高中化学物质检验实验方案的设计实验题

某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。
（1）实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性
（2）实验试剂及仪器：
试剂：氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸
仪器：胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是                 。

序号	实验设计	实验观察（主要现象）	离子方程式	解释与结论
①	在铁粉中滴 入稀硫酸	铁粉溶解，溶液由无 色变成浅绿色，有无 色无味的的气体生成	Fe +2H^＋= H2↑+ Fe^2^＋	Fe具有还原性
②	氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液，再加入氯水	滴入KSCN溶液无明 显变化，加入氯水立 即变成血红色
③	氯化亚铁溶液加 入锌片		Fe^2^＋+ Zn =" Fe" + Zn^2+^＋
④				Fe^3^＋具有氧化性

 
（3）实验记录（在仿照①实验作答，划线部分不必填写）
（4）学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习，请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是            
A、Cl₂         B、Na       C、Mg²⁺      D、H₂O₂ 
（5）在实验②中，有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，就出现了血红色，你认为是什么原因：                                                             ；   
你将对实验员在配制氯化亚铁溶液时，提出的建议是                             。  
（6）在配制氯化铁溶液时，由于实验员失误，可能导致溶液中含有少量的Fe^2＋，为帮助实验员进行检验少量Fe^2＋的存在，请从下列物质中选择合适的试剂（   ）
A、KSCN溶液          B、稀盐酸     C、KMnO₄溶液      D、NaOH溶液

亚铁是血红蛋白的重要组成成分，起着向人体组织传送O₂的作用，如果缺铁就可能出现缺铁性贫血，但是摄入过量的铁也有害。下面是一种常见补铁药品说明书中的部分内容：该药品含Fe²⁺ 33％—36％，不溶于水但能溶于人体中的胃酸；与Vc（维生素C）同服可增加本品吸收。
（一）甲同学设计了以下实验检测该补铁药品中是否含有Fe²⁺并探究Vc的作用：

（1）加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是_________________________、Fe³⁺+SCN^-＝[Fe（SCN）]²⁺。
（2）加入KSCN溶液后溶液变为淡红色，说明溶液中有少量Fe³⁺。该离子存在的原因可能是（填编号）____________。
A．药品中的铁本来就应该以三价铁的形式存在
B．在制药过程中生成少量三价铁
C．药品储存过程中有少量三价铁生成
（3）向血红色溶液中加入一片Vc片，片刻后溶液血红色褪去，说明Vc有______性；怎样理解药品说明书中“与Vc同服可增加本品吸收”这句话?____________。
（二）乙同学采用酸性条件下用高锰酸钾标准溶液滴定的方法测定该药品是否合格，反应原理为5Fe²⁺ +8H⁺+MnO₄^-＝5Fe³⁺+2Mn²⁺+4H₂O 。准确称量上述药品10.00g，将其全部溶于试剂2中，配制成1 000mL溶液，取出20.00mL，用0.020 0mol／L的KMnO₄溶液滴定，用去KMnO₄溶液12.00mL．
（4）该实验中的试剂2与甲同学设计的实验中的试剂1都可以是_______（填编号）。
A．蒸馏水    B．稀盐酸    C．稀硫酸    D．稀硝酸
（5）本实验滴定过程中操作滴定管的图示正确的是_________（填编号）。

（6）请通过计算，说明该药品含“铁”量是否合格（写出主要计算过程）?

有机合成在制药工业上有着极其重要的地位。现用硝基苯制取苯胺，再用苯胺
制得无色晶体乙酰苯胺(具有退热镇痛作用的药物)。
化学原理为：

苯胺      乙酸        乙酰苯胺
② 相关物质的物理常数

物 质	相对分 子质量	状 态	熔点 (℃)	沸点 (℃)	溶 解 度(g)
水	乙 醇
苯 胺	93	无色液体	－6	184	3．42(20℃)	任意比混溶
冰醋酸	60	无色液体	17	118	任意比混溶	任意比混溶
乙酰苯胺	135	白色片 状固体	114	304	0．56(20℃)、3．45(50℃) 5．20(100℃)	36．9(20℃)

③ 制备乙酰苯胺的装置如下图所示：

④ 制备方法和过程：

已知：Ⅰ苯胺易被氧化，加入少量锌可防止氧化
Ⅱ韦氏分馏柱作用与原理类似于冷凝管
请回答以下问题：
（1）步骤1中保持柱顶温度约为105℃，则锥形瓶中收集到的馏分主要是            。
（2）步骤2中将反应液倒入水中的目的是         。
（3）步骤3中洗涤剂最好选择         。
A．冷水   B．热水   C．15%的乙醇溶液   D．NaOH溶液
（4）步骤4重结晶的过程：粗产品溶于沸水中配成饱和溶液→再加入少量蒸馏水→加入活性炭脱色→加热煮沸→        →冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥。
（5）上述制备过程的产率是                   。

