沉钕”后过滤所得的滤液(含FeSO4、H2SO4)电解可获得铁。为提高阴极的电解效率，可加入少量具有还原性的弱酸盐柠檬酸钠，其作用是______________ ___________________________________________________。
4Fe2＋＋O2＋8OH－===4FeOOH↓＋2H2O
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　取少量沉淀，加入足量盐酸溶解，再加入H2O2溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明含有铁元素
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　柠檬酸根离子与H＋结合，减少H＋在阴极放电；防止Fe2＋被氧化为Fe3＋
Ⅱ. 干法分离
3∶1
　　　　　　　　加水充分浸取，过滤，向滤液中加入(NH4)2C2O4溶液，至静置后向上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液无浑浊，过滤
2. (2025·南通一调)利用废弃的铂镍合金靶材回收金属铂的部分实验过程如下：
(1) 拟利用如右图所示装置边搅拌边持续加热8 h。为提高
盐酸利用率，图中三颈烧瓶a口处还需要添加的仪器为______
_________。
(2) 将“酸浸”后的固体充分洗涤后加至浓硝酸和浓盐酸
的混酸中发生氧化反应，得到含H2[PtCl6]的溶液。
① 写出Pt发生反应的化学方程式：__________________
____________________________________________________。
(球形)
冷凝管
　　　　　　　　　　　　　　　　3Pt＋4HNO3＋
18HCl===3H2[PtCl6]＋4NO↑＋8H2O
② 该过程需控制在40 ℃左右的原因是_________________________________ ____________________________________________________________。
(4) 通过还原法或直接煅烧法均可制金属铂。
① 向(NH4)2[PtCl6]溶液中加入N2H4·H2O溶液，充分反应后得到金属铂，同时有N2逸出。还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6]，参加反应N2H4·H2O的物质的量为______ mol。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　温度过低，化学反应速率较慢；温度过高，硝酸分解、盐酸和硝酸挥发
1.0
0.1
② 将(NH4)2[PtCl6]隔绝空气煅烧可以得到Pt、N2、NH3和HCl。实验室可通过测定分解产物中HCl的量计算Pt回收率。请补充完整该测定过程中的实验方案：称取一定质量的(NH4)2[PtCl6]样品于硬质玻璃管中，加强热，用去离子水充分吸收产生的气体后，稀释至一定体积，______________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
　　　　　　　　　　　　　取10.00～30.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加KOH溶液，并用pH计测定溶液的pH，当pH介于6.5～10之间时，停止滴加。再加入几滴K2CrO4溶液为指示剂，向锥形瓶中慢慢滴加0.010 00 mol/L AgNO3标准溶液至恰好出现砖红色沉淀，记录加入标准液的体积。重复以上滴定操作2～3次
3. (2025·常州期末)用磷矿脱镁废液制备磷酸氢镁(MgHPO4·3H2O)的实验过程如下：
① 向废液中加入NaOH溶液调节pH为4.5，可达到Ca2＋、Fe3＋和Al3＋的最佳沉淀效果。其中Ca2＋转化为CaHPO4·2H2O的离子方程式为________________________ ____________________________。
图1
c(OH－)增大，镁回收率变化不明显，可能是因为部分MgHPO4转化为Mg3(PO4)2，或部分MgHPO4转化为Mg(OH)2，MgO不再溶解
③ 实验室采用如图2所示装置对产品进行“抽滤”，操作时将固液混合物置于布氏漏斗中。与普通过滤相比，“抽滤”的优点是___________________________ ____________________________________。
图2
(2) 湿法磷酸(主要含H3PO4及少量H2SO4、H2SiF6)
也常用作制备磷酸氢镁的原料。
已知：① H2SiF6为强电解质；磷酸钡不溶于水，
在常温下可溶于大多数酸。
② BaSO4、BaSiF6、Na2SiF6的溶度积常数依次为
