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

铁是生活中的常见金属，也是高中所学的过渡元素，由于其结构特点，在与其化物质反应时往往表现出不同的价态。某研究性学习小组对铁和硫反应产物中铁的化合价进行了探究，并设计了以下实验，其实验的步骤为：

步骤一：将铁粉和硫粉按一定质量比混合，如图所示在氮气环境中，加热后反立即可发生并持续进行，冷却后得到黑色固体。
步骤二：取黑色固体少许，加入浓NaOH溶液并稍稍加热，冷却后过滤，得到黑色滤渣。
在取得黑色滤渣后，同学们经过讨论分析，对其成分提出了各种猜想，其中代表性的为：
猜想一：由于硫和氧是同一主族元素，所以黑色固体的可能是Fe₃S₄
猜想二：硫和氧虽是同一主族元素，但硫的非金属性弱，则黑色固体为FeS
为了验证以上猜想又进行了以下操作：
步骤三：在滤渣中加入已煮沸的稀硫酸。
步骤四：取步骤三所得溶液少许，……。
请回答下列问题：
（1）查阅资料：实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热反应得氮气。请写出该反应的离子方程式：                 。
（2）实验中通入氮气的作用                   。
（3）若猜想一正确，则步骤三应该观察到试管内有         出现（填实验现象）。
（4）若猜想二正确，请完成步骤四的实验操作、现象和结论                。
（5）步骤一中铁粉和硫粉的混合粉末中硫要过量些，其原因是                   。
（6）步骤二中加入浓NaOH溶液并稍稍加热的目的是                         。

根据氨气还原氧化铜的反应，可设计测定铜元素相对原子质量么(近似值)的实验。先称量反应物氧化铜的质量()，反应完全后测定生成物水的质量()，由此计算。为此，提供的实验仪器及试剂如下(根据需要可重复选用，加入的与的量足以产生使完全还原的氨气)：

请回答下列问题：
(1)氨气还原炽热氧化铜的化学方程式为；
(2)从所提供的仪器及试剂中选择并组装本实验的一套合理、简单的装置，按气流方向的连接顺序为(用图中标注的导管口符号表示)→；
(3)在本实验中，若测得()="" ，(₂)= ""，则=；
(4)在本实验中，使测定结果偏大的是 (填序号)；
①未完全起反应         ② 不干燥
③中混有不反应的杂质   ④碱石灰不干燥
⑤与混合物不干燥
(5)在本实验中，还可通过测定和,或和达到实验目的。

某校化学课外小组的学生为了验证乙醇的分子结构，设计如下实验程序：乙醇的精制、乙醇组成元素的测定、分子式的测定、分子结构的测定。
（1）若所用乙醇中含少量水，采用直接蒸馏的方法不能有效除去水，通常向其中加入       ，然后蒸馏。证明乙醇不再含水，可用一种试剂检验，这种试剂是           。
（2）用燃烧乙醇分析产物的方法确定含有C、H、O三种元素。
a．证明含有H元素的操作是                                            。
b．证明含有O元素时，需取得的实验数据是：CO₂的质量，H₂O的质量及         。
（3）为确定乙醇的分子式，在通过(2)获取乙醇的实验式之后，是否必须再测定乙醇的相对分子质量才能确定其分子式   (答“是”或“否”)，理由是                。
（4）测定乙醇的分子结构
a．若采用红外光谱仪测定，则通过所得红外光谱中有         键的振动吸收峰，即可确定乙醇的结构是CH₃CH₂OH而不是CH₃OCH₃。(填“C—H”，“C—C”，“C—O”，“O—H”)
b．若采用核磁共振仪测定，则所得乙醇的核磁共振氢谱上应有   个吸收峰。

在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol·L^-1的盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。

图1               图2
填写下列空白:
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是;烧瓶B的作用是______________________;烧瓶C的作用是______________________;在试管D中收集得到的是
____________________________。
(2)实验时,U形管G中应加入的试剂是___________;长颈漏斗H中应加入___________。
(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) ___________。
(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是__________________________。
(5)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________________。
(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须___________;E管中的反应开始后,在F出口处应___________。

某课外活动小组以胆矾为原料进行如下实验：
I、测定晶体中结晶水的含量：
测定硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O）里结晶水的含量，实验步骤为：①研磨 ②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量 ③加热 ④冷却 ⑤称量 ⑥重复③至⑤的操作 ⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量。
（1）第④步需要使用的仪器是         。
（2）判断晶体是否完全失水的方法是：                      。
（3）根据实验数据计算得出硫酸铜结晶水的含量为5.3 ，估计造成误差的原因可能有   
                                                    （提出两点可能的原因）。
II、用胆矾制得氧化铜固体来探究氧化铜的性质

