高中化学物质检验实验方案的设计试题

现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐（钠、镁、钙、铁）的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：

已知：控制溶液pH＝4时，Fe(OH)₃沉淀完全，Ca^2＋、Mg^2＋不沉淀。该同学得出的结论正确的是

A．根据现象1可推出该试液中含有Na^＋

B．根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根

C．根据现象3和4可推出该试液中含有Ca^2^＋，但没有Mg^2^＋

D．根据现象5可推出该试液中一定含有Fe^2^＋

常温下，甲、乙、丙三位同学用实验确定某酸HA是弱电解质的方案分别是：
甲：用pH试纸测定0.1 moI/L HA溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。
乙：①分别取pH=l的HA溶液和稀盐酸各10.00 mL，再加水稀释为100 mL：
②各取相同体积的两种稀释液（适量），同时分别加入纯度和形状大小均相同的锌粒（足量），观察现象，即可证明HA是弱电解质。
丙：将适量的HA溶液和NaOH溶液等体积混合，两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表，分析表中数据可以说明HA是弱电解质。

编号	NaOH/mol·L^－1	HA/mol·L^－1	混合溶液的pH
①	0.1	0.1	pH=9
②	c	0.2	pH=7
③	0.1	0.2	pH＜7

（1）甲的方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH_______1（填“>”、“<”或“=”）。甲进行实验时的具体操作方法是_______________。
（2）在乙的方案的第①步中，需要用到的定量仪器是___________。pH均为1的HA溶液和稀盐酸中，水的电离程度的大小关系是____________（填字母）。
a．HA溶液中水的电离程度大   
b．稀盐酸中水的电离程度大
c．两种溶液中水的电离程度相同
（3）乙的方案中，说明HA是弱电解质的主要现象是_________（填字母）。
A．装稀盐酸的试管中放出H₂的速率快
B．装HA溶液的试管中放出H₂的速率快
C．两个试管中产生气体的速率一样快
（4）丙的方案中，编号②中的c_______（填“>”、“<”或“=”）0.l，该混合液中的离子浓度：c(Na⁺)________（填“>”、“<”或“=”）c(A^－)。
（5）丙的方案中，编号③的数据表明，混合溶液中HA的电离程度比NaA的水解程度：________（填“强”、“弱”或“无法确定”）。

海藻中含有丰富的碘元素(以I^－形式存在)。实验室中提取碘的流程如下：

（1）实验操作③的名称是__________，所用主要仪器名称为__________。
（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是__________(填序号)。
A．酒精(沸点78℃)            B．四氯化碳(沸点77℃)
C．甘油(沸点290℃)           D．苯(沸点80℃)
（3）在操作②中，溶液中生成少量ICl，为消除此杂质，使碘全部游离出来，应加入适量(填序号)_____溶液，反应的离子方程式为               。
A.KIO₃       B.HClO        C.KI       D.Br₂
（4）为使从含碘有机溶液中提取碘并回收溶剂顺利进行，采用水浴加热蒸馏(如图所示)。请指出图中实验装置中错误之处(有几处填几处，下列空白可不填满，也可补充)。

①_________________________，
②_________________________，
③_________________________，
④_________________________。
（5）实验中使用水浴的原因是              ，最后晶体碘聚集在__________(填仪器名称)中。

为测定已变质的过氧化钠的纯度，设计如下图所示的实验；Q为一具有良好的弹性气球，称取一定量的样品放于其中，按图安装的实验装置打开分液漏斗的活塞，将稀H₂SO₄滴入气球中。请填空：

（1）Q内发生反应生成_________种气体，其中的反应有_________个氧化还原反应。
（2）为测定反应生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭（填K₁、K₂或K₃，下同）_________，打开_________。
（3）当上述反应停止，将K₁、K₂、K₃处于关闭状态，然后先打开K₂，再缓缓打开K₁，这时可观察到的现象是_________。
（4）导管a的作用是_________。
（5）b中装的固体试剂是_________，为何要缓缓打开K₁_________。
（6）实验结束时量筒I中有x mL水，量筒II中收集到y mL气体，则过氧化钠的纯度是_________（体积折算到标准状况）。

稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下：

已知：①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）如下表所示；

②不同离子沉淀的pH如图所示。

（1）步骤I中进行原料预处理的目的为_____________。
（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生，该反应的化学方程式为_______________。
（3）步骤Ⅲ中发生的主要反应的离子方程式为_______________。
（4）步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有______，其不能通过直接加碱的方法除去，原因为_____。
（5）步骤V中Y^3＋沉淀完全时，需保证滴加草酸后的溶液中c（C₂O₄^2－）不低于_______mol/L。
(已知：当离子浓度小于10^－5mol/L时，沉淀就达完全；K_sp[Y₂(C₂O₄)₃]=8.0×10^－28)
（6）步骤Ⅵ中草酸钇隔绝空气加热可以得到Y₂O₃，该反应的化学方程式为___________。

(12分)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理：①Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄；
②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式          。
（2）实验装置(如图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为y g，滴定管的读数为amL。
②称取x g AlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入稀硫酸，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞    ，通过分液漏斗加入过量       (填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④                                          (填入该步反应进行的操作)。
⑤记录滴定管的读数为b mL，称得D装置的质量为z g。
（4）数据分析
①AlN的质量分数为             。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为                   (该实验条件下的气体摩尔体积为V_m L)。

