高中化学物质检验实验方案的设计填空题

某研究小组以粗盐和碳酸氢铵（NH₄HCO₃）为原料，采用以下流程制备纯碱（Na₂CO₃）和氯化铵（NH₄Cl）。

已知盐的热分解温度：NH₄HCO₃  36℃；NaHCO₃  270℃；NH₄Cl  340℃；Na₂CO₃>850℃
请回答：
（1）从NaCl溶液到沉淀1的过程中，需蒸发浓缩。在加入固体NH₄HCO₃之前进行蒸发浓缩优于在加入NH₄HCO₃固体之后，其原因是           。
（2）为提高NH₄Cl产品的产率和纯度，需在滤液1中加入氨水，理由是         ；步骤X包括的操作有          。
（3）测定NH₄Cl产品的纯度时，可采用的方法：在NH₄Cl溶液中加入甲醛使之生成游离酸（4NH₄Cl+6HCHO=(CH₂)₆N₄+4HCl+6H₂O），然后以酚酞为指示剂，用NaOH标准溶液（需用邻苯二甲酸氢钾基准物标定）进行滴定。
①下列有关说法正确的是           。

A．为了减少滴定误差，滴定管、锥形瓶均须用待装液润洗

B．标准NaOH溶液可以装入带有耐腐蚀旋塞的玻璃滴定管中

C．开始滴定前，不需擦去滴定管尖悬挂的液滴

D．三次平行测定时，每次需将滴定管中的液面调至“0”刻度或“0”刻度以下的附近位置

②若用来标定NaOH标准溶液的邻苯二甲酸氢钾基准物使用前未烘至恒重，则测得NH₄Cl产品的含量比实际含量         （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

七水硫酸镁（MgSO₄•7H₂O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣﹣硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等）．
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Mg（OH）2
pH值	5．2	3．2	9．7	10．4	11．2

表2 两种盐的溶解度（单位为g/100g水）

温度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0．19	0．21	0．21	0．20	0．19
MgSO4•7H2O	30．9	35．5	40．8	45．6	/

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子反应方程式为      ．加热煮沸的主要目的是      ．
（2）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有      （填化学式）等物质．
（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe³⁺的实验方法是                ；
（4）沉淀C的化学式是      ．过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是      ．

硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

已知：某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

氢氧化物	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Mg（OH）2	9.3	10.8
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Al（OH）3	3.7	4.7

根据题意回答第（1）～（6）题：
（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：______、_____。
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应：Mn²⁺ + ClO^－ + H₂O ＝ MnO₂↓ + 2H⁺ + Cl^－，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为          。
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，还有         。
（4）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，        。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，         ，便得到了MgSO₄·7H₂O。
（5）实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO₄·7H₂O为172.2 g，计算MgSO₄·7H₂O的产率为       （保留两位有效数字）。
（6）金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成下图防腐示意图，并作相应标注。

(12 分）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体。

请回答：
（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：         。
（2）试剂X是       。步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是        。
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂制取CO₂并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是       。

（4）用固体F制备CuSO₄溶液，可设计以下三种途径：

写出途径①中反应的离子方程式         ，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由           。

[化学选修——2：化学与技术]我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等。一种利用粉煤灰制取氧化铝、硫酸铁溶液、二氧化硅的工艺流程如下：

（1）操作i的名称为          。
（2）工业上若需加快粉煤灰与NaOH溶液反应的浸出速率，可采取的措施有         (写两点即可)。
（3）写出固体A溶解在稀硫酸中所得溶液与H₂O₂反应的离子方程式                  。
（4）以上流程中可以循环利用的物质是         (填化学式)。
（5）某科研小组用硫酸作为浸取液，浸取粉煤灰中的铝元素和铁元素，在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如图1，适宜的浸取时间为     h；铝的浸取率与的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH₄F、KF及NH₄F与KF的混合物，在相同时，浸取率最高的是        (填化学式)。

