高中化学物质检验实验方案的设计试题

已知硫酸铜在加热条件下发生分解反应，生成氧化铜、二氧化硫、三氧化硫和氧气。请用下图所示装置，测定硫酸铜在加热分解时产生的各物质与参加反应的硫酸铜的物质的量的关系。

实验测得数据和有关结果如下：
①准确称得无水硫酸铜 2.4 g；
②测出量筒中水的体积，折算成标准状态下气体的体积为112 mL；
③干燥管在实验后质量增加1.28 g；
④实验结束时装置B中的NaHSO₃溶液变为Na₂SO₄溶液（不含其他溶质）。
请回答下列问题：
（1）装置B的作用是                     ；发生的化学方程式________________________。
（2）装置C的作用是__________________；干燥管收集到的物质是__________   。
（3）实验数据测出后，计算出氧气的物质的量有________mol；并据此计算出SO₂为_________mol，SO₃为___________mol。

(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。

从海水中提取镁的工艺流程如图所示。

下列说法错误的是

A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富

B．步骤⑦电解MgCl2时阴极产生氯气

C．步骤⑥可将晶体置于HCl气氛中脱水

D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应

现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置

I．探究该合金的某些性质：
（1）取a g合金粉末放人蒸馏烧瓶，并加入足量浓H₂SO₄，A、B中均无明显现象，原因是_______；
（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，请写出此时合金中成分铁的化学反应方程式_____；
（3）反应一段时间后，将C中所吸收的气体通入以下溶液中，判断能否产生沉淀，若不能则写“否”，若能则写出相应的沉淀成分：氯水和氯化钡溶液____，氨水和氯化钡溶液_____；
II．测定样品中碳的质量分数：
（4）装置F的作用__________________________________________________________；
（5）若将SO₂气体通入含有n molNa₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体_____________mol。

海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

请填写下列空白：
（1）步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是（   ）
（从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写在空白处）。

A．烧杯

B．坩埚

C．表面皿

D．泥三角

E．酒精灯   
F．干燥器
（2）步骤⑤的仪器名称是             ;
（3）步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是         。
（4）若反应后有Mn²⁺步骤④反应的离子方程式是                            。
（5）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是                          。

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^+

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是           。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中生产普通玻璃的主要原料有                 。
（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

	发生的主要反应
电弧炉	SiO2＋2CSi＋2CO↑
流化床反应器	Si＋3HClSiHCl3＋H2
还原炉	SiHCl3＋H2Si＋3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为                          ；碳化硅又称       ，其晶体结构与       相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl₃大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       。

物质	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸点/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃极易水解，其完全水解的产物为                         。
（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是              。

(Ⅰ)（1）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．实验室用如图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式____________________________________________．
②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________．
③若右图装置中的电源为甲醇-空气-KOH 溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：__________________________________________，净化含1mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH______mol．
(Ⅱ)化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^－的原理如下图所示。

（1）电源正极为           (填A或B)，阴极反应式为                 。
（2）电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm_左－Δm_右)为        g。

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）．

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                       。