高中化学物质检验实验方案的设计计算题

(10分)含CuSO₄和H₂SO₄的混合溶液200 mL，其中CuSO₄物质的量浓度为1 mol·L^－1，H₂SO₄物质的量浓度为0.5 mol·L^－1，若用此溶液配成0.2 mol·L^－1 CuSO₄和2 mol·L^－1 H₂SO₄的混合溶液，试求：
(1)所得溶液的体积是多少毫升？
(2)需加入密度为1.84 g·cm^－3，质量分数为98%的浓硫酸多少毫升？

欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0g,量取某浓度的盐酸20mL,第一次往样品中加入盐酸10mL，收集到标准状况下的气体224mL。然后，再往样品中加入盐酸10mL,又收集到标准状况下的气体112mL。试求：
（1）所取盐酸的物质的量浓度；
（2）样品中铝的质量分数。

某混合气体由一种气态烷烃和一种气态烯烃组成，在同温同压下，混合气体对氢气的相对密度为13，在标准状况下，将44.8 L混合气体通入足量溴水，溴水质量增重28.0 g，通过计算回答:
( 1 ) 混合气体中气态烷烃的分子式: _________ 。
( 2 ) 混合气体中两种气体的物质的量之比 _____________ 。
( 3 ) 写出混合气体中气态烯烃可能的结构简式 _________________ 。

漂白粉常用作消毒剂、杀菌剂、漂白剂等。工业上是把氯气通入含水略少于1 ％（质量分数）的消石灰中制得漂白粉。漂白粉是一种混合物，其有效成分是Ca(ClO)₂，商品漂白粉中往往含有Ca(OH)₂、CaCl₂、H₂O等杂质。漂白粉质量高低由“有效氯”（过量浓盐酸与漂白粉作用生成的氯气的质量与漂白粉的质量比）和它保持有效氯的时间来决定的。
⑴ 现称取某漂白粉4.00 g配制成500 mL溶液，准确吸取其中25.00 mL后，加入足量的足量浓盐酸和KI溶液，静置。待反应产生的氯气与KI完全反应后，用0.100 mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定（2Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI），到达终点时消耗20.00 mLNa₂S₂O₃溶液。计算该漂白粉中有效氯的百分含量。
⑵ 某研究性学习小组用上述方法测得一种漂白粉的有效氯为56%。请根据推理和计算判断该实验结果是否准确。
⑶ 某品牌漂白粉的组成可表示为Ca(OH)₂·3CaCl(OCl)·nH₂O，有效氯为35%，n＝   。

为除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2—以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）：

（1）第①步中，操作A是         ，第⑤步中，操作B         ；
（2）第④步中，写出相应的化学方程式（设粗盐溶液中Ca²⁺的主要存在形式为CaCl₂）
                       ，                           ；
（3）若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是                 
                                                                    。

某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取质量为1.96 g的该结晶水合物，配成溶液。加入足量Ba(OH)₂溶液并加热该混合物，生成白色沉淀，随即沉淀变为灰绿色，最后变成红褐色，标况下产生224 mL能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；将沉淀过滤、洗涤并灼烧至恒重，得到固体粉末2.73 g；用足量稀盐酸处理上述粉末，洗涤和干燥后得到白色固体2.33 g。
（1）该结晶水合物含有的两种阳离子是__________和__________，阴离子是__________。写出产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体的离子反应方程式：　　　　　  　　　　。
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式　　　　　　　　　。

某中学化学兴趣小组为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量的10%的稀盐酸在烧杯中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水)。有关实验数据如下表：

	反应前	反应后
实验 数据	烧杯和稀盐酸的质量	石灰石样品的质量	烧杯和其中混合物的质量
134.4 g	10 g	141.1 g

 
请计算（写出计算过程）：
（1）该石灰石中碳酸钙的质量分数；
（2）参加反应10%的盐酸的质量。

现有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液，某同学设计方案分离三种物质，并检验其中的某些离子和物质。
已知：（1）酸性强弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－  （2）部分物理参数如下：

	密度 （g·mL^－1）	熔点 （℃）	沸点 （℃）	溶解性
苯甲酸	1．2659	122．13℃	249℃	微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
苯酚	1．07	40．6	181．9	易溶于乙醇、乙醚，65℃以上能与水互溶
乙醇	0．79	-114．3 °C	78．5	与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂

 
供选择试剂：10%氢氧化钠溶液、0.1mol/L盐酸、0.1mol/LNa₂CO₃、0.1mol/L NaHCO₃、浓溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl₃、0.1mol/L BaCl₂、CO₂、0.1mol/L溴水、澄清石灰水
（1）分离物质流程如下：

①物质C是_____________，操作IV是_____________。
②操作III发生的主要化学反应方程式_________________  _______________________________。
③混合液2中加入生石灰的原因是_______。
（2）该同学检验混合液1中是否含有苯酚和NaHCO₃，以证明酸性的强弱。

实验步骤	现象和结论
①取少量混合液1于试管，滴加________________________， 振荡，静置
②取少量步骤①上层清夜于试管，滴加__________________ ____________________________________________________	澄清石灰水变浑浊 说明混合液1含有HCO3^－
③另取少量混合液1于试管，滴加___________________，振荡	_________________________， 说明混合液1不含有酚羟基

