高中化学电解原理的应用实验实验题

化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：

（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图（a）所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许 　 离子通过，氯气的逸出口是 　 　（填标号）。

（2）次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ（X） $=\frac{c\left(X\right)}{c\left(\mathit{HClO}\right)+c\left(\mathit{Cl}{O}^{-}\right)}$ ，X为HClO或ClO ^﹣]与pH的关系如图（b）所示。HClO的电离常数K _a值为 　 　。

（3）Cl ₂O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl ₂反应来制备，该反应为歧化反应（氧化剂和还原剂为同一种物质的反应）。上述制备Cl ₂O的化学方程式为 　 　。

（4）ClO ₂常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO ₂、NaHSO ₄、NaHCO ₃的"二氧化氯泡腾片"，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO ₂溶液。上述过程中，生成ClO ₂的反应属于歧化反应，每生成1mol ClO ₂消耗NaClO ₂的量为 　 　mol；产生"气泡"的化学方程式为 　 　。

（5）"84消毒液"的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是 　 　（用离子方程式表示）。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为 　 　kg（保留整数）。

在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”，能延长鲜花的寿命。下表是500mL“鲜花保鲜剂”中含有的成分，阅读后回答下列问题:

成分	质量（g）	摩尔质量（g·mol^-1）
蔗糖	25.00	342
硫酸钾	3.48	174
阿司匹林	0.17	180
高锰酸钾	0.32	158
氯化钠	0.08	58.5

（1）下列“鲜花保鲜剂”的成分中，属于电解质的是_____________。
A．蔗糖  B．硫酸钾  C．高锰酸钾  D．氯化钠
（2）某同学欲称量“鲜花保鲜剂”的质量，先用托盘天平称量烧杯的质量，天平平衡后的状态如图。则烧杯的实际质量为______________g。

（3）配制上述一“鲜花保鲜剂”240mL所需的仪器有:烧杯、天平、药匙、量筒、玻璃棒、胶头滴管、______________。(在横线上填写所缺仪器的名称)
（4）容量瓶使用前必须进行的操作为____________________。
（5）“鲜花保鲜剂”中K^＋(阿司匹林中不含K^＋)的物质的量浓度为__________mol/L:若检验“鲜花保鲜剂”溶液中的SO₄^2－，你选择的化学试剂为__________(填化学式)。
（6）在配制过程中，如果其他操作都是正确的，下列操作会引起浓度偏高的是:_________.
①没有洗涤烧杯和玻璃捧
②转移溶液时不慎有少量溶液洒到容量瓶外面
③容量瓶不干燥，含有少量蒸馏水
④定容时俯视刻度线
⑤定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线

生活中为了延长鲜花的寿命，通常会在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”。下表是0.5L某种“鲜花保鲜剂”中含有的成分及含量，阅读后回答下列问题：

成分	质量(g)	摩尔质量（g/mol）
蔗糖	25.00	342
硫酸钾	0.25	174
阿司匹林	0.17	180
高锰酸钾	0.25	158
硝酸银	0.02	170

（1）下列“鲜花保鲜剂”的成分中，属于非电解质的是      。
A．蔗糖      B．硫酸钾      C．高锰酸钾      D．硝酸银
（2）“鲜花保鲜剂”中K⁺（阿司匹林中不含K⁺）的物质的量浓度为       mol·L^-1。
（要求用原始数据书写出表达式，不需要化简）
（3）为了研究不同浓度的“鲜花保鲜剂”的保鲜功效，需配制多份不同物质的量浓度的溶液进行研究。现欲配制480mL某物质的量浓度的“鲜花保鲜剂”，所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、      、      。（在横线上填写所缺仪器的名称）
（4）配制上述 “鲜花保鲜剂”时，其正确的操作顺序是（用字母表示，每个操作只用一次）      。
A．用少量水洗涤烧杯2—3次，洗涤液均注入容量瓶，振荡
B．在烧杯中加入适量水溶解
C．将烧杯中的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中
D．将容量瓶盖紧，反复上下颠倒，摇匀，装入贴有标签的试剂瓶
E．改用胶头滴管加水，使溶液的凹面恰好与刻度线相切
F．继续往容量瓶内小心加水，直到液面接近刻度1—2cm处
G．用电子天平称量各组成成分，并把它们放入烧杯中混合
（5）在溶液配制过程中，下列操作使溶液浓度偏小的是      。
A．定容时仰视容量瓶刻度线
B．容量瓶在使用前未干燥，里面有少量蒸馏水
C．容量瓶在使用前刚刚配制完一定物质的量浓度的“鲜花保鲜剂”而未洗净
D．定容摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线，再用胶头滴管加水至刻度线。

过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。
Ⅰ、测定过氧化氢的含量
请填写下列空白：
（1）移取10.00 mL密度为ρ g/mL的过氧化氢溶液至250mL ___________(填仪器名称)中，加水稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。
（2）用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里。
（3）滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入             （填“酸式”或“碱式”）滴定管中。滴定到达终点的现象是                                。
（4）重复滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO₄标准溶液V mL，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为                               。

(9分)在烧杯里加入20 mL 0.1 mol/L的Ba(OH)₂溶液，再滴几滴酚酞试液，然后用滴定管向烧杯中滴加等物质的量浓度的NaHSO₄溶液。实验装置如下图(夹持仪器已去掉)：

