高中化学探究石蜡油分解制乙烯及乙烯的化学性质实验题

亚硝酸钠是一种工业盐，用途广泛；外观与食盐非常相似，但毒性较强，食品添加亚硝酸钠必须严格控制用量。某化学兴趣小组对食盐与亚硝酸钠进行了如下探究：
㈠鉴别NaCl和NaNO₂
（1）测定溶液PH
用PH试纸分别测定0.1mol·L－1两种盐溶液的PH，测得NaNO₂溶液呈碱性。NaNO₂溶液呈碱性的原因是 ________________________（用离子方程式解释）。NaNO₂溶液中c(HNO₂)=              (用溶液中其它离子的浓度关系式表示)
（2）沉淀法
取2mL0.1 mol·L^－1两种盐溶液于试管中，分别滴加几滴稀硝酸银溶液。两只试管均产生白色沉淀。分别滴加几滴稀硝酸并振荡，盛NaNO₂溶液的试管中沉淀溶解。
该温度下K_sp（AgNO₂）＝2×10^－8 (mol·L^－1)²; K_sp(AgCl)＝1.8×10^－10(mol·L^－1)²
则反应AgNO₂(s) +Cl^－(aq) AgCl(s)+ NO₂^－(aq)的化学平衡常数K=
（3）氧化法
取2mL0.1 mol·L^－1两种盐溶液于试管中，分别滴加几滴酸性KMnO₄溶液。使酸性KMnO₄溶液褪色的是NaNO₂溶液。该反应的离子方程式为             。
㈡NaNO₂性质探究
该兴趣小组同学用下图装置探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。

已知： 气体液化的温度：NO₂ 21℃ 、 NO –152℃
（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序为（从左向右连接）：A→        →    ______→_______→_______；组装好仪器后，接下来进行的操作是________________。
（2）反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气。
（3）在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。
①如何确认A中产生气体是否含有NO _________。（写出实验操作、现象和结论）
②装置E的作用是_______________________。
③若向D中通入过量O₂,则装置B中发生反应的化学方程式为____________。

三草酸合铁酸钾晶体K₃[Fe(C₂O₄)₃]×3H₂O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L^-1 HNO₃、1.0 mol·L^-1 盐酸、1.0 mol·L^-1 NaOH、3% H₂O₂、0.1 mol·L^-1 KI、0.1 mol·L^-1 CuSO₄、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
（1）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃。验证固体产物中钾元素存在的方法是     ，现象是      。
（2）固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1：全部是铁单质；假设2：              ；假设3：              。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：	部分固体不溶解
步骤2：
步骤3：继续步骤2中的（2），进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中，滴加过量HCl后，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN。

 

化学实验离不开水。请根据水的不同作用和功能，分析以下四个装置图，回答问题：

实验一：制取氢气
（1）图甲所示装置可用于实验室制取氢气，这种制气装置在加入反应物前，如何检查气密性      。
（2）用锌与稀硫酸制取氢气时，加入少量硫酸铜溶液会加快产生氢气的速率，请解释加快反应速率的原因：                                 。
实验二：喷泉实验
（3）图乙所示装置中烧瓶已装满干燥氨气， 进行喷泉实验时应该先___________（填“挤捏胶头滴管”或“打开止水夹”）。
（4）如果只提供如图丙所示装置，若想迅速引发喷泉，下列方法可行的是             。
a．用热毛巾捂住烧瓶
b．用冰块捂住烧瓶
c．将烧杯中的水换成饱和食盐水           
d．向烧杯中加入少量硫酸
实验三：探究一定温度下能使铁钝化的硝酸的最低浓度，实验装置如图丁所示。
①开始实验时，观察到灵敏电流计指针指向铜丝，但又迅速反转指向铁丝；
②再用盛蒸馏水的注射器缓慢向具支试管内加水并振荡，在指针恰好开始反转指向铜丝时停止实验；
③重复三次实验得平均加水量为2.5 mL（水的密度按1.0g/mL计算）。
（5）该实验装置的不足之处是__________________________________。
（6）当指针第一次指向铜丝时，正极的电极反应式为                                。
（7）根据此实验计算，使铁钝化的硝酸最低质量分数为                        。

