高中化学物质检验实验方案的设计实验题

电解精炼铜时产生大量阳极泥，实验室用阳极泥（主要含有铜、银、金、铂、镍等）制备高纯硝酸银溶液和氧化铜。

（1）酸溶时银发生反应的离子方程式为     ；滤渣Ⅰ主要成分为     。
向溶液中通入氧气可以有效降低反应产的污染气体，其原因是     。
（2）热处理时产生棕色气体转移到酸溶池中，硝酸铜分解反应方程式为     ；热处理要保持温度200℃，且要保持一段时间，其目的是     和分离出铜。
（3）加入Al(OH)₃调节溶液的pH，使大部分杂质离子生成沉淀除去；操作中控制Al(OH)₃稍过量来获得纯净的硝酸银，Al(OH)₃稍过量的目的是     。

银氨溶液可用于检测CO气体。实验室研究该反应的装置图如下：

（1）甲酸在浓硫酸条件下能分解生成CO和H₂O，体现浓硫酸具有     （填“氧化性”或脱水性）。
（2）软管的作用是     。
（3）浓NaOH溶液的作用是     。
（4）反应结束后试管C底部有黑色沉淀，为验证产物，分离出上层清液和底部黑色固体，并进行实验。
a．测得上层清液pH为10。
b．向上层清液中滴加几滴Ba(OH)₂溶液，发现有白色浑浊出现，同时产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。
c．取新制的银氨溶液滴加几滴Ba(OH)₂溶液，无明显现象。
d．将黑色沉淀用蒸馏水洗净。
① 实验c的目的是     。
② 根据上述实验现象证明上层清液中含有     。
③ 已知银可溶于浓硝酸，设计实验证明黑色固体是Ag单质：                    
④ CO与银氨溶液反应中有氨气生成，根据实验现象写出该反应的化学方程式：        。

某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质。

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：__________________________；
（2）写出试剂Y的名称：__________________________；
（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物．可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C成分进行猜想和探究．
①提出合理假设．
假设一：存在两种成分：NaHCO₃和__________；
假设二：存在三种成分：NaHCO₃和___________、_____________；
②设计方案，进行实验．请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）．
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．
步骤2：_________________________	现象：_________________________
步骤3向B试管中滴加过量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液	若溶液变浑浊，结合步骤2中①，则假设1成立，结合步骤2中②，则假设2成立。

（4）已知C中有0.1mol Cl₂参加反应．若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为

近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量高的煤而形成的。
【实验目的】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。
【查阅资料】
（1）“二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（由紫红色变为无色），请完成该反应的离子方程式：
（  ）SO₂ +（ ）MnO₄^— +（ ）    ＝（ ）     +（ ）Mn²⁺ +（ ）   
根据上述资料，甲同学和丙同学分别设计实验方案进行探究。
【实验探究】甲同学：甲同学进行了如下图所示A、B两步实验：

“实验现象”： A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊。
“得出结论”：煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳，证明煤中含有碳元素和硫元素。
（2）乙同学认为甲的方案不合理，其理由是：                                       
【实验探究】丙同学：丙同学进行了如下图所示实验（部分装置在图中略去）：

（3）上图C装置的作用是                                                           
（4）证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：                                               
（5）装置C中的高锰酸钾溶液也可以替换为               
A．足量I₂的淀粉溶液   B．足量饱和NaHCO₃溶液   C．足量Na₂SO₃溶液    D．足量溴水

Ⅰ．选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。

A．萃取分液

B．升华

C．结晶

D．分液

E．蒸馏 
F．层析 
G．过滤
（1）______分离饱和食盐水与沙子的混合物。
（2）______从硝酸钾和氯化钠的混合液中获得硝酸钾。
（3）______分离水和汽油的混合物。
（4）______分离CCl₄（沸点为76．75℃）和甲苯（沸点为110．6℃）的混合物。
Ⅱ．海带含有丰富的碘，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所需仪器除酒精灯、三脚架、泥三角外，还需要                   。
（2）步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤应选择的实验装置是         。

（3）步骤④反应的离子方程式是                                     。
（4）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是________________________。
（5）请设计一个简单的实验方案，检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘：             。

为了探究AgNO₃的热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。用如图所示的实验装置A加热AgNO₃固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。

(1)装置B的作用是       。
(2)经小组讨论并验证该无色气体为O₂，其验证方法是                    。
(3)【查阅资料】Ag₂O和粉末状的Ag均为黑色；Ag₂O可溶于氨水。
【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag₂O；ⅲ.Ag和Ag₂O。
【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。

实验编号	操作	现象
a	加入足量氨水，振荡	黑色固体不溶解
b	加入足量稀硝酸，振荡	黑色固体溶解，并有气体产生

 
【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是   (填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO₃固体热分解的产物有     。

