高中化学物质检验实验方案的设计试题

（1）某化学兴趣小组的同学进行Cl₂、NH₃的制备及性质检验等实验的流程和部分装置如下：

请利用A、G装置设计一个简单的实验验证Cl₂、Fe^3＋、I₂的氧化性强弱为Cl₂>Fe^3＋>I₂(实验中不断地小心振荡G装置中的试管)。A中反应物是KMnO₄和浓盐酸，请写出A中发生反应的化学方程式：                                         ，请写出试剂M为           溶液，证明氧化性为Cl₂>Fe^3＋>I₂的实验现象是                                                    。
②已知3Cl₂＋2NH₃=6HCl＋N₂，当D的烧瓶中充满黄绿色气体后，关闭a、c打开b，D中的现象为黄绿色气体消失，产生白烟，反应一段时间后，关闭b打开c，观察到的现象为_________________________________________________________________。
（2）某废水中含有一定量的Na⁺、SO，可能含有CO，某研究小组欲测定其中SO的浓度，设计如下实验方案：

①从下列试剂中选择试剂X为_________（填序号）；
A．0.1 mol/L KMnO₄(H₂SO₄酸化)溶液        B．0.5 mol/L NaOH溶液
C．新制氯水                              D．KI溶液
②加入试剂X生成SO的离子方程式为_____________________________________；
③证明该废水中是否含有CO的实验方案为                                                 。

现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五种阴离子Cl‾、OH‾、NO₃‾、CO、X中的一种。
（1）某同学通过比较分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是          
（填化学式）；
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时产生棕灰色沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解。则：
①X为           ；
A．SO       B．SO      C．CH₃COO     D．SiO
②A中的化学键类型为                ；
③将0.02 mol的A与0.01mol的C同时溶解在足量的蒸馏水中，充分反应后，最终所得沉淀的质量为             （精确到0.1g)；
④利用上述已经确定的物质，可以检验出D、E中的阳离子。请简述实验操作步骤、现象及结论                                                          ；
（3）将Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，则该反应的离子方程式为：                     。

工业上用某矿渣(主要成分为Cu₂O，还含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)提取铜的操作流程如下：
　　
(固体混合物B经处理后可回收铜)
已知：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu^2＋＋H₂O。
（1）实验操作Ⅰ的名称为_________；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐材质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有_________(填仪器名称)。
（2）滤液A中铁元素的存在形式为_______(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为_____________________。
检验滤液A中存在该离子的试剂为                       (填试剂名称)。
（3）常温下，等pH的NaAlO₂和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^－)前者为后者的10⁸倍，则两种溶液的pH＝_______。
（4） ①利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________(填代号)。
a．电能全部转化为化学能              b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu^2＋浓度减小
d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系
②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤：称取一定质量的样品→_____________________                       _______→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤，不必描述操作过程的细节)

银铜合金广泛应用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜的化工产品CuAlO₂的工艺如下：（注：Al(OH)₃和Cu(OH)₂开始分解的温度分别为450℃和80℃）

（1）铜的核外电子排布式为                 .
（2）电解精炼银时，阴极反应式为                   滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为                     .
（3)固体混合物B的组成为                ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，最后将得不到CuAlO_{2 ，}写出因NaOH过量引起的反应的离子方程式                       .
（4）若将上述流程图中加入的稀NaOH溶液改为加入过量的氨水（其它均不变），则滤液中的阳离子有                      .
（5）完成上述煅烧过程中一个反应的化学方程式：
   CuO ＋     Al₂O₃      Cu AlO₂  ＋          （系数1也要写）.
（6）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为CuAlO₂，至少需要1.0mol·L^－1的Al₂(SO₄)₃溶液       L .

工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂杂质除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是           （写化学式），操作I的名称             。
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）：
R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RA_n（有机层） + nH₂SO₄  (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是               。③中X试剂为                    。
（3）⑤的离子方程式为                                                。
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为         ；
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)₃沉淀，则溶液中c(Fe³⁺)<              。
【已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10^-39】
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有             和        。

某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
（一）制取氧化铜
①称取2 gCuSO₄·5H₂O研细后倒入烧杯，加10 mL蒸馏水溶解；
②向上述CuSO₄溶液中逐滴加入NaOH溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物加热至沉淀全部变为黑色；
③将步骤②所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。
回答下列问题：
（1）上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号），步骤②中加热所用仪器的名称是___________________；
（2）步骤③中洗涤沉淀的操作是___________________________________。
（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较
用下图装置进行实验，实验时均以生成25 mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据见下表：

