高中化学物质检验实验方案的设计试题

某兴趣小组设计如下图实验装置进行实验。

Ⅰ、探究大气污染物SO₂的性质
（1）为了实现绿色环保的目标，能否用上图A₂代替A₁装置        （填“能”或“否”）。
（2）B、C、D分别用于检验SO₂的漂白性、还原性和氧化性，则B中所盛试剂
为        ，C中反应的离子方程式为              ，D中反应的化学方程式
为            。
Ⅱ、探究铜片与浓H₂SO₄反应的产物
实验结束，发现在铜片表面附着黑色固体。查阅资料得知：此黑色固体可
能含有CuO、CuS、Cu₂S。常温下CuS和Cu₂S都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧都转化为Cu₂O和SO₂。该小组同学收集一定量黑色固体，按如下实验方案探究其成分：

（3）步骤Ⅱ 中检验滤渣洗涤干净的实验方法是____________________________。
（4）黑色固体的成分是________________。
Ⅲ、尾气处理
用氨水吸收尾气中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-、HSO₃^-等阴离子。
（5）氨水吸收过量SO₂的反应的离子方程为                         。

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。

亚硝酸钠（NaNO₂）暴露于空气中会与氧气反应生成硝酸钠，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成分。
已知：①NO+NO₂+2OH^—==2NO₂^—+H₂O  ②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（按左→右连接）：A、C、        、        、          。
（2）反应前应打开弹簧夹，先通人一段时间氮气，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，滴人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）通过上述实骏探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是            。

为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和 A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。
Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。
Ⅳ.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ.打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
（1）A中发生反应的化学方程式为                              。
（2）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是          。
（3）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性
Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是        （填“甲”“乙”“丙”）。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe^3+无Fe^2+	有SO4^2-
乙	既有Fe^3+又有Fe^2+	有SO4^2-
丙	有Fe^3+无Fe^2+	有Fe^2+

 
（4）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe²⁺（aq）＋SO₃^2-（aq）FeSO₃（s）（墨绿色）
提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。某同学设计如下实验，证实该假设成立：

① 溶液E和F分别为          、          。
② 请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因            
                                                。

Ⅰ.实验室有一瓶澄清的溶液，实验人员确定其中可能含有NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cl^-、I^-、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-，取该溶液进行下列实验：
①取pH试纸检验，表明溶液呈强酸性。
②取出部分溶液，加入少量CCl₄及数滴新制氯水，经振荡后CCl₄层呈紫红色。
③另取部分溶液逐渐加入NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加过程中和滴加完毕后，溶液均无沉淀产生。
④取部分上述碱性溶液加Na₂CO₃溶液，有白色沉淀生成。
⑤将③得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
⑥向②的水层中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液有白色沉淀。
根据上述实验事实确定，请你判断该溶液中
（1）肯定存在的离子是                                         ；
（2）不能确定是否存在的离子是                                   。
Ⅱ. 二氧化硒(SeO₂)是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO₃或浓H₂SO₄反应生成SeO₂以回收Se。完成下列填空：
（1）Se和浓HNO₃反应的还原产物为NO和NO₂，且NO和NO₂的物质的量之比为1：1，写出Se和浓HNO₃的反应方程式                                  。
（2）已知：Se+2H₂SO₄(浓)→2SO₂↑+SeO₂+2H₂O；2SO₂+SeO₂+2H₂O→Se+2SO₄^2-+4H⁺
SeO₂、H₂SO₄(浓)、SO₂的氧化性由强到弱的顺序是                     。
（3）回收得到的SeO₂的含量，可以通过下面的方法测定：
①SeO₂+ 4KI+ 4HNO₃→Se+2I₂+ 4KNO₃+2H₂O ②I₂+2Na₂S₂O₃→Na₂S₄O₆+2NaI
实验中，准确称量SeO₂样品0.1500g，消耗了0.2000 mol/L的Na₂S₂O₃溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO₂的质量分数为                   。

某研究性学习小组采用温和水溶液法，以CuCl₂·2H₂O和H₂C₂O₄·2H₂O为原料合成新颖结构的草酸铜晶体。为进一步探究草酸铜晶体的性质，现将草酸铜晶体在一定条件下加热分解，对所得气体产物和红色固体产物进行实验和研究。

Ⅰ、用以下装置检验气体产物的成分。

（1）C装置的作用是检验          ，D装置的作用是检验           。(用化学式回答)
（2）用PdCl₂溶液检验CO时发生反应的化学方程式为______________________________；
（3）D、E两装置位置能否互换？为什么？_____________________________________。
（4）若需测定气体产物的含量，则A装置能很好地降低实验误差，在实验中，至少有____次使用到A装置，分别起什么作用？_____________________________。
Ⅱ、对固体产物的成分进行探究
①提出合理假设：
假设1：红色固体为Cu ；
假设2：红色固体为Cu₂O ；
假设3：              。
②设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)
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：
步骤2：
……

