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

地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题，某课题组利用Fe粉和酸性KNO₃溶液反应模拟地下水脱氮过程，理想的脱氮原理为：4Fe + NO₃^- + 10H⁺ = 4Fe²⁺ + NH₄⁺ + 3H₂O。
（1）研究发现：随着KNO₃溶液酸性的减弱，对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO₃溶液进行实验，没有观察到气体生成，则该条件下KNO₃的还原产物可能是          （化学式）。
（2）实验发现：反应一段时间后，反应体系中NH₄⁺的浓度在增大，Fe²⁺的浓度却没有增大，可能的原因是           。
a．生成的Fe²⁺水解       b．Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺       c．Fe²⁺被还原成Fe
（3）该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器：粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2．0mol/L KNO₃、0．1 mol/L H₂SO₄、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案：在不同的自变量（温度、铁粉颗粒的大小）时，测定       （要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
②参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据：数据用字母表示）。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO₃^-）

物理量 实验序号	V（2．0mol/L KNO3）/ mL		……
1	a		……
2	a		……
3	a		……

③进一步的研究表明：将铁粉和活性炭同时加入上述KNO₃溶液中，可以明显提高脱氮速率，其原因是                                            。

某小组同学利用铝和氧化铁发生铝热反应后得到的固体进行如下实验。
（1）铝和氧化铁反应的化学方程式是     。
（2）固体成分的初步确定。

实验序号	操作及现象
ⅰ	取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H2），溶液呈浅黄色
ⅱ	向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，且红色很快褪去

①由上述实验可知：溶液中Fe元素的存在形式有     。
②ⅰ中产生H₂的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含Al单质，设计了相关实验，依据的原理是（用离子方程式表示）     。
③生成O₂的化学方程式是     。
进一步的实验表明，上述固体样品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄。
（3）该小组同学对ⅱ中溶液红色褪去的原因做进一步探究。

实验序号	操作、现象
ⅲ	将ⅱ中剩余溶液均分为两份，一份滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀； 另一份滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀不溶解
ⅳ	取2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液，滴入KSCN溶液，溶液变为红色，通入一段时间O2，无明显变化。再加入H2O2溶液，红色很快褪去

提示：KSCN中S元素的化合价为-2价
①实验ⅲ中白色沉淀的化学式是     。
②结合实验ⅲ和ⅳ分析，实验ⅱ中红色褪去的原因是     。
③查阅资料得知：Cl^-对溶液红色褪去的反应有催化作用，验证该说法应补充的实验和现象是     。

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。

为检验淀粉水解的情况,进行如下图所示的实验,试管甲和丙均用60~80℃的水浴加热5~6 min,试管乙不加热。待试管甲中的溶液冷却后再进行后续实验。

实验1:取少量甲中溶液,加入新制氢氧化铜,加热,没有砖红色沉淀出现。
实验2:取少量乙中溶液,滴加几滴碘水,溶液变为蓝色,但取少量甲中溶液做此实验时,溶液不变蓝色。
实验3:取少量丙中溶液加入NaOH溶液调节至碱性,再滴加碘水,溶液颜色无明显变化。
（1）写出淀粉水解的化学方程式:                        。
（2）设计甲和乙是为了探究      对淀粉水解的影响,设计甲和丙是为了探究    对淀粉水解的影响。
（3）实验1失败的原因是      。
（4）实验3中溶液的颜色无明显变化的原因是      。
（5）下列结论合理的是      (填字母)。
a．淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行
b．欲检验淀粉是否完全水解,最好在冷却后的水解液中直接加碘
c．欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制氢氧化铜并加热
d．若用唾液代替稀硫酸,则实验1可能出现预期的现象

硫是一种生命元素，组成某些蛋白质时离不开它。SO₂是硫的一种重要氧化物，为探究SO₂的性质，某化学兴趣小组的同学设计了如下系列实验：
（1）为验证SO₂具有还原性。将SO₂气体通入溴水中，溴水褪色。写出反应的化学方程式              。
（2）已知SO₂与Na₂O₂的反应为进一步探究Na₂O₂与SO₂的反应，用如图所示装置进行实验。

