高中化学物质检验实验方案的设计实验题

欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO₃的质量分数可采用以下四种方法。
方法一：

方法二：

方法三：

方法四：不使用化学试剂，使用实验室常用仪器
按要求回答下列问题：
（1）方法一：加入足量的试剂A         （填写A的化学式）可将HCO₃^— 离子转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、       、洗涤和干燥（烘干）；
（2）方法二：在操作1中所用到的玻璃仪器中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的用到的是              ，在操作2中应选择甲基橙指示剂．
（3）在方法二中计算该样品中NaHCO₃的质量分数为             [用流程图中的数据m、V(HCl) 填写有关的表达式]；
（4）在方法三中：根据所用的实验装置，除了称量试样质量外，还需测定的实验数据是                         ；
（5）仔细分析方法三中的实验装置，若由此测得的数据来计算实验结果，则有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是                 ，偏低的原因可能是            （均文字简述）；
（6）方法四的实验原理是：                            （用化学方程式表示）。

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为               。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）           。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_____  ___。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__     __。
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多种离子，各种离子的浓度由大到小顺序为_           。
（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，B物质的化学式是___   ___。

铁钾矾[K_xFe_y(SO₄)_m·nH₂O]常用作工业媒染剂。其组成可用如下方法测定：
①准确称取2.0120g样品配成100mL溶液A。
②准确量取25.00mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.466g。
③准确量取25.00mL溶液A，加入足量的KI溶液，以淀粉为指示剂，用0.1250 mol·L^－1的Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗8.00mL至终点（已知：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆）。
（1）要检验出A溶液中存在的Fe³⁺，可以加入             溶液。
（2）已知室温下BaSO₄的Ksp＝1.1×10^－10，欲使溶液中c(SO₄^2－)≤1.0×10^－5 mol•L^－1，应保持溶液中c(Ba²⁺)≥           mol·L^－1。
（3）步骤③中判断滴定终点的方法是                      。
（4）通过计算确定铁钾矾的组成（写出计算过程）。

海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）将NaCl溶液进行电解，在电解槽的阴极区获得的产品有________________(填化学式)。
（2）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^－，其目的是_____________________。
（3）某化学小组的同学为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br₂的沸点为59 ℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，设计了如下实验装置：

①图中仪器B的名称是           ，冷却水的出口为            (填“甲”或“乙”)。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是                。
③C中液体的颜色为                  。
④D装置的作用是                          。

现有一份含Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂的混合物，为测定其中铁元素的含量，进行如下实验：
①称取混合物A g,滴加过量盐酸充分反应后过滤；
②在滤液中滴加过量氢氧化钠溶液充分反应后过滤；
③洗涤②所得沉淀，烘干后称重，质量为B g。
回答下列问题：
（1）步骤①中过滤所用的玻璃仪器有                           ；
（2）步骤①所得滤液中铁元素的存在形式是        （填离子符号），怎样检验它的存在（写出实验操作和现象）                            ；
（3）步骤②中涉及的离子方程式是                  、                 、                ；
（4）该混合物中铁元素的质量分数为                （用含A、B的式子表示）。

有一混合物的水溶液，只可能含以下离子中的若干种：K^＋ 、Al^3＋ 、Fe^3＋ 、Mg^2＋ 、Ba^2＋ 、 NH₄^＋、Cl^－ 、CO₃^2－、SO₄^{2 －}，现取三份100 mL溶液进行如下实验：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生。
②第二份加过量NaOH溶液加热后收集到气体0.02 mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲。
③在甲溶液中通过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02 g。
④第三份加足量BaCl₂溶液后得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤干燥后质量为11.65 g。
根据上述实验回答：
（1）一定不存在的离子是___________，不能确定是否存在的离子是_____________。
（2）试确定溶液中肯定存在的阴离子及其浓度(可不填满)：
离子符号______，浓度__________________；
离子符号______，浓度__________________；
（3）试确定K^＋ 是否存在________(填“是”或“否”)，判断的理由是__________。