 

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于工业生产的漂白及消毒。
下图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：
相关物质的性质如下：
① ClO₂沸点低易气化；浓度较高的ClO₂气体易分解爆炸。
② NaClO₂溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂·3H₂O。

（1）.在ClO₂发生器中通入SO₂的同时鼓入空气，其作用是________(填序号)。
A．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性
B．稀释ClO₂以防止爆炸
C．将NaClO₃氧化成ClO₂
（2）为确保H₂O₂充分参与反应，吸收塔内温度不宜较高，其原因是______________。
（3）160 g·L-1 NaOH溶液的物质的量浓度为______________，在实验室若要配制450mL该物质的量浓度NaOH溶液，应称取NaOH的质量为__________克。
（4）写出吸收塔内反应的化学方程式_____________________________________。
（5）从滤液中得到NaClO₂·3H₂O粗晶体的实验操作依次是____________(填序号)。
A．蒸馏      B．蒸发      C．灼烧      D．过滤      E．冷却结晶
要得到更纯的NaClO₂·3H₂O晶体必须进一步的操作是________(填操作名称)。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；
②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺
（1）固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是_________________________________。

物质	溶解度/(g/100g水)
0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

 
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、              、
过滤、_______、干燥。
（4）右表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl→K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
（5）酸性溶液中过氧化氢能使Cr₂O₇^2-生成蓝色的过氧化铬（CrO₅分子结构为), 该反应可用来检验Cr₂O₇^2-的存在。写出反应的离子方程式：                                                。
该反应                   (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
（6）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液,取出25mL与碘量瓶中,加入10mL2mol/ L  H₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺)，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2—＝2I^-+S₄O₆^2—）。
①判断达到滴定终点的依据是                                           ；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为         。（保留3位有效数字, K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294g/mol）。

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：
 (1)MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                                                 。
(2)加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为                                            。(3)滤渣2的成分是                 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO₄＋C2MgO＋2SO₂↑＋CO₂↑、MgSO₄＋CMgO＋SO₂↑＋CO↑、 MgSO₄＋3CMgO＋S↑＋3CO↑。

利用上图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是                 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是        (填字母)。
a.NaOH 溶液      b.Na₂CO₃溶液      c.稀硝酸      d.KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：                                               。

过碳酸钠(2Na₂CO₄·3H₂O)是一种新型高效固体漂白杀菌剂，它具有无臭、无毒、无污染的特点，被大量应用于洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域中。依托纯碱厂制备过碳酸钠可降低生产成本，其生产流程如下：

试回答下列问题：
（1）过碳酸钠溶于水后所得溶液显        (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。请用离子方程式表示：______________________。
（2）操作①需要的玻璃仪器有              (填写仪器名称)。
（3）工业纯碱中常含有少量NaCl，某校化学课外活动小组设计如图所示装置，测定工业纯碱中Na₂CO₃的含量。

①要检验工业纯碱中杂质的存在，最好选用下列试剂中的__________(选填序号)。
a. 氢氧化钡溶液       b. 稀硝酸        c. 硫氰化钾溶液       d. 硝酸银溶液
②检验装置B气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，若观察到                说明装置不漏气。
③装置A的作用是                                    ，装置C中的试剂为         。
④某同学认为在D装置后应再连接E装置(装有适当试剂)，你认为是否必要?        (选填“必要”或“不必要”)，判断的理由是                                                             。

铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe₂O₃·xH₂ O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(含FeZ 0。及少量的CaO, Mg0等)和黄铁矿粉
(主要成分为FeS₂)制备铁黄的流程如下:

（1）操作I与操作II中都用到玻璃棒，玻璃棒在两种操作中的作用分别是_     、      
（2）试剂a最好选用_   (供选择使用的有:铝粉、空气、浓HNO₃ );其作用是_           。
（3）上述步骤中需用到氨气。下列装置可用于实验室制氨气的是_       _(填序号)。

（4）查阅资料知，在不同温度下Fe₂ O₃被CO还原，产物可能为Fe₃ O₄ 、FeO或Fe，固体质量与反应温度的关系如右图所示。根据图象推断670℃时Fe₂ O₃还原产物的化学式为M，并设计一个简单的实验，证明该还原产物的成分(依次填写每步操作中所加试剂的化学式、现象和结论)。仪器自选。可供选择的试剂:稀H₂SO₄、稀盐酸、H₂ O₂溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。

加入试剂	现象	结论
		则还原产物为

 

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子），制备BaCl₂ • 2H₂O，工艺流程如下：

已知： ① 常温下Fe³⁺、Mg²⁺ 完全沉淀的pH分别是3.4、12.4；
② BaCO₃的相对分子质量是197； BaCl₂ • 2H₂O的相对分子质量是244；
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式__________________________________
（2）高温下，SiCl₄ (g) 用H₂还原可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收
59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________________________
（3）加钡矿粉调节pH=7的作用是：
①使BaCO₃转化为BaCl₂     ②_______________________________
（4）生成滤渣A的离子方程式________________________________________
（5）BaCl₂滤液经__________、_________、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂ • 2H₂O
（6）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂ • 2H₂O___________吨。