1.0×10－10、1.0×10－6和4.0×10－6。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　减小抽滤瓶内压强，有利于加快过滤速率，且可使固体更干燥
③ 磷酸氢镁体系的状态、结晶水合物的组成与原磷酸氢镁溶液中溶质的含量及温度关系如图3所示。
图3
　　　　　　　　　　　　　　　　　加入计算量的BaCO3粉末，再向其中加入Na2CO3粉末至不再产生沉淀，过滤，将滤液水浴加热至40 ℃以上，边搅拌边加入MgO浆液，直至溶液pH为6
97%
【解析】 (1) ②由图示看出，当pH>6以后，随着溶液pH的增大，溶液中 c(OH－)增大，但镁回收率变化不明显，说明部分MgHPO4转化为Mg3(PO4)2，甚至还有一部分MgHPO4转化为Mg(OH)2，且溶液酸性较小，MgO不再溶解，这些都导致所得固体中杂质增多而纯度下降。(2) 根据提供的试剂，可在湿法磷酸中边搅拌边加入计算量的BaCO3粉末，将H2SO4转变为难溶物BaSO4除去，再向其中加入Na2CO3粉末至不再产生沉淀，将H2SiF6转变为难溶的Na2SiF6除去，过滤除去沉淀后，结合图3，将滤液(主要成分为H3PO4)水浴加热至40 ℃以上；再结合图1可知，边搅拌边加入MgO浆液，直至溶液pH为6(产品的纯度最高)，然后过滤、洗涤，低温干燥，得到纯度较高的MgHPO4·3H2O。
4. 实验室以废旧磷酸铁锂(LiFePO4)电极粉末为原料回收Li2CO3，其实验过程如图所示。
(1) 以盐酸－次氯酸钠体系选择性浸出锂。将2 g磷酸铁锂加入三颈烧瓶中(装置如下图)，滴液漏斗a装有0.6 mol/L盐酸、b中装有0.8 mol/L NaClO溶液。控制25 ℃，依次将两种溶液加入三颈烧瓶，充分反应30 min后，过滤。已知：常温时，Ka1(H3PO4)＝7.5×10－3，Ka2(H3PO4)＝6.2×10－8，Ka3(H3PO4)＝2.2×10－13，Ksp(FePO4)＝1.3×10－22。
① 实验时应先打开滴液漏斗___(填“a”或“b”)。② 浸出后过滤所得滤渣主要成分为FePO4。写出LiFePO4转化为FePO4的离子方程式：
_______________________________________________________________。
a
2LiFePO4＋ClO－＋2H＋===2FePO4＋2Li＋＋Cl－＋H2O
③ 控制原料n(LiFePO4)∶n(HCl)∶n(NaClO)＝1∶1.3∶0.6，锂的浸出率为95.59%。若提高盐酸用量，可使锂浸出率达99%以上，但同时可能存在的缺陷有_________________________________________________________________________________________________________________________________。
过量的盐酸溶解FePO4，Fe元素也随Li元素一起浸出，导致产品纯度下降；产生Cl2，污染环境；后续阶段消耗更多的Na2CO3，增加试剂成本
(2) 用碳酸钠作沉淀剂从浸出液中回收碳酸锂。有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料文献发现对常温下的LiHCO3有不同的描述：
ⅰ. 白色固体；ⅱ. 尚未从溶液中分离出来。
为探究LiHCO3的性质，将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。
① 上述现象说明，在该实验条件下LiHCO3_________(填“稳定”或“不稳定”)。
② 实验中发生反应的离子方程式为______________________________________ ________。
不稳定
(3) 盐湖提盐后的浓缩卤水(含Na＋、Li＋、Cl－和
少量Mg2＋、Ca2＋)也常用作制备Li2CO3的重要原料。
已知：常温时Li2SO4的溶解度为34.8 g，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，Ksp(Li2CO3)＝2.5×10－2，Li2CO3的溶解度曲线如图3所示。为获得较高产率和纯度的Li2CO3，请补充完整实验方案：向浓缩卤水中边搅拌边缓慢添加石灰乳，____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________，洗涤，低温烘干[Mg(OH)2完全沉淀时pH＝10.9；可选用的试剂：饱和Na2SO4溶液、饱和Na2CO3溶液、Na2CO3固体、蒸馏水]。
　　调节溶液pH略大于10.9，(过滤，)边搅拌边向滤液中缓慢加入饱和Na2SO4溶液至沉淀不再增加，过滤，用蒸馏水洗涤固体2～3次，将洗涤滤液与滤液合并，加热溶液并保持100 ℃，边搅拌边添加Na2CO3固体至沉淀不再增加，趁热过滤

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