实验现象如下：
①灯泡逐渐变暗；
②烧杯中有白色沉淀生成，溶液红色变浅甚至消失。
请依据实验现象回答下列问题：
(1)灯泡变暗的原因是                                              。
(2)有白色沉淀生成，说明                                           ，
红色变浅说明                                                     。
(3)当Ba^2＋恰好完全沉淀时，消耗NaHSO₄溶液的体积为______ mL，离子反应方程式为                                                              。
(4)若向(3)得到的溶液中，继续滴加NaHSO₄溶液到恰好变为无色，此阶段的离子反应方程式为                                                        。

（每空2分，共14分）某河道两旁有甲乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K⁺、Ag⁺、Fe³⁺、C1^-、OH^-、NO₃^-六种离子。
甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的三种离子是_____________。乙厂的废水中含有另外三种离子。对于该两厂的废水，可采取下列两种方法来处理。
（1）如果在废水中加一定量      (选填：活性炭或铁粉），可以发生反应，离子方程式是                     ，并且能够回收其中的金属      （填写金属元素符号）。
（2）将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的某些离子转化为沉淀，写出两个离子方程式：                        ；                   。经过滤后的废水主要含      ，可用来浇灌农田。

某强碱性溶液中可能含有的离子是K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、AlO₂^-、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、Cl^-中的某几种离子，现进行如下实验：
①取少量的溶液用硝酸酸化后，加Ba（NO₃）₂溶液，无沉淀生成．
②另取少量溶液加入盐酸，其现象是：一段时间保持原样后，开始产生沉淀并逐渐增多，沉淀量基本不变后产生一种气体，最后沉淀逐渐减少至消失．
（1）原溶液中肯定存在的离子是________________，肯定不存在的离子是____________
（2）已知一定量的原溶液中加入5 mL 0．2 mol/L盐酸时，沉淀会完全消失，加入足量的硝酸银溶液可得到沉淀0．187 g，则原溶液中是否含有Cl^-？_________________．
（3）按照反应顺序逐步书写出②中发生反应的离子反应方程式①H⁺+OH^-=H₂O
②                
③                                     
④HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂
⑤                                   

(13分)有一白色固体混合物，可能含有的阴、阳离子分别是

阳离子	K^＋　Ba^2^＋　Ag^＋　Mg^2^＋　NH　Na^＋
阴离子	SO　SO　CO　AlO

 
为了鉴定其中的离子，现进行如下实验，根据实验现象，填写下列表格：
(1)取该粉末，加水后得到无色溶液，且未嗅到气味；用pH试纸测得溶液的pH为12。

排除的离子	排除的依据
NH Ag^＋、Mg^2^＋	由于溶液呈碱性，且未嗅到刺激性气味，碱性溶液中无沉淀生成

(2)向溶液中滴加盐酸溶液，开始有沉淀生成，继续滴加，沉淀消失，同时有无色无味气体逸出。

肯定存在的离子
简述判断依据
排除的离子
简述排除的依据

(3)尚待检验的离子及其检验方法

尚待检验的离子
简述检验方法

 

某溶液中含有Ba^2＋、Cu^2＋、Ag^＋、Mg^2＋等四种金属阳离子，现欲将这四种阳离子逐一沉淀下来。某学生设计了如下四种方案。所选试剂及顺序如下：
甲方案：Na₂SO₄溶液、稀盐酸、H₂S、NaOH溶液
乙方案：稀盐酸、Na₂SO₄溶液、H₂S、NaOH溶液
丙方案：NaCl溶液、Na₂SO₄溶液、NaOH溶液、Na₂S溶液
丁方案：Na₂S溶液、Na₂SO₄溶液、NaCl溶液、NaOH溶液
试回答：
（1） 你认为可行的方案是__________方案，反应的离子方程式有：__________________。
（2）方案__________不可行的原因是：________________________________________。
方案__________不可行的原因是：________________________________________。
方案__________不可行的原因是：________________________________________。

今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K^＋、Al^3＋、Fe^3＋、Mg^2＋、Ba^2＋、NH、Cl^－、CO、SO，现取两份100 mL溶液进行如下实验：
①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02 mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲。
②在甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02 g。
③第二份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65 g。
根据上述实验回答：
(1)一定不存在的离子是__________________，不能确定是否存在的离子是__________。
(2)试确定溶液中肯定存在的离子及其浓度(可不填满)：
离子符号________，浓度______________________________________________；
离子符号________，浓度______________________________________________；
离子符号________，浓度______________________________________________。
(3)试确定K^＋是否存在________(填“是”或“否”)，判断的理由是_______________。

把相同物质的量浓度的盐酸、NaOH、NaCl、CH₃COOH、NH₃·H₂O、C₂H₅OH溶液分别倒入六个烧杯中，接通电源。试回答：
（1）为什么连接C₂H₅OH的水溶液的灯泡不亮；其余的灯泡均亮了；
（2）为什么连接盐酸、NaOH、NaCl的水溶液的灯泡亮度一致，连接CH₃COOH、NH₃·H₂O的水溶液的灯泡亮度一致且比连接HCl、NaOH、NaCl的水溶液的灯泡要暗。