高中化学物质检验实验方案的设计实验题

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)。

实验室用粗锌(含铅等杂质)与过量的稀硫酸反应制氢气的废液制备硫酸锌晶体，其流程如下：
 
已知ZnSO₄的溶解度如下表所示：

温度/℃	0	10	20	30	40	60	80	100
溶解度/g	41.6	47.5	53.8	61.3	70.5	75.4	71.1	60.5

（1）实验过程中多次用到如右图所示的过滤装置，仪器a的名称为                    。
（2）滤渣Ⅰ的主要成分为                    。X的化学式为                    。
（3）溶解过程中加入的稀硫酸的作用是                     。
（4）结晶的操作为              。
（5）用酒精进行洗涤的原因是             。

某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分，设计了如右图装置。倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应，待反应停止后，B装置增重，C装置中溶液无变化，反应后进入量气管气体的体积为VmL(已折算成标准状况)，由上述实验事实可知：提示：铁和硫生成硫化亚铁，硫化铜是一种不溶于酸也不溶于水的黑色固体)

（1）固体M中一定有的物质是            (填化学式)，理由是          。
（2）写出B装置中反应的离子方程式_____________。
（3）C装置的作用是                ，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是        。
（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是             ，要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器有________________。
（5）通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是________________。
a．M中有未反应的铁和硫
b．测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c．A中留有反应生成的气体
d．气体进入D装置前未用浓硫酸干燥

工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，Fe₂O₃等）提取Al₂O₃做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如下图所示：
（已知：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华）

（1）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是               ．
（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去．气泡的主要成分除Cl₂外还含有         ，固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在              ．
（3）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，则铝和氧化铁反应的化学方程式为                 ．
（4）向滤液中通入过量CO₂所发生反应的离子方程式为                                ．
（5）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl₄^﹣形式存在，则阳极的电极反应式为                            ．

为了达到下列表格中的实验要求，请从供选择的化学试剂及实验方法中选出合适的，将其标号填入对应的空格中。

实 验 要 求	试剂及方法
除去Na2CO3固体中少量NaHCO3
除去铁中少量铝
除去铜中少量铁
FeCl3溶液中混有少量FeCl2
证明NH4Cl溶液呈酸性

供选择的化学试剂及实验方法：
A．将溶液滴在pH试纸上
B．加入稀盐酸
C．加热
D．加入氢氧化钠溶液
E．通入氯气

氯离子插层镁铝水滑石[Mg₂Al(OH)₆Cl·xH₂O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸气，冷却玻管B能降低气体的温度，但不能液化水蒸气。现用下图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。

（1）Mg₂Al(OH)₆Cl·xH₂O热分解的化学方程式为                       。
（2）若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为          (按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是         。装置连接后，首先要进行的操作是              。
（3）加热前先通N₂排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，加热过程中持续通入N₂的作用是                     ，停止加热后的冷却过程中仍要持续通入N₂的作用是          _。
（4）完全分解后测得C增重3.65 g、D增重9.90 g，则x＝      。若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将         (填“偏高”或“偏低”)。

Na₂O₂可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
（1）某学习小组发现：在盛有Na₂O₂的试管中加入足量水，固体完全溶解，并立即产生大量气泡，当气泡消失后，向其中滴入1～2滴酚酞溶液，溶液变红；将试管轻轻振荡，红色很快褪去；此时再向试管中加入少量MnO₂粉末，又有气泡产生。
①使酚酞溶液变红是因为__________，红色褪去的可能原因是__________________。
②加入MnO₂反应的化学方程式为________________________________________________。
（2）Na₂O₂有强氧化性，H₂具有还原性，有同学猜想Na₂O₂与H₂能反应。为了验证此猜想，该小组同学进行如下实验，实验步骤和现象如下。

步骤1：按上图组装仪器(图中夹持仪器省略)，检查气密性，装入药品。
步骤2：打开K₁、K₂，产生的氢气流经装有Na₂O₂的硬质玻璃管，一段时间后，没有任何现象。
步骤3：检验H₂的纯度后，开始加热，观察到硬质玻璃管内Na₂O₂开始熔化，淡黄色的粉末变成了白色固体，干燥管内硫酸铜未变蓝色。
步骤4：反应后撤去酒精灯，待硬质玻璃管冷却后关闭K₁。
①添加稀盐酸的仪器名称是____________；B装置的作用是________。
②必须检验氢气纯度的原因是__________________________________________________。
③设置装置D的目的是________________________________________________________。
④你得到的结论是____________(若能反应请用化学方程式表示)。

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

海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：

成分	Cl^－	Na^+	SO4^2^－	Mg^2+	Ca^2+	HCO3^－	Br^－
含量/(mg·L^－^1)	18980	10560	2560	1272	400	142	64

（1）以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。

①除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO离子，加入沉淀剂a．Na₂CO₃  b．NaOH  c．BaCl₂，
合理的一种顺序是（填序号）                。将滤液的pH调至酸性除去的离子是             。
②电解饱和食盐水的化学方程式是                      ；
③侯德榜向饱和食盐水中通入NH₃、CO₂气体制NaHCO₃晶体的化学方程式为                    。
其依据是                                        。
④工业上可用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯碱溶液与Cl₂制取有效成分为NaClO的消毒液，反应的化学方程式是                     。（碳酸的酸性强于次氯酸）。
（2）利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：

