高中化学物质检验实验方案的设计试题

碘酸钾（KIO₃）晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，再将KI和KIO₃的混合溶液电解，将其中的I^―转化为IO₃^―，装置如图。

（1）在反应3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为        。
（2）电解前，将KI和KIO₃混合溶液加入阳极区；将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时，阳极上的电极反应                      ；阴极上得到的气体产物为                 ；
（3）某同学查资料获知：KIO₃在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘，该反应的离子反应方程式为                 ，为确定电解是否完成，需检验阳极区电解液中是否含有I^―，该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验，其它仪器及用品自选，请完成其方案：

实验操作	现象及结论

 
（4）电解完毕，从电解液中得到KIO₃晶体的过程为：

步骤①的操作名称        ，步骤④中洗涤晶体的目的                         。

某铜矿石中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子。某小组在实验室中用浸出-萃取法制备硫酸铜：

（1）操作I为_______。操作II用到的玻璃仪器有烧杯_______
（2）操作II、操作III的主要目的是_______、富集铜元素。
（3）小组成员利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂Cu₂(OH)₂CO₃悬浊液。多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多Cu(OH)₂或Cu₄(OH)₆SO₄。
已知Cu(OH)₂、Cu₂(OH)₂CO₃、Cu₄((OH)₆SO₄均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为 80℃、200℃、300℃。
设计实验检验悬浊液成分，完成表中内容。
限选试剂：2mol•L^－1HCl、1 mol•L^－1H₂SO₄、0.1 mol•L^－1NaOH、0.1 mol•L^－1 BaCl₂、蒸馏水。仪器和用品自选。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量悬浊液，过滤，充分洗涤后，取滤渣于试管中，_______________________________________________________________	说明悬浊液中混__________________________________________,有Cu4( OH)6SO4。
步骤2：另取少量悬浊液于试管中，____________________________	______________， 说明悬浊液中混有Cu( OH) 2。

 
（4）上述实验需要100mL 0.5 mol•L^－1的CuSO₄溶液，配制时需称取_______gCuSO₄•5H₂O (化学式量：250)。

某工厂废液中含有苯酚、乙酸，实验小组对该废液进行探究，设计如下方案：

己知熔点：乙酸16.6℃、苯酚43℃。沸点：乙酸118℃、苯酚182℃。
（1）写出②的反应化学方程式                                       。
（2）②中分离B的操作名称是                                       。
（3）现对物质C的性质进行实验探究，请你帮助实验小组按要求完成实验过程记录，在答题卡上填写出实验操作、预期现象和现象解释。
限选试剂：蒸馏水、稀HNO₃、2moL·L^—1NaOH、0.1 mol •L^—1KSCN、酸性KMnO₄溶     液、FeCl₃溶液、饱和溴水、紫色石蕊试液。

实验操作	预期现象	现象解释
步骤1：取少量C放入a试管，加入少量蒸馏水，振荡。
步骤2：取少量C的稀溶液分装b、c两支试管，往b试管	产生白色沉淀
步骤3：往c试管		C与加入的试剂发生显色反应。

 
（4）称取一定量的C试样，用水溶解后全部转移至1000mL容量瓶中定容。取此溶液  25.00mL，加入浓度为0.0500 moL·L^－1的溴水溶液30.00mL，放置。待反应完全后，加入过量的KI，再用0.1100 moL•L^－1Na₂S₂O₃标准溶液滴定生成的I₂，耗去Na₂S₂O₃标准溶液11.80mL。则试样中C物质的量的计算表达式为：              。 （部分反应离子方程式：I₂+2S₂O₃^2—=2I^—+S₄O₆^2—）

工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂杂质除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是          （写化学式），操作I的名称        。
（2）步骤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）2RA_n（有机层） + nH₂SO₄  (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                                                     。
③中X试剂为                            。
（3）⑤的离子方程式为                                      。
（4）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为             ；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)₃沉淀，则溶液中c(Fe³⁺)<           。〖已知：25℃时，K_sp[Fe(OH)₃]=2.6×10^－39〗
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有              和                      。