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·xH₂O，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。可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Ti^3＋，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti^3＋至全部生成Ti^4＋。
请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O的化学方程式为__________________________。
（2）检验TiO₂·xH₂O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^－1NH₄Fe（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__________。

草木灰中富含钾盐，主要成分是碳酸钾，还含有少量氯化钾和硫酸钾等。现从某草木灰样品中提取钾盐，并检验其中的CO₃^2－、SO₄^2－和Cl^－。
（1）从草木灰中提取钾盐的实验操作步骤如下，请补充完整：
①                       ②过滤 ③蒸发浓缩 ④冷却结晶 ⑤过滤。
（2）上述操作中需要用到玻璃棒的是                   （填序号）。
（3）将制得的少量晶体加水溶解后，分别置于三支试管中。
①向第一支试管中加入少量稀盐酸，可观察到               ，说明溶液中存在          离子。
②向第二支试管中加入                          ，可观察到               ，说明溶液中存在SO₄^2－。③向第三支试管中先加入足量Ba(NO₃)₂溶液，过滤后，再向滤液中加入足量             溶液，可观察到白色沉淀，说明溶液中存在Cl^－。其中，加入足量Ba(NO₃)₂溶液的目的是                   。

大多数非金属元素有含氧酸根离子，某些金属元素也有含氧酸根离子：
MnO₄^－、MnO₄^2－、Cr₂O₇^2－等。某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，某小组设计并完成了如下实验：

已知：
①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其原子个数比为2：1：4
②如图中，将1.98g该无机盐溶于水，滴加适量稀硫酸后，再加入1.12g还原铁粉，整个过程无气体生成，恰好完全反应得混合溶液N．
③该小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线Ⅰ、路线Ⅱ进行实验．
④在路线Ⅱ中，首先向溶液N中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全，过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe₂O₃粉末1.20g；再将滤液在一定条件下蒸干，只得到3.48g纯净的不含结晶水的正盐W．
请按要求回答下列问题：
（1）由路线Ⅰ的现象可知，溶液N中含有的阳离子是                ．
（2）由实验流程图可推得，含氧酸盐W的化学式是              ；由路线Ⅱ可知，1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为           g．
（3）无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为         ．

天然海水中含有非常丰富的化学元素，具有很大的利用价值。工业上对海水资源综合利用的部分工艺流程如下图所示。

（1）请列举海水淡化的两种方法：                 、                 。
（2）常温下，碳酸在水中的电离常数K_a1=4.2×10^－7，K_a2=5.6×10^－11；次氯酸在水中的电离常数K_a =4.7×10^－8。写出向“84消毒液”(主要成分为氯化钠和次氯酸钠)中通入少量二氧化碳发生反应的离子方程式                         。
（3）海水中溴元素以Br^－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如上图。步骤①反应的离子方程式是          ；步骤③通入二氧化硫的目的是              ，其反应的化学方程式是               。
（4）步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80－90℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释其原因：                            。

常用补钙片的有效成分是CaCO₃，某化学探究小组欲测定某补钙片中碳酸钙的含量。查阅资料得知：

一种常用的分析试剂 EDTA二钠盐（用Na₂H₂Y•2H₂O表示）可用于测定Ca²⁺，其反应为：
Ca²⁺＋H₂Y^2－===CaY^2－＋2H⁺，以铬黑T为指示剂，滴定终点溶液由红色变为蓝色。于是该实验小组做了如下实验：
步骤一：配制待测溶液。取适量补钙片研碎后，准确称取0.400 g配成250 mL溶液。
步骤二：滴定。用移液管取待测液25.00 mL于锥形瓶中，加入适量NaOH溶液，摇
匀，再加入铬黑T指示剂3滴，用0.0100 mol•L⁻¹EDTA二钠盐溶液滴定至终点。
三次重复滴定平均消耗EDTA二钠盐溶液22.50 mL。
请回答下列问题：
（1）步骤一中补钙剂要用2 mol/L的盐酸溶解，反应的离子方程式为__________________，配制待测溶液所必需的仪器除研钵、药匙、分析天平、称量瓶、烧杯、玻璃棒外，还有_______、________，操作的先后顺序为：e→____→____→d→f→____→____→____（填下列操作的序号）。
A．盐酸溶解    b．称量    c．定容摇匀    d．加蒸馏水稀释    e．研磨
f．用NaOH溶液调节溶液pH至7    g．转移溶液     h．洗涤并转移
（2）实验测得补钙片中CaCO₃的含量为_______。
（3）下列操作会导致测定结果偏高的是_______（填下列选项的字母序号）。
A．未将洗涤烧杯内壁的溶液转入容量瓶
B．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水
C．定容时俯视刻度线
D．滴定管下端尖嘴中有气泡存在,滴定后气泡消失
E．滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗

铜的硫化物可用于冶炼金属铜。为测定某试样中Cu₂S、CuS的质量分数，进行如下实验：
步骤1：在0．7500g试样中加入100．00 mL 0．1200mol/mol KMnO₄的酸性溶液，加热，硫元素全部转化为SO₄^2－，铜元素全部转化为Cu^2＋，滤去不溶性杂质。
步骤2：收集步骤1所得滤液至250 mL容量瓶中，定容。取25．00 mL溶液，用0．1000mol/molFeSO₄溶液滴定至终点，消耗16．00 mL。
步骤3：在步骤2滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，然后加入适量NH₄HF₂溶液(使Fe、Mn元素不参与后续反应)，加入约1gKI固体(过量)，轻摇使之溶解并发生反应：2Cu^2＋＋4I^－=2CuI↓＋I₂。用0．05000mol/molNa₂S₂O₃溶液滴定至终点(离子方程式为2S₂O₃^2-＋I₂2I^－＋S₄O₆^2－)，消耗14．00 mL。
已知：酸性条件下，MnO₄^-的还原产物为Mn^2＋。
（1）若步骤3加入氨水产生沉淀时，溶液的pH＝2．0，则溶液中c(Fe^3＋)＝___________。
(已知室温下Ksp[Fe(OH)₃]＝2．6×10^－39)
（2）步骤3若未除去Fe^3＋，则测得的Cu^2＋的物质的量将___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（3）计算试样中Cu₂S和CuS的质量分数(写出计算过程)。

氯化铁是常见的水处理剂。某氯化铁（FeCl₃·6H₂O）样品含有少量FeCl₂杂质。现要测定其中FeCl₃·6H₂O的质量分数，实验按以下步骤进行：

已知有关离子方程式为：2Fe³⁺ +2I^－==2Fe²⁺+ I₂  ，  I₂+2S₂O₃^2－==2I^－ +S₄O₆^2－
（1）取少量氯化铁样品滴入50mL沸水中，加热片刻液体呈现红褐色，反应的离子方程式为：                   。
（2）操作Ⅰ所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有             、            （填仪器名称）。
（3）操作Ⅱ必须用到的仪器是                （选填编号）；
a．50mL烧杯      b．10mL量筒     c．20mL量筒      d．25mL滴定管
（4）指示剂是淀粉溶液，则达到滴定终点的现象是                    。
（5）滴定时，消耗浓度为0.1000mol/L的标准Na₂S₂O₃ 溶液18.17mL。该样品中FeCl₃·6H₂O的质量分数为                     。
（6）要把样品氯化铁中的少量FeCl₂杂质除去，可用的试剂是               （选填编号）。
a．铁粉     b．氯水    c．溴水    d．双氧水

B.[实验化学]茶叶中含咖啡碱，能溶于水、乙醇，更易溶于氯仿（CHCl₃），178℃时快速升华。另外茶叶中还含有11% ~12%的丹宁酸，也易升华，易溶于水及乙醇，但不溶于氯仿。现从茶叶中提取咖啡碱流程如下：
步骤I：称取一定量的茶叶，放入下图所示提取器的滤纸筒中，在圆底烧瓶中加入95%乙醇，用水浴加热，连续提取1.5小时。

步骤Ⅱ：待冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热。稍冷后，改成蒸馏装置，回收提取液中的大部分乙醇。
步骤Ⅲ：趁热将瓶中的残液倾入蒸发皿中，拌入3 ~ 4g生石灰粉使成糊状，低温蒸干，并压碎块状物。
步骤Ⅳ：取一只口径合适的玻璃漏斗，罩在隔以刺有许多小孔滤纸的蒸发皿上，小心加热升华，控制温度在180℃左右。当滤纸上出现大量白色毛状结晶时，停止加热，使其自然冷却，收集升华所得咖啡因。
回答下列问题：
（1）实验之前需要将茶叶研磨成粉末状，其目的是     。
（2）溶解抽提时不选择氯仿直接将咖啡碱提取而选用乙醇的原因是    。
（3）提取器中虹吸管的作用是     。
（4）冷凝器中冷却水从     进     出（选填“a”或“b”）。
（5）生产过程中可循环使用的物质是     。
（6）在粗产品中加入生石灰的原因是     。

铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（杂质中不含铁元素，且杂质不与H₂、H₂SO₄反应）。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。
Ⅰ．铁矿石中含氧量的测定

实验结果：将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中完全反应， 测得装置B增重1.35 g。
Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定

Ⅲ．问题讨论与解决：
（1）如要验证滤液A中铁元素的存在形式，可另取两份滤液A分别进行实验，实验方法、现象与结论如下表。请将其补充完整。
可供选择的试剂有：酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、氯水

实验方法	实验现象	结论
步骤1：在滤液A中加入		滤液A中有Fe^3^＋
步骤2：在滤液A中加入		滤液A中有Fe^2^＋

（2）步骤④中煮沸的作用是：                                ；
（3）步骤③中反应的离子方程式为：                                ；
（4）请通过实验Ⅰ、Ⅱ计算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式。（写出计算过程）