高中化学物质检验实验方案的设计实验题

下面的框图是测定CuSO₄·xH₂O中结晶水含量的实验流程。
 
40. 填写流程中空白的操作名称：(操作II)_____________； (操作V)___________________。
41. 其加热装置正确的是____________（填写编号）。

a                 b                    c               d
42. 重复操作II、III、IV，直到连续两次称量结果相差不超过______g。
43. 操作III必须要在_______（填仪器名称）中进行。
44. 以下胆矾结晶水含量的测定操作正确的是____________（填写编号）。
a. 加热时，晶体溅出坩埚，再加些胆矾
b. 加热时，先用小火，后用大火加热至最后
c. 加热时，不断用玻璃棒搅拌
45. 若实验测得的硫酸铜晶体中结晶水含量偏高，可能的原因有__________（填写编号，下同）；若实验测得的硫酸铜晶体中结晶水含量偏低，可能的原因有____________。
a．晶体未完全变白就停止加热  
b．加热过程中有少量晶体溅出
c．加热后在空气中自然冷却

某学生为测定某烧碱样品中NaOH的质量分数，进行如下实验（已知该样品中含有少量Na₂CO₃杂质）
a．在250mL的容量瓶中定容，配制成250mL烧碱溶液。
b．用碱式滴定管量取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中，加入足量BaCl₂溶液使Na₂CO₃完全转变成BaCO₃后滴入几滴酚酞指示剂；
c．在天平上准确称取烧碱样品10.5g，在烧杯中用蒸馏水溶解；
d．将物质的量浓度为1.000mol/L的标准硫酸溶液装入酸式滴定管中，调节液面，记下开始时的读数然后开始滴定。
e．在锥形瓶下垫一张白纸，滴定至溶液恰好变为无色为止，记下读数。试填空：
（1）正确操作步骤的顺序是（用字母填空）_____→_____→_____→_____→_______.
（2）酸式（碱式）滴定管在使用前需进行的第一步操作是____________，中学化学实验常用仪器中使用前和滴定管使用有相同操作的不同类玻璃仪器还有    、_______。
（3）重复上述滴定操作，记录数据如下：

实验编号	标准溶液（H2SO4）(aq) 浓度（mol/L）	滴定完成时耗酸 体积V（mL）	待测溶液（NaOH）(aq) 体积V（mL）
1	1.000	11.00	25.00
2	1.000	12.04	25.00
3	1.000	12.18	25.00

①根据以上数据，可计算出该样品中NaOH的质量分数为__________(保留两位有效数字)。
②上述实验中，下列操作（其它操作正确）会造成结果偏低的有__________________。
A．a步操作中未将溶液冷却至室温就转移到容量瓶中定容。
B．c步操作中，称量药品时，砝码放在左盘，NaOH放在右盘。
C．滴定终点读数时俯视读数。
D．酸式滴定管使用前，未用标准H₂SO₄溶液润洗。
E．锥形瓶水洗后未干燥就直接盛待测溶液。
③有同学提出将原实验方案中的酚酞指示剂改为甲基橙指示剂，你认为是否可行？________（填“可行”或“不可行”）。如果改用甲基橙为指示剂，则测定结果如何？________（填“偏高” “偏低”或“正确”）

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下：

提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO₂。
回答下列问题：
（1）反应②中除掉的杂质离子是      ，发生反应的离子方程式为          ；
在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是                          ；
（2） 反应③的反应类型为      ，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有   ；
（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是            。
（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO₃·xZn(OH)₂。取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于                。

食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。
粗食盐常含有少量Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等杂质离子，实验室提供的试剂如下：饱和Na₂CO₃溶液、饱和K₂CO₃溶液、NaOH溶液、BaCl₂溶液、Ba(NO₃)₂溶液、75%乙醇、四氯化碳。实验室提纯NaCl的流程如下：

（1） 欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-离子，选出A所代表的多种试剂，按滴加顺序依次为i NaOH  i              iii             。（填化学式）
（2）请写出下列试剂加入时发生反应的离子反应方程式：
加入试剂i：                          ；加入试剂iii：                             。
（3）洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为           。（从提供的试剂中选）
（4）实验中用到的盐酸的物质的量浓度为0.400mol/L，现实验室某浓盐酸试剂瓶上的有关数据如下：

欲用上浓盐酸配制实验所需浓度的稀盐酸480ml，
①配制需要的玻璃仪器有                  （填仪器名称）。
②需量取的浓盐酸的体积为：            。

(16分)某化学研究小组测定某FeCl₃样品(含少量FeCl₂杂质)中铁元素的质量分数，在实验室中按以下步骤进行实验：
①称取a g样品，置于烧杯中；
②取适量盐酸和适量蒸馏水使样品溶解，准确配制成250mL溶液；
③准确量取25.00mL步骤②中配得的溶液，置于烧杯中，加入适量的氯水，使反应完全；
④加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全；
⑤过滤，洗涤沉淀；
⑥将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色，冷却至室温后，称量；
⑦……