发酵粉是一种化学膨松剂，可由小苏打、臭粉（碳酸氢铵）、明矾[KAl(SO₄)₂•12H₂O]中的两种物质组成。某小组为探究不同品牌的发酵粉的化学成分，进行如下实验。
【提出假设】
（1）假设1：由小苏打和臭粉组成
假设2：由小苏打和明矾组成
假设3：由__________________________组成
【方案与流程】
为探究甲品牌的发酵粉的成分，某同学设计如下实验，得到如下现象：

（2）结合步骤①～③分析，气体A为________，该发酵粉的成分为__________________。
（3）若步骤①和②操作不变（现象也相同），将步骤③中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液，观察到有白色沉淀生成，能否确定发酵粉的成分并说明理由：________________，   ____________________________________________________________________。
（4）乙品牌的发酵粉的化学组成可能为假设2情况，请设计实验验证。
实验仪器和用品任选，限选试剂：稀盐酸、0.1 mol/LNaOH溶液，写出实验步骤、预期现象和结论。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量样品溶于足量的盐酸后， 将溶液分成两份，分别装入A、B试管中。
步骤2：_____________________________ __________________________________	________________________证明有Na^+，发 酵粉中有NaHCO3。
步骤3：_____________________________ ___________________________________	___________________________________ _______，结合步骤2中的结论，假设2成立。

 

实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO₄•7H₂O)，有关的工艺流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___________（填编号）；

A．品红溶液	B．紫色石蕊溶液
C．酸性KMnO4溶液	D．溴水

（2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe³⁺，S元素生成单质硫，FeS、O₂、H₂SO₄反应的方程式是                                                             ；
（3）在③中，需加入的物质是___________________________；
（4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_______________________；
（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；
（6）为测量聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验（假设杂质中不含铁元素和硫元素）：称取2.700g样品，将样品溶于足量的盐酸后，滴加过量的BaCl₂；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO₄)]_n，求该聚铁样品中铁元素的质量分数[Mr (BaSO₄) =233、Mr (Fe) =56]。（写出计算过程，结果保留4位有效数字）。

NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应：ClO^－+Cl^－+2H⁺ = Cl₂↑+H₂O，某学习小组拟研究消毒液(主要成分为NaCl和NaClO)的变质情况。
（1）此消毒液中NaClO可吸收空气中的CO₂生成NaHCO₃和HClO而变质。写出化学反应方程式                                                                 。
（2）取适量消毒液放在试管中，加入足量一定浓度的硫酸，有气体放出。通过以下装置检验气体的成分可以判断消毒液是否变质。

限选试剂：98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L^－1 KI-淀粉溶液、1.0 mol·L^－1NaOH、澄清石灰水、饱和NaCl溶液
请完成下列实验方案。

所加试剂	预期现象和结论
试管A中加足量①          ； 试管B中加1%品红溶液； 试管C中加②              。	若A中溶液变蓝色，B中溶液不退色，C中溶液变浑浊。则消毒液部分变质； ③                          则消毒液未变质； ④                        则消毒液完全变质。

 
（3）用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下：
①量取 25.00mL消毒液放入锥形瓶中，加入过量的a mol·L^－1 Na₂SO₃溶液b mL；
②滴定分析。将c mol·L^－1的酸性KMnO₄溶液装入           （填酸式或碱式）滴定管中；KMnO₄和剩余的Na₂SO₃发生反应。当溶液由无色变成浅红色，且保持半分钟内红色不退时，停止滴定，记录数据。重复滴定实验2次，平均消耗酸性KMnO₄溶液v mL；
滴定过程中涉及的反应有：NaClO + Na₂SO₃ = NaCl+ Na₂SO₄ ；
2KMnO₄ + 5Na₂SO₃+ 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O
③计算。消毒液中NaClO的浓度为        mol·L^－1（用含a、b、c、v的代数式表示）。

在实验室模拟工业生产碳酸钠：一定温度下，往一定量饱和NaCl溶液中通入氨气达到饱和后，再不断通入CO₂，一段时间后，出现沉淀，过滤得到NaHCO₃晶体。
（1）该过程的化学方程式：                                                。
（2）加热NaHCO₃得到纯碱制品，实验室可进行此操作的装置是           。
 
A                  B                 C                     D
（3）得到的纯碱制品含有少量NaHCO₃和NaCl，设计实验验证样品中各种组分。试剂和仪器限选用：试管、胶头滴管、过滤装置、Ba(NO₃)₂溶液、NaOH溶液、AgNO₃溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸。

