高中化学物质检验实验方案的设计实验题

某强酸性溶液X含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe^2＋、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、
NO₃^-中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验内容如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H^＋外还肯定含有的离子是____________________，不能确定是否含有的离子(Q)是_________，若要确定该Q(若不止一种，可任选一种)不存在，检验的最可靠的化学方法是_______________________。
（2）沉淀G的化学式为_____________。
(3)写出有关离子方程式：
①中生成A_______________________。②_____________________________。
（4）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n(H^＋)＝0.04mol，当沉淀C物质的量___________，表明Q离子一定是________________

(16分)有关催化剂的催化机理可以从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识，某老师设计了如图装置(夹持装置仪器已省略)，其实验操作为：先按图安装好，先关闭活塞a、b、c，在铜丝的中间部分加热片刻，然后打开活塞a、b、c，通过控制活塞a和b，而有节奏(间歇性)通入气体，即可在M处观察到明显的实验现象。试回答以下问题：

(1)检验装置A气密性的方法是                                               ，
A中发生反应的化学方程式为                                             ，
C中烧瓶常常浸在70～80℃的热水中，目的是                                。
(2)M管中可观察到的现象为                                               ，从中可认识到该实验过程的催化剂是     。
(3)若试管F中用水吸收产物，则要在导管m、n之间接上G装置，其连接方法是(填G装置中导管的代号)：m接______、_______接n，G装置的作用是                 ；若产物不用水吸收而是直接冷却，应将试管F浸在             中。

固体AlCl₃和FeCl₃混合物中含有少量FeCl₂和Al₂（SO₄）₃，某同学设计并进行实验对该混合物进行分离，以得到纯净的AlCl₃和FeCl₃，图甲是该同学设计并进行的实验：

（1）实验操作Ⅱ需加入适宜的试剂，你认为最好选用的试剂是___________。
A．KMnO₄（H^＋）溶液  B．硝酸      C．H₂O₂           D．浓硫酸
（2）操作V的离子方程式为_______________________________________________；
操作Ⅶ的离子方程式为________________________________________________。
（3）图乙是操作Ⅵ、X制取无水FeCl₃、AlCl₃的部分装置（铁架台、加热装置等已略去）。

①图乙中，装置a由____________、圆底烧瓶、双孔塞和导管组成。
②循环物质A是______________________。
③装置b中填充的物质可以是_______________________（填编号）。
A．碱石灰       B．无水氯化钙     C．浓硫酸          D．五氧化二磷
（4）你认为该同学的实验最后_____________（填“能”或“不能”）得到纯净的AlCl₃和FeCl₃。若不能，请你完善该同学的实验步骤设计（用文字叙述）：________________
_____________________________________________。（若能，此空不填）

甲、乙两上实验小组分别进行测定Na₂CO₃和NaC1混合物中Na₂CO₃含量的实验。
甲组：沉淀分析法（相对分子质量：Na₂CO₃为106; BaCO₃为197; BaCl₂为208）
（1）配制一定物质的量浓度的BaC1₂溶液：用已经称量好的        gBaC1₂固体配制0.4mol·L^—lBaCl₂溶液250 mL，所需要的仪器为量筒和              。
（2）把m g混合物溶解后加入过量BaC1₂溶液，然后将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、称量，固体质量为wg，根据沉淀质量计算原混合物中Na₂CO₃的质分数为          （用含m、w的代数式表示）。如果原溶液中过量的Ba²⁺浓度达到0.01mol/L，则溶液中残留的CO₃^2—的物质的量浓度是           。
乙组：气体分析法

（3）实验中待锥形瓶中不再产生气体后，打开活塞从导管A端缓缓鼓入一定量的空气，这样做的目的是                               。
（4）装置中干燥管B的作用是                                   。
（5）除已理的agNa₂CO₃样品外，实验中还应测定的数据是            处（填图中仪器的名称）装置实验前后的质量差。
（6）该实验还存在的明显缺陷是                     。

取m₁g某常见粉末（由M、Z两种元素组成）进行如下实验。将该粉末和足量碳粉充分混合，平铺在反应管a中，b瓶中盛足量澄清石灰水。按图连接仪器并检查好气密性。

实验开始时，先进行操作G，过一段时间后，加热反应管a，观察到管内发生剧烈反应，并有熔融物生成。同时，b瓶的溶液中出现白色浑浊。经一系列测定，确定反应完全后，停止加热，继续通氮气，直到反应管冷却。此时，管中的熔融物凝固成银白色金属M，再进行分离、提纯、称量，得到m₂g纯金属M，且m₁=1.38m₂。根据以上叙述回答问题：
(1)该粉末的化学式是_____________；操作G是______________________。
(2)停止加热前是否需要先关闭止水夹K？_________；原因：_____________。
(3)反应管a中产生金属单质的化学方程式为：__________________________。
(4)本实验的尾气是否需处理？_______；如需处理，请回答如何处理；如不需处理，
请说明理由。_______________________________________________。
(5)在题目“一系列测定”中，当连续_____________时，则可确定反应管中反应已完全。
(6)某同学做该实验时，b瓶最终得到了澄清溶液，他向该溶液中加入了某物质，溶液又出现了浑浊。请书写出现浑浊的离子方程式：___________________________。

