高中化学物质检验实验方案的设计实验题

某化学课外兴趣小组探究铜与浓硫酸的反应情况及某些产物的性质。
(Ⅰ)甲、乙两同学进行了下列实验：取一定量的铜片和20 mL 18 mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直至反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，同时根据所学的知识认为还有较多硫酸剩余。
（1）铜与浓硫酸反应的化学方程式是：                                
可以证明有余酸的实验方案是_            (填字母)。
a．再加入适量NaNO₃固体B．再滴入BaCl₂溶液 C．再加入银 D．再滴入Na₂CO₃溶液
（2）甲同学设计求余酸浓度的实验方案是测定产生气体的量。下列方案中不可行的是          (填字母)。
a．将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管，反应结束后再次称量
b．将产生的气体缓缓通入酸性高锰酸钾溶液，再加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
c．用排水法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)
d．用排饱和NaHSO₃溶液的方法测出其产生气体的体积(折算成标准状况)
（3）乙同学设计测定余酸浓度的实验方案是：测定反应后的混合液中Cu^2＋的量。在反应后的溶液中加入足量Na₂S溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为W g，测得反应后溶液的体积为V mL。则剩余硫酸的物质的量浓度为              mol/L(用含W、V的代数式表示)。
(Ⅱ)丙同学探究SO₂与BaCl₂溶液能否反应生成白色BaSO₃沉淀。
丙同学先将产生的气体通过盛有饱和NaHSO₃溶液的洗气瓶，再缓缓通入BaCl₂溶液中，观察到有少量白色沉淀生成，检验白色沉淀，发现沉淀全部不溶于稀盐酸，该沉淀的生成表明SO₂具有          性。用一个离子方程式解释生成此沉淀的原因                                             。

电镀厂曾采用有氰电镀工艺，由于排放的废水中含有的剧毒CN^－离子，而逐渐被无氰电镀工艺替代。处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO₂作用下，先用NaClO将CN^－离子氧化成CNO^－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并测定CN^－被处理的百分率。将浓缩后含CN^－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^－的浓度为0．05mol·L^－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。

回答下列问题：
⑴乙中反应的离子方程式为                                     ；
⑵乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN^－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是     （填字母）
a．饱和食盐水   b．饱和NaHCO₃溶液  c．浓NaOH溶液   d．浓硫酸
⑶丁在实验中的作用是            ；装有碱石灰的干燥管的作用是                                ；
⑷戊中盛有含Ca(OH)₂0．02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0．82 g沉淀，则该实验中测得CN^－被处理的百分率等于       ；请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低      ？简要说明可能的原因                 ；
⑸请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂）                                                                。

Na₂SO₃在空气中易被氧化而变质。某同学为证明Na₂SO₃有还原性，从一瓶实验室长期存放的Na₂SO₃固体中取出少量溶于水，滴入一定量的烧碱溶液和少许溴水，振荡后溶液变为无色。
（1）在碱性溶液中Br₂和Na₂SO₃反应的离子方程式                                  。
（2）反应后的溶液含有SO₃^2-、SO₄^2-、Br^-、OH-等阴离子，下表是某同学鉴定其中SO₃^2-、SO₄^2-和Br^-的实验报告，请完成未填完的部分。
限选试剂：2 mol·L^-1HCl；1 mol·L^-1 H₂SO₄；l mol·L^-1BaCl₂；l mol·L^-1Ba(NO₃)₂；1 mol·L^-1 KMnO₄、CCl₄；新制饱和氯水；品红溶液。

编号	实验操作	预期现象和结论
步骤①	取少量待测液加入试管中，加入过量2mol·L^-1HCl，再滴加适量1  mol·L^-1BaCl2 溶液。	有白色沉淀生成，证明待测液中含有、SO4^2-。
步骤②
步骤③

（3）为了测定上述样品的纯度，现取10.0克试样配成250ml溶液。取出25.00ml所配溶液，用0.10mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定至终点。反应离子方程式为：
重复操作三次，每次消耗0.10mol/LKMnO₄溶液体积分别为20.02 ml、 20.00 ml和19.98 ml。（相对原子质量Na 23  S 32  O 16)
①计算样品中Na₂SO₃的质量分数为                。（结果保留3位有效数字）
②操作时，若未用0.10mol/L的酸性KMnO₄溶液润洗滴定管，会导致测定结果    。（填“偏高”、“偏低”或“没有影响”）

