高中化学物质检验实验方案的设计试题

下图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程。

(1) 硫酸铜溶液一般呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性，原因是________    (用离子方程式表示）。写出电解硫酸铜溶液的化学方程式：______________(电解过程中，始终无氢气产生)。
(2)细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。细菌冶铜与火法冶铜相比，优点为________________(写出一点即可)。

(3) 用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液。电解浓的氯化铜溶液时发现阴极有金属铜生成，同时阴极附近会出现棕褐色溶液。而电解硫酸铜溶液时，没有棕褐色溶液生成。下面是关于棕褐色溶液成分的探究_：
①有同学认为，阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果，你认为他的猜测是否正确？________(填“正确”或“不正确"），原因是__________
资料1:
一般具有混合价态(指化合物中同一元素存在两种不同的化合价，如Fe₃O₄中的 Fe元索)的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深。
资料2:
CuCl微溶于水，能溶于浓盐酸。
②猜想：棕褐色溶液中可能含有的离子是________(填3种主要离子符号）。
③验证猜想：完成实验方案(配制棕褐色溶液）。
取少量________固体于试管中，加入________使其溶解，再加入________溶液，观察现象。
④已知电解前，U形管中加入了________100mL0.5 mol . L^－1 CuCl₂溶液，电解结朿时电路中一共转移了 0.03 mol电子，且阴极生成0. 64 g铜，则形成的低价阳离子的物质的量为________mol。

从废钒催化剂（主要成分V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂等）中回收V₂O₅的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：

（1）步骤①中废渣的主要成分是      ，③中X试剂为                 。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是                               。
（3）②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）。
R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RAn（有机层） + nH₂SO₄  (水层)为提高②中萃取百分率，应采取的措施是                                   。
（4）请完成④中的反应离子方程式：
□ClO₃^- + □VO²⁺ +□H⁺ =□VO³⁺ + □     +□      
（5）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

 
结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为           。
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有                       。

氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：
2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s) + Q   (Q > 0 )
（1）如用如图装置制取氨气，你所选择的试剂是                  。

制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。 当悬浮物较多时，停止制备。

注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
（2）发生器用冰水冷却的原因是___________ __    _。
（3）液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______。
（4）从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_______（填写操作名称）。为了得到干燥产品，应采取的方法是________（填写选项序号）。
a. 常压加热烘干        b. 高压加热烘干       c. 真空40 ℃以下烘干
（5）尾气处理装置如图所示。双通玻璃管的作用：________      ；浓硫酸的作用：                       、______________        _。

（6）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820 g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为
___________。（精确到2位小数）

氯气是一种重要的化工原料。某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。

（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气，发生装置中除圆底烧瓶和导管外还需用到的玻璃仪器有
                             ；
（2）装置A中盛有的试剂是       ，作用是                          。
（3）若D中品红溶液褪色，则B装置中发生反应的离子方程式是                     
（4）证明FeBr₂与Cl₂发生了氧化还原反应的实验方法是             （填操作方法）。
某研究性学习小组用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液吸收处理上述实验后的尾气。经分析吸收尾气一段时间后，吸收液（呈强碱性）中肯定存在Cl^－、OH^－、CO₃^2- 和SO₄^2－，对于可能存在的其他阴离子，研究小组提出以下3种假设。假设1：只存在SO₃^2－；假设2：只存在ClO^－；假设3：既不存在SO₃^2－，也不存在ClO^－。
（5）学习小组判断同时存在SO₃^2－和ClO^－是不可能的理由是                。
38.现限选以下试剂，设计实验方案，进行实验，请写出实验步骤以及预期现象和结论。
a．3 mol/L H₂SO₄
b．0.01 mol/L KMnO₄
c．1 mol/L BaCl₂溶液
d．淀粉碘化钾溶液
e．酚酞试液
步骤一；取少量吸收液于试管中，滴加3 mol/L H₂SO₄至溶液呈酸性，然后将所得溶液分装于A、B
两试管中。
步骤二：向A试管中滴加少量___________ (填序号)，若溶液_________________（填现象），则假设
1成立。
步骤三：向B试管中滴加少量___________（填序号），若溶液_________________（填现象），则假设2
成立。

海水是巨大的资源宝库。下图是人类从海水资源获取某些重要化工原料的流程示意图。

回答下列问题：
（1）操作A是_________________(填实验基本操作名称)。用何种方法知道海水晒盐的过程中溶液里食盐含量在逐渐提高？________
a．分析氯化钠含量      b．测定溶液密度        c．观察是否有沉淀析出
（2）操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是______（选填编号）。
a．氢氧化钠溶液      b．澄清石灰水      c．石灰乳      d．碳酸钠溶液
（3）向苦卤中通入Cl₂，发生反应的离子方程式是____________________________，操作C是_______________________________。
（4）上图中虚线框内流程的主要作用是_______________________；与之目的相同的流程在上图中还有几处，试指出其中一处________________________。
（5）将MgCl₂转化为Mg时获得的副产品是_____________，用化学方程式表示该物质的某种用途______________________________________。

