高中化学物质检验实验方案的设计实验题

某工厂的工业废水中含有大量的FeSO₄、较多的Cu²⁺和少量的Na⁺。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从废水中回收硫酸亚铁和金属铜。请根据流程图回答下列问题，完成回收的简单实验方案。

（1）操作a的名称为__________。
（2）加入的甲、乙物质分别为________、_________。
A．浓H₂SO₄          B．稀H₂SO₄       C．Fe粉         D．稀HCl
（3）操作c过程中用到的仪器是_______________。
A．坩埚         B．蒸发皿           C．玻璃棒        D．酒精灯
（4）Fe²⁺具有较强的还原性，易变质，检验产品FeSO₄∙7H₂O变质的方法是_____________________。
（5）为方便处理废液，检测人员取废水样10mL，做相应如图流程处理。加入加入甲物质质量为4.2g，最终得到FeSO₄∙7H₂O27.8g（不考虑处理过程中的损失），则原试样中c(Fe²⁺)=__________。

（1）用天平称取________g NaOH配制500 mL 2.0 mol·L^－1的溶液时，除了烧杯、玻璃棒外，还要使用的玻璃仪器是                             。
（2）现有一瓶A和B的混合液，已知它们的性质如下表。

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g·cm^－3	溶解性
A	－11.5	198	1.11	A、B互溶，且均易溶于水
B	17.9	290	1.26

据此分析，将A和B相互分离的常用方法是                        。

1000 mL某待测液中除含有0.2 mol·L^－1的Na^＋外，还可能含有下列离子中的一种或多种：

阳离子	K^+、NH4^+、Fe^3+、Ba^2+
阴离子	Cl^-、Br^-、CO3^2-、 HCO3^-、SO3^2-、SO4^2-

现进行如下实验操作（每次实验所加试剂均过量）：

（1）写出生成白色沉淀B的离子方程式：__________________。
（2）待测液中肯定不存在的阳离子是_________________。
（3）若无色气体D是单一气体：
①将阴离子的物质的量浓度填入下表中（一定不存在的填“0”，不能确定的填“?”）：

阴离子	Cl^-	Br^-	CO3^2-	HCO3^-	SO3^2-	SO4^2-
浓度/mol·L^-1

②判断原溶液中K^＋是否存在，若存在，求其物质的量浓度的最小值，若不存在，请说明理由：_________。
（4）若无色气体D是混合气体：
①待测液中一定含有的阴离子是____________________________。
②沉淀A中能与稀硝酸反应的成分是______________________________（写化学式）。

为了将混有Na₂SO₄、NaHCO₃的NaCl提纯，并制得纯净的溶液，某学生设计了如图所示的实验方案：

（1）操作①盛放药品可选用        （填仪器名称）。操作①中发生反应的化学方程式是：          。
（2）操作②为什么不用Ba(NO₃)₂溶液，其理由是                     。
（3）进行操作②后，如何判断杂质已除尽？方法是                        。
（4）操作③的目的是              ；为何不先过滤后加Na₂CO₃溶液，其理由是             。
（5）此设计方案是否严密？请说明理由                           。

I.某火力发电厂以煤为燃料，排出的废气中含有CO₂、SO₂、水蒸气。为检验该废气中的成分，用如图所示的装置进行实验：

（1）仪器连接的顺序为(填导管接口字母)                                  ；
（2）根据                               现象证明有CO₂；
（3）装置B的作用是                     ，装置D的作用是                    。
II. 为探究SO₂的漂白是SO₂直接作用于有色物质，还是SO₂与水反应的产物的作用，设计如图装置进行实验：（图中所用硫酸的质量分数为70％）

（4）亚硫酸钠与浓硫酸反应的化学方程式：                               ；
（5）为探究干燥的SO₂能不能使品红褪色，请指出设计的实验装置图中两个明显的不足：
①                                 ，
②                                  ；
（6）按照修改后的装置，实验中控制SO₂以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时，经过一小时后，品红仍不褪色。这说明品红褪色的原因不是SO₂直接导致。所以，SO₂通过品红水溶液后，引起品红褪色的微粒可能是                       。