步骤一：取少量制品于试管中，加少量蒸馏水，振荡，溶解。往试管中加入                                        振荡，观察	现象：溶液中产生大量白色沉淀； 结论：                            。
步骤二：将步骤一的浊液过滤，取滤液于试管中B中，加入                       ， 振荡，观察	现象：                           ； 结论：样品中含有NaHCO3。
步骤三：将步骤二的浊液过滤，取滤液于试管C中，                                                        振荡，观察	现象：                           ； 结论：                            。

 
（4）用碘量法测量自来水中残留的Cl₂的浓度：
① 在大锥形瓶中放置过量的KI，加一定量的冰醋酸，准确取水样200mL加入瓶中，迅速塞上瓶塞摇动，水样呈淡黄色，发生反应：Cl₂+2I^－=2Cl^－+ I₂。
②加少许淀粉溶液，用cmol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－，当                                                            ，达到滴定终点。
③重复操作3次，平均读数为V mL，则该样品中残留Cl₂的浓度：         mg/L（Cl的相对原子质量：35.5）

钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，某主要生产BaCO₃的化工厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体及其他副产物，其部分工艺流程如下：

已知：① Fe(OH)₃和Fe(OH)₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2和9.7
② Ba(NO₃)₂在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小
③ K_SP(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_SP (BaCO₃)=5.1×10^－9
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：                                  。
（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：
                                                                    。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为       ；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba(NO3)2

D．Ba(OH)2

（4）废渣2为                    。
（5）操作III为                                 。
（6）过滤3后的母液应循环到容器         中。（填“a”、“b”或“c”）
（7）称取w克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为m克，则该Ba(NO₃)₂的纯度为             （相对分子质量：Ba(NO₃)₂为261，BaSO₄为233）。

乙酰水杨酸俗称阿司匹林，是一种历史悠久的解热镇痛药。合成原理是：

虚框中为提纯原理，是为了除去该反应的副产物：水杨酸酐、乙酰水杨酸水杨酯、乙酰水杨酸酐和聚合物等。水杨酸（熔点158℃）和乙酰水杨酸（熔点135℃）微溶于冷水、可溶于热水和乙酸乙酯。生产流程是：
 
（1）操作I、III的名称是      ；使用热水浴加热的原因是                   。
（2）可以循环利用的是       ；固体2的成份是                            。
（3）为了检验产品中是否含有水杨酸，并进行精制（除去产品中的其它反应物和副产物），进行以下操作，请完成下表：

序号	操作	现象	结论
检 验	取几粒产品晶体投入装适量热水的试管中，振荡	得无色溶液
向试管中滴入       溶液	.	产品中有水杨酸
重 结晶	将粗产品溶于适量的水中，水浴加热，趁热过滤，将滤液                ，抽滤	有晶体析出	精产品

 
（4）用中和法测定产品纯度：
取a g产品溶解于V₁ mL1mol/L的NaOH溶液中，加热使乙酰水杨酸水解，再用1 mol/L的盐酸滴定过量的NaOH，当滴定终点时消耗盐酸V₂ mL；计算出产品纯度为                            （只需列出计算表达式，不必化简。乙酰水杨酸分子量为180）。

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al₂O₃的钒铁矿（FeO×V₂O₅）碱熔法提取V₂O₅。简要工艺流程如下：
   
已知：①焙烧时可发生反应：V₂O₅+Al₂O₃+2Na₂CO₃2NaVO₃+2NaAlO₂+2CO₂↑
②常温下物质的溶解度：NaVO₃～21.2 g /100g水；HVO₃～0.008 g/100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是            。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H₂SO₄浸泡“烧渣A”获取HVO₃的原因是                。
（3）“操作①”包括     、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是     、     。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是    。（填序号）

A                  B                 C                     D
（4）NaVO₃用于原油的脱硫技术，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为                                                     。
（5）V₂O₅还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下：
2V₂O₅(l)+ 5Si(s)+ 5CaO(s)=" 4V(s)+" 5CaSiO₃(s) △H₁ =" —2096.7" kJ/mol
已知：CaSiO₃(s)=" CaO(s)+" SiO₂(s)  △H₂ =" +92.5" kJ/mol
则：2V₂O₅(l)+ 5Si(s)=" 4V(s)+" 5SiO₂(s) △H₃ =                  。