已知氨气具有还原性，某校化学兴趣小组为了探究氨气能否和氢气一样还原金属氧化物，设计如下实验装置(夹持装置未画)，请回答下列问题：

（1）仪器E的名称是____；F中的试剂最好是___（选填下列字母编号）。
A．饱和NH₄Cl溶液        B．稀NaOH溶液        C．CaO
（2）有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气，你认为他能否达到目的？_________（填“能”或“否“），理由是_____________________。
（3）若氨气与金属氧化物M_xO_y反应生成M、N₂、H₂O，通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。
①按气流方向各仪器接口的顺序为（装置可重复使用）：
a→____→____→b→c→____→____→____→____。
②实验中多余的NH₃需吸收处理。以下各种尾气吸收装置（a、b、d装置中盛放的均是水）中能起到吸收氨气作用的是________。

③若实验中准确称取金属氧化物的质量为ng，完全反应后，测得生成水的质量为mg，则M的相对原子质量为__________(用含x、y、m、n的式子表示)。
（4）若金属氧化物M_xO_y为CuO。有同学认为：NH₃与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu₂O。已知：Cu₂O是一种碱性氧化物；在酸性溶液中，Cu⁺的稳定性比Cu²⁺差（2Cu⁺＝Cu+Cu²⁺）。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O：________。

草酸（H₂C₂O₄）是生物体的一种代谢产物。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。已知草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，易溶于水，熔点为101℃，受热脱水、升华，170℃以上分解。试回答下列问题：

（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物，装置C中可观察到有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，由此可知草酸晶体分解的产物中有      。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为：
A→B→（  ）→Ｄ→Ｇ→（ ）→Ｄ→Ｉ
装置H反应管中盛有的物质是__________________（写化学式）。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是__________，__________，第二个D装置中澄清石灰水变浑浊。

(14分)某研究性学习小组研究HNO₃的氧化性，设计了如下实验：
在盛有新制FeSO₄溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再滴入几滴浓HNO₃，溶液的颜色变红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色，并产生红棕色气体，这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望，对此现象设计了探究性实验。
（1）甲同学认为是溶液中的Fe²⁺的干扰造成的，大家经过理性分析，认为可以排除Fe²⁺的干扰，理由是______________________________________________。
（2）乙同学认为红色消失，说明Fe(SCN)₃被破坏，红棕色NO₂说明了某些离子与HNO₃发生了氧化还原，推测可能是KSCN与HNO₃作用。KSCN溶液是一种无色液体，根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN^-中碳原子的杂化轨道类型是_______杂化。
（3）根据乙同学的观点，设计了实验方案1，往浓HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，而溶液红色消失变为浅绿色，溶液温度升高；继续滴入KSCN，溶液变为浅蓝色，最后变成无色。将产生的气体通入过量的Ba(OH)₂溶液，产生浑浊，并剩余一种非极性气体；向反应后的溶液中加入BaCl₂溶液产生白色沉淀，写出向浓HNO₃中滴入KSCN的离子方程式______________________________。
（4）丙同学认为SCN^-的性质还可进一步探究，设计了方案2，向Fe(SCN)₃中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均消失变为黄色，而加入碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图是____________。
（5）通过本次探究，可以得出以下结论：
a、用SCN^-间接检验Fe²⁺时应注意__________；
b、与SCN^-反应使溶液变红的______是Fe³⁺。

(15分)亚硝酸钠(NaNO₂)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。
已知：①NO＋NO₂＋2OH^－===2NO₂^-＋H₂O
②气体液化的温度：NO₂为21 ℃，NO为－152 ℃

（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、________、________、________。
（2）反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是_________。
（3）在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。
①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是______________。
②装置E的作用是______________________________。
（4）如果向D中通入过量O₂，则装置B中发生反应的化学方程式为_____________。如果没有装置C，对实验结论造成的影响是_______________________________。
（5）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_________________。

