高中化学物质检验实验方案的设计实验题

过碳酸钠(2Na₂CO₄·3H₂O)是一种新型高效固体漂白杀菌剂，它具有无臭、无毒、无污染的特点，被大量应用于洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域中。依托纯碱厂制备过碳酸钠可降低生产成本，其生产流程如下：

试回答下列问题：
（1）过碳酸钠溶于水后所得溶液显        (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。请用离子方程式表示：______________________。
（2）操作①需要的玻璃仪器有              (填写仪器名称)。
（3）工业纯碱中常含有少量NaCl，某校化学课外活动小组设计如图所示装置，测定工业纯碱中Na₂CO₃的含量。

①要检验工业纯碱中杂质的存在，最好选用下列试剂中的__________(选填序号)。
a. 氢氧化钡溶液       b. 稀硝酸        c. 硫氰化钾溶液       d. 硝酸银溶液
②检验装置B气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，若观察到                说明装置不漏气。
③装置A的作用是                                    ，装置C中的试剂为         。
④某同学认为在D装置后应再连接E装置(装有适当试剂)，你认为是否必要?        (选填“必要”或“不必要”)，判断的理由是                                                             。

PCl₃可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下：

	熔点/℃	沸点/℃	密度/g·mL^－1	其他
黄磷	44．1	280．5	1．82	2P(过量)+3Cl22PCl3；2P+5Cl22PCl5
PCl3	—112	75．5	1．574	遇水生成H3PO3和HCl，遇O2生成POCl3
POCl3	2	105．3	1．675	遇水生成H3PO4和HCl，能溶于PCl3

 
（一）制备：RU 图是实验室制备PCl₃的装置（部分仪器已省略）

（1）仪器乙的名称____________。
（2）实验室用漂白粉加浓盐酸制备Cl₂的化学方程式：_______________________ 。
（3）碱石灰的作用是____________________。
（4）向仪器甲中通入干燥Cl₂之前，应先通入一 段时间的CO₂，其目的是____________________。
（二）提纯：
（5）粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入黄磷加热除去PCl₅后，通过_________________（填实验操作名称），即可得到PCl₃的纯品。
（三）分析：
测定产品中PCl₃纯度的方法如下：迅速称取4．200 g产品，水解完全后配成500mL溶液，取出25．00mL加入过量的0．1000 mol/L 20．00  mL 碘溶液，充分反应后再用0．1000 mol/L  Na₂S₂O₃溶液滴定过量的碘，终点时消耗10．00  mL Na₂S₂O₃溶液。
已知：H₃PO₃+H₂O+I₂=H₃PO₄+2HI；I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆；假设测定过程中没有其他反应。
（6）根据上述数据，该产品中PCl₃的质量分数为____________________ 。若滴定终点时俯视读数，则PCl₃的质量分数_______(偏大、偏小、或无影响)

某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
（一）制取氧化铜
①称取2 gCuSO₄·5H₂O研细后倒入烧杯，加10 mL蒸馏水溶解；
②向上述CuSO₄溶液中逐滴加入NaOH溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物加热至沉淀全部变为黑色；
③将步骤②所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。
回答下列问题：
（1）上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号），步骤②中加热所用仪器的名称是___________________；
（2）步骤③中洗涤沉淀的操作是___________________________________。
（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较
用下图装置进行实验，实验时均以生成25 mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据见下表：

实验序号	KClO3质量	其它物质质量	待测数据
④	1.2 g	无其他物质
⑤	1.2 g	CuO  0.5 g
⑥	1.2 g	MnO2  0.5 g

回答下列问题：
（3）上述实验中的“待测数”据指_____________；
（4）本实验装置图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管；
（5）若要读取实验⑤中干燥管内收集的气体体积，应注意 ____________________
____________________________________________________；
⑹为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a．_______________________________，
b．CuO的化学性质有没有改变

