高中化学物质检验实验方案的设计实验题

在量热计(如图)中将100 mL 0.50 mol·L^－1的CH₃COOH溶液与100 mL 0.55 mol·L^－1 NaOH溶液混合，温度从298.0 K升高到300.7 K。已知量热计的热容常数(量热计各部件每升高1 K所需要的热量)是150.5 J·K^－1，溶液密度均为1 g·mL^－1，生成溶液的比热容c＝4.184 J·g^－1·K(已知CH₃COOH电离要吸热)。

（1）CH₃COOH的中和热ΔH＝________________________。
（2）CH₃COOH中和热的文献值为－56.1 kJ·mol^－1，你认为造成（1）中测得的实验值有偏差的可能原因是_____            。
（3）实验中NaOH溶液过量的目的是__________          _。
（4）你认为CH₃COOH的中和热与盐酸的中和热绝对值相比，_________的较大，其原因是        。

亚硝酸盐是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量。为检测某食品中亚硝酸盐含量（通常以1kg样品中含NaNO₂的质量计，假定食品本身不参与反应)，某研究小组设计了如下实验方案：

（1）实验过程中需配制500 mL 0.0010 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液，如下图所示的仪器中肯定不需要的是            （填序号），配制上述溶液还需要用到的玻璃仪器是              （填仪器名称）。配制溶液时，定容的操作方法是                             。

（2）已知亚硝酸钠(NaNO₂)的水溶液呈弱碱性，则亚硝酸的电离方程式为                     .
（3）完成并配平实验方案中反应①的离子方程式,并用单线桥表示电子转移的方向和数目：
□MnO+ □  NO + □           □ Mn²⁺  + □ NO + □          ,
（4）若称取样品a g进行测定，准确量取12.00 mL 0.0005 mol/L的酸性KMnO₄溶液（过量）与溶液
A反应。反应后溶液用0.0010 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 标准溶液滴定至紫色溶液刚好褪去；重复上述实验2次，平均消耗(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液10.00 mL，则1 kg样品中 NaNO₂的质量为_______mg (用含a的代数式表示).

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

分某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究，测定其中镁的质量分数，他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案：
方案一：铝镁合金测定生成气体的体积
方案二：铝镁合金测定生成气体的体积
方案三：铝镁合金溶液称量灼烧产物的质量。
（1）写出方案一中发生反应的离子方程式                     。
（2）实验小组根据方案=设计了两个实验装置，如下圈(图中的铁架台已省略)。

你认为选择             （选填甲或乙)装置进行实验更合理，误差更小。
（3）用方案三进行实验时，除了称量灼烧产物质量外，还需称量的是                。
（4）拓展研究：在向铝镁合金溶于盐酸后的溶液中加入过量溶液时，生成沉淀的质量与加入溶液体积的关系可用数轴关系表示：

请你判断，根据上图数轴申的数据能否求出合金中镁的质量分数?    _______(选填“能”或“不能”)
下列①②两题选一题作答。
①若不能求出合金中镁的质量分数，请说明理由                   。
②若能求出合金中镁的质量分数，则镁的质量分数为               。

为测定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的质量分数，甲同学拟采用图（1）所示装置来测定。乙同学拟采用图（2）所示装置来测定。

请回答下列问题：
（1）甲同学用图（1）装置来测定，在没有放样品前，检查该装置气密性的方法之一是从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，观察到                              现象，证明此装量不漏气。实验时称得样品的质量为mg，酸式滴定管的起始读数为amL，终了读数为bmL，注射器测定排出的气体为c mL（已折算成标准状况），该样品中Na₂C0₃的质量分数为（用含a、b、c、m的代数式表示）____          。
（2）本实验选用稀H₂S0₄而未选用稀盐酸的原因是                      。
（3）乙同学观察了甲同学的实验后很受启发，并发现自己的图（2）原实验设计方案会造成误差．其原因之一可能是C0₂在水中溶解度较大，引起测量气体体积减小。丙同学经思考后。建议乙同学将图（2）中某部分稍作改进，就可避免此种误差，写出你的改进方案                                。
（4）丁同学提出将图（2）装置中量气装置去掉，只用反应装置和天平也能较准确地测出样品中Na₂C0₃的质量分数，请你分析丁同学方案中，除了测定样品的质量，还需测定的另两个数据是                、                   。
（5）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数，请简述一种与上述各方法不同的实验方法                                   。

某同学利用“多米诺骨牌”效应，设计了如图气体制取与性质验证的组合实验，打开A中分液漏斗的活塞，很快看到E中导管口有气泡冒出，且溶液由紫色变红色．请看图回答问题：

（1）A中反应的化学方程式                ；B中白磷不燃烧，原因是                       
（2）D中看到的现象是                                    。
（3）用化学方程式表示E中颜色变化的原因                           ；用F装置收集气体的依据是                          。

用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH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）烧杯中填满碎泡沫塑料的作用是            。
（2）环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？       （填“能”或“不能”），其原因是        。
（3）实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50 mL0.55mol/L的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量           （填“相等”或“不相等”），若实验操作均正确，则所求中和热       （填“相等”或“不相等”）。
（4）已知在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH₂O，放出57.3kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为                       
（5）实验中若改用60mL0.50mol/L的醋酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量              （填“偏低”或“偏高”）；原因是                   。