某待测液中可能含有Ag⁺、Fe³⁺、K⁺、Ba²⁺、NH₄⁺等离子，进行如下实验：
①向该待测液中加入过量的稀盐酸，有白色沉淀生成。
②过滤，在滤液中加入过量的稀硫酸，又有白色沉淀生成。
③过滤，取少量滤液，滴入2滴KSCN溶液，没有明显的现象出现。
④另取少量步骤③中的滤液，加入NaOH溶液至溶液呈碱性，加热，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。
根据实验现象回答：
（1）待测液中一定含有              离子，一定不含有          离子。
（2）还有一种离子无法确定是否存在，检验该离子实验方法的名称是        观察到的现象是          。

Ⅰ．已知：I₂＋2S₂O＝S₄O＋2I^－。相关物质的溶度积常数见下表：

物质	Cu(OH)2	Fe(OH)3	CuCl	CuI
Ksp	2.2×10^－20	2.6×10^－39	1.7×10^－7	1.3×10^－12

（1）某酸性CuCl₂溶液中含有少量的FeCl₃，为得到纯净的CuCl₂·2H₂O晶体，加入        ，（填化学式）调至pH＝4，使溶液中的Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀，此时溶液中的c(Fe^3＋)＝            。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl₂·2H₂O晶体。
（2）由CuCl₂·2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂的合理方法是                      。
（3）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl₂·2H₂O晶体的试样(不含能与I^－发生反应的氧化性杂质)的纯度，过程如下：取0.36 g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀。用0.1000 mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，用淀粉溶液作指示剂，到达滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液20.00 mL。
①CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为                  。
②该试样中CuCl₂·2H₂O的质量百分数为                 。
Ⅱ．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法生产。
已知：乙烯气相直接水合反应C₂H₄(g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)  △H＝—45.5KJ·mol^－1
下图为气相直接水合法乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中=1:1）

（4）图中压强（、、、）由大到小顺序为                 。
（5）计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点（P₂=7.85Mpa，乙烯平衡转化率为20%）的平衡常数K_p=            （要求写出解题过程）。
本小题提示：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。

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：                            。

已知某待测液由Ag⁺、Mg²⁺、K⁺、Ba²⁺、NO₃^-中的若干种离子组成，进行如下实验：
第一步：加入过量的稀盐酸，有白色沉淀生成。
第二步：过滤，在滤液中加入过量的稀硫酸，又有白色沉淀生成。
第三步：再过滤，取少量滤液，滴入NaOH溶液至溶液呈碱性，在此过程中溶液无明显现象。
根据实验现象回答：
（1）分别写出第二步和第三步中所涉及的反应的离子方程式：
第二步：              第三步：                ；
（2）待测液中一定含有                 和NO₃^－离子，一定不含有              离子，还有一种离子不能确定其是否存在，要检验这种离子的实验方法是（填写实验名称和观察到的现象及结论，不要求写实验操作过程）：实验名称                ，现象及结论                           。

Ⅰ.铁是人体必需的微量元素，绿矾(FeSO₄·7H₂O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。
（1）测定绿矾样品含量的实验步骤:
A．称取5.7 g样品，溶解配成 250 mL溶液
B．量取25 mL待测液于锥形瓶中
C．用硫酸酸化的0.01 mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积为40 mL。
根据上述步骤回答下列问题：
①用硫酸酸化的KMnO₄溶液滴定终点的标志是____________________。
②计算上述样品中 FeSO₄·7H₂O的质量分数为____________________。
Ⅱ.硫酸亚铁铵[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，常用于代替硫酸亚铁。
（2） 为检验分解产物的成分，设计如下实验装置进行实验，加热A中硫酸亚铁铵至分解完全。

①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是_________________。
②装置B中BaCl₂溶液的作用是检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，观察到的现象为________________。
③实验中观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生的反应为______________(用离子方程式表示)。