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。

温度℃ 溶解度 溶质   g/100g水	10	20	30	40	50	60	70
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	37.8
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0
NaHCO3	8.2	9.6	11.1	12.7	14.4	16.4
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.2	60.2

 
实验步骤
Ⅰ、化盐与精制：①粗盐(含Ca²⁺、Mg²⁺、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V₁ mL。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，如何判断样品含有NaHCO₃                                                       。

用霞石岩（主要成份Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：
已知：NaHCO₃溶液的pH约为8~9，Na₂CO₃溶液的pH约为11~12。

溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度见图，根据题意回答下列问题：

（1）固体M的化学式是__________， X物质是___________。
（2）实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是 __________，滤液W中主要含有的离子有__________________。
（3）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是_______________________________________。
（4）操作Ⅰ是_________（填写名称），操作Ⅱ是 _______(选填编号)。
a．趁热过滤     b．冷却过滤    c．蒸馏      d．灼烧
（5）碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是____________________，产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是________(写化学式)。
（6）实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度，为提高实验精度，T试剂最好是____________；操作Ⅲ的名称是_______________。

某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实验，并探究固体产物成分(图中夹持及尾气处理装置均已略去)。

（1）装置B中发生反应的化学方程式是                                    。
（2）虚线框图C的气体收集装置是下图中的           （选填字母编号）。

（3）反应停止，待B管冷却后，称量，得到固体质量为28．8g。再向固体中加入过量稀盐酸充分反应，并进行如下实验： 

试剂a的化学式是            ，试剂b的化学式是            ；加入新制氯水后溶液红色加深的原因是(用离子方程式表示)                                  。
（4）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现请对褪色原因进行探究。首先提出假设。假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；假设2：
                                                                  ；为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是                                       
                                                                       。
（5）根据所给数据，可计算出反应后B装置中铁元素的质量分数为              。

某校化学小组的同学进行以碳棒为电极电解氯化铜溶液时发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，设计了如下过程：
Ⅰ、有关资料
铜的化合物颜色性质如下：

物质	颜色、性质	物质	颜色、性质
氢氧化铜Cu(OH)2	蓝色固体不溶于水	硫酸铜（CuSO4）	溶液呈蓝色
氧化亚铜（CuO）	红色固体不溶于水	氯化铜（CuCl2）	溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色
氯化亚铜（CuCl）	白色固体不溶于水	碱式氯化铜	绿色固体不溶于水

Ⅱ、探究实验
（1）提出假设：①红色物质一定有铜，还可能有Cu₂O；②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为CuCl
（2）实验验证：取电解CuCl₂溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥，连接下列装置进行实验，验证阴极产物
实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，无水硫酸铜不变色。
①碳棒上的红色物质是否有Cu₂O        （填“是”或“否”），理由是               
                          ；②在c装置后将气体通入            中，若出现白色沉淀，可说明提出假设②中的白色物质一定存在；③写出装置b中发生反应的化学方程式：
                                                             。
（3）问题讨论：
①电解CuCl₂溶液后的阴极上发生的反应为：Cu²⁺+2e^-＝Cu和                  ；②用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液，观察阴极碳棒表面出现的现象红色物质附着，无白色物质，加入              后继续电解，出现白色物质。

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组通过实验探究某红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。
设计探究实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
（1）若只有Fe₂O₃，则实验现象是_____________。
（2）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则此过程中的离子反应为：
____________________________。
（3）经实验分析，确定红色粉末为Cu₂O和Fe₂O₃的混合物。实验小组欲测定Cu₂O的质量分数。已知Cu₂O在空气中加热生成CuO。
测定流程：

实验中操作A的名称为_____________。
灼烧过程中，所需仪器有：酒精灯、玻璃棒、_____________等（夹持仪器除外）。
（4）写出混合物中Cu₂O的质量分数的表达式_____________。
实验小组欲利用红色粉末制取较纯净的胆矾（CuSO₄•5H₂O）。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH如下：

实验室有下列试剂可供选择：

A．氯水

B．H2O2

C．NaOH

D．Cu2(OH)2CO3

实验小组设计如下实验方案制取胆矾：

（5）用试剂编号表示：试剂l为_____________，试剂2为_____________。
（6）为什么先“氧化”后“调节pH”？pH控制范围为多少？__________________________________

对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。
【实验1】用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应，实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外，在铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu₂S。查阅资料：CuS和Cu₂S均为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧，均转化为CuO和SO₂。为了探究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如下实验：


（1）上述实验装置除了有尾气吸收装置外，还有一个显著的优点是                 。
（2）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有             。
（3）确定乙是否煅烧完全的操作是                                            。
（4）煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为                                  。
【实验2】某化学兴趣小组设计了如下实验装置（尾气吸收装置未画出），探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性强弱。

（5）根据下列实验操作和现象，填写实验结论。

实验操作	实验现象	结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。	D装置中：溶液变红 E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，CCl4层无明显变化。	Cl2、Br2、Fe^3+的氧化性由强到弱的顺序为：

