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

苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸，反应原理：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

已知：苯甲酸分子量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3 g和6.9 g；纯净固体有机物都有固定熔点。
（1）操作Ⅰ为            ，操作Ⅱ为               。
（2）无色液体A是           ，定性检验A的试剂是              ，现象是        
                                                                      。
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确。请在答题卡上完成表中内容。

序号	实验方案	实验现象	结论
	将白色固体B加入水中，加热溶 解，	得到白色晶体和无色溶液	-----------------
②	取少量滤液于试管中，	生成白色沉淀	滤液含Cl^—
③	干燥白色晶体，		白色晶体是苯甲酸

（4）纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10^—3mol，产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为                   ，计算结果为                   （保留二位有效数字）。

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO₃)₂为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：
甲：Mg(NO₃)₂、NO₂、O₂  乙：MgO、NO₂、O₂ 丙：Mg₃N₂、O₂    丁：MgO、NO₂、N₂
（1）实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是_____________。
查阅资料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

（2）实验过程
①取器连接后，放人固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E 中有气泡连续放出，表明________
②称取Mg(NO₃)₂固体3 .79 g置于A中，加热前通人N₂以驱尽装置内的空气，其目的是________；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先________然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A 中有红棕色气体出现，C、D 中未见明显变化。
④待样品完全分解，A 装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1 . 0g
⑤取少量剩余固体于试管中，加人适量水，未见明显现象。
（3）实验结果分析讨论
① 根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_______是正确的。
② 根据D 中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O₂，因为若有O₂，D中将发生氧化还原反应：_____________________（填写化学方程式），溶液颜色会退去；小组讨论认定分解产物中有O₂存在，未检侧到的原因是_____________________。
③ 小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装里进一步研究。

二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。
完成下列填空：
40.实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。

如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是          （填写字母）。
41.若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠
     g（保留一位小数）；如果已有4.0%亚硫酸钠（质量分数），被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠        g （保留一位小数）。
42.实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为SO₂+Ca(OH)₂→CaSO₃↓+H₂O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO₃+O₂+4H₂O→2CaSO₄·2H₂O。其流程如下图：

碱法的吸收反应为SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：

已知：

试剂	Ca(OH)2	NaOH
价格（元/kg）	0.36	2.9
吸收SO2的成本（元/mol）	0.027	0.232

石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是                      。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是                  ，缺点是                  。
43.在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案（用流程图表示）。

Ⅰ．某实验小组把CO₂通入饱和Na₂CO₃溶液制取NaHCO₃，装置如图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（1）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用                               。
（2）当D中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤，取一定量配成样液，并加入BaCl₂溶液，出现白色沉淀并有气体产生，其离子方程式是                                      。
Ⅱ．某课外活动小组欲利用氨气与CuO反应，研究氨气的性质并测其组成，设计了如下实验（夹持装置未画出）进行实验。请回答下列问题：

（1）仪器b中可选择的试剂为（任意填一种）             。
（2）实验中，装置C中黑色CuO粉末全部转化为红色固体（已知Cu₂O也为红色固体），量气管中有无色无味的气体。实验前称取黑色CuO 80g，实验后得到红色固体质量为68g。则红色固体成分的化学式为               。
（3）F中读取气体体积前，应向上或向下移动右管，使得左右两边液面相平，若无此操作，而F中左边液面低于右边液面，会导致读取的气体体积         （填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。
（4）要想测得氨气分子中氮、氢原子个数比，实验中应至少测量或读取哪些数据        （填序号）。
a．B装置实验前后质量差mg；     b．F装置实验前后液面差VL
c．D装置实验前后质量差mg；     d．E装置实验前后质量差mg；
（5）E装置中浓硫酸的作用是                                                  。

某研究小组为探究SO₂和Fe(NO₃)₃溶液的反应的实验。设计了如下图所示装置进行实验.已知：1.0 mol/L的Fe(NO₃)₃溶液的pH＝1

请回答：
（1）装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为                。
（2）实验前鼓入N₂的目的是                             。
（3）装置B中产生了白色沉淀，其成分是_______，说明SO₂具有____性。
（4）分析B中产生白色沉淀的原因。
观点1：SO₂与Fe^3＋反应；
观点2：在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应；
①若观点1正确，除产生沉淀外，还应观察到的现象是              。
②按观点2，装置B中反应的离子方程式是                      。
③有人认为，如将装置B中的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，也可验证观点2是否正确。此时应选择的最佳试剂是（填序号）               。

