高中化学物质检验实验方案的设计试题

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组通过实验探究某红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。
设计探究实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
（1）若只有Fe₂O₃，则实验现象是_____________。
（2）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则此过程中的离子反应为：
____________________________。
（3）经实验分析，确定红色粉末为Cu₂O和Fe₂O₃的混合物。实验小组欲测定Cu₂O的质量分数。已知Cu₂O在空气中加热生成CuO。
测定流程：

实验中操作A的名称为_____________。
灼烧过程中，所需仪器有：酒精灯、玻璃棒、_____________等（夹持仪器除外）。
（4）写出混合物中Cu₂O的质量分数的表达式_____________。
实验小组欲利用红色粉末制取较纯净的胆矾（CuSO₄•5H₂O）。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH如下：

实验室有下列试剂可供选择：

A．氯水

B．H2O2

C．NaOH

D．Cu2(OH)2CO3

实验小组设计如下实验方案制取胆矾：

（5）用试剂编号表示：试剂l为_____________，试剂2为_____________。
（6）为什么先“氧化”后“调节pH”？pH控制范围为多少？__________________________________

氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg（ClO₃）₂·6H₂O的流程如下：

已知：①卤块主要成分为MgCl₂·6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）
变化曲线如图所示。

回答下列问题：
（1）过滤时主要的玻璃仪器有                          
（2）加入BaCl₂的目的是除去杂质离子，检验已沉淀完全的方法是                
（3）加速卤块在H₂O₂溶液中溶解的措施有：                       （写出一条即可）
（4）加入MgO的作用是                       ；滤渣的主要成分为                       
（5）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应的化学方程式为：MgCl₂+2NaClO₃= Mg（ClO₃）₂↓+2NaCl，再进一步制取Mg（ClO₃）₂·6H₂O的实验步骤依次为①           ；②趁热过滤；③              ；④过滤、洗涤、干燥。
（6）产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3．50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2： 取10．00 mL于锥形瓶中，加入10．00 mL稀硫酸和20．00mL 1．000 mol·L^－1的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0．l000 mol·L^－1K₂Cr₂O₇溶液滴定剩余的Fe²⁺至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ = 2Cr³⁺ +6Fe³⁺+7H₂O。
步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15．00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl^－）               
②产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O的质量分数为（保留一位小数）               

精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空：
（1）工业氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2—、Br^—等杂质离子，可按如下步骤进行精制，完成各步内容。
①溶解；②加入试剂至Fe³⁺、SO₄^2—沉淀完全，煮沸；③_____________________；④加入盐酸调节pH；
⑤___________________（除Br^—）；⑥蒸干灼烧。
步骤②中，依次加入的沉淀剂是NH₃·H₂O、________、________。
证明Fe³⁺已沉淀完全的操作是_________________________________________________。
（2）有人尝试用工业制纯碱原理来制备K₂CO₃。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体，充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧，结果无任何固体残留，且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
写出生成白色晶体的化学方程式：___________________________________________。
分析该方法得不到K₂CO₃的原因可能是_______________________________________。
（3） 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应，位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______（填“阴”、“阳”或“所有”）离子通过。
（4）科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步（若干步已合并，条件均省略）。请写出第⑤步反应的化学方程式。
第①、②步（合并）：2KCl + 4HNO₃→ 2KNO₃ + Cl₂ + 2NO₂ + 2H₂O
第③、④步（合并）：4KNO₃ + 2H₂O → 4KOH + 4NO₂ + O₂
第⑤步：____________________________________________
总反应：4KCl + O₂ + 2H₂O → 4KOH + 2Cl₂
与电解法相比，该方法的优势可能是______________。

某研究小组利用题9图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响(固定装置略)

⑴MgCO₃的分解产物为                        
⑵装置C的作用是                              ，处理尾气的方法为                 
⑶将研究小组分为两组，按题9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                                 

有学生用五氧化二磷作为乙醇脱水制乙烯的催化剂，进行相关实验。按右表所示的量和反应条件在三颈瓶中加入一定量P₂O₅，并注入95%的乙醇，并加热，观察现象。

实验	P2O5 /g	95%乙醇量/ mL	加热方式
实验1	2	4	酒精灯
实验2	2	4	水浴70℃

 