 
（6）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了异常的变化：D装置中，红色慢慢褪去；E装置中，CCl₄层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：

ⅰ．(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2＞(SCN)2。 ⅱ．Cl2和Br2反应生成的BrCl呈红色，沸点约5℃，与水发生水解反应。 ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水。

 
①请用平衡移动原理（结合化学用语）解释Cl₂过量时D中溶液红色褪去的原因____             ；
请设计简单实验证明上述解释                                          。
②欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO₃溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因                              。

精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空：
（1）工业氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2—、Br^—等杂质离子，可按如下步骤进行精制，完成各步内容。
①溶解；②加入试剂至Fe³⁺、SO₄^2—沉淀完全，煮沸；③_____________________；④加入盐酸调节pH；
⑤___________________（除Br^—）；⑥蒸干灼烧。
步骤②中，依次加入的沉淀剂是NH₃·H₂O、________、________。
证明Fe³⁺已沉淀完全的操作是_________________________________________________。
（2）有人尝试用工业制纯碱原理来制备K₂CO₃。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体，充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧，结果无任何固体残留，且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
写出生成白色晶体的化学方程式：___________________________________________。
分析该方法得不到K₂CO₃的原因可能是_______________________________________。
（3） 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应，位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______（填“阴”、“阳”或“所有”）离子通过。
（4）科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步（若干步已合并，条件均省略）。请写出第⑤步反应的化学方程式。
第①、②步（合并）：2KCl + 4HNO₃→ 2KNO₃ + Cl₂ + 2NO₂ + 2H₂O
第③、④步（合并）：4KNO₃ + 2H₂O → 4KOH + 4NO₂ + O₂
第⑤步：____________________________________________
总反应：4KCl + O₂ + 2H₂O → 4KOH + 2Cl₂
与电解法相比，该方法的优势可能是______________。

某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：

（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式：                                                 。
（2）由滤液A制AlCl₃溶液的途径有①和②两种，途径②中通入的某气体（固态时可用于人工降雨），写出该气体的电子式     。你认为较合理的途径是    （填①或②），理由是：                          。
（3）滤液E若放置在空气中一段时间后，溶液中的阳离子除了和外，还可能存在           （用离子符号表示），检测该离子的方法是                               。
（4）用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是：                          、                               。
（5）途径④发生的反应的化学方程式为：                                                       。
（6）实验室从CuSO₄溶液制取胆矾，操作步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、          、自然干燥。

有学生用五氧化二磷作为乙醇脱水制乙烯的催化剂，进行相关实验。按右表所示的量和反应条件在三颈瓶中加入一定量P₂O₅，并注入95%的乙醇，并加热，观察现象。

实验	P2O5 /g	95%乙醇量/ mL	加热方式
实验1	2	4	酒精灯
实验2	2	4	水浴70℃

 

实验结果如下：

实验	实验现象
三颈瓶	收集瓶	试管
实验1	酒精加入时，立刻放出大量的白雾，开始有气泡产生，当用酒精灯加热时，气泡加快生成并沸腾，生成粘稠状液体。	有无色液体	溶液褪色
实验2	酒精加入时，有少量白雾生成，当用水浴加热时，不产生气泡，反应一个小时，反应瓶内生成粘稠状液体	有无色液体	溶液不褪色

 
根据上述资料，完成下列填空。
（1）写出乙醇制乙烯的化学方程式                                      。
（2）上图装置中泠凝管的作用是___________，进水口为（填“a”或“b”）______，浓硫酸的作
用是             。
（3）实验1使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是___________。
（4）实验2中，水浴加热所需仪器有        、        （加热、夹持仪器、石棉网除外）。
（5）三颈瓶、收集瓶中的液体经检验为磷酸三乙酯，写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式
_____________________，P₂O₅在实验1中的作用是______________________ 。
（6）根据实验1、2可以推断：
①以P₂O₅作为催化剂获得乙烯的反应条件是____________
②P₂O₅与95%乙醇在加热条件下可以发生的有机反应的类型是________反应。

工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^－和SO₄^2—等杂质，提纯工艺线路如图所示：

Ⅰ．碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：

Ⅱ．有关物质的溶度积如下

物质	CaCO3	MgCO3	Ca（0H）2	Mg（OH）2	Fe（OH）3
Ksp	4.96×10^－^9	6.82×10^－^6	4.68×10^－^6	5.61×10^－12	2.64×10^－^39

 
回答下列问题：
（1）加入NaOH溶液时，反应的离子方程式为             。向含有Mg²⁺、Fe³⁺的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=      。
（2）“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2—外，还含有           等离子。
（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线进行循环使用。请你分析在实际工业生产中是否可行：       （填“可行”或“不可行”），并说明理由：            。
（4）已知：Na₂CO₃·10H₂O（s）Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）="+532.36" kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O（s）Na₂CO₃·H₂O（s）+9H₂O（g）   ="+473.63" kJ·mol^－1
写出Na₂CO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式：                             。