① 从MgCl₂溶液中得到MgCl₂·6H₂O晶体的主要实验操作是                、洗涤、烘干。从MgCl₂·6H₂O晶体中得到无水MgCl₂的主要方法是
②用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_____________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_____________。
③依据上述流程，若将5 m³海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl₂的体积为        L（忽略Cl₂溶解）。

氧化还原滴定实验与中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。现用0.001 mol·L^－1 KMnO₄酸性溶液滴定未知浓度的无色NaHSO₃溶液。反应离子方程式是2MnO₄^﹣＋5HSO₃^﹣＋H^＋===2Mn^2＋＋5SO42﹣＋3H2O填空完成问题：
（1）该滴定实验所需仪器有下列中的____________。

A．酸式滴定管(50 mL)

B．碱式滴定管(50 mL)

C．量筒(10mL)

D．锥形瓶

E．铁架台
F．滴定管夹
G．烧杯
H．白纸
I．胶头滴管
J．漏斗
（2）不能用______(填“酸”或“碱”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。试分析原因_______________。
（3）指示剂 _______ （填“需要”或“不需要”）选用，说明理由_______________________________。
（4）滴定前平视KMnO4溶液液面，刻度为a mL，滴定后俯视液面刻度为b mL，则(b－a)mL比实际消耗KMnO4溶液体积________(填“多”或“少”)。根据(b－a)mL计算得到的待测浓度，比实际浓度________(填“大”或“小”)。

为了验证炭粉与浓硫酸作用确实有二氧化碳气体生成，某同学创设如下图所示的A、B、C三个装置进行实验，其中省略了课本上炭粉与浓硫酸反应的发生装置图。已知C中的KMnO₄酸性溶液是足量的，具有强氧化性，还原性的SO₂气体经过KMnO₄酸性溶液后能全部被吸收氧化，据此，请回答下列问题。

（1）炭粉与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为_____________________
（2）由（1）产生的混合气体流经装置A、B、C的先后顺序是______、______、______（填A、B、C），气流依次经过装置管口顺序号为（填管口序号a、b、c、d、e、f）；气体发生装置导管口接______，然后______接_____，______接_____；
（3）装置B的作用是__________________，装置B中观察到的现象是__________________；
（4）装置A中观察到的现象是_________________，得到的结论是_________________。

用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是            。
（2）请指出图中明显不合理的是                               。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值     (填“偏大、偏小、无影响”)
（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与
上述实验相比，所放出的热量        (填“大于、小于或等于”)，所求中和热            (填“大于、小于或等于”)简述理由                      。
（5）用相同浓度和体积的氨水(NH₃·H₂O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值
会           ；（填“偏大、偏小、无影响”）。

一学生设计了如下实验方法分离NaCl和CaCl₂两种固体的混合物

填空和回答下列问题
（1）B物质是_______________（写化学式）
（2）按此实验方案分离得到的NaCl，经分析仍含有杂质，这是因为上述方案中某一步设计有毛病，这一步的正确设计方案应是_______________
（3）若要测定该样品中NaCl和CaCl₂的质量比，可称量干燥的B物质和另一物质的质量，这种物质是______________（填序号）
①混合物A  ②CaCl₂固体   ③NaCl固体

盐卤中除含有Mg²⁺、Cl^-外，还含有少量Na+、Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-和CO(NH₂)₂等。从海水提取食盐和Br₂后的盐卤中可以提取MgCl₂、MgO、Mg（OH）₂等物质，制备流程如图所示：

（1）从MgCl₂溶液得到MgCl₂.6H₂O晶体的过程中所需的基本操作顺序依次为_________________ ；
A．加热蒸馏B．加热浓缩C．冷却结晶D．趁热过滤    E．过滤洗涤
（2）制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行，原因是____________（用适当的文字结合化学用语说明）。
（3）用NaClO除去尿素CO(NH₂)₂时，生成物除盐外，都是能参与大气循环的物质，则该反应的化学方程式为_________________ ；加入NaClO的另一个作用是_________________。
（4）Mg(OH)₂是制镁盐、耐火材料和阻燃剂的重要原料．
已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12，且Mg（OH）₂（s）═MgO（s）+H₂O（s）△H=+81.5kJ/mol．
①下列叙述正确的是_________
A．从盐卤或海水中获得Mg（OH）₂，工业上选择NaOH作沉淀剂
B．Mg（OH）₂能作阻燃剂的原因是它分解吸热且生成MgO覆盖可燃物
C．可加热Mg（OH）₂得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁
②酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：

pH	＜8.0	8.0～9.6	＞9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

25℃时，在Mg(OH)₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为______。

中国沿海某城市采用反渗透法将海水淡化，得到淡水供市民使用，剩余母液继续加工获得其他产品。母液中主要含有Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Br^-等离子。某实验小组同学模拟工业生产流程，进行如下实验．

（1）写出实验室制备氯气的化学方程式_____________________；
（2）海水淡化的方法还有____________（写出一种）；
（3）I中，电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，写出该反应的离子方程式__________；
（4）Cl₂和Br₂均为双原子分子，从原子结构的角度解释其原因_____________________；
（5）Ⅲ中，加入适量CaCl₂固体的目的是_____________________；
（6）写出IV中反应的离子方程式_____________________；
（7）与过程II类似，工业上常用“空气吹出法”实现海水提溴，将1m³海水浓缩至1L，使用该法最终得到36g Br₂，若提取率为60%，则原海水中溴的浓度为__________ mg/L。