请根据上面的叙述回答下列问题：
（1）上图所给仪器中，实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和_______ (填仪器序号)。还缺少的主要仪器名称是                                
（2）步骤④中所发生反应的离子方程式为                                
（3）步骤⑤中洗涤沉淀的操作是：                                  ，检验沉淀是否洗净，应向洗涤液中加入几滴          (填写序号)。
①KSCN溶液 ②NaOH溶液 ③AgNO₃溶液 ④酚酞试液
（4）第⑥步的操作中，将沉淀物加热，冷却至室温，称量其质量为m₁g，再次加热并冷却至室温称量其质量为m₂g，实验至少需重复加热一次的原因是                         ；若m₁与m₂差值较大，其原因可能是①第一次加热                                ，
②第二次加热                                。(各答一种情况即可)。
（5）若坩埚质量是W₁ g，最终坩埚和固体的总质量是W₂ g，则样品中铁元素的质量分数为            。

共12分）
（一）为了达到下表中的实验要求,请选择合适的试剂及方法，将其标号填入对应的空格中。

实验要求		试剂及方法
鉴别Na2SO4溶液和NaCl溶液		A.分别加入氯化钡溶液，观察现象
证明盐酸溶液呈酸性		B.将气体分别通过盛有品红溶液的洗气瓶
鉴别二氧化硫和二氧化碳		C.加入几滴碘水，观察现象
检验淘米水中是否含有淀粉		D.在溶液滴加紫色石蕊，溶液变红

 
（二）．甲、乙两同学用下图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物 ．

文献记载：I．在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物．
II．FeSO₄+NO⇌Fe（NO）SO₄（棕色）△H＜0．
III．NO₂和NO都能被KMnO₄氧化吸收．
甲的实验操作和现象记录如下：

实验操作	实验现象
打开弹簧夹，通入一段时间CO2，关闭弹簧夹．
打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中，关闭活塞．	无明显现象．
加热烧瓶，反应开始后停止加热．	①A中有红棕色气体产生，一段时间后， B中溶液变棕色； C中溶液紫色变浅． ②反应停止后，A中无固体剩余．

 请回答下列问题：
（1）滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是                       ．
（2）检验是否生成-3价氮的化合物，应进行的实验操作是                         ．
（3）证明A溶液中是否含有Fe³⁺，选择的药品是（填序号）（    ）
A．铁粉   B．溴水    C．铁氰化钾溶液    D．硫氰化钾溶液．
4）根据实验现象写出A中一定发生反应的化学方程式                                   

NaCI在生活、生产和科研中都有广泛的用途。
I．从海水中提取的粗盐含有Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等离子，为制备精盐可使用以下四种试剂：①Na₂CO₃溶液②BaCl₂溶液③NaOH溶液④盐酸（用于沉淀的试剂均稍过量）。
（1）加入试剂的合理顺序是__________（填选项）。
A．①②③④      B．③①②④     C．②①③④      D．③②①④
（2）加入过量Na₂CO₃溶液的作用是________。
II．实验室要配制100 mL 0.2 molNaCl溶液。
（1）用托盘天平称氯化钠固体的质量是______g。
（2）配制溶液需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_________。
（3）下列操作中，可能造成所配制溶液的浓度偏低的是________（填选项）。
A．没有洗涤烧杯和玻璃棒  b．定容时，俯视刻度线
C．洗涤后的容量瓶中残留少量蒸馏水

按以下实验方案可以从海洋动物柄海鞘中提取具有抗肿瘤活性的天然产物

A．步骤（1）需要过滤装置	B．步骤（2）需要用到分液漏斗
C．步骤（3）需要用到坩埚	D．步骤（4）需要蒸馏装置

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生产Ni₂O₃。其工艺流程为：

（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为            。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含 量增大，其原因是        。
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为            。
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价
                       （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为         mol·L^－1。（常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11）
（5）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：
①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；
②Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。
第②步反应的离子方程式为                      。

亚氯酸钠（NaClO₂）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应l”反应速率的措施有______________（写出一条即可）。
（2）“反应2”的氧化剂是________，该反应的化学方程式为__________。
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是__________________。
（4）从 “母液”中可回收的主要物质是__________________________。
（5）“冷却结晶”后经_____________（填操作名称）即可获得粗产品。

硫酸铜在生产、生活中应用广泛。某化工厂用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾的流程如下：
  
（1）写出浸出时铜与稀硫酸、稀硝酸反应生成硫酸铜的化学方程式：     。
（2）取样检验是为了确认Fe³⁺是否除净，你的检验方法是     。
（3）滤渣c是     。
（4）气体a可以被循环利用，用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为：
2NO+O₂ =2NO₂、     。
（5）一定温度下，硫酸铜受热分解生成CuO、SO₂气体、SO₃气体和O₂气体，写出硫酸铜受热分解的化学方程式：     。
某同学设计了如下图所示的实验装置分别测定生成的SO₂气体、SO₃气体的质量和O₂气体的体积。此设计有不合理之处，请说明理由：     。