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。

实验室常用邻苯二甲酸氢钾（KHC₈H₄O₄）来滴定氢氧化钠的的浓度，反应如下：KHC₈H₄O₄ + NaOH = KNaC₈H₄O₄ + H₂O。若氢氧化钠的溶液浓度为0．1mol·L^-1，到达终点时，溶液的pH约为9.1。
（1）为标定氢氧化钠溶液的浓度，应选      用作指示剂，达到滴定终点时溶液由     色变为     色。
（2）在测定氢氧化钠溶液浓度时，有下列操作:
①向溶液中加入1-2滴指示剂
②向锥形瓶中加20-30ml蒸馏水溶解
③用氢氧化钠溶液滴定到终点，半分钟不褪色
④重复以上操作
⑤准确称取0.4-0.5g邻苯二甲酸氢钾加入250ml锥形瓶中
⑥根据两次实验数据计算氢氧化钠的物质的量浓度。
以上各步中，正确的（填序号）操作顺序是       
（3）上述操作中，将邻苯二甲酸氢钾直接放到锥形瓶中溶解，对实验是否有影响?       
并说明理由:                       
（4）滴定前，用蒸馏水洗净碱式滴定管，然后加待测定的氢氧化钠溶液滴定，此操作对实验结果       （填“偏大”“偏小”或“无影响”）
（5）现准确称取KHC₈H₄O₄（分子量204.2）晶体0.5105g，溶于水后加入指示剂，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH 20 mL，则NaOH溶液的浓度为      （结果保留四位有效数字）。

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

（1）下列实验操作可以达到实验目的的是      （填序号，多填扣分）

A．用铝片与四氧化三铁粉末混合加热进行铝热反应。

B．向蔗糖溶液中加入稀硫酸，加热，冷却后加入新制Cu（OH）2检验水解产物。

C．用酸性高锰酸钾溶液能鉴别乙烷与乙烯。

D．用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的少量乙酸。

E．利用燃烧的方法可以鉴别出羊毛和棉花织品。
（2）请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上（每一项只填写一种方法）。
a、蒸馏 
b、裂解 
c、过滤 
d、裂化 
e、干馏  
f、分馏  
g、电解 
h、皂化
①把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等                ；
②从原油中分离出汽油、煤油、柴油等                ；
③将重油转化为汽油                ；
④将海水淡化                ；
⑤从海水得到的无水MgCl₂中制取金属镁                ；
⑥用油脂制取肥皂_________________。

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                          。

纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，经过滤、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂。
用现代分析仪器测定TiO₂粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
注：NH₄Fe（SO₄)₂是一种复盐。请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_________________________。
（2）检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是_________________________。
（3）配制NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是______________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要下图中的_______（填字母代号）。

（4）滴定终点的现象是__________________________________________。
（5）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g·mol^－1）试样w g，消耗C mol/L NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为___________________。
（6）判断下列操作对TiO₂质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH₄Fe（SO₄)₂溶液有少量溅出，使测定结果__  __。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_________。

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              。

实验室从含碘废液（含有H₂O 、CCl₄、I₂、I^-等）中回收碘，操作过程如下：

（1）向废液中加入Na₂SO₃溶液，发生“还原”反应的离子方程式为            。
（2）“氧化”操作在三颈烧瓶中进行（如图一），将溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl₂。实验用水浴控制在40℃左右的较低温度下进行的原因是       。

（3）某研究小组用图二装置对Cl₂与KI溶液的反应进行探究，发现通入Cl₂一段时间后，KI溶液变为黄色，继续通入Cl₂，则溶液黄色变浅，最后变为无色。研究小组对所得无色溶液中碘元素的存在形态提出了以下假设：
假设一：没有I₂形态；假设二：没有I^－形态；假设三：有IO₃^－形态。
①请设计实验证明假设一成立（试剂自选）。

实验操作	预期现象	结论
		假设一成立

②若假设三成立，请写出生成IO₃^－的离子方程式                                  。
（4）该研究小组还进行了对加碘盐中KIO₃含量测定的如下实验：
①准确称取加碘盐m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的KI，再滴入适量的稀硫酸，充分反应，将所得混合液配成250.00mL待测溶液。移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉试液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，重复3次，测得平均值为V mL。
已知：IO₃^－+ 5I^－+6H⁺ =3H₂O+3I₂，I₂ +2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－。测定时，判断达到滴定终点的现象为           。由测定数据可求得该样品中含KIO₃的质量分数为           （用含m、c、V的代数式表示，Mr（KIO₃）=214 ）。
②在滴定操作正确无误的情况下，用此种测定方法测得的结果往往偏高，其原因是受空气的影响，请用离子方程式表示产生这一影响的原因                       。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质。以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）、重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇）的过程如下图所示。

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解：NaFeO₂ + 2H₂O＝NaOH + Fe（OH）₃↓；
②Cr₂O₇^2－+ H₂O  2CrO₄^2－ + 2H⁺。
请回答：
（1）“焙烧”后的固体产物成分除Na₂CrO₄、NaFeO₂外，还有          （填化学式）
等。写出“焙烧”过程中所发生的氧化还原反应的化学方程式                     。
（2）“焙烧”过程中，所产生X气体的电子式为                         。
（3）“水浸”步骤中，为了提高浸出率，可采取的措施有（请写出两条）：     ；     。
（4）滤渣1的主要成分是               。若要进一步分离滤渣2 中的可酸溶成分，请写出酸溶时发生反应的离子方程式                                         。
（5）含Na₂Cr₂O₇的“混合溶液”经过蒸发并冷却至30～40℃得到的Na₂Cr₂O₇晶体还要进行重结晶，其目的是进一步减少晶体中杂质          （填化学式）的含量。
（6）操作Ⅲ由多步组成，向含Na₂Cr₂O₇的母液中加入KCl固体，最终获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是            、          、过滤、75％乙醇水溶液洗涤、干燥。