（1）取一定质量的氧化铜固体和一定质量的氯酸钾固体，混合均匀后用如图所示的装置加热制取氧气。为证明氧化铜在氯酸钾的分解反应中起催化剂的作用，在上述实验后还应该进行的实验操作是（按实验先后填写字母顺序）               。然后进一步证明该固体为氧化铜。
a．过滤  b．烘干  c．溶解  d．洗涤  e．称量
（2）但有同学认为，还必须另外再设计一个实验才能证明氧化铜在氯酸钾受热分解的实验中起催化作用。你同意吗？若同意，要进行的另一个实验是                 ；若不同意，说明理由                          。

某化学课外活动小组，从化学手册上查得硫酸铜在500 ℃以上按下式分解：CuSO₄CuO+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，便决定设计一验证性实验探索测定反应产生的SO₂、SO₃和O₂的物质的量，并经计算以此确定该条件下CuSO₄分解反应方程式中各物质的化学计量数。实验可能用到的仪器如下图所示：

实验测得数据及有关结果如下：
①准确称取6.0 g无水CuSO₄；②干燥管总质量在实验结束时增加了2.4 g；③测出量筒中水的体积后，折算成排水的气体，在标准状况下的体积为280 mL；④实验结束时，装置F中的溶液变为NaHSO₄溶液(不含其他杂质,且O₂在其中的损耗可忽略不计)。试回答下列问题：
(1)按装置从左至右的方向，各仪器连接顺序为                              (填代号)。
(2)装置F的作用是                                                             。
(3)装置D的作用是                                                            。
(4)确定装置E的进、出口的原则是：                                            。
(5)首先应计算的是物质               的体积；通过计算，推断出该条件下反应的化学方程式：                                
(6)该实验设计中，可能给测定带来误差最大的装置是___________________(填代号)。

某研究性学习小组为了制取氨气和探究氨气的有关性质，进行了下列实验。

（1）根据图A氨气的制备装置制取氨气，试回答：收集氨气的方法是________________：装置中棉花的作用是_______________。
（2）甲、乙两组同学用干燥的圆底烧瓶各收集一瓶氨气，根据图B喷泉实验的装置进行实验，都观察到美丽的红色喷泉。

根据实验现象说明氨气具有的性质是____________________________________。
（3）甲、乙两组同学完成喷泉实验后，圆底烧瓶中所得溶液如图C所示。请通过分析确认：甲组同学所得氨水的物质的量浓度_______（填“大于”、“小于”或“等于”）乙组同学所得氨水的物质的量浓度。

电镀厂曾采用有氰电镀工艺，处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO₂作用下，先用NaClO将CN^－离子氧化成CNO^－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN^－被处理的百分率。

将浓缩后含CN^－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200 mL（其中CN^－的浓度为0.05 mol·L^－1）
倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：
⑴甲中反应的离子方程式为                                      ，
乙中反应的离子方程式为                                      。
⑵乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等。丙中加入的除杂试剂是饱和食盐水，其作用是                                                       ，
丁在实验中的作用是                                                         ，
装有碱石灰的干燥管的作用是                                                      。
⑶戊中盛有含Ca(OH)₂ 0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN^－被处理的百分率等于           。该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低，简要说明可能的原因。①                                                                       。
②                                                                                        。
请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，且操作简单）
                                                                      。

某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用下图所示装置进行有关实验。

（1）装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体，这种液体是          ，其作用是          。
（2）装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是                     。B中应放置的液体是          （填字母）。
a.水 b.酸性KMnO₄                            c.浓溴水                             d.饱和NaHSO₃
（3）取6.4g铜片和12mL 18.4mol·L^-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余。某同学根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是          
②下列药品能用来证明反应结束后烧瓶中确实有余酸的是          （填字母）。
a.铁粉                                           b.银粉                                  c.碳酸氢钠溶液               d.氯化钡溶液
（4）为定量测定余酸物质的量浓度，某同学进行了如下设计：先测定铜片和浓硫酸反应产生的SO₂的量，再计算余酸的物质的量浓度。测定SO₂的量的方案很多，下列方案可行的是
          （填字母）
a.将装置中产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
b.将装置中产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液中，反应完全后过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
c.将装置中产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液中，反应完全后过滤，洗涤干燥、称量沉淀