Ⅰ．（1）某兴趣小组甲设计了以下装置和方法测定空气中SO₂含量。你认为可行的操作是             （填序号）

序号	A	B	C
装置
原理	通入V升空气，测定生成沉淀的质量	当KMnO4溶液刚好褪色时，测定通入空气的体积V	通入V升空气，测定U型管增加的质量

 
（2）兴趣小组乙取336mL（标准状况）某由SO₂和N₂组成的混合气体Y,将其通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为              。
Ⅱ某化学兴趣小组丙为探究Fe³⁺是否能氧化SO₂，设计了如下实验装置。

（1）如上图连接好装置。实验前应进行         操作 
（2）观察到装置C中产生了白色沉淀，同学们提出了以下猜想（每个猜想只考虑一种物质的氧化性）。
猜想1：                              ；
猜想2：SO₂被Fe³⁺氧化了；     
猜想3：SO₂被NO₃^—氧化了
（3）甲同学认为猜想1正确，并利用上述装置A进行了排除干扰的探究实验。
（4）乙同学认为猜想2正确，则装置C中反应的离子方程式是                  
（5）丙同学认为猜想3正确，他利用甲同学的实验装置，设计实验验证猜想。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：NaNO₃溶液、KSCN溶液、FeCl₃溶液、BaCl₂溶液、

实验步骤	预期现象和结论

 
Fe(NO₃)₃溶液

某小组设计如图装置（部分夹持装置已略去），以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到固体物质的成分。

（1）A中制取Cl₂的离子方 
程式__________________
（2）通入一定量潮湿的Cl₂反应后，经检测，D中只有Cl₂O一种气体，C中只含一种氯盐外，同时含有NaHCO₃等，某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究。
①提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和_____________________________；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃和_____________________________。
②设计方案，进行实验。写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．
步骤2： 向A试管中滴加BaCl2溶液
步骤3：

 
（3）已知C中有0．1 mol Cl₂参加反应。若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为____________________________。

某兴趣小组设计如下图实验装置进行实验。

Ⅰ、探究大气污染物SO₂的性质
（1）为了实现绿色环保的目标，能否用上图A₂代替A₁装置        （填“能”或“否”）。
（2）B、C、D分别用于检验SO₂的漂白性、还原性和氧化性，则B中所盛试剂为        ，C中反应的离子方程式为              ，D中反应的化学方程式为            。
Ⅱ、探究铜片与浓H₂SO₄反应的产物
实验结束，发现在铜片表面附着黑色固体。查阅资料得知：此黑色固体可能含有CuO、CuS、Cu₂S。常温下CuS和Cu₂S都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧都转化为Cu₂O和SO₂。该小组同学收集一定量黑色固体，按如下实验方案探究其成分：

（3）步骤Ⅱ 中检验滤渣洗涤干净的实验方法是_____________________________。
（4）黑色固体的成分是________________。
Ⅲ、尾气处理
用氨水吸收尾气中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^－、SO₃^2－、SO₄^2－、HSO₃^－等阴离子。
（5）氨水吸收过量SO₂的反应的离子方程式为                             。
（6）已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO₂也易溶于水。
现有仪器和试剂为：小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2 mol/L盐酸、
2 mol/LHNO₃、1 mol/LBaCl₂溶液、l mol/LBa(OH)₂溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在SO₃^2－、HSO₃^－，完成下表的实验操作、预期现象和结论：

实验操作	预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取l mol/L BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量。	若出现白色浑浊，则“吸收液” 中存在SO3^2^－或 SO4^2^－。
步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体                          。	， 则“吸收液”中存在 SO3^2^－。
步骤3：                                                                                          。	， 则“吸收液”中存在 HSO3^－。

 

