高中化学物质检验实验方案的设计试题

资料显示:在一定条件下黄铵铁钒在pH=0.5～2.5范围内均能稳定存在，工业上用酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：

根据题意完成下列问题：
（1）步骤（ii）所加试剂起调节pH作用的离子是           (填离子符号)。
（2）在步骤（iii）发生的反应中，加入少量MnO₂的作用是                             
（3）步骤（iv）除去杂质的离子方程式可表示为                                   
（4）实验室模拟碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]的制备，向大试管中加入碳酸钠溶液和硫酸铜溶液，水浴加热至70℃左右，用0.4 mol／L的NaOH溶液调节pH至8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。根据上述碱式碳酸铜的制备方法，请完成以下问题：
①过滤后洗涤的目的是什么                   ；简述如何洗涤沉淀                                                           
②若实验得到a g样品(只含CuO杂质)，取此样品加热至分解完全后，得到b g固体，此样品中碱式碳酸铜的质量分数是                                  

(17分)氮化铝(AlN)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）导管a的主要作用是                                   。
（5）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．H₂O              c．NH₄Cl溶液        d．
（6）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：

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

现有A、B、C、D、E五种强电解质，它们在水中可电离产生下列离子（各种离子不重复）。

阳离子	H^+、Na^+、A1^3+、Ag^+、Ba^2+
阴离子	OH^—、C1^—、CO3^2—、NO3^—、SO4^2—

已知：①A、B两溶液呈碱性；C、D、E溶液呈酸性。
②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生；A溶液与C溶液反应只有气体产生（沉淀包括微溶物，下同）。
③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀；C只能与D反应产生沉淀。
试回答下列问题：
（1）分别写出下列物质的化学式：A          、B          、E              ；
（2）写出A、E反应的离子方程式：                                     ；
（3）将C溶液逐滴加入等体积、等物质的量浓度的A溶液中，反应后溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为：                                  。
（4）已知：NaOH（aq）+HNO₃（aq）=NaNO₃（aq）+H₂O(1);△H =－Q kJ·mol^-1。
写出B与C稀溶液反应的热化学方程式                                     。
（5）在100 mL 0.1 mol·L^-1 E溶液中，逐滴加入40 mL 1.6 mol·L^-1 NaOH溶液，最终得到沉淀物质的量为 
                  mol。

5种固体物质A、B、C、D、E由下表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水。

阳离子	Na^+　 Al^3+Fe^3+　 Cu^2+、　Ba^2+
阴离子	OH^－　Cl^－　CO3^2^－　NO3^－　SO4^－

 
分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：
①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固体；
②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
④B溶液与D溶液混合后无现象；
⑤将38.4 g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 mol·L^－1稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。
（1）据此推断A、C的化学式为：A             ；C             。
（2）写出步骤②中发生反应的化学方程式                                   。
（3）D溶液中滴入石蕊试液，现象是                                          ，
原因是                                            (用离子方程式说明)。
（4）步骤⑤中若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H₂SO₄的体积是               mL。
（5）现用500 mL 3 mol·L^－1的E溶液充分吸收11.2 L CO₂气体(标准状况 下)，反应后溶液中各离子的物质量浓度由小到大的顺序为                                。
（6）若用惰性电极电解A和B的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1 mol，请在坐标系中画出通电后阳极产生气体的体积(标准状况下)V与通过电子的物质的量n的关系(不考虑气体溶于水)。
’

欲探究某矿石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一种或几种组成，探究过程如下图所示。（已知：碳酸不能溶解Al(OH)₃沉淀）

（1）用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为                                                 
（2）下列说法正确的是             
a．酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃                             b．结合质子的能力：CO> AlO₂^－>HCO₃^－
c．稳定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄                        d．离子半径：O^2－＜Al³⁺
（3）滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是                                                 
通过                                          现象说明此矿山中不含Al₂O₃
（4）该矿石和稀HNO₃发生氧化还原反应的离子方程式为                                        
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O₂混合循环通入反应池中，主要两个目的是                                  ，                                ；
若处理该矿石2.36×10³ kg，得到滤渣1.2×10³ kg ，理论上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的体积为      L。

某研究小组以粗盐和碳酸氢铵（NH₄HCO₃）为原料，采用以下流程制备纯碱（Na₂CO₃）和氯化铵（NH₄Cl）。

已知盐的热分解温度：NH₄HCO₃  36℃；NaHCO₃  270℃；NH₄Cl  340℃；Na₂CO₃>850℃
请回答：
（1）从NaCl溶液到沉淀1的过程中，需蒸发浓缩。在加入固体NH₄HCO₃之前进行蒸发浓缩优于在加入NH₄HCO₃固体之后，其原因是           。
（2）为提高NH₄Cl产品的产率和纯度，需在滤液1中加入氨水，理由是         ；步骤X包括的操作有          。
（3）测定NH₄Cl产品的纯度时，可采用的方法：在NH₄Cl溶液中加入甲醛使之生成游离酸（4NH₄Cl+6HCHO=(CH₂)₆N₄+4HCl+6H₂O），然后以酚酞为指示剂，用NaOH标准溶液（需用邻苯二甲酸氢钾基准物标定）进行滴定。
①下列有关说法正确的是           。

A．为了减少滴定误差，滴定管、锥形瓶均须用待装液润洗

B．标准NaOH溶液可以装入带有耐腐蚀旋塞的玻璃滴定管中

C．开始滴定前，不需擦去滴定管尖悬挂的液滴

D．三次平行测定时，每次需将滴定管中的液面调至“0”刻度或“0”刻度以下的附近位置

②若用来标定NaOH标准溶液的邻苯二甲酸氢钾基准物使用前未烘至恒重，则测得NH₄Cl产品的含量比实际含量         （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

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