明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质。具体实验流程如下：

请回答下列问题：
（1）操作l所用到的玻璃仪器的名称是                      。
（2）由溶液3制取氢氧化铝的离子方程式为          。
（3）明矾石焙烧时产生SO₂气体，请你写出能验证SO₂气体具有还原性且实验现象明显的化学方程式                        。
（4）请你写出验证溶液l中有NH₄⁺的实验过程           。
（5）实验室用Fe₂O₃与CO反应来制取单质Fe。
①请你按气流由左到右方向连接下列各装置，顺序为：A→                 。
②检验装置A气密性的方法是                      。
③在点燃B处的酒精灯前，应进行的操作是                    。
④装置C的作用是                         。

为检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO₂和CO₂气体，设计了如图所示实验装置，a、b、c为止水夹，B是用于储气的气囊，D中放有用I₂和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。

请回答下列问题：
（1）实验前欲检查装置A的气密性，可以采取的操作是                   ；
（2）此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快，由此设计了虚框部分的装置，则正确的操作顺序是                      （用操作编号填写）
①向A装置中加入浓硫酸，加热，使A中产生的气体进入气囊B，当气囊中充入一定量气体时，停止加热；
②待装置A冷却，且气囊B的体积不再变化后，关闭止水夹a，打开止水夹b，慢慢挤压气囊，使气囊B中气体慢慢进入装置C中，待达到实验目的后，关闭止水夹b；
③打开止水夹a和c，关闭止水夹b；
（3）实验时，装置C中的现象为                              ；
（4）当D中产生          （多选不得分）现象时，可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO₂，而不是SO₂；
A．进气口一端脱脂棉蓝色变浅，出气口一端脱脂棉蓝色不变
B．脱脂棉上蓝色均变浅
C．脱脂棉上蓝色褪去
装置D的作用为                                          。

已知某工业废水中含有大量CuSO₄，少量的Ag⁺、Hg²⁺以及部分污泥，通过下述过程可从该废水中回收硫酸铜晶体及其它物质。（汞在常温下是液态）

（1）步骤1的主要操作是          ，需用到的玻璃仪器除烧杯外有              。
（2）步骤2中需加入某种试剂后再将混合物分离，该试剂是（填化学式）             ，固体残渣的成分是（填化学式）             ；加入的试剂必须要过量，原因是：                                                                     
（3）步骤3中涉及的操作是：蒸发浓缩、                         、过滤、烘干。

I.实验室要用98%（ρ=1.84g·cm^－3）的硫酸配制3.68mol·L^－1的硫酸溶液500mL
（1）需准确量取98%的硫酸         mL。
（2）准确量取一定体积的98%的硫酸后，要配制3.68mol·L^－1的硫酸溶液500mL，必须用到的实验仪器是（填写序号）：                           .
①500mL量筒   ②烧杯     ③1000mL容量瓶    ④500mL 容量瓶    ⑤天平  ⑥胶头滴管      ⑦锥形瓶      ⑧玻璃棒     ⑨酸式滴定管
（3）若配制3.68mol·L^－1的硫酸溶液的其他操作均正确，但出现下列错误操作，将使所配制的硫酸溶液浓度偏低的是                     。

A．将稀释的硫酸溶液转移至容量瓶后，未洗涤烧杯和玻璃棒。

B．烧杯内的稀硫酸未冷却至室温就转移至容量瓶中

C．用胶头滴管向容量瓶中加水时溶液凹面高于容量瓶刻度，此时立即用滴管将瓶内液体吸出，使溶液凹液面与刻度相切。

D．用胶头滴管加水时，俯视观察溶液凹液面与容量瓶刻度相切。

II. 某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图所示实验：

普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。请回答以下问题：
⑴.操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测滤渣中还存在的物质为           （填化学式）；
（2）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH₄Cl和ZnCl₂，下面是他做完实验后所写的实验报告，请你写出其空白处的内容：（答案写在答题卷上）

实验目的	操作	实验现象	结论
1.检验Cl^—	取少许滤液于试管中，加入	产生白色沉淀	含有Cl^—
2.检验NH4^+	取少许滤液于试管中，加入		含有NH4^+
3.检验Zn^2+	取少许滤液于试管中，加入稀氨水	先产生白色沉淀，继续加入氨水，沉淀又溶解	含有Zn^2+

对于混合物的分离或提纯，常采用的方法有：①过滤 ②蒸发结晶 ③蒸馏 ④萃取 ⑤洗气 。选用合适的方法序号填空。
(1)从碘水中提取碘单质，可用                方法。
(2)除去H₂中的CO₂，可用                的方法。
(3)为了从氯化钾和二氧化锰的混合物中获得氯化钾，可先加足量的水溶解，         ，将得到的滤液            ，就可得到氯化钾晶体。
指明除去下列物质中所混有的少量杂质，应加入的试剂，写出有关反应的化学方程式。