实验结果如下：

实验	实验现象
三颈瓶	收集瓶	试管
实验1	酒精加入时，立刻放出大量的白雾，开始有气泡产生，当用酒精灯加热时，气泡加快生成并沸腾，生成粘稠状液体。	有无色液体	溶液褪色
实验2	酒精加入时，有少量白雾生成，当用水浴加热时，不产生气泡，反应一个小时，反应瓶内生成粘稠状液体	有无色液体	溶液不褪色

 
根据上述资料，完成下列填空。
（1）写出乙醇制乙烯的化学方程式                                      。
（2）上图装置中泠凝管的作用是___________，进水口为（填“a”或“b”）______，浓硫酸的作
用是             。
（3）实验1使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是___________。
（4）实验2中，水浴加热所需仪器有        、        （加热、夹持仪器、石棉网除外）。
（5）三颈瓶、收集瓶中的液体经检验为磷酸三乙酯，写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式
_____________________，P₂O₅在实验1中的作用是______________________ 。
（6）根据实验1、2可以推断：
①以P₂O₅作为催化剂获得乙烯的反应条件是____________
②P₂O₅与95%乙醇在加热条件下可以发生的有机反应的类型是________反应。

（1）实验室从海带中提取碘的流程如下：

①在进行实验b的过程中，可以选择的有机溶剂是__________。
A．酒精             B．四氯化碳             C．苯
②从I₂的有机溶液中提取碘的装置如图1所示，请指出仪器d的名称____。冷凝管中的水流方向是     （填“由e至f”或“由f至e”）

（2）图2是实验室制取乙酸乙酯的实验装置，回答下列问题：
①在A试管中加入试剂的顺序是            。
A．先浓硫酸再乙醇后乙酸  
B．先浓硫酸再乙酸后乙醇  
C．先乙醇再浓硫酸后乙酸
②在试管B中常加入________（填写试剂）来接收乙酸乙酯，分离出乙酸乙酯的主要仪器是       。

实验室有一包固体粉末样品可能是MgCO₃、Fe₂O₃和FeO的混合物。
Ⅰ.甲学生设计实验方案，以确定样品中是否含有FeO。除样品外，实验室只提供以下试剂：
KMnO₄溶液、盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液，请你描述甲学生的实验操作步骤、现象及结论：____________________。
Ⅱ．经甲学生实验确定该样品中不存在FeO，乙学生想在甲学生的实验基础上进一步来测定混合物中Fe₂O₃的含量：乙学生准备用如图所示各仪器按一定顺序连接成一套完整的装置进行实验，以测定Fe₂O₃的质量分数．

请回答下列问题：
（1）盛装盐酸的仪器的名称是         ，装置的连接顺序是：        →        →       →       （填图中字母序号，各仪器只能选用一次）．
（2）实验过程中需要持续通入空气，其作用除可以起到“搅拌”A、D中反应物以实现充分反应外，还有一个重要作用是：________________ ．
（3）为提高测定的准确度，在B中最应加入的物质是：          （填编号）．
a．饱和NaHCO₃溶液    b．蒸馏水     c．浓硫酸      d．NaOH溶液
（4）在进行乙学生的实验方案评价时，有学生认为不必测定A中沉淀的质量，而只要测出装置A在吸收反应产生的气体前后的质量差，就能完成实验要求．实验证明，若用此法测得Fe₂O₃的质量分数将         （填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务，下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：

Ⅰ．（1）写出N的化学式_________________________；
（2）写出反应②的化学方程式_________________________。
Ⅱ．粗盐中含有Ca^2＋、Mg^2＋、
SO₄^2－等杂质，精制时所用的
试剂为：①盐酸 ②氯化钡溶液
③氢氧化钠溶液 ④碳酸钠溶液，以上试剂添加的顺序可以为____________。
A．②③④①     B．③④②①   C．④③②①    D．③②④①
Ⅲ．提取粗盐后剩余的海水(母液)中，可用来提取Mg和Br₂。
（1）若用来提取Mg，根据上述提取Mg的流程，没有涉及到的反应类型是____________。
A．分解反应   B．化合反应  C．置换反应   D．复分解反应
（2）若用来提取Br₂，反应⑥所用的气态氧化剂的寻找货源的设想，其中合理的是____________。
A．从外地购买                    B．在当地新建生产厂
C．从本厂生产烧碱处循环          D．从本厂生产镁单质处循环
（3）母液用来提取Mg和Br₂先后顺序，甲乙两位工程师有不同观点：
甲：母液先提取Mg，后提取Br₂  乙：母液先提取Br₂，后提取Mg
请你判断哪个更合适？______(填“甲”或“乙)，理由是____________________________     ___。