Ⅰ．无水氯化铝是有机化工常用催化剂，其外观为白色固体，178℃时升华，极易潮解，遇水后会发热并产生白雾。实验室用如下装置制备少量无水氯化铝，其反应原理为：2Al + 6HCl(g) = 2AlCl₃ + 3H₂
完成下列填空：

A为浓硫酸，B为NaCl固体
（1）进行实验时应先点燃           （选填“B”或“D”）处酒精灯。
（2）用粗短导管连接D、E的目的是________（选填序号）。
a.防堵塞       b.防倒吸      c.平衡气压     d.冷凝回流
（3）F中盛有碱石灰，其目的是          （选填序号）。
a.吸收多余HCl         b.吸收Cl₂
c.吸收CO₂             d.防止空气中H₂O进入E瓶
（4）将D中固体改为氯化铝晶体（AlCl₃·6H₂O）也能进行无水氯化铝的制备，此时通入HCl气体的目的是                        。若实验条件控制不当，最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al₂(OH)_nCl_(6-n)]，且质量是原氯化铝晶体（AlCl₃·6H₂O）的40%，则可推算n的值为                。
Ⅱ．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化剂之一。Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃。
（1）证明NaHSO₃溶液中HSO₃^—的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是     （填序号）。
a．测定溶液的pH
b．加入Ba(OH)2溶液
c．加入盐酸
d．加入品红溶液
e．用蓝色石蕊试纸检测  
（2）检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是________              ______。
（3）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量的方案如下：

（已知：滴定时反应的化学方程式为SO₂ + I₂ + 2 H₂O = H₂SO₄ + 2 HI）
按上述方案实验，消耗标准I₂溶液25.00 mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO₂计算）为          g/L。在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测得结果         （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

Ⅰ某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与干燥Na₂CO₃ 固体反应得到的固体物质的成分。
已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中固体含有NaHCO₃ ，且含氯的盐只有一种。现对C的成分进行猜想和探究。

（1）提出合理猜想：若已知C中有0.1molCl₂恰好和10.6克Na₂CO₃固体完全反应。则C中有Cl₂参与反应的化学方程式可能                                                               。
（2）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设计合理方案对C固体中的未知成分进行探究。请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、Ba(OH)₂溶液、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：取少量C中固体样品于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡至固体完全溶解，然后将所得溶液分装A、B两支试管中。
步骤2：
步骤3：

Ⅱ探究铁矿石中铁的含量将2. 25g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe^2＋的待测液250 mL，利用反应 6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O 对铁矿石中铁元素的含量进行测定。
①现有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管，要配制0.0150 mol/L K₂Cr₂O₇溶液100mL，还需要的玻璃仪器是          。
②取25mL待测液进行滴定，平均消耗 K₂Cr₂O₇溶液体积为25.00 mL，则铁矿石中铁元素的百分含量是（Fe的相对原子质量为56）      。
③在本实验的滴定过程中，下列操作会使测定结果偏小的是      （填写序号）。
a．未用标准K₂Cr₂O₇溶液润洗滴定管
b．锥形瓶中加入待测溶液后，再加少量水
c．锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动，有少量液体溅出

FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
I、经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；　　　　　　
②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④……
⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（2）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）　　　　　　　 。
（3）如果没有装置C的设计，会导致                       
（4）用离子方程式表示虚线框E中所增加装置和试剂的作用：            。
（5）用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫，请写出反应的离子方程式：　　　　 。
Ⅱ、反应结束后，将收集器中所得固体完全溶于稀盐酸，小组同学对所得溶液金属阳离子的成分有三种观点：①只有Fe³⁺；②只有Fe²⁺；③　 　        　　　。
为探究溶液的组成，实验如下：

实验步骤	实验现象	实验结论及反应离子方程式
①取少量所得溶液于试管中，加入少量KSCN溶液。	_________________。	说明：假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是_____________。
②另取少量所得溶液于试管中，加入少量酸性 KMnO4溶液。	溶液紫红色退去	说明：________________________。

 
综合上述实验分析，所得溶液中含有的金属阳离子有                            。

某小组以CoCl₂·6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁ mL c₁ mol·L^－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol·L^－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂ mL NaOH溶液。