A．1 mol/L稀硝酸

B．1.5 mol/L Fe(NO3)2溶液

C．6.0 mol/L NaNO3溶液和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液

D．3.0 mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等体积混合的溶液

某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。

（1）实验过程中铜网出现黑色和红色交替的现象，请写出相应的化学方程式              、                     。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇催化反应是          反应。（填吸热或放热）
（2）甲和乙两个水浴作用不相同．甲的作用是          ；乙的作用是                  。
（3）反应进行一段时间后，试管a中收集到的主要有机生成物是               。（写名称）若要检验试管a中能收集的该物质，进行的操作为                          。       
（4）若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有             。（写结构简式）
要除去该物质，可向混合液中加入          （填写序号）。再通过     （填试验操作名称）即可除去。

A．水

B．苯

C．碳酸氢钠溶液

D．四氯化碳

某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验（图中夹持装置有省略）。请按要求填空：

Ⅰ探究氯气与氨气的反应
（1）为制取干燥氨气，可将装置C与       (填装置编号)连接；装置C中的烧瓶内固体宜选用                        。
a．碱石灰   b．氯化钙   c．五氧化二磷  d．生石灰
（2）装置A、E、E连接可制取纯净、干燥的氯气，则两个E装置内的药品依次是                     。
（3）装置F可用于探究氯气与氨气（已知氯气与氨气可发生反应：3Cl₂＋2NH₃=N₂＋6HCl）的反应。实验时打开弹簧夹1、3，关闭2，先向烧瓶中通入               ，然后关闭1、3，打开2，向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体。实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子                                                        。
Ⅱ探究某些物质的性质
（4）利用装置A、E，可设计实验比较Cl^－和Br^－的还原性强弱，能证明结论的实验现象是                                  。
（5）若利用装置A、E进行乙烯与溴水反应的实验，写出反应的化学方程式                                          。
（6）将装置B、C分别与F相连后，进行H₂S与SO₂反应的实验。F的烧瓶中发生反应的化学方程式为                          ；F的烧杯所起的作用是                  。

某些资料认为：NO、NO₂不能与Na₂O₂反应。某小组学生提出质疑，他们从理论上分析过氧化钠和二氧化氮都有氧化性，根据化合价升降原则提出假设：

假设Ⅰ．过氧化钠氧化二氧化氮
假设Ⅱ．二氧化氮氧化过氧化钠
（1）小组甲同学设计实验如下：
①试管A中反应的化学方程式是         。
②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量 Na₂O₂粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将余烬木条迅速伸进试管内，看见木条复燃。甲同学认为假设Ⅱ正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，在A、B之间增加一个装置，该装置的作用是        。
③乙同学用改进后装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；余烬木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO₂和Na₂O₂反应的方程式是       。
（2）丙同学认为NO易与O₂发生反应，应更易被Na₂O₂氧化。
查阅资料：① 2NO+Na₂O₂＝2NaNO₂
②6NaNO₂+3H₂SO₄＝3Na₂ SO₄+ 2HNO₃+4NO↑+2H₂O；
③酸性条件下，NO或NO₂^–都能与MnO₄^–反应生成NO₃^–和Mn²⁺
丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na₂O₂的反应。

①B中观察到的主要现象是          ，F装置的作用是         。
②在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N₂，目的是        。
③充分反应后，检验D装置中发生反应的实验是        。

某研究性学习小组用下列装置(铁架台等支撑仪器略)探究氧化铁与乙醇的反应，并检验反应产物。
（1）为快速得到乙醇气体，可采取的方法是      ；
若实验时小试管中的溶液已经开始发生倒吸，你采取的措施是        (填写编号)；
a．取下小试管      b．移去酒精灯     c．将导管从乳胶管中取下    d．以上都可以
（2）盛Cu(OH)₂悬浊液的试管中出现的现象为                            。
（3）如图实验，观察到红色的Fe₂O₃全部变为黑色固体(M)，充分反应后停止加热。为了检验M的组成，进行下列实验。

①M能被磁铁吸引；加入足量稀硫酸，振荡，固体全部溶解，未观察到有气体生成；
② 经检验溶液中有Fe²⁺和Fe³⁺，检验该溶液中的Fe²⁺的方法是        ；
关于M中铁元素价态的判断正确的是   (填写编号)。
a．一定有+3价和+2价铁，无0价铁
b．一定有+3价、+2价和0价铁
c．一定有+3价和0价铁，无+2价铁
d．一定有+3和+2价铁，可能有0价铁
（4）若M的成份可表达为Fe_XO_Y，用CO还原法定量测定其化学组成。称取a g M样品进行定量测定，实验装置和步骤如下：

