高中化学物质检验实验方案的设计试题

人类的生产生活离不开金属材料，金属及金属材料在生产、生活中应用广泛。
（1）生活中常用的铁锅炒菜，主要是利用了铁的        ；铁在潮湿的空气中容易锈蚀，喷漆可以延缓汽车钢铁外壳的锈蚀，起防锈原理是隔绝            ，喷漆前需将铁制品放入稀盐酸中除锈（铁锈主要成分是Fe₂O₃），观察到溶液变黄，有无色气泡逸出，写出其中涉及到的一个化学方程式：                     。
（2）化学实验室要从含少量铜粉的银、锰（Mn）混合金属粉末中分离出贵金属，并获得一种盐晶体，将有关三种金属随意编号为：A、B、C，并设计了如下流程：

①A、B、C三种金属的活动性顺序为                    。
②金属C是             ，已知A的硫酸盐中A元素显+2价，请写出步骤①的反应的化学方程式：                                         。

某校化学实验操作考试中，有一题目是鉴别澄清石灰水和氢氧化钠溶液。请你参与探究：
[提出问题]如何鉴别这两种无色溶液？
[实验方案]小琪等几位同学进行了下图所示的实验。

请你回答下列问题：
（1）C组实验中反应的化学方程式为                               ；
（2）其中不能达到实验目的的是            （填字母）；
（3）D组实验中变浑浊的原溶液是                       。
[继续探究]实验结束后，小琪同学将A、B、C、D四组试管中的物质全部倒入同一个干净的烧杯中，充分反应后，得到无色澄清透明的溶液，对该溶液的成分又进行了探究。
[提出问题]该溶液中除水、酚酞外还含有哪些物质？
[查阅资料]氯化钙溶液呈中性。
[猜想与假设]Ⅰ.
Ⅱ.NaCl、 CaCl₂、HCl
Ⅲ.NaCl、 CaCl₂、NaOH
[反思与拓展]①上述猜想与假设中只有一个不成立，它是        （填序号），理由是                                                             。
②根据所学化学知识，验证烧杯内溶液中可能有的物质是否存在，下列哪些物质单独使用不能完成该实验           （填字母）
a．pH试纸  b．硝酸银溶液  c．紫色石蕊试液  d．铜  e.足量氢氧化钠溶液

酸性KMnO₄溶液能与草酸（H₂C₂O₄）溶液反应。某探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的方法来研究影响反应速率的因素。
Ⅰ.实验前首先用浓度为0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄标准溶液滴定未知浓度的草酸。
（1）写出滴定过程中发生反应的离子方程式为                                        。
（2）滴定过程中操作滴定管的图示正确的是                  。

（3）若配制酸性KMnO₄标准溶液时,俯视容量瓶的刻度线，会使测得的草酸溶液浓度                （填“偏高”、“偏低”、或“不变”）。
Ⅱ.通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为0.2000mol·L^-1。用该草酸溶液按下表进行后续实验（每次实验草酸溶液的用量均为8mL）。

实验编号	温 度（℃）	催化剂用量(g）	酸性高锰酸钾溶液	实验目的 a.实验1和2探究 b.实验1 和3 探究反应物浓度对该反应速率的影响； c.实验1 和4 探究催化剂对该反应速率的影响。
体积（mL）	浓度(mol•L^-1）
1	25	0.5	4	0.1000
2	50	0.5	4	0.1000
3	25	0.5	4	0.0100
4	25	0	4	0.1000

 
（4）写出表中a 对应的实验目的                          ；
（5）该小组同学对实验1和3分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间（min）
第1次	第2 次	第3 次
1	14.0	13.0	11.0
3	6.5	6.7	6.8

分析上述数据后得出“当其它条件相同时，酸性高锰酸钾溶液的浓度越小，褪色时间就越短，即反应速率就越快”的结论。某同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题，从而得到了错误的实验结论，请简述改进的实验方案_________。
（6）该实验中使用的催化剂应选择MnSO₄并非MnCl₂，原因为（离子方程式表示） 为           。

分离和提纯在生产和生活中得以广泛应用，请完成以下两个小题：
ⅰ、我们饮用的水是由原水净化所得。原水中含有泥沙、悬浮物和细菌等杂质。家庭的饮用水可经过如下的净化步骤：

则：（1）可以除去大颗粒悬浮物质的步骤是_____________。
（2）能消毒杀菌的步骤是___________。
ⅱ、下列操作过程中采用了哪些分离或提纯的方法？
①分离食盐与碳酸钙混合物：__________________________________；
②从溴水中提取单质溴（溴的性质与碘的相似）：_________________；
③酿酒时提高酒的度数：_____________；④古代制盐；___________________；
⑤常用海水淡化：_______________________；⑥油水分离：___________________；