某研究小组为了探究“铁与水蒸气”的反应的产物，进行了下列实验：用如图所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”（石棉绒高温下不与水和铁反应）．

（1）如何检查该装置的气密性：                                                          
（2）写出铁与水蒸气反应的化学方程式                           
（3）验证固体产物中铁元素的价态
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；1mol/L CuSO₄、3mol/L H₂SO₄、3mol/L HNO₃、30%H₂O₂、0.01mol/L KMnO₄、20%KSCN、蒸馏水。
在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

	实验步骤	预期现象与结论
步骤1	取反应后干燥的固体ag于试管中，加入足量的1mol/L CuSO4溶液，充分振荡，经固液分离、洗涤后，再向固体中滴加足量的           ，振荡溶解，过滤后将滤液配成250mL溶液，待用。
步骤2	取少量步骤1中滤液于试管中，
步骤3	取少量步骤1中滤液于试管中，

步骤1中加入足量1mol/L CuSO₄溶液的作用是                                    。
（4）固体产物中铁元素的质量分数的测定可采用下图的流程

其中步骤①是向溶液中加入锌粉至黄色刚好消失；步骤②用0.010 mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液平均为v mL。（已知5Fe^2＋＋MnO₄^－  ＋8H^＋==5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O）
其中加入锌粉的目的是____                               ____。
实验测得ag样品中固体产物铁元素的质量分数为____　　　    __ _(只列计算表达式)。

高锰酸钾广泛用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂。常见的制备流程如下：

已知：a．3MnO₂+KClO₃+6KOH＝3K₂MnO₄+KCl+3H₂O B．3K₂MnO₄＋2CO₂＝2KMnO₄＋MnO₂↓＋2K₂CO₃
请回答下列问题：
（1）步骤①中反应所选用的坩埚不能用      。
A．石英坩埚     B．铁坩埚          C．瓷坩埚          D．石墨坩埚
（2）步骤③通CO₂的目的是为了调节溶液的pH，能否改用氯化氢     （填“能”或“否”），原因是       。
（3）步骤④中抽滤得到的固体是        。
（4）抽滤装置主要由   、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时能否用滤纸？______（填“能”或“不能”）， 理由是_____。
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是____。

某物质用途广泛，可用作分析试剂、媒染剂、催化剂及化工原料。经测定它含有铁元素，摩尔质量为482g/mol。为进一步确定它的组成，某化学兴趣小组做了以下实验：
Ⅰ．称取48.20g该物质溶于水，配成100mL溶液，所得溶液显棕黄色。
Ⅱ．取上述溶液50mL于试管中，加入足量的0.1mol/LNaOH溶液，并加热，产生的气体经干燥后通入浓硫酸中，浓硫酸增重0.85g；产生的红褐色沉淀经过过滤、洗涤、灼烧后得4.00g固体。
Ⅲ．另取上述溶液50mL于试管中，加入足量的BaCl₂溶液，产生不溶于盐酸的白色沉淀 23.30g。
请回答下列问题：
（1）实验Ⅱ中产生气体的电子式    。
（2）该物质的化学式为    ，下列有关该物质的用途合理的是    。

A．补血剂

B．净水剂

C．含酚废水的检测试剂

D．肥料

（3）该物质溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液至金属元素完全沉淀时的化学反应方程式       。
（4）将SO₂气体通入该物质的溶液中可以观察到的实验现象是          ，写出该反应的离子方程式            。
（5）为了进一步验证该物质中铁元素的化合价，某同学设计了如下实验方案：取少量固体于试管中，加水充分溶解，滴加硫氰化钾溶液，若溶液显血红色，即可证明该物质中一定存在Fe³⁺。请评价该实验操作是否合理       （填“合理”或者“不合理”），理由       。

某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。【已知完全沉淀的pH：Ca(OH)₂：pH ≥ 13；Al(OH)₃：pH ≥ 5.5；Fe(OH)₃：pH ≥ 4.1】

下列说法不正确的是

A．步骤②加入6mol/L盐酸的主要目的是为了将茶叶灰分中的钙、铁、铝难溶性化合物转化为可溶性氯化物

B．步骤⑤所得滤液中溶质的主要成分为：CaCl2、NH3·H2O

C．步骤⑥可以检出钙元素存在，离子反应方程式为Ca^2++C2O4^2-= CaC2O4↓

D．步骤⑧中A试剂为KSCN溶液，离子反应方程式为Fe^3++3SCN^-Fe(SCN)3