①组装仪器；②点燃酒精灯；③加入试剂； ④打开分液漏斗活塞；⑤检查气密性；⑥停止加热；⑦关闭分液漏斗活塞；⑧……。正确的操作顺序是         (填写编号)
a．①⑤④③②⑥⑦⑧  b．①③⑤④②⑦⑥⑧ c．①⑤③④②⑥⑦⑧ d．①③⑤②④⑥⑦⑧
（5）若实验中每步反应都进行完全，反应后M样品质量减小b g，则Fe_xO_y中=    。

某小组对Cu与浓HNO₃的反应进行研究。记录如下：

I．Cu与浓HN03反应的化学方程式是                                     。
II．探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因。
（1）甲认为溶液呈绿色是由Cu²⁺离子浓度较大引起的。乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是                                         。
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的。进行实验2：先将NO₂通入B中，再鼓入N₂。结果证实假设成立。则以上两步操作对应的现象分别是               、                。
（3）为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、浓HNO₃呈黄色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈无色。
ii．NO₂溶于水，会发生反应2NO₂+H₂O =HNO₃+HNO₂HNO₂是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。
iii．NO^—₂能与Cu²⁺反应：Cu²⁺（蓝色）+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-（绿色）
据此，丙进一步假设：
①可能是A中剩余的浓HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂的蓝色溶液混合而形成的绿色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）^2—₄使溶液呈绿色。
丙进行如下实验：

①亚硝酸分解的化学方程式是                                          。
②请用平衡原理解释加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：                           。
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是                ，请依据实验现象阐述理由：                                           。

铁触媒(铁的氧化物)是合成氨工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。

方案一：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。
（1）步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和                    。
（2）若通入Cl₂不足量，溶液B中还含有               会影响测定结果。
（3） 若通入Cl₂过量且加热煮沸不充分，溶液B中可能含有Cl₂。请设计实验方案检验Cl₂，完成下列实验报告。
限选试剂：0．1mol L^-1酸性KMnO₄溶液、紫色石蕊试液、淀粉-KI溶液、0．1mol L^-1 KSCN溶液、 品红稀溶液

实验操作	实验现象与结论
取适量溶液B于试管中，滴加        ，振荡 ，放置一段时间后，观察现象。	若溶液             ，则溶液B中含Cl2； 若溶液             ，则溶液B中不含Cl2。

方案二 ：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

（4）干燥管C的作用是                                             。
（5）称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得干燥管B增重ll.0g，则该铁触媒的化学式可表示为                  。

实验室测定含碘废液中I^－的含量以及碘的回收过程如下：
Ⅰ.含碘废液中I^－含量的测定
用移液管量取25.00 mL废液于250 mL锥形瓶中，分别加入5 mL 2 mol·L^－1 H₂SO₄和10 mL 20% NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O溶液，摇匀。小火加热蒸发至碘完全升华，取下锥形瓶冷却后，加入10 mL 2 mol·L^－1H₂SO₄，加入几滴二苯胺磺酸钠(用作指示剂)，用0.0250 mol·L^－1标准K₂Cr₂O₇溶液进行滴定至终点。重复3次，数据记录如下表：
(已知反应：①2Fe^3＋＋2I^－=2Fe^2＋＋I₂　②6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2-＋14H^＋=6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O)

次数	1	2	3
滴定体积(mL)	19.60	19.65	19.55

 
Ⅱ.碘的回收
取250 mL含碘废液于烧杯中加入按上述计算所需的Na₂S₂O₃溶液，并将CuSO₄饱和溶液在不断搅拌下滴加到废液中，加热至70℃左右完全反应(已知：2I^－＋2Cu^2＋＋2S₂O₃^2-=2CuI↓＋S₄O₆^2-)。过滤，得到的沉淀按图1进行操作。检查装置的气密性后，从分液漏斗中逐滴加入浓硝酸(注意滴液的速度)完全反应后，通过减压过滤，得到粗碘固体产品和抽滤液。然后按图2进行粗碘的提纯。

