高中化学物质检验实验方案的设计试题

某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:CH₃CH-CH₂+CO+H₂CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH;CO的制备原理:HCOOHCO↑+H₂O,并设计出原料气的制备装置(如图)。

请填写下列空白:
（1）写出实验室制备氢气的化学方程式：                           。
（2）若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中b的作用分别是             ； C中盛装的试剂是            。若用以上装置制备H₂，在虚线框内画出收集H₂干燥的装置图。
（3）制丙烯时，还产生少量SO₂, CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是________________（填序号）       
①足量饱和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液   ③石灰水    ④无水CuSO₄   ⑤品红溶液
（4）下图所示装置工作时均与H₂有关。

①图1所示装置中阳极的电极反应式为                            。
②图2所示装置中，通入H₂的管口是                   (选填字母代号)。
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色。该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H₂。该结论        (填“严密”或“不严密”)，你的理由是                      (用离子方程式表示)。

某化学小组用下图装置电解CuCl₂溶液制少量漂白液：
      
（1）其阳极的反应式是：           ；导气管W端应与出气口         连接。
（2）实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。
查阅资料显示：

物质名称及化学式	氯化亚铜CuCl	碱式氯化铜Cu2( OH)3Cl
性质	白色固体、不溶水	绿色固体、不溶水

 
化学小组分析提出：①红色物质可能有        、或Cu₂O、或二者都有；②白色物质为CuCl
（3）为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：
取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W₁g ，并将其放入下图所示装置b中，
进行实验。实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，继续通H₂直至碳棒冷却后，称量其质量为W₂g 。
①碳棒上的红色物质是              ，无水硫酸铜的作用是                      ；
②d中反应的离子方程式是          ；
③装置b中发生反应的化学方程式是                         。
④电解CuCl₂溶液时，阴极上产生白色物质的原因用电极反应式解释为                  。
⑤阴极上产生白色物质的物质的量是         ；若装置b冷却时不继续通H₂，则计算所得Cu⁺的产率会        （偏大、偏小、不变）。

漂白粉是一种常用的消毒剂。
（1）工业上生产漂白粉反应的化学方程式为：________________                   __，漂白粉的有效成分为             。
（2）某探究小组从市场上购买了一袋包装破损的漂白粉，对该漂白粉的成分进行探究。根据下列试剂，设计实验方案，进行实验。请在答题卡上完成实验报告。
限选试剂：2mol·L^－1NaOH溶液、2mol·L^－1HCl溶液、2mol·L^－1HNO₃溶液、0.5mol·L^－1BaCl₂溶液、0.01mol·L^－1AgNO₃溶液、澄清石灰水、石蕊试液、酚酞试液、蒸馏水。

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：取适量漂白粉溶于足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得沉淀和滤液。
步骤2：向沉淀加入适量2mol·L^－^1HCl溶液，将产生的气体通入	现象：                                                                          结论：
步骤3：取滤液分装A、B两支试管。向A试管，	现象：溶液先变红色，然后褪色。 结论：
步骤4：向B试管，	现象：产生白色沉淀。 结论：

 
（3）探究小组为测定漂白粉中Ca(ClO)₂的含量：称取漂白粉bg加水溶解后配制成100mL溶液，准确量取25.00mL于锥形瓶并加入足量盐酸和KI溶液，充分反应后，溶液中的游离碘用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定，滴定2次，平均消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL。则该漂白粉中Ca(ClO)₂的质量分数为_____________                             _。（只列算式，不做运算，已知：M_r[Ca(ClO)₂]="143" ；Ca(ClO)₂+4HCl=2Cl₂↑+CaCl₂+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）

二价铬不稳定, 极易被氧气氧化。醋酸亚铬水合物{ [Cr（CH₃COO）₂]₂·2H₂O，相对分子质量为376｝是一种深红色晶体，不溶于冷水和醚，易溶于盐酸，是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、CrCl₃溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如下图所示：

制备过程中发生的反应如下：
Zn（s）+ 2HCl（aq）= ZnCl₂（aq）+ H₂（g）；
2CrCl₃（aq）+ Zn（s）= 2CrCl₂ （aq）+ ZnCl₂（aq）
2Cr²⁺（aq）+ 4CH₃COO^—（aq）+ 2H₂O（l）= [Cr（CH₃COO）₂]₂·2H₂O （s）
请回答下列问题：
（1）仪器1的名称是                 ,所盛装的试剂是                      。
（2）本实验中所用的溶液，配制用的蒸馏水都需事先煮沸，原因是              。
（3）装置4的主要作用是                       。
（4）实验开始生成H₂气后,为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，应                   阀门A、                   阀门B （填“打开”或“关闭”）。
（5）本实验中锌粒须过量，其原因是              ，                 。
（6）已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl₃溶液中含溶质6．34 g，实验后得干燥纯净的[Cr（CH₃COO）₂]₂·2H₂O 5．64 g，请列式计算该实验所得产品的产率               。
（7）若使用该装置制备Fe（OH）₂，且能较长时间看到Fe（OH）₂白色沉淀现象。则在1、2、3中应装入的试剂依次为            、           、         。（写化学式）

某实验小组对普通锌锰废干电池内的黑色固体进行探究，设计如下方案：

己知：I、普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。
II、氢氧化锌为白色粉末，不溶于水，溶于酸、强碱溶液和氨水。
请回答以下问题：
（1）②操作的名称是___________。
（2）某同学猜想溶液A的成分含有NH₄Cl和ZnCl₂，请你设计一个实验方案，验证其猜想正确，要求在答题卡上按下表格式写出实验操作、预期现象和结论。
限选试剂：蒸馏水、2moL·L^－1 HCI 、2 moL·L^－1 HNO₃ 、2 moL·L^－1 NH₃·H₂O、6 moL·L^－1 NaOH、0.1 moL·L^－1 KSCN、0.1 moL·L^－1 BaCl₂、0.1 moL·L^－1 AgNO₃、紫色石蕊试液、红色石蕊试纸

实验操作	预期现象	结论
步骤1：各取少量溶液A分装a、b、c三支试管，往a试管，__ __________________________	有白色沉淀产生	说明溶液A含有Cl^－
步骤2：往b试管，__________ __________________________	______________________	_______________________
步骤3：往c试管，__________ __________________________	先产生_______________, 后____________________	说明溶液A含有Zn^2+

 
（3）取少量固体c放入试管，滴加入双氧水，观察到有气体产生，写出该反应的化学方程式：_______________。
（4）为测定废干电池中二氧化锰的质量分数，进行下面实验：准确称取ag废千电池固体，溶于稀硫酸，加入碘化钾溶液，充分反应后，用bmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定，用淀粉作指示剂，滴定至终点，重复实验，平均消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积为vmL，则废电池中二氧化锰的质量分数的计算表达式为：________________________________。
（滴定有关反应：MnO₂+2I^－+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O；I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）

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1.0g⑤ 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。

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