（6）Al/AgO电池是一种新型安全电池，广泛用于军事领域，其电池总反应为：2Al ＋ 3AgO ＋ 2OH^―＋ 3H₂O2[Al(OH)₄]^―＋ 3Ag，则该电池工作时正极的电极反应方程式为            ，若电池产生6mol电子转移，整体上分析电池负极消耗的OH^―物质的量最终为      mol。

（16分)FeBr₂是一种黄绿色鳞片状的固体，某研究性学习小组为了探究它的还原性，进行了如下实验：
I.实验需要90mL 0.1mol/LFeBr₂溶液
（1）配制FeBr₂溶液除烧杯、量筒、胶头滴管外还需的玻璃仪器是________
（2）下列有关配制过程中说法错误的是________（填序号）。
a．用托盘天平称量质量为1．944g的FeBr₂
b．将称量的FeBr₂放入容量瓶中，加90mL蒸馏水溶解
c．洗涤溶解FeBr₂的烧杯，并将洗涤液转移至容量瓶中
d．容量瓶贴签存放配好的FeBr₂溶液
e．定容时，仰视容量瓶刻度线会使配制的FeBr₂溶液浓度偏高
II．探究FeBr₂的还原性
取10mL上述FeBr₂溶液，向其中滴加少量新制的氯水，振荡后溶液呈黄色。某同学对产生黄色的原因提出了假设：
假设1：Br^－被Cl₂氧化成Br₂溶解在溶液中；
假设2：Fe²⁺被Cl₂氧化成Fe³⁺。

（1）为进行Ⅰ项中的除杂实验（括号内为杂质），请从Ⅱ项中选出一种试剂，从Ⅲ项中选出一合适的实验操作方法分离，将标号填在后面的答案栏内。

Ⅰ 除杂实验	Ⅱ 试剂	Ⅲ 操作方法	答案
Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
①苯（苯酚）	A．饱和Na2CO3溶液 B．NaCl晶体 C．NaOH溶液 D．CaO	a．蒸馏 b．分液 c．盐析、过滤 d．萃取	①
②乙醇（水）	②
③肥皂（甘油、水）	③
④乙酸乙酯（乙酸）	④

（2）如图均是由4个碳原子结合成的6种有机物（氢原子没有画出）．

①有机物（a）有一种同分异构体，试写出其结构简式           ．
②上述有机物中与（c）互为同分异构体的是         （填代号）．
③任写一种与（e）互为同系物的有机物的结构简式       ．
④（a）（b）（c）（d）（e）五种物质中，4个碳原子一定处于同一平面的有     （填代号）．
（3）下列实验中，需要用水浴加热的是      ，
①新制Cu(OH)₂与乙醛反应； ②银镜反应；   ③溴乙烷的水解；
④乙酸和乙醇反应制乙酸乙酯；⑤由乙醇制乙烯；⑥苯的硝化

现代生活离不开铝，铝有许多优良的性能，因此在各方面有极其广泛的用途。
（1）在高温下，氧化铁粉末发生铝热反应的化学方程式为____________。
（2）某学生拟用铝粉制备少量Al（OH）₃，制备过程如下图所示：

请回答：
①通过操作a分离出Al（OH）₃，操作a的名称是________。
②从Al（OH）₃的性质考虑，用Al₂（SO₄）₃溶液制备Al（OH）₃时，常用氨水而不用NaOH溶液，请用
一个化学方程式表明其理由：______________。
（3）铝可以和烧碱溶液反应，该反应的离子方程式为______________。
（4）工业上冶炼的化学方程式为________；若生产2.7t铝，则转移电子的物质的量为_______。

