高中化学物质检验实验方案的设计试题

1－乙氧基萘是一种无色液体，密度比水大，不溶于水，易溶于乙醇，熔点5.5℃，沸点267℃。1－萘酚（性质与苯酚相似）熔点96℃，沸点278℃，微溶于水，易溶于乙醇，乙醇的沸点为78.5℃。1－乙氧基萘常用作香料，也可合成其他香料。实验室制备1－乙氧基萘的过程如下：
＋C₂H₅OH＋H₂O
1－萘酚                      1－乙氧基萘
（1）将72g1－萘酚溶于100mL无水乙醇中，加入5mL浓硫酸混合。将混合液置于如图所示的容器中加热充分反应。实验中使用过量乙醇的原因是                            。烧瓶上连接长直玻璃管的主要作用是                                     。

（2）反应结束，将烧瓶中的液体倒入冷水中，经处理得到有机层。为提纯产物有以下四步操作：①蒸馏；②水洗并分液；③用10%的NaOH溶液碱洗并分液；④用无水氯化钙干燥并过滤。正确的顺序是       （填序号）。
A．③②④①     B．①②③④    C．②①③④
（3）实验测得1－乙氧基萘的产量与反应时间、温度的变化如图所示，时间延长、温度升高，1－乙氧基萘的产量下降的原因可能是                               、                            。

（4）某同学推测经提纯的产品可能还含有1－萘酚、乙醇、硫酸和水等杂质，设计了如下方案进行检验，请在答题卡上完成表中内容。

实验目的	实验操作	预期现象和结论
①用金属钠检验1－乙氧基萘是否纯净	取少量经提纯的产品于试管A中，加入金属钠	若               ，则产品纯净； 若               ，则产品不纯。
②检验经提纯的产品是否含有1－萘酚		若             ，则含有1－萘酚； 若              ，则不含1－萘酚。

 

实验室制备肉桂酸的化学方程式为：

副反应：
药品物理常数

主要实验装置和步骤如下：

(I) 合成：
向装置1的三颈烧瓶中先后加入3g新熔融并研细的无水醋酸钠、3mL新蒸馏过的苯甲醛和 5.5mL乙酸酐，振荡使之混合均匀。在150~170℃加热回流40min,反应过程中体系的颜色会逐 渐加深，并伴有棕红色树脂物出现。
(II)分离与提纯：
①向反应液中加30mL沸水，加固体碳酸钠至反应混合物呈弱碱性。
②按装置2进行水蒸气蒸馏，在冷凝管中出现有机物和水的混合物，直到馏出液无油珠。
③剩余反应液体中加入少许活性炭，加热煮沸，趁热过滤，得无色透明液体。
④滤液用浓盐酸酸化、冷水浴冷却、结晶、抽滤、洗涤、重结晶，得肉桂酸无色晶体。 回答下列问题：
（1）合成过程中要求无水操作，理由是______。将含结晶水的醋酸钠加热制无水醋酸钠，观察到盐由固体→液体→固体→液体。第一次变成液体的原因是_____。
（2）合成过程的加热回流，要控制皮应呈微沸状态，如果剧烈沸腾，可能导致（）
A．使肉桂酸蒸出影响产率
B．使乙酸酐蒸出影响产率
C．肉桂酸脱羧成苯乙烯，进而生成苯乙烯低聚物，甚至生成树脂状物
D．反应变缓慢
（3）仪器A的名称_____:玻璃管B的作用_____。
（4）分离和提纯操作中，步骤①加Na2CO3目的是_____。
（5）水蒸气蒸馏就是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物中，使该有机物在 ,低于100⁰C的温度下，与水共沸而随着水蒸气一起蒸馏出来。步骤②的目的____，蒸馏结束后先____,再____，以防倒吸。
（6）步骤③加活性炭目的是____:若趁热过滤在抽滤装置中进行，下列操作错误的是（）
A．布氏漏斗和滤纸要事先用沸水预热
B．各步操作的动作一定要快
C．为防止滤纸破损，混和液必须用玻璃棒引流至布氏漏斗
D．吸滤瓶内的溶液可直接从支管口倒出

未来生活中金属钛的运用越来越广泛，如可在催化剂TiO₂作用下，先用NaClO将CN^－(毒性很强)氧化成CNO^－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN^－被处理的百分率。

将浓缩后含CN^－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^－的浓度为0.05mol·L^－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：
（1）乙中反应的离子方程式为__________________________________。
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN^－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是______（填字母）。
a．饱和食盐水   b．饱和NaHCO₃溶液  c．浓NaOH溶液   d．浓硫酸
（3）丁在实验中的作用是____________________________，装有碱石灰的干燥管的作用是____________________________。
（4）戊中盛有含Ca(OH)₂0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN^－被处理的百分率等于________，请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低_________？简要说明可能的原因________________________________________________________。
（5）请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂）  
_________________________________________________________________________