某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验．
方案Ⅰ．甲组同学用质量法，按如下图所示的实验流程进行实验：

（1）实验时，蒸发结晶操作中，除了酒精灯外，还要用到的仪器是       
（2）有同学认为“加入适量盐酸”不好操控，应改为“过量盐酸”，便于操作且不影响测定的准确性，你认为对或错        ，为什么                   
（3）若实验中测得样品质量为46.4g，固体质量为40.95g，则碳酸钠的质量分数为        ．（保留3位有效数字）
（4）蒸发结晶过程中若有固体飞溅，测得碳酸钠的质量分数             （填偏大 偏小 无影响）．
方案Ⅱ：乙组同学的主要实验流程图如下：

按如下图所示装置进行实验：

（5）在C中装碱石灰来吸收净化后的气体．D装置的作用是                      ．
（6）有的同学认为为了减少实验误差，在反应前后都通入N₂，反应后通入N₂的目的是                               ．
方案Ⅲ：气体分析法
（7）把一定量样品与足量稀硫酸反应后，用如图装置测量产生CO₂气体的体积，B溶液最好采用          （以下选项中选择）使测量误差较小．

A．饱和碳酸钠溶液	B．饱和碳酸氢钠溶液
C．饱和氢氧化钠溶液	D．饱和硫酸铜溶液

(12分) 为测定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的质量分数，甲同学拟采用图（1）
所示装置来测定。乙同学拟采用图（2）所示装置来测定。

请回答下列问题：
（1）甲同学用图(1)装置来测定，在没有放样品前，检查该装置气密性的方法之一是从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，观察到                       现象，证明此装量不漏气。实验时称得样品的质量为mg，酸式滴定管的起始读数为amL，终了读数为bmL，注射器测定排出的气体为c mL（已折算成标准状况），该样品中Na₂C0₃的质量分数为（用含a、b、c、m的代数式表示）____          。
（2）本实验选用稀H₂S0₄而未选用稀盐酸的原因是                      。
（3）乙同学观察了甲同学的实验后很受启发，并发现自己的图（2）原实验设计方案会造成误差．其原因之一可能是C0₂在水中溶解度较大，引起测量气体体积减小。
丙同学经思考后。建议乙同学将图（2）中某部分稍作改进，就可避免此种误差，写出你的改进方案                         。
（4）丁同学提出将图（2）装置中量气装置去掉，只用反应装置和天平也能较准确地测出样品中Na₂C0₃的质量分数，请你分析丁同学方案中，除了测定样品的质量，还需测定的另两个数据是                、                   。
（5）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数，请简述一种与上述各方法不同的实验方法                             。

铁、铝及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用。
Ⅰ．某研究性学习小组对某硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）热分解进行研究。该小组同学称取a g硫酸亚铁晶体样品按下图图1高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究，并通过称量装置B的质量测出x的值。

（1）装置B中硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6 g，说明产物中有水，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有            。
（2）实验中要持续通入氮气，否则测出的x会          （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中还残留红棕色固体Fe₂O₃。
（4）从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一种物质SO₃，写出FeSO₄分解的化学方程式                        。
（5）某研究所利用SDTQ 600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量-分解温度的关系图如上图图2。根据两种热分解实验的有关数据，可计算出FeSO₄•xH₂O中的x=                 。
Ⅱ．铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。
①检验滤液B中是否还含有铁元素的操作方法为：                      。
②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为            （填选项编号）。
a．氢氧化钠溶液      b．硫酸溶液      c．氨水      d．二氧化碳
③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：
边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、            （填操作名称）、过滤、洗涤。
（2）SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为             （填选项编号）。

分高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

（1）反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl₂反应生成的是KClO₃。写出在温度较高时KOH 与Cl₂反应的化学方程式                           ，当反应中转移5 mol电子时，消耗的氯气是                   mol。
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是                     （填编号）。

A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使KClO3转化为 KClO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为                             。
（4）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净                               。
（5）高铁酸钾(K₂FeO₄)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：       FeO₄²¯ +      H₂O =        Fe(OH)₃(胶体) +     O₂↑ +         ，完成并配平上述反应的离子方程式。

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理。
①氯化铁做净水剂______________________；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板_________________________。
（2）吸收剂X的化学式为                    ；氧化剂Y的化学式为____________。
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄＝K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因_____            。
（5）K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄²+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH+3O₂↑。在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用                   （填序号）。

A．H2O

B．稀KOH溶液、异丙醇

C．NH4Cl溶液、异丙醇

D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（6）可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2-＋CrO₂^-＋2H₂OCrO₄^2-＋Fe(OH)₃↓＋OH^-
②2CrO₄^2-＋2H^＋Cr₂O₇^2-＋H₂O
③Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
现称取1．980 g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤滤液定容于250 mL容量瓶中。每次取25．00 mL加入稀硫酸酸化，用0．1000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。则上述样品中高铁酸钾的质量分数为             。