实验序号	KClO3质量	其它物质质量	待测数据
④	1.2 g	无其他物质
⑤	1.2 g	CuO  0.5 g
⑥	1.2 g	MnO2  0.5 g

回答下列问题：
（3）上述实验中的“待测数”据指_____________；
（4）本实验装置图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管；
（5）若要读取实验⑤中干燥管内收集的气体体积，应注意 ____________________
____________________________________________________；
⑹为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a．_______________________________，
b．CuO的化学性质有没有改变

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为                   。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                     。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式________________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是
____________________________________________________________。
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______（填序号）。

A．c(Na^+) = 2c(CO3^2-)	B．c(Na^+) > c(CO3^2-) > c(HCO3^-)
C．c(OH^-) > c(HCO3^-) > c(H^+)	D．c(OH^-) - c(H^+)＝c(HCO3^-) + 2c(H2CO3)

硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质。以硼镁泥为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

根据题意回答下列问题：
（1）在酸解过程中，想加快酸解速率，请提出两种可行的措施__________、______________。
（2）滤渣的主要成份除含有Fe(OH)₃、Al(OH)₃、MnO₂外，还有               。
（3）加入的NaClO可与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀，该反应的离子方程式是                      。在调节pH、发生水解之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为                。
（4）如何检验滤液中Fe³⁺是否被除尽，简述检验操作                                                                                 。
（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

 
“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明除钙的操作步骤                   、                    。
（6）现有l．60 t硼镁泥，生产MgSO₄·7H₂O，若生产过程的产率为50％，则能生产出MgSO₄·7H₂O产品       t (计算结果保留三位有效数字)。(H:1  O:16  Mg:24  S:32)

Ⅰ某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与干燥Na₂CO₃ 固体反应得到的固体物质的成分。
已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中固体含有NaHCO₃ ，且含氯的盐只有一种。现对C的成分进行猜想和探究。

（1）提出合理猜想：若已知C中有0.1molCl₂恰好和10.6克Na₂CO₃固体完全反应。则C中有Cl₂参与反应的化学方程式可能                                                               。
（2）①提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和                  ；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃和               、                  。
②设计合理方案对C固体中的未知成分进行探究。请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、Ba(OH)₂溶液、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量C中固体样品于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡至固体完全溶解，然后将所得溶液分装A、B两支试管中。
步骤2：
步骤3：

Ⅱ探究铁矿石中铁的含量将2. 25g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe^2＋的待测液250 mL，利用反应 6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O 对铁矿石中铁元素的含量进行测定。
①现有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管，要配制0.0150 mol/L K₂Cr₂O₇溶液100mL，还需要的玻璃仪器是          。
②取25mL待测液进行滴定，平均消耗 K₂Cr₂O₇溶液体积为25.00 mL，则铁矿石中铁元素的百分含量是（Fe的相对原子质量为56）      。
③在本实验的滴定过程中，下列操作会使测定结果偏小的是      （填写序号）。
a．未用标准K₂Cr₂O₇溶液润洗滴定管
b．锥形瓶中加入待测溶液后，再加少量水
c．锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动，有少量液体溅出

高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：
①在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO₃)₃制得Na₂FeO₄
3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O
②Na₂FeO₄与KOH反应生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄ + 2KOH＝K₂FeO₄ + 2NaOH
主要的生产流程如下：

（1）加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是                                                                     。
（2）流程图中“转化”（反应③）是在某低温下进行的，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）      K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
图1为不同的温度下，Fe(NO₃)₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；
图2为一定温度下，Fe(NO₃)₃质量浓度最佳时，NaClO浓度对K₂FeO₄生成率的影响。

工业生产中最佳温度为     ℃，此时Fe(NO₃)₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为     。
（4）K₂FeO₄在水溶液中易“水解”：4FeO₄^2- + 10H₂O 4Fe(OH)₃ + 8OH^- + 3O₂。在“提纯”K₂FeO₄中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用        溶液（填序号）。

A．H2O

B．CH3COONa、异丙醇

C．NH4Cl、异丙醇

D．Fe(NO3)3、异丙醇

（5）K₂FeO₄处理水时，不仅能消毒杀菌，还能除去水体中的H₂S、NH₃等，生成的Fe(OH)₃胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K₂FeO₄将污染物转化为无污染的物质，试写出K₂FeO₄处理含有NH₃污水时与NH₃反应的离子方程式                                   。

某混合金属粉末，除Mg外还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。
所用试剂：样品、pH试纸、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。
该小组探究过程如下：
●查阅资料：

①镁、铝、锌都是银白色的金属 ②锌(Zn)可以与NaOH溶液反应生成H2 ③Zn(OH)2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3·H2O ④Zn^2+易形成络合物如［Zn(NH3)4］^2+，该络合物遇强酸分解生成Zn^2+、NH4^+