工业上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物）制备净水剂BAC〔Al₂(OH)_nCl_6-n〕的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是______;滤渣I的主要成分是______ (填化学式)。
（2）步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中有色离子为______(填化学式）;随后溶液又变为棕黄色，相关离子反应方程式为______;
步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是____________。
（3）步骤②中加入适量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的:一是生成BAC;二是___________；巳知BAC的分散质粒子大小在1 nm〜100 nm之间，由此区别滤液I与BAC两种液体的物理方法是______;若Ca(OH)₂溶液过量,则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式______。
（4）若0.1 molAlCl3在某温度下溶于蒸馏水，当有5℅水解生成Al(OH)₃溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式____________。

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

（1）酸浸后加入H₂O₂的目的是          。调pH步骤中加入的试剂最好是        （填化学式）。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有              。
（2）煮沸CuSO₄溶液的原因是                 。向CuSO₄溶液中加入一定量的NaCl、Na₂SO₃，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式            。
（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96．50%为国家合格标准。称取所制备的CuCl样品0．2500g置于一定量的0．5mol·L^-1FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L^-1的Ce（SO₄）₂溶液滴定，到达终点时消耗Ce（SO₄）₂溶液24．60mL。有关的化学反应为：
Fe^3＋＋CuCl＝Fe^2＋＋Cu^2＋＋Cl^－，Ce^4＋＋Fe^2＋＝Fe^3＋＋Ce^3＋。通过计算说明该CuCl样品  （填“符合”或“不符合”）国家标准。
（4）25℃时，K_SP [Fe（OH）₃]= 4.0×10^-38。Fe³⁺发生水解反应Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋，该反应的平衡常数为           。

工业生产纯碱的过程如下：

完成下列填空：
（1）粗盐水（含杂质离子Mg²⁺、Ca²⁺），加入沉淀剂A、B除杂质(A来源于石灰窑厂），则沉淀剂B 的化学式为                                    。
（2）实验室模拟由滤液制备滤渣的装置如下：

①图1中装置和图2中装置的连接方法为a接                ，b接               ，f接c。
②图2中试剂瓶内发生的化学反应方程式为                                  。
③实验中要求通入的NH₃过量之后再通入CO₂气体，检验通入的NH₃已过量的实验操作是      。
（3）操作⑤煅烧后的纯碱中含有未分解的碳酸氢钠。某同学称取该纯碱样品m g，再充分加热至质量不再变化时称得剩余固体的质量为n g，则纯碱样品中碳酸钠的质量分数为              。
（4）现有25℃下，0.1mol/LNH₃·H₂O溶液和0.1mol/LNH₄Cl溶液，将两份溶液等体积混合测得溶液的pH=9，下列说法正确的是                            （填代号）。
a．0.1mol/L NH₄Cl溶液与混合后溶液中导电粒子的种类和数目均相同
b．混合后的溶液中，c(NH₃·H₂O)＞c(Cl^-)＞c(NH₄⁺)＞c(OH^-)＞c(H⁺)
c．由题意可知，NH₃·H₂O的电离程度大于同浓度的NH₄Cl的水解程度
d．混合前两份溶液的pH之和大于14

某科研小组以难溶性钾长石（K₂O•Al₂O₃•6SiO₂）为原料，提取Al₂O₃、K₂CO₃等物质，工艺流程如下：
 
（1）煅烧过程中钾长石中的钾元素和铝元素在Na₂CO₃作用下转化为可溶性的NaAlO₂和KAlO₂，写出Al₂O₃转化为NaAlO₂的化学方程式是：                              。
（2）已知NaAlO₂和KAlO₂易发生如下水解反应：AlO₂^—+ 2H₂O  Al(OH)₃ + OH^— ，“浸取”时应保持溶液呈           性（填“酸”或“碱”）。
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是                              （用离子方程式表示）。
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是               、               和水。
（5）以Al₂O₃为原料，以石墨为电极，通过电解法可制得金属铝。电解池中接电源负极的一极的电极反应式是                   。长时间电解后，需要更换新的石墨电极的是        极（填“阴”或“阳”）。

某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，取该矿样为原料生产CuC1₂·2H₂O晶体。

已知：常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。

金属离子	氢氧化物开始沉淀的pH	氢氧化物沉淀完全的pH
Fe^2+	7.0	9.0
Fe^3+	1.9	3.2
Cu^2+	4.7	6.7

 
回答下列问题：
（1）步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中，可使用常见化学物质利用右图所示装置制取氧气，试写出熟悉的符合上述条件的两个化学方程式：______、______

（2）培烧产生的尾气中含有的一种气体是形成酸雨的污染物，若将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：______、______
（3）步骤②酸浸过程中，需要用到3mol·L^-1的盐酸100mL，配制该盐酸溶液时，除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的仪器有_________
（4）步骤④加入物质X的目的是_____，物质X可以选用下列物质中的_____。
A．氢氧化钠     B．稀盐酸    C．氨水      D．氧化铜
（5）当溶液中金属离子浓度低于1×10^-5 mol·L^-1时，认为该金属离子沉淀完全，则K_sp[Fe(OH)₂]= _____。