［化学—选修（二）化学与技术］常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是                            。
（2）操作A的名称为                  。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                      （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为            。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为 2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有          mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该应的化学方程式：                    。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下           强。

(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是           。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见：             ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是              。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为             ；溶液的pH对[Fe₂(OH) _x(SO₄)_y]_n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：             。

图1                   图2
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为               。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，          ，得到明矾晶体。

Ⅰ.某同学设计如下实验方案，以分离KCl和BaCl₂两种固体混合物，试回答下列问题（已知存在反应：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O）

（1）操作①一般在____________（填仪器名称）中进行，操作②中玻璃棒的作用是             。
（2）试剂a是            （填化学式），试剂b是            （填试剂名称）。
（3）证明固体C中存在Cl^－的方法是__________________________
Ⅱ.从海水中提取的粗盐含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2等离子，为制备精盐可使用以下试剂：①Na₂CO₃溶液 ②BaCl₂溶液 ③NaOH溶液。
（1）加入试剂的合理顺序是         （填选项）。
a．①②③      b．②①③      c．③①②      d．③②①
（2）加入过量Na₂CO₃溶液的作用是                       。

为了证明（NH₄）₂Fe（SO₄）₂·6H₂O（硫酸亚铁铵晶体）的成分中含有NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和H₂O，下列实验叙述中不正确的是

A．取少量硫酸亚铁铵晶体放入试管，加热，试管口有液体生成，则可证明晶体的成分中含有结晶水

B．硫酸亚铁铵晶体溶于水，得淡绿色溶液，滴入2滴KSCN溶液，溶液不显红色，再滴入几滴新制氯水，溶液变为红色，则可证明晶体的成分中含有Fe^2+

C．硫酸亚铁铵晶体溶于水，加少量稀盐酸，无现象，再滴入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可证明晶体的成分中含有SO4^2-

D．取少量硫酸亚铁铵晶体放入试管，加入少量稀NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，则可证明晶体的成分中含有NH4^+

（1）某学习小组用0.80 mol/L标准浓度的烧碱溶液测定未知浓度的盐酸。
①用滴定的方法来测定盐酸的浓度，实验数据如下所示：

实验编号	待测HCl溶液的体积/mL	滴入NaOH溶液的体积/mL
1	20.00	22.00
2	20.00	22.10
3	20.00	21.90

该未知盐酸的浓度为_____________（保留两位有效数字）
②滴定管如下图所示，用___________滴定管盛装标准浓度的氢氧化钠溶液 （填“甲”或“乙”）。

③下列操作会使所测得的盐酸的浓度偏低的是               。
A．盛装待测液的锥形瓶用水洗后未干燥
B．滴定前，碱式滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失
C．碱式滴定管用蒸馏水洗净后，未用标准氢氧化钠溶液润洗
D．读碱式滴定管的刻度时，滴定前仰视凹液面最低处，滴定后俯视读数
（2）某课外活动小组为了测定某氯化锶（SrCl₂）样品的纯度，设计了如下方案：
称取1.0 g样品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO₃ 2.38 g的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^－外，不含其他与Ag^＋反应生成沉淀的离子），Cl^－即被全部沉淀。然后用含Fe^3＋的溶液作指示剂，用0.2 mol·L^－1的NH₄SCN标准溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag^＋以AgSCN白色沉淀的形式析出，以测定氯化锶样品的纯度。
请回答下列问题：
①判断滴定达到终点的现象是___________________。
②考虑Ag^＋和Fe^3＋在酸或碱性溶液中的存在形式，在实施滴定的溶液以呈_____________（选填“酸性”“中性”或“碱性”）为宜。
③在终点到达之前的滴定过程中，两种沉淀表面会吸附部分Ag^＋，需不断剧烈摇动锥形瓶，否则会使n（Cl^－）的测定结果_____________（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

甲、乙两个实验小组分别进行“测定Na₂CO₃和NaCl混合物中Na₂CO₃含量”的实验．
（1）甲组：沉淀分析法
把一定量的混合物溶解后加入过量CaCl₂，然后将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、称量．确定CaCl₂溶液是否过量的方法是                 ，判断沉淀是否洗净的操作是                     ．
（2）乙组：气体分析法

用如图装置进行实验，为了减少误差，分液漏斗中应该用           溶液，B中应该用         溶液，选用该溶液后实验结果还是不准，请问是        （填“偏高”、“偏低”或“无影响”），原因是                 ．
（3）请你设计一个与甲、乙两组操作不同的实验方案，测定混合物中Na₂CO₃的含量．
方案：                        ．
用到的主要试剂：                           ．
用到的玻璃仪器：                          （至少2件）．