高中化学磷试题

化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题：
Ⅰ．下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置，某同学甲认为下图B装置进行酯化反应效果比A要好，他的理由是_________________________；
某同学乙经查阅资料认为下图C装置进行酯化反应效果更好，他的理由是 ________________________。

Ⅱ．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
（1）碳与浓硝酸反应的方程式_______________________。甲同学的实验应该在___________中进行，才符合化学实验安全性的要求。
（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观点是错误的，他的理由是________________(用化学方程式表示)，所以他认为应该检验_____________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示。

（3）为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是（填写数字序号）_________。
①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热；②先加热木炭，再将木炭投入冷浓硝酸。③先加热木炭，再加入冷浓硝酸；④先加热浓硝酸，然后将木炭投入其中；
（4）请用平衡移动原理解释B装置的作用_________（结合方程式与文字表述）。
（5）C装置中出现的现象是_________，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO₃^－形式存在，写出生成该离子的化学方程式 ________________。

元素X、Y、Z、W、M、N原子序数依次增大，X与M、W与N分别同主族，且元素X、Y、Z、W分属两个短周期，它们四者原子序数之和为22，最外层电子数之和为16，在化合物Y₂X₂、Z₂X₄、X₂W₂中，相应分子内各原子最外层电子都满足稳定结构，请回答下列问题：
（1）Y元素在周期表中的位置是__________________________，X、Y、Z、W、M的原子半径由大到小的顺序为：_______________（用元素符号表示）。
（2）写出Y₂X₂的电子式____________；Z₂X₄结构式 _______________。
（3）X、Z、W形成的化合物，水溶液一定显酸性的盐是______________，其原因是_____________（用离子方程式表示）,该物质所含化学键的类型是_____________。
（4）均含X、W、M、N四种元素的两种化合物相互反应有刺激性气味气体放出，反应的离子方程式为_______________。
（5）火箭发动机曾经利用Z₂X₄作燃料X₂W₂作助燃剂，产物环保无污染，写出二者反应的方程式___________________。
（6）写出N W₂通入硝酸钡溶液中的离子方程式 ______________。

I.实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示。

（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置制取氨气，化学反应方程式________________
（2）气体的性质是选择气体收集方法的主要依据，下列性质与收集方法无关的是（填序号，下同）______
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤与氧气反应
（3）若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X气体可以是下列气体中的_________
①CO₂  ②NO   ③Cl₂  ④H₂  ⑤HCl
其中D装置中连接小烧杯的目的是_______________。
II．某小组以C_OCl₂·6H₂O，NH₄Cl，H₂O₂，浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
（4）经测定，样品X中钴，氨，氯的物质的量之比为1:6:3，钴的化合价为_________
已知X的化学式类似于下列化学式：
氢氧化二氨合银Ag(NH₃)₂OH 、硫酸四氨合铜[Cu(NH₃)₄]SO₄制备X的化学方程式_____________________
（5）氨的测定：精确称取wgX，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10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁mL c₁mol·L^-1的盐酸标准溶液吸收，蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂mol·L^-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂mL NaOH溶液。

①放⑤（盐酸标准液）的仪器名称______________________
②装置中安全管的作用原理______________________________
③样品中氨的质量分数表达式____________________________

某小组的同学欲探究NH₃经一系列反应得到HNO₃和NH₄NO₃的过程，NH₃的转化过程如下图所示。

甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、30％H₂O₂溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO₂

（1）仪器a的名称是____，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为___________________。装置E有多种作用，下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中，不正确的是_________(填下列序号字母)。
a．使氨气和氧气充分混合          b．控制通入氨气和氧气的体积比
c．平衡装置内的压强              d．锥形瓶内液体是饱和食盐水
（2）甲同学先点燃酒精灯，再打开K₁、K₂、K₃、K₄，反应一段时间后，他认为成功模拟了过程Ⅱ的反应，原因是其观察到__________(填支持其观点的实验现象)；甲同学进行的实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后，H中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式为_____________，若制得的氨气仅按I→Ⅱ→III的顺序完全转化为硝酸，欲使H装置中所得溶液为纯净的CuSO₄溶液(忽略Cu²⁺的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为______L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)；从所得CuSO₄溶液中得到CuSO₄·5H₂O晶体的法是将溶液____、____、过滤、洗涤、干燥。
（3）乙同学为模拟过程IV的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是_____(填下列序号字母)。
a．关闭K₃并熄灭酒精灯   
b．关闭K₄并熄灭酒精灯   
c．关闭K₃、K₄并熄灭酒精灯
（4）丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是______________。

某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成甲、乙两份。向甲中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g铜粉。向乙中逐渐加入铁粉，最多能溶解14.0g铁粉。 (假设硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是

