高中化学物质检验实验方案的设计实验题

以铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）为原料，可制得液体聚合氯化铝 [Al_m(OH)_nCl_3m—n]，生产的部分过程如下图所示（部分产物和操作已略去）。

（1）Al₂O₃与盐酸反应的离子方程式是_____________________。
（2）滤渣I是__________。滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是___________。
（3）向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀，此时溶液的pH约为3.7。其中NaClO的作用是___________。该过程发生反应的离子方程式为______________。
（4）将滤液3的pH调至4.2～4.5，利用水解反应得到液体聚合氯化铝。该反应的化学方程式为_____________________。
（5）Na₂S溶液呈碱性的原因是________（用离子方程式表示）。该溶液中c(Na^＋)＝________。

发酵粉是一种化学膨松剂，可由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)、明矾中的两种物质组成。某小组为探究不同品牌的发酵粉的化学成分，进行如下实验。
【提出假设】
(1)假设1：由小苏打和臭粉组成  假设2：由小苏打和明矾组成   假设3：由______组成
【方案与流程】
为探究甲品牌的发酵粉的成分，某同学设计如下实验，得到如下现象：

(2)结合步骤①~③分析，气体A为__ __，该发酵粉的成分为_    _ (填化学式)。
(3)乙品牌的发酵粉的化学组成可能为假设2情况，请你设计实验验证。
实验仪器和用品任选，限选试剂：稀盐酸、0.1mol/LnaOH溶液   
写出实验步骤、预期现象和结论。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量样品溶于足量的盐酸后，将溶液分成两份，分别装入A、B试管中。
步骤2：	焰色呈黄色证明有Na^+，发酵粉中有NaHCO3
步骤3：	看到有白色沉淀生成（或先产生白色沉淀后沉淀溶解），证明发酵粉中有明矾。

牙膏中的摩擦剂一般由CaCO₃、Al(OH)₃或SiO₂组成。某小组对几种牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究：
（1）根据上述信息，推测摩擦剂应具备的性质有       
A．易溶于水      B．难溶于水       C．颗粒较大        D．颗粒较小
（2）已知A牌牙膏的摩擦剂是Al(OH)₃，取少量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤：
① 往滤渣中加入过量NaOH溶液，Al(OH)₃与NaOH溶液反应的离子方程式____  __。
② 往①所得滤液先通入过量CO₂，再加入过量稀盐酸，观察到的现象是           。
（3）已知B牌牙膏中摩擦剂可能含有一或两种物质，将此牙膏的摩擦剂溶于盐酸时，发现有不溶性物质。
① 对B品牌牙膏摩擦剂的成分提出合理假设：
假设1：只有SiO₂       假设2：可能有SiO₂和CaCO₃
假设3：可能有________________。
② 请设计方案对B品牌牙膏摩擦剂的成分进行验证。填写下表。限选试剂：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤，得滤液A和沉淀B。
步骤2：
步骤3：

（4）已知C牌牙膏中的摩擦剂为CaCO₃，为测定CaCO₃的质量分数，取20．0g牙膏样品溶于水后过滤，将所得沉淀溶于100mL1mol/L的盐酸（假设所得溶液体积不变），从所得的溶液中取20．00mL，用1mol/L NaOH溶液进行滴定，消耗NaOH溶液5．00mL，则C品牌牙膏中CaCO₃的质量分数为     _（保留四位有效数字）。．

现有失去标签的四瓶无色溶液A、B、C、D，只知道它们是K₂CO₃、K₂SO₄、H₂SO₄和Ba(NO₃)₂，为了鉴别它们，进行如下实验：
①A＋D―→溶液＋气体　②B＋C―→溶液＋沉淀
③B＋D―→溶液＋沉淀　④A＋B―→溶液＋沉淀
⑤将④得到的沉淀物加入③所得溶液中，④中沉淀很快溶解并产生无色无味的气味。
根据以上实验事实，请回答如下问题：
(1) 四种无色溶液中A为________、D为__________ (用化学式表示)
(2)写出下列各步反应的离子方程式
①________________________________ ⑤______________________________

化学兴趣小组设定以下实验方案，测定某已变质为碳酸钠的小苏打样品中NaHCO₃的质量分数。
方案一：称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重，冷却，称量剩余固体质量，计算。
（1）坩埚中发生反应的化学方程式为：
（2）实验中需加热至恒重的目的是：
方案二：称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量Ba（OH）₂溶液，过滤，洗涤，干燥沉淀，称量固体质量，计算。
（1）过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为
（2）实验中判断沉淀是否完全的方法是
方案三：按如图装置进行实验：

（1）B装置内所盛试剂是             ；D装置的作用是                ；分液漏斗中       （填“能”或“不能”）用盐酸代替稀硫酸进行实验。
（2）实验前称取17.9g样品，实验后测得C装置增重8.8g，则样品中NaHCO₃的质量分数为                。
（3）根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷是：＿＿＿＿＿＿＿＿

一定浓度NaHCO₃溶液与CuSO₄溶液反应后生成了蓝绿色颗粒状沉淀。就沉淀成分提出了如下三种假设：
假设一：沉淀是CuCO₃；假设二：沉淀是Cu(OH)₂；
假设三：沉淀是CuCO₃和Cu(OH)₂的混合物。
(1)写出假设二，沉淀是Cu(OH)₂生成的理由                                (用离子方程式表示)；
(2)为了探究沉淀的成分，取出了一部分沉淀，滴加稀盐酸，有气体放出。凭此现象，判断沉淀中含有                                         ；
(3)为了进一步探究沉淀的成分，进而确定假设中何种假设成立，设计实验，装置图如下：

①研究沉淀物组成前，须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作依次为          、洗涤、干燥；
②装置E中药品的名称是       作用为                            ；
③实验过程中有以下操作步骤：a.打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，通入过量空气。此步骤的作用是                                              。
b．关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，充分反应，c.再通入过量空气时，活塞处于打开的是         ，关闭的是                                       。
④若沉淀样品的质量为m g，装置D的质量增加了n g；若沉淀样品为纯净物，m、 n之间的关系为                                               。
若假设三成立，则Cu(OH)₂的质量分数为         ；若不进行步骤c，则会使测得结果       (填“偏高”“无影响”“偏低”)。

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）。