某课外活动小组对一氧化碳还原氧化铁的实验中最后的产物产生浓厚的兴趣，试通过实验来探究其成分。
Ⅰ．实验装置：

用一氧化碳还原氧化铁的实验装置
该装置B中发生的离子方程式是                                       
装置B的作用是                                    
Ⅱ．实验现象：玻璃管A中的粉末由红色逐渐变为黑色时，停止加热，继续通一氧化碳，冷却到室温，停止通气，同时观察到澄清的石灰水变浑浊。
Ⅲ．实验结论：
甲认为：依据上述实验现象可以判断出生成的黑色固体为金属铁。
乙认为：仅从上述实验现象，不足以证明生成的黑色固体为金属铁，她增加了一个实验：用磁铁靠近生成的黑色固体，看到有黑色固体被磁铁吸引。于是得出生成的黑色固体为金属铁的结论。
请你通过该反应的相关资料对他们结论作出判断并通过实验检验其合理性：
（1）在一定条件下：一氧化碳与氧化铁在加热条件下，可发生如下反应
3Fe₂O₃+CO2Fe₃O₄+CO₂ 
Fe₃O₄+4CO4Fe+4CO₂ 
（2）四氧化三铁（Fe₃O₄）为黑色固体，有强磁性，能够被磁铁吸引。
甲、乙同学的结论：                             你对此评价的理由是：      
                                                            
Ⅳ．实验探究
对反应后固体成分提出假设：
假设1：反应后固体中只有Fe；
假设2：反应后固体中只有Fe₃O₄；
假设3：反应后固体中_______________________
为确定实验中最后的产物的成分，丙同学设计如下实验，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程，并将答案写在答题卡相应位置。
限选试剂和仪器： 1mol/LCuSO₄ 、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L盐酸、0.01mol/L氯水、试管、玻璃棒、胶头滴管。

实验操作	预期现象和结论
步骤一：取硬质玻璃管中固体产物少量分别于A、B试管中，加入足量1mol/LCuSO4溶液、搅拌溶解。	（1）若A试管中黑色固体不溶解，并且没有观察到其他现象，则黑色固体为        （2）若B试管中有红色固体析出，则说明黑色固体中含有Fe。
步骤二：对试管B中溶液过滤，将所得固体洗涤干净后，加足量1mol/L盐酸后，再依次分别加入适量0.01mol/L氯水、少量0.01mol/L KSCN溶液	（1）若溶液不变红色，则          （2）若溶液变红色，则

 
Ⅴ．延伸探究：丁同学试图通过反应前后固体质量的变化来确定黑色固体的成分，你认为可行吗？（假设氧化铁在反应中完全反应）              （填“行”或“不行”）理由是                                                              。

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                                  

纳米材料二氧化钛(TiO₂)可做优良的催化剂。

资料卡片
物质	熔点/℃	沸点/℃
SiCl4	－70	57.6
TiCl4	－25	136.5

 

Ⅰ. 工业上二氧化钛的制备方法：
① 将干燥后的金红石(主要成分为TiO₂，主要杂质SiO₂)与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl₂反应，制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄。
② 将SiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄。
③ 在TiCl₄中加水、加热，水解得到沉淀TiO₂·xH₂O。
④ TiO₂·xH₂O高温分解得到TiO₂。
(1) 根据资料卡片中信息判断，TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是_____，分离二者所采取的操作名称是__。
(2) ③中反应的化学方程式是____________________________________________。
(3) 若④在实验室完成，应将TiO₂·xH₂O放在________________(填仪器名称)中加热。
Ⅱ. 据报道：能“吃废气”的“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂，TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H₂O₂。
(４) H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的____________(填“氧化性”或“还原性”)。
（５）. 某研究性学习小组用图装置模拟“生态马路”清除CO的原理。(夹持装置已略去)若缓慢通入224L(已折算成标准状况)CO气体，结果NaOH溶液增重16.5g，则CO的转化率为___ _________。

(6) 当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是　                    。

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。

实验题：某学生为了验证氢气还原氧化铜的产物，设计了下图所示的实验装置。

⑴ 写出编号仪器的名称： ①______________
⑵ 写出A中反应的离子方程式_____________________________
⑶ 浓H₂SO₄的作用是_____________________
⑷ 本实验需要加热的装置为____________（填字母编号）。
⑸ 写出装置C、D中可观察到的现象：C______               ___，D______              ___
⑹ D中反应每生成1mol水分子，转移的电子数为____________个。

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。

为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示（加热装置和固定装置均已略去），B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是可控制气体流向，用于鼓入空气的双连打气球。

（1） 实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的为
__________________________________。
（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的化学方程式为______________________。 
（3）装置E中开始时出现浅红棕色，原因是__________________________；用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是__________________________________。    
（4）一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是_________________________________；
　　　　　　　　　　　　　　　　。（用化学方程式表示）
（5）装置D的作用是_____________________________________________________。