A．原混合酸中NO3^—物质的量为0.1 mol

B．乙中最多产生气体是0.2mol

C．原混合酸中HNO3浓度为1.0 mol·L^－1

D．原混合酸中H2SO4浓度为2.5 mol·L^－1

【原创】Ⅰ．(6分)在某盐甲的溶液中加入NaOH溶液，加热，会产生能使酚酞试液变红的气体乙；若在盐甲溶液中加入铜片和稀盐酸，则会产生无色气体，该气体遇空气变红棕色。
（1）盐甲中阳离子的电子式              。
（2）气体乙使酚酞试液变红原因是                                。(用电离方程式表示)
（3）写出盐甲与铜片和稀盐酸反应的离子的方程式                                     。
Ⅱ．(12分)某种无机矿物的主要成分M含有五种元素，且含有结晶水。为了探究M的化学式，某化学兴趣小组做了下列实验：

（1）M的化学式为         。反应中生成红褐色沉淀的离子方程式为                        。
（2）写出溶液1与过量CO₂反应的离子方程式                                       ；实验中要将红褐色沉淀灼烧后再称量的原因是                                              。
（3）将白色沉淀1充分灼烧可得固体X。固体X与氯气混合加热可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程             ，并设计实验方案验证该反应的固体的产物                     。
【命题立意】与近几年高考试题相比，预测无机综合题难度可能会有所加大，基于此考虑，本题的第Ⅱ小题综合性较强，难度较大，意在对学生获取和处理信息的能力、分析和解决化学问题的能力和实验探究能力进行综合考查。定性与定量分析的巧妙设计、化学反应的推测、实验设计与评价是本题的主要亮点。

下图是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的H₂O已略去)，已知：a.A、B、C、D是非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体。b.反应①②是化工生产中的重要反应。c.化合物E是形成酸雨的污染物之一，化合物K是常用的氮肥。d.化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应制得。e.化合物J由两种元素组成，其相对分子质量为32。

请按要求填空：
（1）A元素在元素周期表中的位置_______________________________。
（2）反应③的化学方程式：___________________________________________。
（3）C的结构式：________；F的一种用途：_________________________。
（4）L的溶液与化合物E反应的离子方程式：_______________________ 。
（5）化合物J的化学式： ________________________。

Ⅰ．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置制取氨气其化学反应方程式为           。
（2）气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列性质与收集方法无关的是___________(填序号，下同)。
①密度     ②颜色      ③溶解性      ④热稳定性      ⑤与氧气反应
（3）若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可以是下列气体中的________。
①CO₂      ②NO      ③Cl₂       ④H₂      ⑤HCl
其中在D装置中连接小烧杯的目的是____________________。
Ⅱ．某小组以CoCl₂·6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验 。
（1）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________，制备X的化学方程式为______________________________________；
（2）氨的测定：精确称取w g X，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10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁ mL c_l mol·L^－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol·L^－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂ mL NaOH溶液。

氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)
①装置中安全管的作用原理是__________________________________________。
②样品中氨的质量分数表达式为________。

(14分)半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率。三氯化磷(PCl₃)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl₂模拟工业生产制取PCl₃，装置如下图所示:(部分夹持装置略去)

已知黄磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅  PCl₃遇水会强烈水解生成 H₃PO₃和HC1。遇O₂会生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃，PCl₃、POCl₃的熔沸点见下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为                                  。
（2）B中所装试剂是                   ，
E中冷水的作用是                 ，
F中碱石灰的作用是____                 。_
（3）实验时，检査装置气密性后，先打开K₃通入干燥的CO₂，再迅速加入黄磷。通干燥CO₂的作用是                   。
（4）粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入黄磷加热除去PCl₅后.通过_____(填实验操作名称)，即可得到较纯净的PCl₃。
（5）通过下面方法可测定产品中PCl₃的质量分数
①迅速称取1.00 g产品，加水反应后配成250 mL溶液；
②取以上溶液25.00 mL，向其中加入10.00 mL 0.1000 mol·L^－1碘水，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000 mol·L^－1的Na₂S₂O₃，溶液滴定②重复②、③操作，平均消耗Na₂S₂O₃，溶液8.40 mL
已知：H₃PO₃＋H₂O＋I₂ =H₃PO₄＋2HI，I₂＋2Na₂S₂O₃ = 2NaI＋Na₂S₄O₆，假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据，该产品中PC1₃的质量分数为_______。

(16分)磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题：
（1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。
①写出磷酸主要的电离方程式：                       。
②n越大，直链聚磷酸铵的水溶性越               (填“大”或“小”)。
（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式。

（3）由工业白磷 (含少量砷、铁、镁等) 制备高纯白磷 ( 熔点44℃，沸点280℃)，主要生产流程如下：

①除砷过程在75 ℃下进行，其合理的原因是          (填字母)。
a．使白磷熔化，提高反应活性   
b．降低白磷的毒性
c．温度不宜过高，防止硝酸分解 
d．适当提高温度，增大反应速率
②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是                                 。
③除砷过程中，合成洗涤剂起到                作用。
④硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：               。
氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多，消耗硝酸的量越      (填“多”或“少”)。
⑤某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是       。