小明为验证NO₂的氧化性和NO的还原性，设计了如下装置制取NO₂和NO，并验证其性质，装置图如下：

（1）写出甲中反应的离子方程式：                           ；
乙中的现象是____________                     可证明NO₂的氧化性；
在丙中鼓入空气后现象是__________                 可证明NO的还原性。
（2）实验前丙中充满水的作用是                                    （用反应方程式和简要文字回答）。
（3）小华对小明的实验设计提出了质疑，他认为乙中的现象不足以证明NO₂的氧化性，他的理由是___________________________            。
你认为怎样才能准确证明NO₂的氧化性？
_____________________________________           。
（简要回答出原理和现象即可）

全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时放入A、B、C三支试管中进行研究。
（1）请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：

编号	操作方法	实验目的
A		探究铁在干燥空气中的生锈情况
B	放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封
C		探究铁在有空气和水封时的生锈情况

（2）一周后，编号为___________的试管中的铁钉最易生锈。
（3）用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是_____________________________________________。
（4）在焊接铁管时，为了使接口更加牢固，常用稀盐酸清洗接口处的铁锈，该反应的化学方程式为_______________________________________________。

(创新题)做一个家庭小实验：
(1)将蜡烛点燃，并燃烧几秒钟，等火焰稳定后，在其上方撒下小苏打粉末，火焰会出现什么现象?
(2)不慎将食盐水洒在煤气灶上，观察火焰的颜色。
解释上述两实验现象产生的原因。

实验探究题
某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现：在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。
（1）提出问题：、谁的氧化性更强？
（2）猜想：
①甲同学认为氧化性：>，故上述实验现象不是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含＿＿（填化学式，下同）所致。
②乙同学认为氧化性： > ，故上述实验现象是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含＿▲＿所致。
（3）设计实验并验证：
丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点确实是正确的。
供选用的试剂：a. 酚酞试液    b. 四氯化碳   c. 无水酒精    d. 硫氰化钾溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。（试剂填序号）

	选用试剂	实验现象
方案1
方案2

（4）应用与拓展：
①在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1~2滴溴水，溶液呈黄色所发生的离子反应方程式为＿▲＿。
②在100溶液中通入（标准状况），溶液中有1/3的Br^-被氧化成单质，则原溶液中的物质的量浓度为＿▲＿。

实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和固体NaOH的混合物，极易与空气中水蒸汽和CO₂反应而变质。某同学对一瓶久置的“碱石灰”作了如下探究：
（1）【猜想】
猜想Ⅰ：没有变质，“碱石灰”只含有CaO、固体NaOH；
猜想Ⅱ：已完全变质，“碱石灰”全部变成了CaCO₃和Na₂CO₃。
（2）【实验】如下图所示：

a、CaO与水反应的反应方程式为                                   。
b、操作③中玻璃棒的作用是                                         。
c、操作④发生化学反应的离子方程式为                                   ；
（3）【判断】
a．若Ca(OH)₂、CaCO₃和Na₂CO₃投入到水中不会放热，则由操作②现象判断：猜想Ⅱ
        （填：成立、不成立）
b．由操作⑤⑥的现象判断：滤液中含有           （写化学式）；由此判断猜想Ⅰ
          （填：成立、不成立）。
c．综合a和b的结论，判断该样品变质情况为                     。

“速力菲”是一种人工合成的补铁剂，某研究性学习小组为探究其主要成分，进行了如下实验：
（1）打开这种药片的密封膜，发现其外观为淡黄色；
（2）将“速力菲”投入小试管中，加入少量蒸馏水，充分振荡后发现溶液变浑浊；慢慢加入稀硫酸后溶液变得澄清透明并显黄色；滴加KSCN溶液，立即变为血红色。学生甲由此断定“速力菲”的主要成分是三价铁盐；
（3）学生乙的操作与甲大致相同，所不同的是他动作敏捷，且在振荡前用橡皮塞塞紧试管口。结果发现：溶液仅显示淡红色。乙同学认为“速力菲”的主要成分不是三价铁盐而是亚铁盐。

试回答下列问题：
（1）甲、乙两位同学的结论中比较合理的是                 ，另一同学判断出错的原因是                                                          。
（2）丙的实验①说明维生素C具有较强的                 性（填“氧化”或“还原”）。
（3）写出与丙的实验②中现象对应的离子反应方程式                            ；
______________________________________
（4）关于丙的实验③中的现象，丙同学提出了两种假设：一种是过量的氯水与Fe³⁺ 结合生成了某种稳定的新物质；另一种则是过量的氯水将SCN^－氧化了。请你设计一个实验方案以确认哪种假设更合理                                                                             
（5）针对实验目的，本次实验尚未完成的任务是                            。