②氯的测定。
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是______________。
（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。
（3）样品中氨的质量分数表达式为_________________。
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检查，若气密性不好测定结果将_________(填“偏高”或“偏低”)。
（5）氯的测定采用莫尔法，莫尔法是一种沉淀滴定法，用标准硝酸银溶液滴定，进行测定溶液中Cl^－的浓度。已知：

银盐 性质	AgCl	AgBr	AgCN	Ag2CrO4	AgSCN
颜色	白	浅黄	白	砖红	白
溶解度(mol·L^－1)	1.3410^－6	7.110^－7	1.110^－8	6.510^－5	1.010^－6

①若用AgNO₃溶液滴定待测液，可选为滴定指示剂的是__________。
A．NaCl   B．BaBr₂   C．Na₂CrO₄        D KSCN
②滴定终点的现象是_____________________________________。

（1）已知H^＋(aq)＋OH^－(aq)===H₂O(l)    ΔH＝－57.3 kJ·mol^－1。若向三份等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液中分别加入醋酸、浓硫酸、稀硝酸至恰好完全反应，并将上述过程中放出的热量分别记为Q₁kJ、Q₂kJ、Q₃kJ。则三者的由小到大关系是________(用Q₁、Q₂、Q₃表示)。
（2）如图所示A为泡沫塑料板，上面有两个小孔，分别插入温度计和环形玻璃搅拌棒，两个小孔不能开得过大，其目的是_____________； 若实验中不加盖泡沫塑料板，则求得的中和热数值      （填偏大、偏小、无影响）。

（3）实验室用50mL 0.50mol·L^－1盐酸、50mL 0.55mol·L^－1NaOH溶液利用上图装置，进行测定中和热的实验。假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm³，又知中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。为了计算中和热，实验时还需测量的数据有(填序号)________。

A．反应前盐酸的温度

B．反应前盐酸的质量

C．反应前氢氧化钠溶液的温度

D．反应前氢氧化钠溶液的质量

E．反应后混合溶液的最高温度   
F．反应后混合溶液的质量
（4）某学生实验记录数据如下：

实验序号	起始温度t1/℃		终止温度t2/℃
	盐酸	氢氧化钠溶液	混合溶液
1	20.0	20.1	23.4
2	20.2	20.4	23.6
3	20.5	20.6	23.8

依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH为________。(保留三位有效数字)

现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置：

Ⅰ.探究该合金的某些性质：
（1）取a g合金粉末放入蒸馏烧瓶，并加入足量浓硫酸，A、B中均无明显现象，原因是_________________________________________________________________。
（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，请写出A中反应的化学方程式：________________________________________。
（3）在盛有BaCl₂溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入下表相应的位置。

滴加的溶液	氯水	氨水
沉淀的化学式

Ⅱ.测定样品中碳的质量分数：
（4）装置F的作用是_______________________________________________________。
（5）反应结束后，若U形管E增重m g，则合金中碳的质量分数为________(用含m和a的式子表示)。若没有装置D，会使合金中碳的质量分数______ (填偏高、偏低、无影响)
（6）若将SO₂气体通入含有n mol Na₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体________mol(不考虑溶解的SO₂)。

纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、化学建材、油墨、涂料、密封胶与胶粘剂等行业。在浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙。某校学生实验小组设计下图所示装置，制取该产品。D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去。
Ⅰ.可选用的药品有：
a．石灰石  b．饱和氯化钙溶液  c．6 mol/L盐酸  d．氯化铵  e．氢氧化钙

（1）A中制备气体时，所需药品是（选填字母序号）              ；
（2）B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是                              ；
（3）写出制取氨气的化学方程式                                  ；
（4）在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式 ；
（5）检验D出口处是否有氨气逸出的方法是                          ；
（6）写出制纳米级碳酸钙的化学方程式                              。
（7）若实验过程中有氨气逸出，应选用下列             装置回收（填代号）。