（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_________________。

食品安全关系国计民生，影响食品安全的因素很多．
（1）聚偏二氯乙烯（）具有超强阻隔性能，可作为保鲜食品的包装材料．它是由_______（写结构简式）发生加聚反应生成的．
（2）劣质植物油中的亚油酸[CH₃（CH₂）₄CH=CHCH₂CH=CH（CH₂）₇COOH]含量很低．下列关于亚油酸的说法中，正确的是_________ ．
A．分子式为C₁₈H₃₄O₂
B．一定条件下能与甘油（丙三醇）发生酯化反应
C．能和NaOH溶液反应
D．能使酸性KMnO₄溶液退色
（3）假酒中甲醇（CH₃OH）含量超标，请写出Na和甲醇反应的化学方程式：____       __ ．
（4）劣质奶粉中蛋白质含量很低．蛋白质水解的最终产物是______                ___ ．
（5）在淀粉中加入吊白块制得的粉丝有毒．淀粉最终的水解产物是葡萄糖．请设计实验证明淀粉已经完全水解，写出操作、现象和结论：______                                 ___ ．
（6）下列有关实验的叙述，正确的是_____（填序号）
A、用NaOH溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸、乙醇，然后分液
B、分馏石油时，温度计的末端必须插入液面下
C、用分液漏斗分离环己烷和水的混合液体
D、用浓氨水洗涤做过银镜反应的试管
E、配制银氨溶液时，将稀氨水慢慢滴加到稀硝酸银溶液中，产生白色沉淀后继续滴加到沉淀刚好溶解为止
F、蔗糖水解后，直接滴加新制氢氧化铜悬浊液并加热检验水解产物中的葡萄糖

(14分)硫酸四氨合铜晶体( [Cu(NH₃)₄]SO₄•H₂O )可用作杀虫剂、印染助剂等。某研究性学习小组通过如下实验制备了该晶体并测定了晶体中铜的质量分数。
（1）步骤1：向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至过量。滴加过程中可观察到得到现象是____________。
（2）步骤2：向步骤1所得溶液中缓慢加入乙醇至大量晶体析出。加入乙醇能析出晶体的原因是①_____________________________________________________________________。从溶液中得到晶体的三步实验操作的顺序是__②_______。
A．洗涤      B．过滤     C．干燥
（3）步骤3：配制溶液。准确称取步骤2所得晶体2.0g溶于稀硫酸中，加水配置成100mL溶液。在配制溶液的过程中，除容量瓶、量筒、玻璃棒外，还需要用到的玻璃仪器有_______________(填仪器名称)。
（4）步骤4：用碘量法测定晶体中Cu的含量。反应原理如下：
2Cu²⁺ + 4I^－="=" 2CuI↓ + I₂       I₂ + 2S₂O₃^2－="=" 2I^－+ S₄O₆^2－
取步骤3配制的溶液25.00mL于锥形瓶中，加入适量水稀释，再加入过量KI溶液。以淀粉溶液作指示剂，用a mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗b mL Na₂S₂O₃标准溶液。测定晶体中铜的质量分数为________________。
（5）查阅资料得知：CuI对I₂具有较强的吸附作用，滴定时被吸附的I₂不能完全释放出来与Na₂S₂O₃反应，会造成测定结果偏低。下列情况中还能造成测定结果偏低的是__________(填字母编号)。
A．滴定前滴定管下端尖嘴无气泡，达到终点时有气泡
B．配制溶液时，加入的稀硫酸过量，使少量I^－被O₂氧化成I₂
C．配制溶液定容时，仰视容量瓶刻度线
D．滴定管水洗后直接加入Na₂S₂O₃标准溶液

）甲醛是深受关注的有机化合物。甲醛含量的测定有多种方法，例如：在调至中性的亚硫酸钠溶液中加入甲醛水溶液，经充分反应后，产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等，然后用已知浓度的硫酸滴定氢氧化钠。
完成下列填空：
1．将4.00 甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中，充分反应后，用浓度为1.100 的硫酸滴定，至终点时耗用硫酸20.00 。
甲醛水溶液的浓度为。

2．上述滴定中，若滴定管规格为50，甲醛水溶液取样不能超过。
3．工业甲醛含量测定的另一种方法：在甲醛水溶液中加入过氧化氢，将甲醛氧化为甲酸，然后用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定。
+ → +       + → + 已知能氧化甲酸生成二氧化碳和水。
如果用量不足，会导致甲醛含量的测定结果 （选填"偏高"、"偏低"或"不受影响"），因为；如果过量，会导致甲醛含量的测定结果 （选填"偏高"、"偏低"或"不受影响"），因为 。
4．甲醛和新制氢氧化铜的反应显示了甲醛的还原性，发生反应的化学方程式通常表示如下：
++↓ + 若向足量新制氢氧化铜中加入少量甲醛，充分反应，甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐，设计一个简单实验验证这一判断。
①主要仪器：试管 酒精灯
②可供选用的试剂：硫酸铜溶液、甲醛、甲酸、氢氧化钠溶液