ClO₂是一种国际上公认的安全无毒的绿色水处理剂。回答下列问题：
（1）工业废水的处理：
某实验兴趣小组通过右图装置制备ClO₂，并用它来处理Wg某T业废水（含Mn²⁺、CN^-等）。
已知：i．ClO₂为黄绿色气体，极易溶于水，沸点11℃；
ii．ClO₂易爆炸，若用“惰性气体”等稀释时，爆炸性则大大降低；
iii．某T业废水处理过程中Mn²⁺转化为MnO₂、CN^－转化为对大气无污染的气体；
iv．装置B中发生的反应为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂++2C1O₂+H₂O.
①A装置的名称是              ，C装置的作用为               。
②用H₂C₂O₄溶液、稀硫酸和KC1O₃制备ClO₂的最大优点是                  。
③写出装置D中除去Mn²⁺的离子方程式                  。
④E装置中盛放的试剂可选用               （填标号）。
a．CCl₄      b．H₂O     c．稀盐酸     d．NaOH溶液
（2）废水中CN^-含量的测定：
另取工业废水W g于锥形瓶中，加入10 mL0.10 mol／L的硫酸溶液，用0.020 0 mol／L的KMnO₄标准溶液进行滴定，当达到终点时共消耗KMnO₄标准溶液25. 00 mL。在此过程中：
①使用棕色滴定管的原因是             ，滴定终点的判断依据是________________。
②W g 工业废水中CN^-的含量为          mol。
③若滴定管在盛放标准溶液前未用标准液润洗，则测定结果将     （填“偏高”、“偏低” 或“无影响”）。

已知：ICl的熔点为13.9℃，沸点为97.4℃，易水解，且能发生反应：ICl(l)+Cl₂(g)=ICl₃(l)

（1）装置A中发生反应的化学方程式是________________________________；
（2）装置B的作用是___________________，不能用装置F代替装置E，理由_______________________；
（3）所制得的ICl中溶有少量ICl₃杂质，提纯的方法是___________（填标号）；

A．过滤

B．蒸发结晶

C．蒸馏

D．分液

（4）用ICl的冰醋酸溶液测定某油脂的不饱和度．进行如下两个实验，实验过程中有关反应为：
①
②ICl+KI═I₂+KCl
③I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆
实验1：将5.00g该油脂样品溶于四氯化碳后形成100mL溶液，从中取出十分之一，加人20mL某ICl的冰醋酸溶液（过量），充分反应后，加人足量KI溶液，生成的碘单质用a mol•L^-1的Na₂S₂O₃标准溶液滴定．经平行实验，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₁mL．
实验2（空白实验）：不加油脂样品，其它操作步骤、所用试剂及用量与实验1完全相同，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₂mL．
①滴定过程中可用___________作指示剂．
②滴定过程中需要不断振荡，否则会导致V_{1_}________（填“偏大”或“偏小）．
③5.00g该油脂样品所消耗的ICl的物质的量为___________mol，由此数据经换算即可求得该油脂的不饱和度。

某固体粉末甲中可能含有K₂CO₃、KNO₃、NaNO₂、K₂SO₃、FeO、Fe₂O₃中的若干种，某同学为确定该固体粉末的成分，取甲进行连续实验，实验过程及现象如下：

该同学得出的结论正确的是（  ）

A．根据现象1可推出该固体粉末中含有钠元素，但不含钾元素

B．根据现象2可推出该固体粉末中一定含有NaNO2

C．根据现象3可推出该固体粉末中一定含有Na2SO4

D．根据现象4和现象5可推出该固体粉末中一定含有FeO和Fe2O3

次硫酸氢钠甲醛（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）俗称吊白块，不稳定，120℃时会分解。在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用。以Na₂SO₃、SO₂、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下：