●提出假设：
（1）假设①：该混合金属粉末中除镁外还含有铝元素；
假设②：该混合金属粉末中除镁外还含有锌元素；
假设③：                                        。
●实验探究：
甲同学基于假设③设计实验方案如下：

乙同学同样基于假设3设计另一实验方案如下：

（2）试剂M是________________；沉淀B是               。
（3）丙同学认为乙同学的方案比甲同学的好，理由是                  。
（4）丁同学研究了甲、乙两同学的方案后，在其中一种方案的基础上用最简便方法测定了Wg样品中金属镁(Mg)的质量，他的方法是                 。
（5）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入             ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的                。
（6）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是__________。

FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
I、经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；　　　　　　
②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④……
⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（2）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）　　　　　　　 。
（3）如果没有装置C的设计，会导致                       
（4）用离子方程式表示虚线框E中所增加装置和试剂的作用：            。
（5）用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫，请写出反应的离子方程式：　　　　 。
Ⅱ、反应结束后，将收集器中所得固体完全溶于稀盐酸，小组同学对所得溶液金属阳离子的成分有三种观点：①只有Fe³⁺；②只有Fe²⁺；③　 　        　　　。
为探究溶液的组成，实验如下：

实验步骤	实验现象	实验结论及反应离子方程式
①取少量所得溶液于试管中，加入少量KSCN溶液。	_________________。	说明：假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是_____________。
②另取少量所得溶液于试管中，加入少量酸性 KMnO4溶液。	溶液紫红色退去	说明：________________________。

 
综合上述实验分析，所得溶液中含有的金属阳离子有                            。

用含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备A1₂(SO₄)₃·18H₂O，工艺流程如下(部分操作和条件略)：

（1）滤渣a可用于制造                                                  　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）请将MnO₄^－氧化Fe²⁺的离子方程式补充完整：

若反应中转移了2mol电子，则消耗氧化剂的物质的量为            mol。　　
（3）已知生成氢氧化物沉淀的pH如下：

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

 
调节溶液pH约为3的目的是：                                        。
（4）取少量滤渣C于试管中，加入适量的双氧水，产生能使带火星小木条复燃的气体，说明滤渣C的主要成分是    。请写出加入MnSO₄时所发生反应的离子方程式：               。
（5）A1₂(SO₄)₃·18H₂O溶于水溶液呈酸性的原因：                               。（用离子方程式表示）

纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、化学建材、油墨、涂料、密封胶与胶粘剂等行业。在浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙。某校学生实验小组设计下图所示装置，制取该产品。D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去。
Ⅰ.可选用的药品有：
a．石灰石  b．饱和氯化钙溶液  c．6 mol/L盐酸  d．氯化铵  e．氢氧化钙

（1）A中制备气体时，所需药品是（选填字母序号）              ；
（2）B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是                              ；
（3）写出制取氨气的化学方程式                                  ；
（4）在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式 ；
（5）检验D出口处是否有氨气逸出的方法是                          ；
（6）写出制纳米级碳酸钙的化学方程式                              。
（7）若实验过程中有氨气逸出，应选用下列             装置回收（填代号）。

Ⅱ．经分析在上述氯化铵样品中含有杂质碳酸氢钠。为了测定氯化铵的质量分数，该学生实验小组又设计了如下实验流程：

试回答：
（1）所加试剂A的化学式为                                      
（2）B操作方法是                                               
（3）样品中氯化铵的质量分数为                                   。

（Ⅰ）二氧化铈（CeO₂）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）洗涤的目的主要是为了除去Cl^－和___________（填离子符号），检验该滤渣A洗净的方法是_____________________。
（2）第②步反应的离子方程式是____________________________。
（3）取上述流程中得到的Ce（OH）₄产品0．536 g，加硫酸溶解后，用0．1000mol· L^－1FeSO₄标准溶液滴定终点时（铈被还原为Ce^3＋），消耗25．00mL标准溶液，该产品中Ce（OH）₄的质量分数为_____________。
（Ⅱ）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）加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为________________。
（2）滤渣2的成分是______________（填化学式）。
（3）煅烧过程存在以下反应：2MgSO₄＋C=2MgO＋2SO₂↑＋CO₂↑
MgSO₄＋C=MgO＋SO₂↑＋CO↑   MgSO₄＋3C=MgO＋S↑＋3CO↑
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体可以是______________（填化学式）。
②B中盛放的溶液可以是______________（填字母）。

A．NaOH溶液

B．Ca（OH）2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：__________________。