高中化学物质检验实验方案的设计实验题

某地煤矸石经预处理后主要含SiO₂（61%）、Al₂O₃（30%）和少量的Fe₂O₃、FeO及钙镁的化合物等。某实验小组利用其提取Al(OH)₃。

（1）“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为              。为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是                              。
（2）“氧化”的目的是            。检验Fe³⁺已水解完全的方法是             。
（3）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO₃、Mg(OH)₂和                                     。
（4）①上述流程中可循环利用的物质的化学式是                                 。
②“转化”时主要反应的离子方程式为                                       。
（5）Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH)₃，从氧化后的溶液开始，若只用纯碱一种试剂，后续操作是             。

市售乙醛通常为40%左右的乙醛溶液。久置的乙醛溶液会产生分层现象，上层为无色油状液体，下层为水溶液。据测定，上层物质为乙醛的加合物(C₂H₄O)_n，它的沸点比水的沸点高，分子中无醛基。乙醛在溶液中易被氧化，为从变质的乙醛溶液中提取乙醛(仍得到溶液)，可利用如下反应原理：
(C₂H₄O)_nnC₂H₄O。
（1）先把混合物分离得到(C₂H₄O)_n：将混合物放入____中，静置，分离操作名称为______。
（2）证明是否已有部分乙醛被氧化的实验操作和现象是______________。
（3）提取乙醛的装置如图：烧瓶中放的是(C₂H₄O)_n和6mol/LH₂SO₄的混合液，锥形瓶中是蒸馏水。加热至混合液沸腾，(C₂H₄O)_n缓慢分解，生成的气体导入锥形瓶的水中。

①用冷凝管的目的是________，冷凝水的进口是_____(填“a”或“b”)。
②锥形瓶内导管口出现气泡，从下到上升至液面过程中，体积越来越小，直至完全消失，说明乙醛具有___的性质，当观察到导气管中气流很小时，必要的操作是_____，目的是__________。

粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al₂O₃，其流程如图：

已知烧结过程的产物主要是：NaAlO₂、Ca₂SiO₄、NaFeO₂和Na₂SiO₃等。
（1）写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式                        。
（2）操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是                          。
（3）浸出过程中，NaFeO₂可完全水解，水解反应的离子方程式为                   。
（4）操作b的名称是         ，所用的玻璃仪器有     、       和烧杯。
（5）“碳化”时生成沉淀的化学式为        。

制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na₂CO₃的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下列有关问题：
方案一：把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl₂溶液，将所得沉淀            (填操作名称)、洗涤、烘干、称量、计算。洗涤沉淀的具体操作是                             。
方案二：把一定量的样品与足量硫酸反应后，用下图所示装置测定产生CO₂的体积，为了确保测定结果的准确性，B中的溶液最好采用              。下图装置中实验仪器a的名称是        。

方案三：利用下图所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数（铁架台、铁夹等在图中均已略去）。实验步骤如下：
①按图连接装置，并检查气密性；
②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为33.4g；
③准确称得6g纯碱样品放入容器b中；
④打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为35.6g。

（1）若④⑤两步的实验操作太快，则会导致测定结果          （填“偏大”或“偏小”）。
（2）装置A中试剂X应选用                 。
（3）E装置的作用是                 。
（4）根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na₂CO₃的质量分数为           （结果保留小数点后一位）。

某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，方方同学认为产生的气体除SO₂外，还可能产生氢气。该同学为了验证他的判断是否正确，设计了如图所示的实验装置，其中，装置B中盛有浓硫酸，装置C中放置黑色CuO粉末，装置D中放置的是无水硫酸铜粉末(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该装置略去)。试回答：

(1) E中加入的试剂是碱石灰，作用是_____________；装置A、B之间的酸性高锰酸钾溶液的作用是_________________；
(2)上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为___________________________________；
(3)如果去掉装置B，就不能根据D中的现象判断气体X中有氢气，原因是：_______________________。
(4可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：
C中______________________________，D中_______________________。

50mL0.50 mol·L^-1盐酸与50mL0.55 mol·L^-1NaOH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）右图装置名称为____，图中尚缺少的一种玻璃用品名称是_____。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是_______。
（3）实验中改用60mL0.50 mol·L^-1盐酸与50mL0.55 mol·L^-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比较，所放出的热量_____(填“相等”或“不相等”)，中和热______(填“相等”或“不相等”)，理由是______。
(4）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验，测得中和热的数值与57.3kJ / mol 相比较会_____。（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
（5）完整地做一次这样的实验，需测定___次温度。
（6）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值____（填“偏大”、“偏小”或“无影响”)

含苯酚的工业废水的方案如下图所示：

回答下列问题：
（1）设备①进行的是        操作（填写操作名称），实验室这一步操作所用的仪器是       。
（2）由设备②进入设备③的物质A是             。
（3）在设备③中发生反应的化学方程式为                             。
（4）在设备④中，物质B的水溶液和CaO反应，产物是CaCO₃、         和水，再通过过滤得产物。
（5）上图中，能循环使用的物质是C₆H₆、CaO、NaOH水溶液、           。
（6）写出同时满足下列条件的苯酚的一种同分异构体的结构简式是         。
①核磁共振氢谱只有一个峰     
②分子中无碳碳双键

某粗盐主要成分为氯化钠，杂质为不溶性泥沙和可溶性的MgCl₂、CaCl₂和Na₂SO₄。某校化学兴趣小组欲探究食盐的精制过程，以该粗盐为原料，设计方案流程如下：

试回答下列问题：
（1）在第①步和第⑤步中都要用到玻璃棒，它们的主要作用分别是          、            。   
（2）第②步操作的目的是除去粗盐中的               (填化学式，下同)，第⑥步操作的目的是除去滤液中的               、              。
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO₄、Mg(OH)₂、CaCO₃、       。
（4）在第③步操作中，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，理由是                 。
（5）写出第②、③步涉及的两个化学反应的离子方程式：                、             。

请完成下列物质的分离提纯问题。
Ⅰ、现有含NaCl、Na₂SO₄和NaNO₃的混合物，选择适当的试剂除去溶液中的NaCl和Na₂SO₄，从而得到纯净的NaNO₃溶液。相应的实验过程可用下图表示：

请回答下列问题：
（1）写出实验流程中下列物质的化学式：试剂X_______，沉淀B        。
（2）证明AgNO₃加过量的实验方法是                                。
（3）按此实验方案得到的溶液3中肯定含有__________（填化学式）杂质；为了解决这个问题，可以向溶液3中加入适量的___________，之后若要获得固体NaNO₃需进行的实验操作是___________（填操作名称）。
Ⅱ、某同学欲用CCl₄萃取较高浓度的碘水中的碘，操作过程可以分解为如下几步：

A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；

B．把50ml碘水和15mlCCl4加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；

C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；

D．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；

E．旋开活塞，用烧杯接收溶液；
F．从分液漏斗上口倒出上层液体；
G．将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准；
H．静置、分层。
（1）萃取过程正确操作步骤的顺序是：（填编号字母）                        。
（2）设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：                  。（3）最后碘的CCl₄是通过         获得（填“漏斗上口”或“漏斗下口”）。从含碘的CCl₄溶液中提取碘 和回收CCl₄，还需要经过蒸馏，观察下图所示实验装置指出其错误有    处。
（4）进行上述蒸馏操作时，最后晶态碘在____________（填仪器名称）里聚集。

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