①写出A中反应的化学方程式              。
②B装置的作用是              。
③在F处检验到有O₂生成，据此甲同学认为Na₂O₂与SO₂发生了反应，反应的化学方程式为              。
④乙同学认为Na₂O₂与SO₂反应除生成Na₂SO₃和O₂外，还有Na₂SO₄生成，为检验是否有Na₂SO₄生成，他们设计了如下实验方案。

上述方案              （“合理”或“不合理”），简要说明理由              。
⑤E装置中溶液呈碱性，为检验吸收液中其他阴离子，完成下列实验方案。

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量吸收液于试管中滴加BaCl2溶液至过量	白色浑浊
	固体部分溶解，产生气泡

 

(9分)某校学生化学实验小组，为验证非金属元素氯的氧化性强于硫和氮，设计了一套实验装置：(部分夹持装置已略去)

（1）写出A中反应的离子方程式_________。
（2）实验中证明氧化性Cl₂＞S的离子方程式为___________。
（3）D中干燥管中产生大量白烟，该反应的化学方程式为________。
（4）有同学认为D中的现象并不能说明氯的氧化性大于氮，需要在C之前加装洗气装置，该装置中盛装的试剂名称为____
（5）E装置中反应的化学方程式为_______________________。

实验室采用简易装置模拟演示工业炼铁原理，实验装置图和实验步骤如下：

Ⅱ

Ⅰ

①按上图连接好装置，检查装置气密性。

②称取适量 Fe₂O₃于石英试管中，点燃Ⅰ处酒精灯，缓慢滴入甲酸。
③在完成某项操作后，点燃另外两处酒精灯。
④30 min后熄灭酒精灯，关闭弹簧夹。
⑤待产物冷却至室温后，收集产物。
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物。
请回答下列问题：
（1）制备CO的原理是利用甲酸（HCOOH）在浓硫酸加热条件下的分解制得，盛放甲酸的仪器名称为       ，该反应的化学方程式                。
（2）实验步骤③某项操作是指                   。
（3）实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为______________。（填I，II，III）
（4）通过查资料获取如下信息：
I.酒精灯平均温度为600℃；加网罩酒精灯平均温度为700℃，酒精喷灯平均温度为930℃。
II.资料指出当反应温度高于710℃，Fe能稳定存在，680℃～710℃之间，FeO稳定存在，低于680℃，则主要是Fe₃O₄。试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因是                      。
（5）已知FeO、Fe₂O_3、Fe₃O₄氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%。利用仪器分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如下表：

加热方式	产物元素组成	各元素的质量分数%
Fe	O
酒精灯	Fe和O	74.50	25.50
带网罩酒精灯	Fe和O	76.48	23.52
酒精喷灯	Fe	100.00	0.00

分析各元素的质量分数可知前二种加热方式得到的产物为混合物，其中酒精灯加热所得产物的组成最多有_______种可能。
（6）通过进一步的仪器分析测出前二种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe₃O₄和Fe，用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe。请计算利用酒精灯加热方式混合物中Fe₃O₄和Fe的质量比为_____：1。（要求保留整数）

以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程：
［研究课题］探究乙二酸的某些性质
［查阅资料］乙二酸（HOOC－COOH）俗称草酸，草酸晶体的化学式为H₂C₂O₄·2H₂O；草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。
［提出猜想］
猜想一：乙二酸具有不稳定性
根据草酸晶体的组成，该小组同学猜想其受热分解产物为CO、CO₂和H₂O。
设计方案：
（1）请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置（草酸晶体分解装置略，连接导管略去）。
请回答下列问题：
①装置的连接顺序为：A→(   )→D→(   )→B→D。
②装置中碱石灰的作用是                  。实验时，在点燃B处酒精灯之前，应进行的操作是                      。检验产物中CO的实验现象是             。③整套装置存在不合理之处为                                         。
猜想二：乙二酸具有弱酸性    
设计方案：
（2）该小组同学为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验，其中能达到实验目的是______（填字母）。
A．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
B．测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH
C．测定草酸钠（Na₂C₂O₄）溶液的pH
D．将草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
（3）该小组同学将2.52 g草酸晶体M(H₂C₂O₄·2H₂O)=126g/mol加入到100 mL 0.2 mol/L的NaOH溶液中充分反应，使用pH计测定反应后溶液，结果呈酸性，则溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为    。
猜想三：乙二酸具有还原性设计方案：
（4）该小组同学向用硫酸酸化的KMnO₄溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO₄溶液褪色，从而判断草酸具有较强的还原性。该反应的离子方程式为         。