硫酸亚铁晶体（FeSO₄·7H₂O）在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：

（1）步骤②加入过量H₂O₂的目的是                              。
（2）步骤③中反应的离子方程式为                              。
（3）步骤④中一系列处理的操作步骤：          、洗涤、           、冷却、称量。
（4）实验中用浓硫酸配制250mL1 mol/Ｌ的稀硫酸，配制时用到的玻璃仪器除了烧杯以外，还有             。
（5）若实验无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量           g（用含a的代数式表示）。

工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理:①Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄。②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气。
（2）实验装置(如图所示):

（3）实验过程:
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL
②称取xgAlN样品置于装置B瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入稀硫酸，与装置B瓶内物质充分反应。③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞       ，通过分液漏斗加入过量NaOH ，与装置B瓶内物质充分反应。④                 (填入该步应进行的操作)。⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据分析:(已知：该实验条件下的气体摩尔体积为V_m L·mol^－1)
①Al₄C₃的质量分数为                       。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积             (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③AlN的质量分数为                   。

Mg能在NO₂中燃烧，产物为Mg₃N₂、MgO和N₂。某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。资料信息：2NO₂+2NaOH＝NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O，Mg₃N₂ + 6H₂O = 3Mg（OH）₂↓+ 2NH₃↑。限用如下装置实验（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）

（1）装置连接的顺序为                 （填字母序号）；
（2）连接好仪器，装入药品前检验装置气密性的方法是________________；
（3）装置A中盛装的干燥剂是    ；装置F的作用__           __；
（4）验证产物中存在Mg₃N₂的具体实验操作为                  ．确定产物中有N。生成的实验现象为              ；
（5）已知装置E中初始加入Mg粉质量为13.2 g，在足量的NO₂中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g，产生N₂的体积为1120 mL（标准状况）。写出玻璃管中发生反应的化学方程式：_                   _。

分某实验小组用0.50 mol·L^－1 NaOH溶液和0.50 mol·L^－1硫酸进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L^－1 NaOH溶液
若实验中大约要使用245mL NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体__________g。
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验。
（1）写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ·mol^－1)：                    。
（2）取50mL NaOH溶液和30mL硫酸进行实验，实验数据如下表。
①请填写下表中的空白：已知：反应后混合溶液的比热容c=4.2×10^—3 kJ/(g·℃)

温度 实验 次数	起始温度t1/℃	终止温度 t2/℃	温度差平均值 (t2－t1)/℃
H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	30.1	℃
2	25.9	25.9	25.9	29.8
3	26.4	26.2	26.3	30.4

②用上述实验数值计算中和热            kJ·mol^－1（小数点后保留两位数字）。
③能引起中和热偏高的原因是                。
A．实验装置保温、隔热效果差
B．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度

以下为工业从海水中提取液溴的流程图：

已知：溴的沸点为59℃，微溶于水，有毒性。请回答：
（1）某同学利用“图1”装置进行步骤①至步骤④的实验，当进行步骤①时，应关闭活塞           ，打开活塞             。

（2）步骤②中可根据                  现象，简单判断热空气的流速
（3）步骤③中简单判断反应完全的依据是                  。
（4）从“溴水混合物Ⅰ”到“溴水混合物Ⅱ”的目的是                   。
（5）步骤⑤用“图2”装置进行蒸馏，蒸馏烧瓶中尚未安装温度计，安装其位置时应注意             装置C中直接加热不合理，应改为           ，蒸馏时冷凝水应从          端进入（填“e”或“f”），图中E、F的作用是             、               。

（1）下图所示是分离混合物时常用的仪器，回答下列问题:

①写出仪器A、C、E的名称               、                、
②分离以下混合物应该主要选用上述什么仪器？（填字母符号）
A.粗盐和泥沙：              B.花生油和水：             
（2）该小组同学查得相关资料如下：CCl₄的沸点为77 ℃，I₂的沸点为113.6 ℃，熔点为185.2 ℃，从碘的CCl₄溶液中分离出碘单质，应采用的方法是________(填序号)。
a．过滤   b．升华   c．蒸发  d．蒸馏
（3）某同学用CCl₄萃取碘水中的碘，在分液漏斗中，下层液体呈________色。

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：＿＿＿＿＿＿＿＿

将提取食盐后的卤水蒸发，最后得到的产物中含光卤石(xKCl·yMgCl₂·zH₂O)，它是制造钾肥和提取金属镁的重要原料，其组成可通过下列实验测定：
①准确称取5.550 g样品溶于水，配成100 mL溶液；
②将溶液分成两等份，在一份中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.580 g；
③在另一份溶液中加入足量的硝酸酸化的AgNO₃溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体4.305 g。
（1）步骤②中检验NaOH溶液已足量的方法是                    。
（2）已知某温度下Mg(OH)₂的K_sp＝6.4×10^－12，当溶液中c(Mg^2＋)≤1.0×10^－5mol·L^－1可视为沉淀完全，则应保持溶液中c(OH^－)≥            mol·L^－1。
（3）通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。