步骤1：在三颈烧瓶中加入一定量Na₂SO₃和水，搅拌溶解，缓慢通入SO₂，至溶液pH 约为4，制得NaHSO₃溶液。
步骤2：将装置A 中导气管换成橡皮塞。向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液，在80～90℃下，反应约3h，冷却至室温，抽滤；
步骤3：将滤液真空蒸发浓缩，冷却结晶。
（1）装置B 的烧杯中应加入的溶液是                ；冷凝管中冷却水从             （填“a”或“b”）口进水。
（2）A中多孔球泡的作用是              。
（3）冷凝管中回流的主要物质除H₂O 外还有                         （填化学式）。
（4）写出步骤2中发生反应的化学方程式                               。
（5）步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是                                 。
（6）为了测定产品的纯度，准确称取2.0g样品，完全溶于水配成100mL溶液，取20.00mL所配溶液，加入过量碘完全反应后（已知I₂不能氧化甲醛，杂质不反应），加入BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.466g，则所制得的产品的纯度为                       。

乙二酸俗称草酸，某化学学习小组的同学欲探究测定草酸晶体（H2C2O4•xH2O）中x的值。通过查阅资料该小组同学知道，草酸易溶于水，其水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定，反应式为：
2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
该组同学设计了如下滴定方法测定x的值。
①称取1．260 g纯草酸晶体，将其制成100．00 mL水溶液为待测液。
②取25．00 mL待测液放入锥形瓶中，再加入适量的稀H2SO4
③用浓度为0．1000 mol/L的KMnO4标准溶液进行滴定，达到反应终点时消耗了10．00mL；
请回答：
（1）滴定时，将KMnO4标准溶液装在图中的     （选填“甲”或“乙”）滴定管中。
 
（2）本实验滴定达到终点的标志是           。
（3）通过上述数据，可计算出x＝             。
（4）若滴定终点时俯视滴定管刻度，则由此测得的x值会     （选填“偏大”、“偏小”或“不变”，下同）。若滴定时所用的KMnO4溶液因久置而导致浓度变小，则由此测得的x值会      。

新型材料纳米级铁粉与普通铁粉具有不同的性质。已知：在不同温度下，纳米级铁粉与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570℃时，生成FeO；高于570℃时，生成Fe₃O₄。
（1）写出温度低于570℃时反应的化学方程式                            。
（2）中学教材中用下图所示实验装置，完成铁粉与水蒸气反应的演示实验。实验中使用肥皂液的作用是                                       。

（3）如果提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精灯及其必要的仪器和物品，请在答题卷的方框中画出你设计的实验装置示意图发生该反应并有氢气的收集装置图（包括反应时容器中的物质）。

说明：①本题装置示意图中的仪器可以用下面的方式表示。

②铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃导管之间的联接胶管等，在示意图中不必画出。如需加热，在需加热的仪器下方，标以“△”表示。
（4）乙同学为了探究实验后的固体产物是否存在Fe₃O₄（假定铁全部反应完全）设计下列实验方案：
①取固体样品m₁ g，溶于足量的稀盐酸；
②向①反应后的溶液中加入足量H₂O₂的和氨水，充分反应后，过滤、洗涤、干燥；
③将②中所得固体进行灼烧，得到红棕色固体m₂ g。
溶液X中发生氧化还原反应的离子方程式为                                 ；m₁与m₂符合               关系时，才能确定固体样品中一定只存在Fe₃O₄。

铁是人体必须的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。
某同学为了检测“速力菲”药片中Fe^2＋的存在，设计并进行了如下实验：

（1）试剂1是            ，加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是：                                ，                               ；
（2）加入KSCN溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是                                      ；
（3）在实验中发现放置一段时间，溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：

编号	猜          想
甲	溶液中的＋3价Fe又被还原为＋2价Fe
乙	溶液中的SCN^－被过量的氯水氧化
丙	新制的氯水具有漂白性，将该溶液漂白

基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。（不一定填满，也可以补充）

编号	实验操作	预期现象和结论
①