	试剂	化学方程式
(4)FeCl2溶液中混有少量FeCl3

某同学按如下实验流程提取海带中的碘，请回答相关问题。

（1）第①步是将海带放入______________（填仪器名称）中，用酒精灯充分加热灰化。
（2）第②步为了加快溶解速度并使碘离子充分进入溶液，可以采取的措施是____________
_______________________________________（写出两条）。
（3）实验进行到某一步骤时应检验碘的存在，具体方法是___________________。
（4）海带灰中还含有其他无机盐类（硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等），这些盐类是在流程图中的第_________步（填编号）与碘分离的。
（5）在实验过程中，需要配制250mL3mol·L^－1H₂SO₄溶液，在配制250mL3mol·L^－1H₂SO₄溶液时，某同学转移溶液的操作如右图所示，图中的主要错误是：

①                                          ；
②                                          。 

某无色透明溶液可能含有K^＋、Al^3＋、Fe^3＋、Ba^2＋、NO₃^－、SO₄^2－、HCO₃^－、Cl^－等离子，取该溶液进行如下实验：
①用蓝色石蕊试纸检测该溶液，试纸显红色；
②取溶液少许，加入铜片和稀硫酸共热，产生无色气体，该气体遇空气立即变为红棕色；
③取溶液少许，加入氨水有白色沉淀生成，继续加入过量氨水，沉淀不消失；
④取溶液少许，滴入氯化钡溶液产生白色沉淀；
⑤取实验④后的澄清溶液，滴入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加入过量的稀硝酸，沉淀不消失。
请回答下列问题：
（1）在实验①中，下图所示的操作中正确的是        （填代号）。

（2）根据上述实验判断原溶液中肯定存在的离子是                  ，肯定不存在的离子是                      。
（3）写出实验③的离子方程式：                                       。
（4）设计实验证明，通过上述实验仍无法确定的阳离子到底是否存在（简要说明操作过程、实验现象和结论）。

农民使用的氮肥主要是“氢铵”和尿素。某化学兴趣小组对某“氢铵”化肥进行了专项研究：

（1）预测：根据已有知识和“氢铵”的名称，该小组预测该“氢铵”是碳酸或亚硫酸或硫酸的铵盐。
（2）验证和探究：①NH₄⁺的验证：取少量固体药品于试管中，然后       。
②阴离子的探究： a．取少量固体药品于试管中，然后向试管中滴加稀盐酸，固体全部溶解，将
产生的气体通入下列装置。观察到的现象是：溴水无明显变化，澄清石灰水变浑浊。
再向滴加稀盐酸反应后的试管中，加Ba（OH）₂溶液，无明显现象。
Ⅰ.初步结论：“氢铵”是                    的铵盐。
Ⅱ．要进一步确定“氢铵”的成分还需要补做如下实验：取适量“氢铵”配制成溶液，取试液于一支洁净的试管中，                      。
（3）该实验小组设计了以下二个实验方案测定该化肥的含氮量，请你阅读后解释方案中提出的问题并进行评价：

方案（一）：准确称取一定质量的样品，放入上图方案（一）的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置，通过实验测定烧杯增加的质量（忽略漏斗中附着溶液的质量）。然后进行计算，可得化肥的含氮量。
方案（二）：准确称取一定质量的样品，放入上图方案（二）的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置（A管可以上下移动），测量生成的氨气体积（设所测体积为标准状况下的体积）。然后进行计算，可得化肥的含氮量。
方案（二）图中导管a的作用是                                          。
请你评价上述两套方案是否合理。若合理只需要说明结论；若不合理，请简要说明原因，并指出修改方案（若要添加仪器、药品，请说明添加的位置、名称）   
方案（一）：                                                                 
方案（二）：                                                                 

某学习小组从海带中提取I₂，实验步骤如下：
（1）实验室焙烧海带，需要下列仪器中的____________
a.试管   b.烧杯  c.坩埚    d.泥三角   e.铁三角架   f.酒精灯
（2）将所得海带灰加水溶解、过滤，所需玻璃仪器有_______________________________
（3）在滤液中检出了I^-，还检出了K⁺，检验K⁺的操作步骤是_______________________。
（4）经查阅资料，得知氧化性由强到弱的顺序为：Cl₂ > IO₃^- > H₂O₂ > I₂，他们决定用H₂O₂做氧化剂氧化KI，而不用Cl₂，原因可能是____________________________。
（5）小组用CCl₄萃取碘水中的碘，在如图的分液漏斗中，下层液体呈_______色；打开分液漏斗活塞，却未见液体流下，原因可能是___________。
（6）根据以下数据推测：
①已知SiCl₄的沸点是57.6℃，则CCl₄的沸点_________（填“高”或“低”）于57.6℃
②已知I₂的沸点是113.6℃，熔点是185.2℃，从碘的CCl₄溶液中分离出碘单质，应采取的方法是___________。

A．过滤

B．升华

C．蒸发

D．蒸馏

将煤焦油中的苯、甲苯和苯酚进行分离，可采用如下图所示方法和操作：

（1）写出物质①和⑤的分子式：  ①                  ⑤                   。
（2）写出分离方法②和③的名称：②                   ③                   。
（3）下层液体④通入气体⑤反应的化学方程式。                            。
（4）分离出的苯酚含在                              中（填编号）。