 
（3）称取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固体溶于足量乙醇中，滴加足量饱和NaHCO₃溶液，测得放出的CO₂（标准状况下，不考虑CO₂溶于水）为33.6mL ，则苯甲酸的质量分数为_________________________（只列式，不计算），结果为________。（结果保留1位小数）（苯甲酸的相对分子质量为122，苯酚相对分子质量为94）

以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO₄·7H₂O。
Ⅱ.将FeSO₄·7H₂O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO₄溶液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的浊液。
Ⅳ.将浊液过滤，用90 ℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO₃固体。
Ⅴ.煅烧FeCO₃，得到Fe₂O₃固体。
已知：NH₄HCO₃在热水中会分解。
⑴Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe^3＋，该反应的离子方程式是         。
⑵Ⅱ中，需加一定量酸，该酸最好是             。运用化学平衡原理以及离子方程式简述该酸的作用                                                 。
⑶Ⅲ中，生成FeCO₃的离子方程式是                                    。若FeCO₃浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是                          。
(4)Ⅳ中，通过检验SO₄^2-来判断沉淀是否洗涤干净，检验SO₄^2-的操作是          
(5)已知煅烧FeCO₃的化学方程式是4FeCO₃＋O₂ =2Fe₂O₃＋4CO₂。现煅烧464.0 kg的FeCO₃，得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe₂O₃的质量是        kg。

某结晶水合物，含有两种阳离子和一种阴离子，其中所含元素均为短周期元素。为确定其组成，有同学进行了如下实验：称取9.06 g样品，溶于水，将溶液分成两等份，待用。
①向一份溶液中逐滴加入6 mol·L^-1 NaOH溶液，先观察到有白色沉淀产生，而后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，继续滴加NaOH，白色沉淀又逐渐消失，最后得到无色透明溶液。向其中加入足量BaCl₂溶液，可得不溶于稀盐酸的白色沉淀4.66 g。
②取另一份溶液，加入足量6 mol·L^-1 NaOH溶液，加热，收集到标准状况下的气体224 mL。然后，往溶液中通入足量CO₂，过滤，将所得沉淀洗涤、烘干、灼烧，得白色固体0.51 g。
请回答：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是        、         ；一种阴离子是       。
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式，请写出计算过程。

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

又已知：
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；
②Ba（NO₃）₂晶体的分解温度：592℃； 
③K_SP（BaSO₄）=1．lxl0^－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。试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，反应的化学方程式为：
                                                                         。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为                （填序号）；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba（NO3）2

D．Ba（OH）2

（4）中和I使溶液的pH为4~5目的是                                            ；
结合离子方程式简述原理                                                        。
（5）从Ba（NO₃）₂溶液中获得其晶体的操作方法是                                。
（6）测定所得Ba（NO₃）₂晶体的纯度：准确称取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，称量其质量为m克，则该晶体的纯度为              。

铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO₄溶液向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。写出CuSO₄转变为铜蓝的离子方程式_______________________________。
（2）工业上以黄铜矿CuFeS₂）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜的中间过程会发生反应：2Cu₂O＋Cu₂S6Cu＋SO₂↑，该反应的氧化剂是_____；验证反应产生的气体是SO₂的方法是____________。
（3）图I是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图II是粗铜精炼的装置图，假若用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

①写出A极的电极反应式__________________________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，粗铜板应与__________极（填“A”或“B”）相连；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________。
③当消耗标准状况下1．12LCO时，精铜电极的质量变化情况为_________。
（4）现向一含有Ca^2＋、Cu^2＋的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根据该实验可得出的结论是________（填序号）

A．Ksp(CuCO3)＜Ksp(CaCO3)	B．c(Cu^2^＋)＜c(Ca^2^＋)
C．＞	D．＜

某工厂废液中含有苯酚、乙酸苯酚酌，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^－1 NaOH、0.1 mol•L^－1　KSCN、酸性KMnO₄溶液、FeCl₃溶液、饱和浪水、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：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KBrO₃浓度为0.01667 moL·L^－1的KBrO₃+KBr标准溶液30.00mL，酸化并放置。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：BrO₃^－+5Br^－+6H⁺=3Br₂+3H₂O、I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有      （填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4．5，应该使用      （填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH <5，其目的是      。
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、
         、过滤、       、干燥。
（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是。该反应在溶液中能发生的理由是：                。

（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取ng样品，加入过量         （填写试剂）、溶解、过滤、再加入过量             （填写试剂）、……灼烧、冷却、称量，得干燥固体mg。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为            （用含m、n的代数式表示）。

锰锌铁氧体（Zn_aMn_bFe_cO₄，Fe元素为+3价，Zn、Mn元素化合价相同）是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下：

（1）a、b、c的代数关系式为     。
（2）“除锰”时发生反应的离子方程式为       。
（3）配制溶液A用的玻璃仪器有       、烧杯、玻璃棒及胶头滴管。
（4）准确量取25.00 mL溶液A，二甲酚橙作指示剂，用0.01000mol·L^－1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定其中的Zn^2＋（反应原理为Zn²⁺+H₂Y^2－＝ZnY^2－+2H⁺），至滴定终点时消耗EDTA 标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数（写出计算过程）。