《2025年高考必刷题高三化学》

2. [浙江 2024 年 1 月·20,10 分]$H_{2}S$可用于合成光电材料。某兴趣小组用$CaS$与$MgCl_{2}$反应制备液态$H_{2}S$,实验装置如图,反应方程式为$CaS + MgCl_{2}+2H_{2}O\xlongequal{\;\;}CaCl_{2}+Mg(OH)_{2}+H_{2}S\uparrow$。

已知:①$H_{2}S$的沸点是$-61^{\circ}C$,有毒;②装置$A$内产生的$H_{2}S$气体中含有酸性气体杂质。
请回答:
(1)仪器$X$的名称是______。
(2)完善虚框内的装置排序:$A→B→$( )→( )→( )→F→G。
(3)下列干燥剂,可用于装置$C$中的是______(填序号)。
A. 氢氧化钾
B. 五氧化二磷
C. 氯化钙
D. 碱石灰
(4)装置$G$中汞的两个作用:①平衡气压;②______。
(5)下列说法正确的是______(填序号)。
A. 该实验操作须在通风橱中进行
B. 装置$D$的主要作用是预冷却$H_{2}S$
C. 加入的$MgCl_{2}$固体,可使$MgCl_{2}$溶液保持饱和,有利于平稳持续产生$H_{2}S$
D. 该实验产生的尾气可用硝酸吸收
(6)取$0.680\ g\ H_{2}S$产品,与足量$CuSO_{4}$溶液充分反应后,将生成的$CuS$置于已恒重、质量为$31.230\ g$的坩埚中,煅烧生成$CuO$,恒重后总质量为$32.814\ g$。产品的纯度为______。

答案：
(1) 圆底烧瓶
(2) E C D
(3) BC
(4) 液封
(5) ABC
(6) 99% **命题点·物质制备实验，涉及仪器识别、实验装置的作用与连接、产品纯度的计算等** 【解析】
(1) 根据仪器X的外形特征可知其为圆底烧瓶。
(2) 装置E用于除去酸性气体杂质，但气体通过E时可能带有水蒸气，所以装置C应设置在装置E之后，为了使H₂S在装置F内充分冷却并收集，装置F前应连接装置D进行预冷却。
(3) 装置C用于干燥H₂S，因为H₂S是酸性气体，所以不能使用碱性干燥剂，可使用五氧化二磷或无水氯化钙进行干燥。
(4) 装置G中的汞可以防止外界O₂进入使H₂S氧化或装置F内液态H₂S挥发进入空气造成污染，实现液封作用。
(5) 为防止H₂S和装置G中的汞挥发造成危害，该实验须在通风橱内进行，A正确；为了使H₂S充分冷却液化，用装置D进行预冷却，B正确；MgCl₂是制备H₂S反应中的反应物，为避免反应过程中消耗MgCl₂使其浓度降低，反应产生H₂S的速率不稳定，应加入过量的MgCl₂固体使MgCl₂溶液保持饱和，C正确；若使用硝酸吸收H₂S尾气，会产生氮氧化物造成环境污染，D错误。
(6) 由题意可得关系式：H₂S~CuS~CuO，m(CuO)=32.814 g - 31.230 g = 1.584 g，n(CuO)=$\frac{1.584 g}{80 g·mol⁻¹}$ = 0.0198 mol，则n(H₂S)=0.0198 mol，m(H₂S)=0.0198 mol×34 g·mol⁻¹ = 0.6732 g，因此产品的纯度为$\frac{0.6732 g}{0.680 g}$×100% = 99%。

3. [新课标 2023·27,14 分]铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下。

已知:最高价铬酸根在酸性介质中以$Cr_{2}O_{7}^{2 - }$存在,在碱性介质中以$CrO_{4}^{2 - }$存在。
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为______(填化学式)。
(2)水浸渣中主要有$SiO_{2}$和______。
(3)“沉淀”步骤调$pH$到弱碱性,主要除去的杂质是______。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以$MgSiO_{3}$和$MgNH_{4}PO_{4}$的形式沉淀。该步需要控制溶液的$pH\approx9$以达到最好的除杂效果。若$pH ＜ 9$时,会导致______;$pH ＞ 9$时,会导致______。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液$pH$调到$1.8$左右得到$V_{2}O_{5}$沉淀。$V_{2}O_{5}$在$pH ＜ 1$时,溶解为$VO_{2}^{+}$或$VO^{3 + }$;在碱性条件下,溶解为$VO_{3}^{-}$或$VO_{4}^{3 - }$。上述性质说明$V_{2}O_{5}$具有______(填序号)。
A. 酸性
B. 碱性
C. 两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠$(Na_{2}S_{2}O_{5})$溶液,反应的离子方程式为____________________。

答案：
(1) Na₂CrO₄
(2) Fe₂O₃
(3) Al(OH)₃
(4) 磷不能除净（磷酸盐会转化为可溶性的酸式盐）；硅不能除净（生成氢氧化镁，镁离子被消耗）
(5) C
(6) 2Cr₂O₇²⁻+10H⁺+3S₂O₅²⁻ === 4Cr³⁺+6SO₄²⁻+5H₂O **命题点·以铬钒渣为原料分离提取铬和钒的工艺流程，涉及分步除杂过程的分析、陌生氧化还原方程式的书写等** 【解析】
(1) 煅烧过程中，铬元素被氧化成最高价含氧酸盐，结合已知信息，在碱性介质Na₂CO₃、NaOH中生成Na₂CrO₄。
(2) 煅烧过程中，铁元素转化成Fe₂O₃，难溶于水，水浸过程中进入水浸渣，所以水浸渣中主要成分除SiO₂外还有Fe₂O₃。
(3) 煅烧过程中，铝元素转化成AlO₂⁻，加酸调pH到弱碱性，发生反应：AlO₂⁻+H⁺+H₂O === Al(OH)₃↓，氢氧化铝进入滤渣被除去。
(4) pH＜9时，碱性较弱，PO₄³⁻+H⁺$\rightleftharpoons$HPO₄²⁻平衡正向移动，c(PO₄³⁻)减小，不利于生成MgNH₄PO₄沉淀，导致磷不能除净；pH＞9时，碱性较强，会导致Mg²⁺转化为Mg(OH)₂，导致硅不能除净。
(5) V₂O₅既能与碱发生非氧化还原反应生成盐和水，又能与酸发生非氧化还原反应生成盐和水，故其属于两性氧化物，具有两性，C正确。
(6) 焦亚硫酸钠中硫元素化合价为+4价，具有还原性，分离钒步骤中调节pH至1.8左右，溶液呈酸性，铬元素以Cr₂O₇²⁻形式存在，Cr₂O₇²⁻具有强氧化性，故焦亚硫酸钠作还原剂，将Cr₂O₇²⁻还原为Cr³⁺[调pH后形成Cr(OH)₃]，自身被氧化为SO₄²⁻，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，即可写出该反应的离子方程式。