高中化学物质检验实验方案的设计试题

碳酸钠俗称纯碱，其用途很广。实验室中，用碳酸氢铵和饱和食盐水可制得纯碱。各物质在不同温度下的溶解度见表。

实验步骤
Ⅰ、化盐与精制：①粗盐（含Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2-）溶解；②加入足量NaOH和Na₂CO₃溶液，煮沸；③过滤；④加入盐酸调pH至7。
Ⅱ、转化：①将精制后的食盐溶液温度控制在30~35℃之间；在不断搅拌下，加入研细的碳酸氢铵；保温，搅拌半小时；②静置，a 、b ；③得到NaHCO₃晶体。
Ⅲ、制纯碱：将得的NaHCO₃放入蒸发皿中，在酒精灯上灼烧，冷却到室温，即得到纯碱。
完成下列填空：
（1）“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是                。
（2）“转化”的离子方程式是                                 。
（3）“转化”过程中，温度控制在30~35℃之间的加热方式是              ；为什么温度控制在30~35℃之间?                              。
（4）a、b处的操作分别是            、            。
（5）实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO₃，为测定纯碱的纯度，用电子天平准确称取样品G克，将其放入锥形瓶中用适量蒸馏水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变，滴定过程中无气体产生，所用盐酸的体积为V₁mL。此时发生的反应为：
CO₃^2-＋H^＋→HCO₃^-
①样品中碳酸钠质量百分含量的表达式是              。
②向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙，用同浓度的盐酸继续滴定至终点，所用盐酸的体积为V₂mL。滴定终点时溶液颜色的变化是             ；根据实验数据，如何判断样品含NaHCO₃                  。

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

请问答下列问题：     
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是                  。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、 SO₄^2-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺．A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe²⁺氧化，其离子反应方程式为                         。  
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是                            。
③加入BaS，除去Cu^2~、Pb²⁺后，再加入NaF溶液，除去                    。
（3）从溶液A中回收的主要物质是             ，该物质常用作化肥。 
（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn²⁺转化为MnO₂，制得优质MnO₂。写出Mn₃O₄与稀硫酸反应韵化学方程式：
                              。

氮化铝（AlN0是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al₂O₃杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。（已知：AlN＋NaOH＋H₂O＝NaAlO₂＋ NH₃↑）
【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）。

（1）上图C装置中球形干燥管的作用是                     。
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先                    ，再加入实验药品，接下来的实验操作是                 ，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K₁，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是                  。
（3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见                   。
【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度（部分夹持装置已略去）。

（4）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是           （填选项序号）。
a．CCl₄     b．C₆H₆     c．NH₄Cl溶液     d．H₂O
（5）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为VmL（已转换为标准状况），则A1N的质量分数是               （用含m、V的数学表达式表示）。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（6）步骤②生成沉淀的离子方程式为                        。
（7）若在步骤③中未洗涤，测定结果将                 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

髙纯氧化铁（a-Fe₂O₃)是现代电子工业重要材料。实验室用硫铁矿烧渣 (Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备髙纯氧化铁的步骤如下。请回答有关问题：

（1）过滤操作中的玻璃仪器为________。
（2）实验室需240mL4.8mol • L^－1的硫酸溶液，若用18.4 mol • L^－1的浓硫酸进行配制，所需要的最主要仪器为________。
（3）溶液X发生反应的离子方程式为________。
（4）简述如何检验溶液Z中的阴离子________。
（5）操作I的名称是________。列举W的一种用途________。
（6）  某实验小组设计的氨气制备实验流程为:发生装置→净化→收集→尾气处理，则接口的连接顺序是_______________。

（7）将多余的氨气分别通入水中或盐酸中,若得到25℃0.1 mol.L^-1的NH₃ • H₂O溶液或NH₄Cl溶液，请你设计实验，比较NH₃ • H₂O的电离程度和NH₄Cl的水解程度大小。

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Al（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Pb（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

 
请问答下列问题：
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是                  。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、 SO₄^2-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe²⁺氧化，其离子反应方程式为                     。 ②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是               。
③加入BaS，除去Cu²⁺、Pb²⁺后，再加入NaF溶液，除去                    。
（3）从溶液A中回收的主要物质是           ，该物质常用作化肥。（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn²⁺转化为MnO₂，制得优质MnO₂，写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式                     。

(14分)硫酸四氨合铜晶体( [Cu(NH₃)₄]SO₄•H₂O )可用作杀虫剂、印染助剂等。某研究性学习小组通过如下实验制备了该晶体并测定了晶体中铜的质量分数。
（1）步骤1：向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至过量。滴加过程中可观察到得到现象是____________。
（2）步骤2：向步骤1所得溶液中缓慢加入乙醇至大量晶体析出。加入乙醇能析出晶体的原因是①_____________________________________________________________________。从溶液中得到晶体的三步实验操作的顺序是__②_______。
A．洗涤      B．过滤     C．干燥
（3）步骤3：配制溶液。准确称取步骤2所得晶体2.0g溶于稀硫酸中，加水配置成100mL溶液。在配制溶液的过程中，除容量瓶、量筒、玻璃棒外，还需要用到的玻璃仪器有_______________(填仪器名称)。
（4）步骤4：用碘量法测定晶体中Cu的含量。反应原理如下：
2Cu²⁺ + 4I^－="=" 2CuI↓ + I₂       I₂ + 2S₂O₃^2－="=" 2I^－+ S₄O₆^2－
取步骤3配制的溶液25.00mL于锥形瓶中，加入适量水稀释，再加入过量KI溶液。以淀粉溶液作指示剂，用a mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗b mL Na₂S₂O₃标准溶液。测定晶体中铜的质量分数为________________。
（5）查阅资料得知：CuI对I₂具有较强的吸附作用，滴定时被吸附的I₂不能完全释放出来与Na₂S₂O₃反应，会造成测定结果偏低。下列情况中还能造成测定结果偏低的是__________(填字母编号)。
A．滴定前滴定管下端尖嘴无气泡，达到终点时有气泡
B．配制溶液时，加入的稀硫酸过量，使少量I^－被O₂氧化成I₂
C．配制溶液定容时，仰视容量瓶刻度线
D．滴定管水洗后直接加入Na₂S₂O₃标准溶液

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