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

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式                            ，其中氧化剂是                ，还原剂是                  。8．4g铁粉参加反应，转移电子              mol。
（2）玻璃管中石棉绒的作用是                       ，实验开始时应先点燃               ，实验结束时应先熄灭              。
（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是                 ；烧瓶里应事先放置      ，其作用是                               。
（4）该同学欲确定反应后硬质试管中固体物质的成分，设计了如下实验方案：
①待硬质试管冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B；
②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是             ，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是                       。
（5）该同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，原因是            （用离子方程式表示）。
（6）该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应。若按图所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式             ，             。

（7）一段时间后，该同学发现（4）中未变红的溶液变成红色，说明Fe²⁺ 具有      性。由此可知，实验室中含Fe²⁺的盐溶液现用现配制的原因是                 ，并且配制含Fe²⁺的盐溶液时应加入少量     。

草酸亚铁晶体的化学式为FeC₂O₄·2H₂O，它是一种淡黄色结晶粉末，有轻微刺激性，加热时可发生如下分解反应：FeC₂O₄·2H₂OFeO +CO₂↑+CO↑+H₂O
（1）请你用下图中提供的仪器（可以重复选用，但每种仪器至少选用一次），选择必要的试剂[供选择的试剂：NaOH溶液、澄清石灰水、饱和碳酸钠溶液、CuO、无水硫酸铜、酸性高锰酸钾溶液]，设计一个实验，检验FeC₂O₄·2H₂O加热时分解产生的气态产物（包括水蒸气）（部分加热装置和夹持仪器在图中略去）。在答题卡上填写下表（可以不用填满，也可以补充）。

仪器符号	仪器中所加物质	作用
A	草酸亚铁晶体	加热草酸亚铁晶体得到气体产物
D	NaOH溶液

（2）按照题目提供的装置和要求设计的实验明显存在的一个不足是           。
（3）反应结束后，在A装置试管中有黑色固体粉末（混合物）产生，倒出时存在燃烧现象，产生上述现象的可能原因是                          。

（8分，每空1分）兴趣小组的学生根据Mg与CO₂反应原理推测Na也能在CO₂中燃烧，为了确定其产物并进行实验论证，某同学设计了下列装置进行实验（已知PdCl₂能被CO还原得到黑色的Pd）。请回答下列问题：

（1）上图装置2中应盛放                  溶液。
（2）为了使反应随开随用，随关随停，上图方框内应选用    装置（填下图字母代号）。

（3）检查装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前，应先进行装置1中的反应操作，待装置  （填数字编号）中出现      现象时，再点酒精灯，这步操作的目的是                       。
（4）①若装置6中有黑色沉淀生成，装置4中残留固体（只有一种物质）加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为                  。
②若装置6中溶液无明显现象，装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为                  。
（5）指导老师认为，不仅要检验残留固体中是否有碳酸钠还要检验其中是否有氧化钠和碳。当确认钠充分反应后，请你设计一个简单实验，验证装置4中的残留固体中是否有碳：           。

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发生了氧化还原反应，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______（填一定或不一定）是Fe³⁺。

探究SO₂的性质。甲组同学将SO₂分别通入下列3种溶液中。

（1）试管a中观察到的现象是__________。
（2）试管b中观察到紫色褪去，说明SO₂具有的性质是__________。
（3）试管c中产生了能溶于稀盐酸的白色沉淀，该白色沉淀是__________。
（4）乙组同学多做了一组实验，他们将SO₂通入盛有1.0 mol/L Fe（NO₃）₃和BaCl₂的混合溶液（已知1.0 mol/L Fe（NO₃）₃溶液中c（H^＋）＝0.1 mol/L）的试管d中，得到了不溶于稀盐酸的白色沉淀。分析产生该白色沉淀的原因：
观点1：SO₂与Fe^3＋反应
观点2：在酸性条件下SO₂与反应
观点3：__________。
欲证明观点2，只需将试管d中Fe（NO₃）₃溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验。应选择的试剂是__________（填字母）。
a．0.1 mol/L稀硝酸
b．1.5 mol/L Ba（NO₃）₂和0.1 mol/L HNO₃的混合溶液
c．6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液

（I）目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80
Ⅱ					120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）。
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s        B．3 s        C．4 s         D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃）＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂）＝0.002mol·L^－1·s^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g）＋3H₂(g）2NH₃(g） △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变
B．容器内温度不再变化
C．断裂1mol N≡N键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
 
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：

编号	实验目的	碳粉/g	铁粉/g	醋酸/%
①	为以下实验作参照	0.5	2.0	90.0
②	醋酸浓度的影响	0.5		36.0
③		0.2	2.0	90.0

（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t₂时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了      腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了      （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是       。

（3）经过相当长的一段时间，图1锥形瓶中混合物表面生成了一层红棕色的铁锈，取少量铁锈于试管中，加入稀盐酸，取少量反应之后的溶液检验其中的Fe³⁺，检验Fe³⁺最灵敏的试剂是大家熟知的KSCN，可以检验痕量的Fe³⁺。还可用KI来检验：2Fe³⁺+2I^－2Fe²⁺+I₂，有资料认为这可能是一个可逆反应。Fe³⁺与I^－反应后的溶液显深红色，它是I₂溶于KI溶液的颜色。为探究该深红色溶液中是否含Fe³⁺，进而证明这是否是一个可逆反应，试利用实验室常用仪器、用品及以下试剂设计方案并填写位于答题卷的下表。0.1 mol/L的FeCl₃、KI、KSCN、NaOH、H₂SO₄、KMnO₄溶液，CCl₄，蒸馏水。

编号	实验操作	预期现象和结论
①	在试管中加入少量该FeCl3溶液和 （填少量、过量）的KI溶液。	深红色如期出现
②	将试管中的混合溶液转移至 （填仪器）中，倒入一定量的       ， 塞住活塞，充分振荡（萃取），静置。
③

 

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                           。