(12分)某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化

（1）氨催化氧化的化学方程式为___________________。
（2）加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应_________热量（填“吸收”或“放出”）。
（3）为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_________；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是___________________。
（4）为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置_________（填装置代号）；化合物X为_________（只写一种），Na₂O₂的作用是___________________。

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业及制造硝酸的原料。为探究氨气的性质，某研  究性学习小组做了以下实验：

（1）实验室用A图所示实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气。）
①实验室制取氨气的化学方程式为                                   。
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你认为装置B的作用是               。
（2）在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色，可推测氨气具有           性。
（3）某同学查阅资料发现Cu₂O粉末也呈红色，因此推测上述红色固体中可能还含有Cu₂O。
已知：①Cu₂O是碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不稳定，易转化为Cu和Cu²⁺。
②在空气中高温灼烧时：Cu₂O稳定、不分解，而CuO将分解生成Cu₂O和O₂。
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸，而没有其他试剂，请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu₂O。（简述操作方法、现象和结论）
（4）现有一份一定质量Cu和Cu₂O混合物，向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸，混合物完全溶解，同时生成4.48L NO（标准状况），向所得溶液中加入一定体积1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu²⁺沉淀完全，沉淀经洗涤、充分灼烧可得32.0g固体。
下列有关说法正确的是【已知：3Cu₂O + 14HNO₃（稀）===6Cu(NO₃)₂ + 2NO↑+ 7H₂O】___________

A．加入NaOH溶液的体积为1.2L

B．Cu和Cu2O混合物质量为27.2g

C．混合物完全溶解后溶液中n(H^+)=0.3mol

D．将等质量混合物完全还原至少需标准状况下H21.12L

亚铁是血红蛋白重要组成成分，起着向人体组织传送O₂的作用，如果缺铁就可能出现缺铁性贫血，但是摄入过量的铁也有害。下面是一种常见补药品说明书中的部分内容：该药品含Fe²⁺33%～36%，不溶于水但能溶于人体中的胃酸：与V_c（维生素C）同服可增加本品吸收。
（一）甲同学设计了以下下实验检测该补铁药品中是否含有Fe²⁺并探究V_c的作用：

（1）加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是_____________、Fe³⁺ +3SCN^- Fe(SCN)₃ 。
（2）加入KSCN溶液后溶液变为淡红色，说明溶液中有少量Fe³⁺。该离子存在的原因可能是____（填编号）。
A．药品中的铁本来就应该以三价铁的形式存在
B．在制药过程中生成少量三价铁
C．药品储存过程中有少量三价铁生成
（3）药品说明书中“与V_c同服可增加本品吸收”请说明理由_______________________。
（二）乙同学采用在酸性条件下用高锰酸钾标准溶液滴定的方法测定该药品是否合格，反应原理为5Fe²⁺+MnO₄+8H⁺＝5Fe³⁺+ Mn²⁺+4H₂O。准确称量上述药品10.00g，将其全部溶于试剂2中，配制成1000mL溶液，取出20.00mL，用0.0200mol/L的KMnO₄溶液滴定，用去KMnO₄溶液12.00mL。
（4）该实验中的试剂2与甲同学设计的实验中的试剂1都可以是           （填序号）。
A．蒸馏水      B．稀盐酸      C．稀硫酸      D．稀硝酸
（5）本实验滴定过程中操作滴定管的图示正确的是_______（填编号）。

（6）请通过计算，说明该药品含“铁”量是否合格（写出主要计算过程）？

绿矾（FeSO₄•7H₂O）是治疗缺铁性贫血的特效药。某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究：