某兴趣小组设计如下图实验装置进行实验。

Ⅰ、探究大气污染物SO₂的性质
（1）为了实现绿色环保的目标，能否用上图A₂代替A₁装置        （填“能”或“否”）。
（2）B、C、D分别用于检验SO₂的漂白性、还原性和氧化性，则B中所盛试剂
为        ，C中反应的离子方程式为              ，D中反应的化学方程式
为            。
Ⅱ、探究铜片与浓H₂SO₄反应的产物
实验结束，发现在铜片表面附着黑色固体。查阅资料得知：此黑色固体可
能含有CuO、CuS、Cu₂S。常温下CuS和Cu₂S都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧都转化为Cu₂O和SO₂。该小组同学收集一定量黑色固体，按如下实验方案探究其成分：

（3）步骤Ⅱ 中检验滤渣洗涤干净的实验方法是____________________________。
（4）黑色固体的成分是________________。
Ⅲ、尾气处理
用氨水吸收尾气中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-、HSO₃^-等阴离子。
（5）氨水吸收过量SO₂的反应的离子方程为                         。

某氯化铁与氯化亚铁的混合物。现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤进行：

Ⅰ．请根据上面流程，回答以下问题：
（1）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）。
（2）请写出加入溴水发生的离子反应方程式___________________________________。
（3）将沉淀物加热，冷却至室温，用天平称量其质量为b₁ g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，若b₁－b₂＝0．3g，则接下来还应进行的操作是               _；若蒸发皿质量是w₁ g，蒸发皿与加热后固体总质量是w₂ g，则样品中铁元素的质量分数是____             _。
Ⅱ．有同学提出，还可以采用以下方法来测定：

（1）溶解样品改用了硫酸，而不再用盐酸，为什么？_____________________。
（2）选择的还原剂是否能用铁__________（填“是”或“否”），原因是：____________。
（3）若滴定用掉c mol/L KMnO₄溶液b mL，则样品中铁元素的质量分数是____________。

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO₃)₂为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：
甲：Mg(NO₃)₂、NO₂、O₂  乙：MgO、NO₂、O₂ 丙：Mg₃N₂、O₂    丁：MgO、NO₂、N₂
（1）实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是____           ________。
查阅资料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

（2）实验过程
①取器连接后，放人固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E 中有气泡连续放出，表明_                                   _______
② 称取Mg(NO₃)₂固体3 . 79 g置于A中，加热前通人N₂以驱尽装置内的空气，其目的是________；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先________然后固定在管中固体部位下加热。
③ 观察到A 中有红棕色气体出现，C、D 中未见明显变化。
④ 待样品完全分解，A 装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0g
⑤ 取少量剩余固体于试管中，加人适量水，未见明显现象。
（3）实验结果分析讨论
① 根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_______是正确的。
② 根据D 中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O₂，因为若有O₂，D中将发生氧化还原反应：_________________   ____（填写化学方程式），溶液颜色会退去；小组讨论认定分解产物中有O₂存在，未检侧到的原因是_____________________。
③ 小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装里进一步研究。

亚硝酸钠（NaNO₂）暴露于空气中会与氧气反应生成硝酸钠，在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业用量有严格限制。现用下图所示仪器（夹持装置已省略）及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。
已知：①NO+NO₂+2OH^—==2NO₂^—+H₂O  ②气体液化的温度：NO₂：21℃，NO：-152℃

（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序（按左→右连接）：A、C、        、        、          。
（2）反应前应打开弹簧夹，先通人一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是             。
（3）在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴人70%硫酸后，A中产生红棕色气体。
①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是              。
②装置E的作用是                 。
（4）如果向D中通入过量O₂，则装置B中发生反应的化学方程式为           。如果没有装置C，对实验结论造成的影响是                。
（5）通过上述实骏探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是            。

某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响(固定装置略)

(1)MgCO₃的分解产物为                        。
(2)装置C的作用是                           ，处理尾气的方法为                 。     
(3)将研究小组分为两组，按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物），两组分别用产物进行以下实验。

步骤	操作	甲组现象	乙组现象
1	取黑色粉末加入稀盐酸	溶解，无气泡	溶解，有气泡
2	取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液	蓝色沉淀	蓝色沉淀
3	取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液	变红	无现象
4	向步骤3溶液中滴加新制氯水	红色褪去	先变红，后褪色

①乙组得到的黑色粉末是               。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为                。
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为                                         ；溶液褪色可能的原因及其验证方法为                                                  。
④从实验安全考虑，题9图装置还可采取的改进措施是_____________________________。