我校高一化学兴趣小组的同学们为探究铁与浓硫酸的反应,设计了如图所示装置进行实验。

（1）实验过程中，观察到B中的实验现象是                ；写出C中发生反应的离子方程式                          。
（2）浓硫酸与足量的铁丝反应一段时间后,若观察到从C中有少量的气泡冒出，此气泡的成分是            。试分析产生该气体的原因                     。
（3）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是                      ；
（4）反应一段时间后,他们对A中溶液的金属阳离子进行了探究
①提出假设:
假设1:               ；
假设2:              ；
假设3:溶液中存在Fe²⁺和Fe³⁺。
②已知假设3是正确的，选择合适的试剂，设计实验验证上述假设3，写出实验操作步骤、实验现象及结论。限选试剂:稀HNO₃、氯水、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。

实验操作步骤	实验现象	结论
Ⅰ                         ；	；	溶液中存在Fe^3+；
Ⅱ                         。	。	。

 

为了验证木炭可被浓H₂SO₄氧化成CO₂，选用下图所示仪器 (内含物质)组装成实验装置[已知：酸性H₂SO₃>H₂CO₃，Ca(HSO₃)₂溶于水]：

（1）甲中反应的化学方程式为：                          。
（2）如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母)：      接     ，     接      ，      接      。
（3）要检验出CO₂，实验现象是：乙中             ，丙中            。
（4）丁中酸性KMnO₄溶液的作用是                ；丙中品红的作用是                  。

如下图所示是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶中所装试剂为：B（碘化钾淀粉溶液）、C（紫色石蕊试液）、D（FeCl₂溶液）、E（水）。

（1）若A中烧瓶中的固体为MnO₂，液体为浓盐酸，则其发生反应的化学方程式为________________。
（2）F装置的作用为_____________；F装置瓶内宜加入的液体是________________。
（3）实验开始后B中的现象是_______________，C中的现象是________________。
（4）写出D中反应的化学方程式：__________________________________________。
（5）用量筒量取20 mL E中溶液，倒入已检漏的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl₄，盖好玻璃塞，振荡，静置于铁架台上，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是_____________(填“上层液”或“下层液”)，再装入烧杯中，能使有色布条褪色的是_____________(填“上层液”或“下层液”)。

某校兴趣小组对SO₂与新制Cu(OH)₂悬浊液的反应进行探究，实验如下：

装置	序号	试管中的药品	现象
持续通入	实验Ⅰ	1.5 mL 1 mol·L^－1 CuSO4溶液和3.5 mL 1 mol·L^－1 NaOH溶液混合	开始时有砖红色沉淀出现，一段时间后，砖红色沉淀消失，静置，试管底部有少量紫红色固体，溶液呈绿色
实验Ⅱ	1.5 mL 1 mol·L^－1 CuCl2溶液和3.5 mL 1 mol·L^－1 NaOH溶液混合	开始时有黄色沉淀出现，一段时间后，黄色沉淀消失，静置，生成大量白色沉淀，溶液呈绿色

（1）制取新制Cu(OH)₂悬浊液的离子方程式为            。
（2）甲同学重新用实验II的方法制备新制Cu(OH)₂悬浊液，过滤，用蒸馏水洗涤干净。向洗净后的Cu(OH)₂中加入5 mL蒸馏水，再持续通入SO₂气体，现象与实验I相同，此步实验证明：             。检验Cu(OH)₂洗涤干净的方法是          。
（3）同学们对白色沉淀的成分继续进行探究。查阅资料如下：CuCl为白色固体，难溶于水，能溶于浓盐酸。它与氨水反应生成Cu(NH₃)₂⁺，在空气中会立即被氧化成含有蓝色Cu(NH₃)₄²⁺溶液。
①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水，得到蓝色溶液，此过程中反应的离子方程式为：CuCl + 2NH₃·H₂O ＝ Cu(NH₃)₂⁺ +Cl^－  + 2H₂O 、        ____________   。
②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为CuCl，实验方案如下：