Ⅱ．经分析在上述氯化铵样品中含有杂质碳酸氢钠。为了测定氯化铵的质量分数，该学生实验小组又设计了如下实验流程：

试回答：
（1）所加试剂A的化学式为                                      
（2）B操作方法是                                               
（3）样品中氯化铵的质量分数为                                   。

(14分)Na₂S₂O₃·5H₂O俗称“海波”，常用于脱氧剂、定影剂和还原剂，是无色易溶于水的晶体，不溶于乙醇，在20°C和70°C时的溶解度分别为60.0g和212g， Na₂S₂O₃·5H₂O于40～45°C熔化，48°C分解。已知Na₂S₂O₃的稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成。下面是Na₂S₂O₃·5H₂O的实验室制备及相关性质实验。
制备海波的反应原理：Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃
制备海波的流程：

（1）实验开始时用1mL乙醇润湿硫粉的作用是             （填字母）。
A．有利于亚硫酸钠与硫黄的充分接触
B．防止亚硫酸钠溶解
C．控制溶液的pH
D．提高产品的纯度
（2）趁热过滤的原因是                                                     。
（3）滤液不采用直接蒸发结晶的可能原因是                                   。
（4）抽滤过程中需要洗涤产品晶体，下列液体最适合的是             （填字母）。
A．无水乙醇      B．饱和NaCl溶液       C．水      D．滤液
（5）为验证产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，请将以下实验方案补充完整（所需试剂从稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀HCl、BaCl₂溶液、蒸馏水中选择）。
①取适量产品配成稀溶液，                        ，生成白色沉淀；
②                                                  ，若沉淀未完全溶解，且有刺激性气味气体产生，则可确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄。该流程制得的Na₂S₂O₃·5H₂O粗产品可通过           方法提纯。

碘是人体必须的元素之一，海洋植物如海带、海藻中含有丰富的、以碘离子形式存在的碘元素。在实验室中，从海藻里提取碘的流程和实验装置如下：

（1）指出上述提取碘的过程中有关实验操作的名称：步骤③________，步骤⑤_______。
（2）写出步骤④对应反应的离子方程式：___________   __。
（3）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是_______________。

A．酒精

B．醋酸

C．四氯化碳

D．苯

（4）为了使海藻灰中的碘离子转化为碘的有机溶液，即完成步骤③至⑤,实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网、以及必要的夹持仪器和物品，尚缺少的玻璃仪器是_________。
（5）从含碘的有机溶剂中提取碘和回收有机溶剂，还需要经过蒸馏。指出下图实验装置中存在的错误之处：           。

铁是人体必须的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。
某同学为了检测“速力菲”药片中Fe^2＋的存在，设计并进行了如下实验：

（1）试剂1是            ，加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是：                                ，                               ；
（2）加入KSCN溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是                                      ；
（3）在实验中发现放置一段时间，溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：

编号	猜          想
甲	溶液中的＋3价Fe又被还原为＋2价Fe
乙	溶液中的SCN^－被过量的氯水氧化
丙	新制的氯水具有漂白性，将该溶液漂白

基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。（不一定填满，也可以补充）

编号	实验操作	预期现象和结论
①

 

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^-。

 

某研究性学习小组拟探究在含Mg²⁺、Al³⁺ 的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。
【实验】在0.1 mol∙L^－1 MgSO₄、0.05 mol∙L^－1Al₂(SO₄)₃的混合溶液中滴加0.5 mol∙L^-1NaOH溶液，借助氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液的加入变化情况如图所示。

（1）为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于                         （填仪器名称）中滴加。
（2）图中有三个pH增加缓慢的阶段，第一阶段（a点前）对应的实验现象是                                                                 。
（3）对第二阶段（b、c之间）溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3：
推测1：生成Mg(OH)₂沉淀，消耗OH^－；
推测2：                                    ；
推测3：                                           。
若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为                                    ，请据此描述Mg(OH)₂、Al(OH)₃两种物质在水溶液中溶解性的差异                                            。
（4）请分析e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验（可不填满）：

较大量存在的含金属元素的离子	检验方法