Ba(NO₃)₂可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药等。某生产BaCO₃、BaSO₄的化工厂生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，该厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体（不含结晶水），其部分工艺流程如下：

已知： ①Fe³⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式沉淀完全时，溶液的pH分别为3.2和9.7；
②K_sp(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_sp(BaCO₃)=5.1×10^－9。  
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：         。
（2）酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为             。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为     （填序号），中和I使溶液中的      （填离子符号）的浓度减小。

A．BaCl2

B．Ba(OH)2

C．Ba(NO3)2

D．BaCO3

（4）最后的废渣中除原有的难溶性杂质外还含有               （填化学式）。
（5）测定所得Ba(NO₃)₂晶体的纯度：准确称取m₁g晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量其质量为m₂g，则该晶体纯度的计算表达式为        。（已知Ba(NO₃)₂、BaSO₄的式量分别为261、233）

二氧化氯（ClO₂）是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂，是一种黄绿色的气体，易溶于水。实验室可用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料来制备ClO₂，其流程如下：

（1）写出电解时发生反应的化学方程式：                           。
（2）除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是       。（填字母）

A．饱和食盐水

B．碱石灰

C．浓硫酸

D．水

（3）测定ClO₂（如图）的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO₂气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－)，共用去VmL硫代硫酸钠溶液。

①装置中玻璃液封管的作用是                       ；                   。
②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式   　             。
③滴定终点的现象是：                                                   。
④测得通入ClO₂的质量m(ClO₂)=                  。（用含c、V的代数式表示）（已知：ClO₂的相对分子质量为67.5）
（4）设计实验来确定溶液X的成分，请补充完成实验步骤和现象。

实验步骤	实验现象	实验结论
①		溶液X中含有Na^+
②		溶液X中含有Cl^－

 

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO₂生成。
（1）Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响，完成有关的实验设计表(已知各溶液体积均为5 mL)：

实验编号	T/K	c(Na2S2O3)/ mol·L^－1	c(H2SO4)/ mol·L^－1	实验目的
①	298	0.1	0.1	实验①和②探究温度对该反应速率的影响；实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响
②	308
③		0.2
④		0.1

 
（2）Na₂S₂O₃还具有很强的还原性，Na₂S₂O₃溶液与足量氯水反应的化学方程式为：
________                                     (提示：S元素被氧化为SO)。
（3）现有一瓶Na₂S₂O₃固体，可能含有Na₂SO₄固体，请设计实验验证，写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂： 1 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 HNO₃、1 mol·L^－1 HCl、1 mol·L^－1 NaOH、0.1 mol·L^－1 BaCl₂、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：
步骤3：

利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如图：

（1）流程I中，欲除去粗盐中含有的Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等离子，需将粗盐溶解后，按序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品和操作的顺序可以是        。
a．Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂、过滤、盐酸    b．NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、过滤、盐酸
c．NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂、过滤、盐酸   d．BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH、过滤、盐酸
（2）流程II中，电解饱和NaCl溶液的离子方程式为                。通电开始后，阳极区产生的气体是     ，阴极附近溶液pH会    （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）流程III中，通过反应得到NaHCO₃晶体。下图为NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃、NH₄HCO₃的溶解度曲线，其中能表示NaHCO₃溶解度曲线的是    ，化学反应方程式是       。

（4）流程IV中，所得纯碱常含有少量可溶性杂质，提纯它的过程如下：将碳酸钠样品加适量水溶解、　　 、　   、过滤、洗涤2-3次，得到纯净Na₂CO₃•10H₂O，Na₂CO₃•10H₂O脱水得到无水碳酸钠，已知：
Na₂CO₃·H₂O(s)==Na₂CO₃(s)+H₂O(g)  ΔH₁=+58.73kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O(s)==Na₂CO₃·H₂O(s)+9H₂O(g)  ΔH₂=" +473.63" kJ·mol^－1
把该过程产生的气态水完全液化释放的热能全部用于生产Na₂CO₃所需的能耗（不考虑能量损失），若生产1molNa₂CO₃需要耗能92.36kJ，由此得出：H₂O(g）==H₂O(l) △H =　  。