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂的实验，其流程如下：

（1）在第①步反应中，为加快反应速率，可采取的措施有                    （任写一种），产生CO₂气体的的方程式是                                                         ；
（2）写出步骤②中所发生的离子方程式                                         ；
（3）如果蒸发得到的固体中，只含NaClO₃和NaCl,为得到比较纯的NaClO₃溶液，结合下面各物质的溶解度与温度的关系，
。
其基本操作是：将固体溶于适量水，通过       ，        ，便可得到较纯的NaClO₃溶液。
（4）工业上也常用石墨做电极，电解酸化的MnSO₄溶液来制MnO₂,则阳极上所发生的离子方程式       。

利用零价铁（ZVI)处理水体砷污染的原理为：零价铁被氧化腐蚀得到水合氧化铁，[Fe(OH)₃和 FeOOH，可分别写为Fe₂O₃•3H₂O和Fe₂O₃•H₂O统称水和氧化铁]，水合氧化铁再吸附沉降砷的化合物（如：含AsO₄^{3 -}、AsO₃^{3 -}等物质）。
（1）写出单质铁在水体中被（O₂）氧化腐蚀得到水和氧化铁（FeOOH）的化学方程式：           。
（2）某课题组通过查阅文献，进行了用相同单质铁（相同性状和相同质量）在相同时间内，对影响零价铁去除水体中砷的效率的因素提出以下假设，并进行了实验探究：
假设1：                              ；
假设2：水体中所含其他物质及离子；
假设3：水体中的溶解氧；
（3）其他条件相同，调节水样的pH，得到除砷效率曲线为图１，若控制水样pH=5时，测定不同时间段的除砷效率为图２：

①根据单质铁除砷原理，请解释水样酸性较强时，除砷效率较低的原因可能是_____________；
②国家饮用水标准规定水中砷的含量应低于0.05mg/L(1mg=1000μg)，根据图中信息判断：若控制水样的pH＝6，出水后的砷浓度是否达到饮用水标准？_______。（填“达到”、“未达到”或“无法判断”）
（4）为验证假设3，课题组成员设计了以下实验。请你完成表格中的内容（水样中砷的浓度可用分光光度计测定）

实验步骤	预期实验结果和结论
①取一定体积废水样品，分成体积相同两份，其中一份持续通入一段时间_________，以减少水中的溶解氧；	___________________，则溶解氧对砷的去除效率有影响；反之则无影响。
②___________________________________ ______________________________________
③___________________________________ ______________________________________

 

(16分)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：
（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、       、      ；其中玻璃棒的作用是                。
（2）用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，其原理是                             。
（3）已知K_sp(CuS)＝8.4×10^－45，K_sp(NiS)＝1.4×10^－24；在除铜镍的过程中，当Ni^2＋恰好完全沉淀(此时溶液中c(Ni^2＋)＝1.0×10^－5mol/L)，溶液中Cu^2＋的浓度是     mol/L。
（4）工业上采用电解K₂MnO₄水溶液的方法来生产KMnO₄，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式                                  。
（5）下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO₂含量的是__________。(填编号)
a．NaOH溶液、酚酞试液        b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液
c．碘水、淀粉溶液            d．氨水、酚酞试液
（6）除杂后得到的MnSO₄溶液可以通过                  (填操作名称)制得硫酸锰晶体(MnSO₄•H₂O，相对分子质量为169)。已知废气中SO₂浓度为8.4g/m³，软锰矿浆对SO₂的吸收率可达90%，则处理1000m³燃煤尾气，可得到硫酸锰晶体质量为        kg(结果保留3位有效数字)。