某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的H₂还原CuO粉末来测定Cu元素的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。

（1）为完成上述实验，正确的连接顺序为A连        ；B连        (填写连接的字母)。
（2）对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要的操作为                            。
（3）若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是            ，对应的现象为         。
（4）丙装置的c瓶中盛放的试剂为        ，作用是                                  。
（5）为测定Cu的相对原子质量，设计了如下甲、乙两个实验方案，精确测量硬质玻璃管的质量为a g， 放入CuO后，精确测量硬质玻璃管和CuO的总质量为b g ，充分反应完全后。
甲方案：通过精确测定生成水的质量d g，进而确定Cu的相对原子质量。
乙方案：通过精确测量硬质玻璃管和Cu粉的总质量为c g， 进而确定Cu的相对原子质量。
①请你分析并回答：        方案测得结果更准确。你认为不合理的方案的不足之处在              。
②按测得结果更准确的方案进行计算，Cu的相对原子质量是                 。

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。

（1）制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的化学反应方程式为：                 。
（2）装置B中饱和食盐水的作用是                       ；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象                              。
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入          。

	A	B	C	D
Ⅰ	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
Ⅱ	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
Ⅲ	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（4）设计装置D、E的目的是                                    。打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡。观察到的现象是                                    。
（5）某同学建议将装置F中的药品改用足量的NaHSO₃溶液吸收余氯，老师认为不妥，用总反应的离子方程式解释原因                                    。

下图所示是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置（加热及夹持固定装置均已略去）。请根据下列要求回答问题。

（1）若锥形瓶中盛装Na₂O₂固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分液漏斗的活塞：
① 锥形瓶内产生的气体主要有（写化学式）                 。
② 用产生的气体做氨的催化氧化实验，各仪器装置按气流方向从左到右连接顺序是（填字母）（  ）→（  ）→（  ）→E 
③试管B中的现象为             ，反应方程式为                       。
（2）若锥形瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，当仪器连接顺序为A→C→B→B→D时，两次使用B装置，其中所盛的药品依次是CuO、无水CuSO₄粉末。
①此实验的目的是                                             ，
D装置的作用是                                             。
②为了使B中CuO反应充分，在不改变现有药品的条件下，可采取的方法有                     。（写出一种即可）
③加热前必须进行的操作是                                    。

甲乙两同学对保存已久的Na₂SO₃试剂进行试验探究。取适量Na₂SO₃样品于洁净烧杯中，加入适量蒸馏水，充分搅拌全部溶解。
（1）测上述溶液的PH值，其PH值＞7，原因是（用离子方程式表示）                       
（2）取少量上述溶液于试管中，加入硝酸钡溶液生成白色沉淀，再加入盐酸，白色沉淀不溶解，甲认为已变质，乙认为他的结论不科学，理由是                    
（3）假设试剂由Na₂SO₃和Na₂SO₄组成，设计试验方案，进行成分检验，他们决定继续探究，请在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硝酸、氯化钡溶液，品红溶液，酸性高锰酸溶液，NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置。
步骤2：取适量步骤1所得溶液于试管中，加入少量的                    溶液。	若溶液褪色，说明其有         若溶液不褪色，说明其中没有
步骤3： 再取适量步骤1所得溶液于另一试管中，先加入足量的稀盐酸，再滴加           溶液。	如果有白色沉淀生成，则说明其中有             ，已经变质。 如果没有白色沉淀生成，则说明其中没有

（4）经实验检验后，确实已变质，现准确测定其中Na₂SO₃的含量。实验如下：
①配制250ml 约0.2mol•L^-1 Na₂SO₃溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水溶解，将溶液转入            ，洗涤，定容，摇匀。
②滴定：准确量取25.00ml Na₂SO₃所配制溶液于锥形瓶中，将 0.05mol•L^-1酸性高锰酸钾装入50ml          （填酸式或碱式）滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗KMnO₄VmL。
③计算Na₂SO₃的质量分数=              （只列出计算式，不要求算出结果）