回答下列问题：
(1)用移液管量取废液时，将移液管竖直放入稍倾斜的锥形瓶中，接着的操作是______________________________________，数秒后，取出移液管。
(2)在盛有废液的锥形瓶中先加入5 mL 2 mol·L^－1 H₂SO₄的目的是__________________________。
(3)根据滴定有关数据，该废液中I^－含量是________g·L^－1。
在滴定过程中，下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏低的是_____。
A．终点读数时俯视读数，滴定前平视读数
B．锥形瓶水洗后未干燥
C．滴定管未用标准K₂Cr₂O₇溶液润洗
D．盛标准K₂Cr₂O₇溶液的滴定管，滴定前有气泡，滴定后无气泡
(4)在图1锥形瓶中发生反应的化学方程式是____________________。
(5)按图2装置进行粗碘提纯，采用的分离方法是________，a、b为冷凝水进出口，其中________(选填a或b)接水龙头进水。最终得到较高纯度的单质碘。

某实验小组同学探究铜与硝酸的反应。
（1）用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液，各取10 mL硝酸溶液分别与铜片反应，实验记录如下：

序号	浓硝酸与水的体积比	实验现象
Ⅰ	1:1	反应速率快，溶液很快变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体呈红棕色
Ⅱ	1:3	反应速率较快，溶液变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体无色
Ⅲ	1:5	反应速率慢，微热后速率加快，溶液变成蓝色，铜丝表面有气泡冒出，气体无色

 
铜与稀硝酸反应的离子方程式为         ；若生成标准状况下0．56 L NO气体，反应中被还原的HNO₃的质量为         g（小数点后保留两位有效数字）。
依据上表，制备NO气体最适宜的是实验II，理由是         。
（2）为防止有毒气体逸散造成空气污染，该小组同学改进实验装置，如右图所示（夹持仪器略去）。

用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质，实验步骤如下：
Ⅰ．安装好装置后，检查装置气密性。
Ⅱ．打开旋塞C，从B管上端加入所选浓度的硝酸，至铜丝下沿（不接触铜丝）。
Ⅲ．向上移动B管，使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，关闭旋塞C，反应开始。
Ⅳ．当液面重新下降至与铜丝脱离接触时，反应停止。
Ⅴ．打开旋塞C，向下移动B管，使A中迅速进入少量空气，关闭旋塞C，观察现象。
……
①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到         ，说明装置的气密性良好。
②步骤Ⅲ操作的目的是         。
③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可进一步采取的操作是         ，能确定NO完全被溶液吸收的现象是         。

酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：
CH₃COOH＋C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅＋H₂O
请根据要求回答下列问题：
（1）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有：__________、__________等。
（2）若用如图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能为________、________等。

（3）此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成__________、__________等问题。
（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）。

同一反应时间		同一反应温度
反应温度/℃	转化率（%）	选择性（%）*		反应时间/h	转化率（%）	选择性（%）*
40	77.8	100		2	80.2	100
60	92.3	100		3	87.8	100
80	92.6	100		4	92.3	100
120	94.5	98.7		6	93.0	100

 
①根据表中数据，下列________（填字母）为该反应的最佳条件。
A．120 ℃，4 h     B．80 ℃，2 h
C．60 ℃，4 h  D．40 ℃，3 h
②当反应温度达到120 ℃时，反应选择性降低的原因可能为________。

乙酸乙酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于化学工业。实验室制备乙酸乙酯的化学方程式：CH₃COOH＋C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅＋H₂O，为证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸收剂的作用，某同学利用下图所示装置进行了以下四个实验，实验开始先用酒精灯微热3 min，再加热使之微微沸腾3 min。实验结束后充分振荡试管Ⅱ再测有机层的厚度，实验记录如下：

实验编号	试管Ⅰ中的试剂	试管Ⅱ中试剂	测得有机层的厚度/cm
A	2 mL乙醇、2 mL乙酸、1 mL 18 mol·L^－1浓硫酸	饱和碳酸钠溶液	5.0
B	3 mL乙醇、2 mL乙酸	0.1
C	3 mL乙醇、2 mL乙酸、6mL 3 mol·L^－1硫酸	1.2
D	3 mL乙醇、2 mL乙酸、盐酸	1.2

 
（1）实验D的目的是与实验C相对照，证明H^＋对酯化反应具有催化作用。实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是________mL和________mol/L。
（2）分析实验________（填实验编号）的数据，可以推测出浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。浓硫酸的吸水性能够提高乙酸乙酯产率的原因是_______________________________________________________________。
（3）加热有利于提高乙酸乙酯的产率，但实验发现温度过高乙酸乙酯的产率反而降低，可能的原因是____________________________________________（答出两条即可）。