PCl₃可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下：

	熔点/℃	沸点/℃	密度/g·mL^－1	其他
黄磷	44．1	280．5	1．82	2P(过量)+3Cl22PCl3；2P+5Cl22PCl5
PCl3	—112	75．5	1．574	遇水生成H3PO3和HCl，遇O2生成POCl3
POCl3	2	105．3	1．675	遇水生成H3PO4和HCl，能溶于PCl3

 
（一）制备：RU 图是实验室制备PCl₃的装置（部分仪器已省略）

（1）仪器乙的名称____________。
（2）实验室用漂白粉加浓盐酸制备Cl₂的化学方程式：_______________________ 。
（3）碱石灰的作用是____________________。
（4）向仪器甲中通入干燥Cl₂之前，应先通入一 段时间的CO₂，其目的是____________________。
（二）提纯：
（5）粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入黄磷加热除去PCl₅后，通过_________________（填实验操作名称），即可得到PCl₃的纯品。
（三）分析：
测定产品中PCl₃纯度的方法如下：迅速称取4．200 g产品，水解完全后配成500mL溶液，取出25．00mL加入过量的0．1000 mol/L 20．00  mL 碘溶液，充分反应后再用0．1000 mol/L  Na₂S₂O₃溶液滴定过量的碘，终点时消耗10．00  mL Na₂S₂O₃溶液。
已知：H₃PO₃+H₂O+I₂=H₃PO₄+2HI；I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆；假设测定过程中没有其他反应。
（6）根据上述数据，该产品中PCl₃的质量分数为____________________ 。若滴定终点时俯视读数，则PCl₃的质量分数_______(偏大、偏小、或无影响)

根据Mg与CO₂的反应推测，Na也能在CO₂中燃烧，且固体产物可能为C、Na₂O和Na₂CO₃中的两种或三种。某兴趣小组用如下装置开展两个阶段的实验探究。

【实验I】引发CO₂与Na反应。操作步骤为：
①按图连接装置，检验装置气密性，并往各装置中加入试剂；      
②打开装置a上活塞一段时间；
③点燃d处酒精灯，使CO₂与Na充分反应。停止加热，继续通气体使双通管冷却。
回答下列问题：
（1）装置a中用到的玻璃仪器有试管和             ；（2）装置b中装入的试剂是　　　　　　　　；
（3）装置c的作用是　　　　　　　　　；（4）步骤②中，当观察到　　　　　　　时，才能进入步骤③。
【实验Ⅱ】探究反应产物及反应机理。取反应后双通管中固体物质29.2 g进行如下实验：
①仔细观察固体，发现有黑色颗粒；
②将固体溶于足量的水并过滤、洗涤，得到1.8 g滤渣（干燥）；
③将滤液加水稀释配成250 mL的溶液；
④取少量③的溶液，先加足量BaCl₂溶液，观察到白色沉淀；将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为3.94g。向滤液中再加几滴酚酞试液，溶液变红；
⑤取25.00 mL③的溶液，滴加甲基橙作为指示剂，用3.0 mol·L^-1盐酸滴定，消耗盐酸体积为20.00 mL。
回答下列问题：
（5）如何判断⑤中的滴定终点　　　　　　　　　　　                   
（6）反应后装置d中的固体物质为　　　　　　　　　　　      ；通过计算分析：29.2 g残留固体中，  各组分的质量各是多少?　　　　　　　　                   

溴化钙(CaBr₂·2H₂O)是一种白色晶体，易溶于水，有很强的吸湿性，是光敏纸矿泉水和灭火剂的重要成分，在医药上用作治疗神经衰弱等的药物，也用作化学分析。用工业大理石（含有少量Al³⁺、Fe³⁺等杂质）制备溴化钙的主要流程如下

回答下列问题
（1）溶解时发生的主要反应的离子方程式为               
（2）除杂步骤控制溶液的pH约为8．0的目的是               ，               
（3）滤液用氢溴酸酸化的目的是           ，操作a主要包括               ，           和过滤
（4）制得的溴化钙晶体可以通过如下步骤测定其纯度：
①称取5．00g溴化钙晶体样品，②溶解；③滴入足量Naa₂CO₃溶液，充分反应后过滤，④烘干、冷却；⑤称量。若得到2． 00 g碳酸钙，则样品的纯度为               
（5）溴化钙晶体中溴离子和钙离子的检验
①将少量溴化钙晶体溶于水，加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，实验现象为               ，发生反应的离子方程式为               
②将少量溴化钙晶体溶于水，滴加草酸钠溶液，实验现象为               ，发生反应的离子方程式为