（一）FeSO₄•7H₂O的制备
该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑（含少量氧化铜、氧化铁等杂质）制备FeSO₄•7H₂O晶体：
①将5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na₂CO₃溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍。
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80℃之间至铁屑耗尽；
③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；
④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；
⑤将制得的FeSO₄·7H₂O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。
请回答下列问题：
（1）实验步骤①的目的是                                 。
（2）实验步骤②明显不合理，理由是                            。
（3）为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质，实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，原因是        。
（二）探究绿矾（FeSO₄·7H₂O）热分解的产物
已知SO₃的熔点是16.8°C，沸点是44.8°C，该小组设计如下图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

【实验过程】
①仪器连接后，检查装置A与B气密性；
②取一定量绿矾固体置于A中，通入N₂以驱尽装置内的空气，关闭k，用酒精灯加热硬质玻璃管；
③观察到A 中固体逐渐变红棕色，B中试管收集到无色液体，C中溶液褪色；
④待A中反应完全并冷却至室温后，取少量反应后固体于试管中，加入硫酸溶解，取少量滴入几滴KSCN溶液，溶液变红色；
⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl₂溶液，溶液变浑浊。
（4）实验结果分析
结论1：B中收集到的液体是                   ；
结论2：C中溶液褪色，可推知产物中有                    ；
结论3：综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe₂O₃。
【实验反思】
（5）请指出该小组设计的实验装置的明显不足：                            。
（6）分解后的固体中可能含有少量FeO，取上述实验④中盐酸溶解后的溶液少许于试管中，选用一种试剂鉴别，该试剂最合适的是           。
a．氯水和KSCN溶液     b．酸性KMnO₄溶液     
c．H₂O₂     d．NaOH溶液

固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应，甲组同学用下图装置（夹持装置略）对其进行探究实验。

（1）仪器B的名称是____________。
（2）实验中，Ⅱ中的试纸变蓝，Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则Ⅲ中的试剂为____________；Ⅳ中发生反应的化学方程式为____________________；Ⅴ中的试剂为____________________。
（3）乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为Ⅰ—Ⅲ——Ⅳ—II—Ⅴ——Ⅵ，此时Ⅱ中现象为_____，原因是____________________________________。
（4）经上述反应，2.5g 化合物A理论上可得0.56L（标准状况）M，则A的化学式为__________。

甲、乙组同学分别做了以下探究实验。
（1）甲组探究Cl₂与Na₂SO₃溶液反应，实验装置如下。

①请指出该装置的不足之处           、          。
②Cl₂与Na₂SO₃溶液反应的离子方程式为          。
③设计实验，简述实验步骤，证明洗气瓶中的Na₂SO₃已被氧化           。
乙组探究乙酸乙酯（沸点77.1℃）在不同温度、不同浓度NaOH溶液中的水解速率。
取四支大小相同的试管，在试管外壁贴上体积刻度纸，按下表进行对照实验。在两种不同温度的水浴中加热相同时间后，记录酯层的体积来确定水解反应的速率。

实验 试剂	试管Ⅰ（55℃）	试管Ⅱ（55℃）	试管Ⅲ（55℃）	试管Ⅳ（75℃）
乙酸乙酯/mL	1	V1	V2	V2
1mol·L^—1NaOH/mL	V4	3	0	V5
蒸馏水/mL	0	V6	5	2

④请完成上表，其中V₂ ＝      ，V₄＝      ，V₅＝      。
⑤实验中，可用饱和食盐水替代蒸馏水，其优点是         ；但不能用饱和Na₂CO₃溶液替代蒸馏水，其原因是           。
⑥实验中，试管Ⅳ比试管Ⅱ中的酯层减少更快，其原因有：温度高速率快，还可能有          。

某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响(固定装置略)

（1）MgCO₃的分解产物为                         。
（2）装置C的作用是                            ，处理尾气的方法为                  。
（3）将研究小组分为两组，按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物），两组分别用产物进行以下实验。

步骤	操作	甲组现象	乙组现象
1	取黑色粉末加入稀盐酸	溶解，无气泡	溶解，有气泡
2	取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液	蓝色沉淀	蓝色沉淀
3	取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液	变红	无现象
4	向步骤3溶液中滴加新制氯水	红色褪去	先变红，后褪色

①乙组得到的黑色粉末是                。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为                 。
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为                                          ；溶液褪色可能的原因及其验证方法为                                                   。
④从实验安全考虑，题9图装置还可采取的改进措施是_____________________________。