为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和 A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。
Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。
Ⅳ.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ.打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
（1）A中发生反应的化学方程式为                              。
（2）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是          。
（3）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性
Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是        （填“甲”“乙”“丙”）。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe^3+无Fe^2+	有SO4^2-
乙	既有Fe^3+又有Fe^2+	有SO4^2-
丙	有Fe^3+无Fe^2+	有Fe^2+

 
（4）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe²⁺（aq）＋SO₃^2-（aq）FeSO₃（s）（墨绿色）
提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。某同学设计如下实验，证实该假设成立：

① 溶液E和F分别为          、          。
② 请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因            
                                                。

有难溶于水的粉末状固体样品，可能含Al、Fe₂O₃、Cu₂O、SiO₂、Fe₃O₄中的一种或几种。研究小组通过实验确定样品的成分。
查阅资料知：
① Cu₂O + 2H⁺ =" Cu" + Cu²⁺ + H₂O；
② 部分氢氧化物在溶液中沉淀的pH见下表：

物质	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	1.8	6.3	5.2
完全沉淀的pH	3.0	8.3	6.7

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L^-1
实验步骤：
Ⅰ．取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B；
Ⅱ．向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解；
Ⅲ．向A中加入足量稀硫酸并微热，固体完全溶解，得溶液C；
Ⅳ．向C中加入NaClO，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D；
Ⅴ．向D中加入NaOH，调节溶液的pH到7～8，产生蓝色絮状沉淀。
请回答下列问题。
（1）Ⅰ中产生气体的离子方程式为                  。
（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是           。
（3）溶液C中除H⁺、Cu²⁺外一定还含有的阳离子是           ；为验证溶液C中存在该阳离子，可选用的试剂及对应的现象是                。
（4）Ⅳ中加NaClO的目的是                。
（5）将Ⅳ中得到的溶液D电解，阳极的电极反应式为                ；若电路中有0.1mol电子通过，则理论上阴极质量增重            g。
（6）由上述实验可以获得结论：原样品所有可能的成分组合为
组合1：          ；组合2：                 ；……（用化学式表示）

某研究性学习小组采用温和水溶液法，以CuCl₂·2H₂O和H₂C₂O₄·2H₂O为原料合成新颖结构的草酸铜晶体。为进一步探究草酸铜晶体的性质，现将草酸铜晶体在一定条件下加热分解，对所得气体产物和红色固体产物进行实验和研究。

Ⅰ、用以下装置检验气体产物的成分。

（1）C装置的作用是检验          ，D装置的作用是检验           。(用化学式回答)
（2）用PdCl₂溶液检验CO时发生反应的化学方程式为______________________________；
（3）D、E两装置位置能否互换？为什么？_____________________________________。
（4）若需测定气体产物的含量，则A装置能很好地降低实验误差，在实验中，至少有____次使用到A装置，分别起什么作用？_____________________________。
Ⅱ、对固体产物的成分进行探究
①提出合理假设：
假设1：红色固体为Cu ；
假设2：红色固体为Cu₂O ；
假设3：              。
②设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)
③实验过程
根据②中方案进行实验在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
……

 

用下图装置进行转化为的转化率测定实验：
。已知：

	熔点（）	沸点（）
	-72.4	-10
	16.8	44.3

（1）要顺利进行实验，上图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处各应连接合适的装置（可重复使用），请从下列A～E中选择适宜的装置，将其序号填入空格内。

（2）将装置连接好，实验前，必须进行的操作是（不必写具体过程）          。
（3）实验时，浓硫酸有顺利滴入烧瓶中，甲装置所起作用的原理是               。
（4）开始实验时，先从乙处均匀通入，为使有较高的转化率，实验时滴入浓硫酸与加热催化剂的先后顺序是             。
（5）实验中“当表面红热时，应将酒精灯移开一会儿再加热”，以防温度过高，这样做的原因是               ；若用大火加热有处的反应管时，的转化率会         （填“升高”、“降低”或“不变”）。
（6）实验时若用25.2g的，加入的浓硫酸是足量的，反应结束时继续通入一段时间，称得Ⅱ处装置的质量增加11.3g，则本实验中的转化率为      %（保留小数点后一位）。