试回答下列中和热测定的有关问题
（1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、0．50mol·L^－1盐酸、0．55mol·L^－1NaOH溶液，尚缺少的实验用品是________________。
（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒（填“能”或“不能”）__________，其原因是______________________________________________。
（3）实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL，各溶液密度为1g/cm³，生成溶液的比热容c＝4．18J/(g·℃)，实验起始温度为20℃，终止温度为23．2℃。试计算该反应的中和热ΔH＝_________。

为探究亚硫酸钠的热稳定性，某研究性学习小组将无水亚硫酸钠隔绝空气加
热，并利用受热后的固体试样和下图所示的实验装置进行实验。请回答下列有关问题：

（1）查阅资料：无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解，且分解产物只有硫化钠
和另外一种固体。如果加热温度低于600℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至
足量，在滴加稀盐酸的整个过程中的物质的量浓度变化趋势为     ；
（2）如果加热温度为700℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀，且有大量气泡产生，则反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为                   ；此时在B、C两装置中可能观察到的现象为                           。
（3）在（2）中滴加足量盐酸后，烧瓶内除外，还存在另一种浓度较大的阴离子。为检验该阴离子，先取固体试样溶于水配成溶液。以下是检验该阴离子的两种实验方案你认为合理的方案是              （填“甲”或“乙”），请说明另一方案不合理的原因                                      。
方案甲：取少量试样溶液于试管中，先加稀，再加溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在。
方案乙：取少量试样溶液于试管中，先加稀HCl，再加溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在。
（4）写出固体加热到600℃以上分解的化学方程式                    。

某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了图1、图2所示装置进行实验。

（1）比较两实验装置，图2装置的优点是：
①能更好的吸收有毒气体SO₂，防止其污染环境；②                             。
（2）导气管e有两个主要作用：一是在反应过程中，因导管插入液面下，可起到“液封”作用阻止SO₂气体逸出而防止污染环境；二是                             。
（3）能说明有SO₂气体产生的实验现象是                                  。
（4）反应一段时间后，用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能：
Ⅰ、只含有Fe³⁺；    Ⅱ、只含有Fe²⁺；     Ⅲ、既有Fe³⁺又有Fe²⁺。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性，选用如下试剂，填写下列空格：

A．稀HCl溶液

B．稀H2SO4硫酸

C．KSCN溶液

D．KMnO4溶液

E．NaOH溶液     F．淀粉KI溶液     G．H₂O₂溶液
验证Ⅱ：取试样，先滴加少量的       （填试剂序号，下同），振荡，再滴加少量的        ，根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。
验证Ⅲ：
步骤1：取试样，滴加少量的        （填试剂序号），溶液的颜色变     色，则试样中含有Fe³⁺，发生反应的离子方程式为                    。
步骤2：再取适量的试样滴加到少量的      （填试剂序号），溶液的颜色变为    色，
则试样中含有Fe²⁺。

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）

碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
（1）合成该物质的步骤如下：
步骤1：配制0.5mol·L^-1MgSO₄溶液和0.5mol·L^-1NH₄HCO₃溶液。
步骤2：用量筒量取500mL NH₄HCO₃溶液于1000mL四口烧瓶中，开启搅拌器。温度控制在50℃。
步骤3：将250mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，1min内滴加完后，用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4：放置1h后，过滤，洗涤。
步骤5：在40℃的真空干燥箱中干燥10h，得碳酸镁晶须产品（MgCO₃·nH₂O  n=1~5）。
①步骤2控制温度在50℃，较好的加热方法是          。
②步骤3生成MgCO₃·nH₂O沉淀的离子方程式为        。
③步骤4检验是否洗涤干净的方法是           。
（2）测定合成的MgCO₃·nH₂O中的n值。
称量1.000g碳酸镁晶须，放入如图所示的广口瓶中加入水滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO₂被NaOH溶液吸收，在室温下反应4~5h，反应后期将温度升到30℃，最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得CO₂的总量；重复上述操作2次。

①图中气球的作用是           。
②上述反应后期要升温到30℃，主要目的是         。
③设3次实验测得每1.000g碳酸镁晶须产生的CO₂平均值为a mol，则n值为      （用含a的表达式表示）。
（3）称取100g上述晶须产品进行热重分析，热重曲线如图。

则该条件下合成的晶须中，n=      （选填：1、2、3、4、5）。