某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl₃·6H₂O 晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去）
 
（1）烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是                           。
装置B中发生反应的化学方程式是 ____________________________
（2）如果要在C处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行                     ，装置E中的现象是                         
（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe³⁺的操作方法 __________________________。
（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃·6H₂O晶体，设计流程如下：
 
① 步骤I中通入Cl₂的作用是____________________________。
② 步骤II从FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃·6H₂O晶体的主要操作包括：                    

（一）酸碱中和滴定是利用中和反应，用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法。某学生用0.1032 mol·L^－1的氢氧化钠溶液滴定未知浓度的盐酸溶液，其操作可分解为如下几步：
（A）移取25.00mL待测的盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2-3滴酚酞
（B）用标准溶液润洗滴定管2-3次
（C）把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节液面使滴定管尖嘴充满溶液
（D）取标准NaOH溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2-3cm
（E）调节液面至0或0刻度以下，记下读数
（F）把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准KOH溶液滴定至终点，记下滴定管液面的刻度
完成以下填空：
（1）正确操作的顺序是（用序号字母填写）______________________。
（2）重复三次的实验数据如下表所示：

实验序号	消耗0.1032 mol·L^－1的氢氧化钠溶液的体积/mL	待测盐酸溶液的体积/mL
1	28.84	25.00
2	27.83	25.00
3	27.85	25.00

则待测HCl的物质的量浓度是________mol·L^－1。
（3）滴定至终点的现象是                   。
（4）下列操作中可能使所测盐酸的浓度数值偏低的是                 。
A．碱式滴定管未用标准溶液润洗就直接注入标准液
B．滴定前盛放盐酸的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C．碱式滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失
D．读取氢氧化钠溶液体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数
（5）若用同浓度的氨水与同浓度的盐酸混合至二者恰好完全中和时，该溶液中离子浓度大小关系为                 。
（二）从海水中提取溴的工业流程如图：

（1）以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是               。
（2）上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：                    。

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）。

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。现有一红色粉末可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，设计合理的实验探究样品中Fe₂O₃、Cu₂O的存在。
查阅数据知：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO。
请完成以下实验探究过程：
（一）提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃；
假设2：红色粉末是__________________；
假设3：红色粉末是___________________。
(二)设计实验方案
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是_________________________。
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？______________。简述你的理由________________________。
（3）若固体粉末完全溶解，向所得溶液中滴加KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是_______________。写出实验过程中发生反应的离子方程式________________、_______________、__________________。
（4）若经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b＞a)，则混合物中Cu₂O的质量分数为_______。

在苹果、香蕉等水果的果香中存在着乙酸正丁酯。某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。实验步骤如下：
（一）乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入13.5mL（0.15mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石。
按下图所示安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口。

②打开冷凝水，圆底烧瓶在石棉网上用小火加热。在反应过程中，通过分水器下部的旋塞不断分出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回到圆底烧瓶中。反应达到终点后，停止加热，记录分出的水的体积。
（二）产品的精制
③将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，先用10 mL的水洗涤，
再继续用10 mL10%Na₂CO₃洗涤至中性，再用10 mL 的水洗涤，最后将
有机层转移至锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥。
④将干燥后的乙酸正丁酯滤入50 mL 烧瓶中，常压蒸馏，收集124～126℃的
馏分，得11.6g产品。
（1）写出该制备反应的化学方程式_______________。
（2）冷水应该从冷凝管___________（填a或b）管口通入。
（3）步骤②中不断从分水器下部分出生成的水的目的是__________________。步骤②中判断反应终点的依据是_______。
（4）产品的精制过程步骤③中，洗的目的是______________________。两次洗涤完成后将有机层从分液漏斗的__________置入锥形瓶中。