填写下表空格：

试剂1		试剂2	蒸馏水
现象1		现象2

③写出实验II中由Cu(OH)₂生成白色沉淀的离子方程式：           。
（4）丙同学通过实验证明实验Ⅰ中观察到的砖红色沉淀是Cu₂O。完成合理的实验方案：取少量Cu₂O固体于试管中，     _______________      ，则说明砖红色沉淀是Cu₂O。

为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验。
实验I：反应产物的定性探究
按下图装置（固定装置已略去）进行实验

（1）A中反应的化学方程式为：                                         。
（2）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是_____________。
（3）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是           。
（4）为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断，还须进行一次实验。实验方案为          。
（5）某同学想用SO₂气体进行喷泉实验（装置如图所示），烧杯中的溶液可以为       （填序号）
a．NaOH溶液        b．饱和NaHSO₃溶液     c．氯水              d． KMnO₄溶液
实验Ⅱ：反应产物的定量探究
（6）为测出硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液，取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡，以淀粉溶液为指示剂，用b mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次实验平均消耗该Na₂S₂O₃溶液V mL。若反应消耗铜的质量为ag，则硫酸铜的产率为             （已知：2Cu²⁺+4I^－＝2CuI+I₂，2S₂O₃^2－+I₂＝S₄O₆^2－+2I^－）。

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
【探究一】
（1）将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是___________
（2）另称取铁钉6．0 g放入15．0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe^3＋外还可能含有Fe^2＋。若要确认其中的Fe^2＋应选用________(选填序号)。
a．KSCN溶液和氯水           b．铁粉和KSCN溶液    
c．浓氨水                   d．KMnO₄酸性溶液
②乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：[SO₂＋Br₂＋2H₂O=2HBr＋H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2．33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为________。
【探究二】
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。


（3）装置B中试剂的作用是___________________
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是________________(用化学方程式表示)。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于________(选填序号)。
a．A之前         b．A-B间        c．B-C间       d．C-D间
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是__________
（7）若要测定336mL气体中H₂的含量(标准状况下约有28 mL H₂)，可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法？做出判断并说明理由__________   

某学习小组探究溴乙烷的消去反应并验证产物。
实验原理：CH₃CH₂Br + NaOHCH₂=CH₂↑ + NaBr + H₂O
实验过程：组装如图1所示装置，检查装置气密性，向烧瓶中注入10mL溴乙烷和15mL饱和氢氧化钠乙醇溶液，微热，观察实验现象。一段时间后，观察到酸性KMnO₄溶液颜色褪去。

（1）甲同学认为酸性KMnO₄溶液颜色褪去说明溴乙烷发生了消去反应，生成了乙烯；而乙同学却认为甲同学的说法不严谨，请说明原因：       。
（2）丙同学认为只要对实验装置进行适当改进，即可避免对乙烯气体检验的干扰，改进方法       。
改进实验装置后，再次进行实验，却又发现小试管中溶液颜色褪色不明显。该小组再次查阅资料，对实验进行进一步的改进。
资料一：溴乙烷于55℃时，在饱和氢氧化钠的乙醇溶液中发生取代反应的产物的百分比为99％，而消去反应产物仅为1％。
资料二：溴乙烷发生消去反应比较适宜的反应温度为90℃～110℃，在该范围，温度越高，产生乙烯的速率越快。
资料三：溴乙烷的沸点：38.2℃。
（3）结合资料一、二可知，丙同学改进实验装置后，溶液颜色褪色不明显的原因可能是       ，此时发生反应的化学方程式为（只写主要发生的反应）：                          。
（4）结合资料二、三，你认为还应该在实验装置中增加的两种仪器是
①                           。 
②                            。

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是                      。
（2）另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺，若要确认其中的Fe²⁺，应选用            （选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水           b．NaOH溶液
c．浓氨水                   d．酸性KMnO₄溶液
②乙同学取336mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：
SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄ 然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为           。
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是                              。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是                          （用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于            （选填序号）。
a．A之前         b．A-B间        c．B-C间          d．C-D间
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是                           。