【改编】五种固体物质A、B、C、D、E由下表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水。

阳离子	Na^+ Al^3+ Fe^3+ Cu^2+、 Ba^2+
阴离子	OH^－Cl^－CO3^2^－NO3^－SO4^－

分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：
①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固体；
②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
④B溶液与D溶液混合后无现象；
⑤将38.4 g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加500mL1.6 mol·L^－1稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。
（1）据此推断A、D的化学式为：A              ；D              。
（2）写出步骤①中生成沉淀的反应的离子方程式                                    。
（3）E溶液中各离子的物质量浓度由小到大的顺序为                           。若向E的饱和溶液中通入足量的CO₂，现象是                   ，原因是                              (用化学方程式及必要的文字说明解释)。
（4）步骤⑤中Cu片           （填“能”或“不能”）完全溶解。产生的有害气体可用       吸收。
（5）若用惰性电极电解A和B的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1 mol，请在坐标系中画出通电后阳极产生气体的体积(标准状况下)V与通过电子的物质的量n的关系(不考虑气体溶于水)。

(15分)铁、铜等金属及其化合物在日常生产生活中用途非常广泛。
Ⅰ．实验室欲制备0.3 mol Cu(NO₃)₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu  Cu(NO₃)₂
乙：Cu  CuO Cu(NO₃)₂
（1）从绿色化学的角度分析，         同学的方案更合理。
（2）乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择    装置（填字母序号）。

Ⅱ．某化学实验小组通过实验来探究一包黑色粉是否由Fe₃O₄、CuO组成。
探究过程如下：
（1）提出假设：假设1.黑色粉末是CuO；
假设2.黑色粉末是Fe₃O₄；
假设3.黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物。
（2）设计探究实验：
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
①若假设1成立，则实验现象是溶液显蓝色。
②若假设2或3成立，则实验现象是             。
为进一步探究，继续向所得溶液加入足量铁粉，若产生             的现象，则假设3成立。
有另一小组同学提出，若混合物中CuO含量较少，可能加入铁粉后实验现象不明显。
查阅资料：Cu²⁺与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu²⁺＋4NH₃·H₂O＝Cu（NH₃）₄²⁺＋4H₂O。
为探究是假设2还是假设3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假设2成立，则产生                           现象；若假设3成立，则产生                        现象。
III．由Fe₃O₄、FeO、CuO、Fe组成的固体混合物，在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物2.86g，将生成的CO₂气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5.00g白色沉淀。固体混合物的质量是    。

(14分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：      。
（2）LiFePO₄是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO₄电池充、放电时正极局部放大示意图，写出该电池放电时正极反应方程式：      。

②将LiOH、FePO₄·2H₂O（米白色固体）与还原剂葡萄糖按一定计量数混合，在N₂中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO₄。焙烧过程中N₂的作用是      ；实验室中以Fe³⁺为原料制得的FePO₄·2H₂O有时显红褐色，FePO₄·2H₂O中混有的杂质可能为      。
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是      。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为      。
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃(PO₄)₂外可能的产物还有      。

【改编】SO₂、NO_x、CO₂是对环境影响较大的气体，控制和治理SO₂、NO_x、CO₂是减少酸雨、光化学烟雾和解决温室效应的有效途径。
（1）碳元素在元素周期表的位置：                         。
（2）标况下2.24LSO₂恰好被1L 0.2mol·L^－1的NaOH溶液完全吸收，请写出吸收后溶液中离子浓度由大到小的顺序为                                           。
（3）已知汽车尾气NO与CO净化反应生成无污染气体，3g NO参加该反应放出37.99 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：                                     。
（4）某科研小组想以如图所示装置用原电池将 SO­₂转化为重要的化工原料。

①其负极反应式：                           ，
②当有1mol SO­₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H⁺离子数为                 。
（5）某科研小组用CO₂通过下面反应方程式来生产甲醇，
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH= —49.0kJ·mol^-1
现将6molCO₂和8molH₂充入一容积为2L的恒温密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

回答下列问题：
①此温度下该反应的平衡常数的数值K=           。
②仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，虚线改变的条件可能是                         。

氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如下图所示的装置。

（1）若分液漏斗中氨水的浓度为9.0mol·L^－1，配制该浓度的氨水100mL，用到的玻璃仪器有100mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、         。
（2）甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，烧瓶内固体X的名称为        。
（3）乙装置的作用是      ；写出受热时丙装置发生反应的化学方程式为        。
（4）当戊中观察到            现象，则说明已制得硝酸。某同学按上图组装仪器并检验气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因           。如何改进装置          。
（5）改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是        ；为测定试管丁内硝酸溶液的浓度，从中取10mL溶液于锥形瓶中，用0.1 mol·L^－1的NaOH溶液滴定。滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，请选择排出气泡的正确操作是          。