某品牌糖衣片补血剂，除去糖衣后显淡蓝绿色，主要成分是硫酸亚铁，不含其它铁的化合物。某研究性学习小组为测定该补血剂中硫酸亚铁的含量进行了以下探究：

请回答下列问题：
Ⅰ．（1）实验时用10mol•L^-1的浓硫酸，配制100mL 1mol•L^-1 H₂SO₄溶液，所需浓硫酸的体积为_________mL；
（2）下列操作中，容量瓶所具备的功能有(填序号)；
A．配制一定体积准确浓度的标准溶液
B．长期贮存溶液
C．常用来代替量筒量取一定体积的液体
D．用来溶解固体溶质
（3）在下列配制过程示意图中，有错误的是__________(填写序号)；

（4）下列说法正确的__________
A．洗涤烧杯2～3次，并将洗涤液移入容量瓶以减少误差
B．某同学将浓硫酸稀释后未冷却至室温便将溶液转移至容量瓶，所配溶液浓度会偏低
C．定容时仰视观察，所配溶液浓度会偏低
Ⅱ．（1）步骤②加入过量H₂O₂后，溶液中主要存在的金属阳离子是_____________；
（2）从红褐色的悬浊液到最后的称量，其过程中所需的基本操作为：
a．__________，b．洗涤，c．灼烧，d．冷却
（3）若称得固体的质量为ag，则每片补血剂中含硫酸亚铁的质量为__________g。

用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是：
甲：① 称取一定质量的HA配制0.l mo1·L-1的溶液100mL；
②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。
乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝l的两种酸溶液各100mL；
②分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。
请回答：
（1）在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是                   
（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH             1（选填＞、＜、＝）。乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是                      
（a）装HCl溶液的试管中放出H₂的速率快；
（b）装HA溶液的试管中放出H₂的速率快；
（c）两个试管中产生气体速率一样快。
（3）请你评价：乙方案中，难以实现之处是配制100mLpH＝l的HA溶液；而不妥之处是                 
（4）请你再提出一个合理而比较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要表述。                  

查阅资料知：Br₂的沸点为59℃，微溶于水，有毒性。某化学小组模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴，主要实验装置（夹持装置略去）及操作步骤如下：

①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向三颈瓶A中缓慢通Cl₂至反应完全；
②关闭a、c，打开b、d，向A中鼓入足量热空气；
③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO₂；
④关闭b，打开a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl₂，完全反应；
⑤将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴。
请回答：
（1）可以判断步骤①中反应已经完全的现象是                           。
（2）步骤②中鼓入热空气的作用为                                     。
（3）步骤③中B容器里反应的化学方程式为                             。
（4）本实验多次涉及尾气处理，可吸收处理B中尾气的是____________（填选项）。

A．浓硫酸

B．饱和NaCl溶液

C．NaOH溶液

D．水

（5）用C代替B，进行步骤①和②，此时C中有NaBr、NaBrO₃等物质生成，该反应的化学方程式为                   。
（6）继续向锥形瓶中滴加稀硫酸，经步骤⑤，也能制得液溴。与B装置相比，采用C装置的优点为                     。

某课外小组研究铝土矿中Al₂O₃的含量。查阅资料得知，铝土矿的主要成分是Al₂O₃，杂质是Fe₂O₃、SiO₂等。从铝土矿中提取Al₂O₃的过程如下：

（1）固体B的主要用途有（写出1条即可）                           。
（2）第①步，向铝土矿中加入足量烧碱溶液，充分反应，发生反应的离子方程式是：                 ；                  。
（3）第③步中，生成氢氧化铝的离子方程式是                  。 若往A溶液中通入足量CO₂，请写出可能发生反应的离子方程式______________。
（4）工业上制取AlCl₃用Al₂O₃与C、Cl₂在高温条件下反应，每消耗0.5 mol碳单质，转移1 mol电子，反应的化学方程式是_____________________。
（5）将实验过程中所得固体精确称量。课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，求该铝土矿中Al₂O₃的质量分数。(写出计算过程，计算结果保留一位小数)

铝是一种重要金属，工业上用铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃，SiO₂等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

①I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是__________________；
②沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有_____________________；
③步骤Ⅲ中加热Al(OH)₃得到固体N的操作需要使用的仪器除了酒精灯、三角架、泥三角，还有______________；（填入仪器的名称）
④滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为___________；实验室里常往AlCl₃溶液中加入___________（填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取A1(OH)₃．