高中化学物质检验实验方案的设计试题

某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验．
方案Ⅰ．甲组同学用质量法，按如下图所示的实验流程进行实验：

（1）实验时，蒸发结晶操作中，除了酒精灯外，还要用到的仪器是       
（2）有同学认为“加入适量盐酸”不好操控，应改为“过量盐酸”，便于操作且不影响测定的准确性，你认为对或错        ，为什么                   
（3）若实验中测得样品质量为46.4g，固体质量为40.95g，则碳酸钠的质量分数为        ．（保留3位有效数字）
（4）蒸发结晶过程中若有固体飞溅，测得碳酸钠的质量分数             （填偏大 偏小 无影响）．
方案Ⅱ：乙组同学的主要实验流程图如下：

按如下图所示装置进行实验：

（5）在C中装碱石灰来吸收净化后的气体．D装置的作用是                      ．
（6）有的同学认为为了减少实验误差，在反应前后都通入N₂，反应后通入N₂的目的是                               ．
方案Ⅲ：气体分析法
（7）把一定量样品与足量稀硫酸反应后，用如图装置测量产生CO₂气体的体积，B溶液最好采用          （以下选项中选择）使测量误差较小．

A．饱和碳酸钠溶液	B．饱和碳酸氢钠溶液
C．饱和氢氧化钠溶液	D．饱和硫酸铜溶液

人类的生产生活离不开金属材料，金属及金属材料在生产、生活中应用广泛。
（1）生活中常用的铁锅炒菜，主要是利用了铁的        ；铁在潮湿的空气中容易锈蚀，喷漆可以延缓汽车钢铁外壳的锈蚀，起防锈原理是隔绝            ，喷漆前需将铁制品放入稀盐酸中除锈（铁锈主要成分是Fe₂O₃），观察到溶液变黄，有无色气泡逸出，写出其中涉及到的一个化学方程式：                     。
（2）化学实验室要从含少量铜粉的银、锰（Mn）混合金属粉末中分离出贵金属，并获得一种盐晶体，将有关三种金属随意编号为：A、B、C，并设计了如下流程：

①A、B、C三种金属的活动性顺序为                    。
②金属C是             ，已知A的硫酸盐中A元素显+2价，请写出步骤①的反应的化学方程式：                                         。

(12分) 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                             。

铁及其化合物与生产、生活关系密切。

（1）右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀的类型为__________腐蚀。
②图中A、B、C三点附近的区域内，腐蚀最严重的是             （填字母）。
（2）已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺在溶液中沉淀的pH如下表：

印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCI₃。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10 mol．L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：①__              ；②            ；③过滤。(提供的药品：Cl₂、浓H₂S0₄、NaOH溶液、CuO、Cu)
（3）用废铁皮制取铁红(Fe₂O₃)的部分流程示意图如下：

①向Fe(NO₃)₂溶液中加入稀盐酸，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色，该反应的原理为______________（用离子方程式表示）。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO₃)₂＋O₂＋(2n＋4)H₂O＝2Fe₂O₃·nH₂O＋8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO₃)₂，结合流程写出该反应的化学方程式为                        。
（4）某铁质容器材料为碳素钢，可盛装冷浓硫酸。取5.60 g该材料放人15．0mL浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲组通过实验确定了X中含有Fe³⁺，为检验X中是否还含有Fe²⁺，可另取X溶液加入          （填序号）。
A．KSCN溶液和氯水      B．K₃[Fe(CN)₆]溶液
C．NaOH溶液            D．酸性KMnO₄溶液
②为分析气体Y中的成分，乙组将560 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水，然后向该溶液中加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥后，称得沉淀质量为2.33 g。则气体Y通入足量溴水反应的离子方程式为____    ，参加该反应的气体在Y中的体积分数为          .

（共18分）（1）实验室里需用480ml 0.2mol/L的硫酸铜溶液，若以胆矾（化学式为CuSO₄·5H₂O）为原料进行配制，请回答下列问题：
（i）完成下列步骤：
①用托盘天平称取胆矾          g。
②将称好的胆矾放入        中，加适量蒸馏水将其溶解，待        后将溶液沿玻璃棒转移入X容器中，X容器应为               。
③用少量蒸馏水洗涤溶解仪器2~3次，将洗涤液也注入X容器中，在操作过程中不能损失点滴液体，否则会使溶液的浓度          （偏高或偏低）。
④向X容器内加水至刻度线下           时，改用               小心地加水至液面与刻度线相切。若加水时仰视刻度线，会造成溶液浓度              （偏高或偏低）。
⑤最后盖好瓶塞，反复上下颠倒，          。
（ii）在X容器的使用方法中，下列操作不正确的是____________
A．X容器使用前需检验是否漏水
B．X容器用水洗净后，烘干后方可使用
C．若X容器洗净后未经干燥就直接使用，对溶液浓度无影响。
D．配制溶液时，把称好的固体用纸条小心倒入X容器中，加水溶解时需用玻璃棒引流。
（2）化学中很多时候需要对混合物进行分离和提纯，以下这套装置就常常用来分离液态混合物。

①利用这套装置来分离液态混合物的方法叫            。
②写出有关仪器的名称：A．              B．            
③图中有一处明显错误，请写出正确的做法：                        ，仪器B中的冷却水应该从             口（c或d）通入。

ClO₂是一种国际上公认的安全无毒的绿色水处理剂。回答下列问题：
（1）工业废水的处理：
某实验兴趣小组通过右图装置制备ClO₂，并用它来处理Wg某T业废水（含Mn²⁺、CN^-等）。
已知：i．ClO₂为黄绿色气体，极易溶于水，沸点11℃；
ii．ClO₂易爆炸，若用“惰性气体”等稀释时，爆炸性则大大降低；
iii．某T业废水处理过程中Mn²⁺转化为MnO₂、CN^－转化为对大气无污染的气体；
iv．装置B中发生的反应为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂++2C1O₂+H₂O.
①A装置的名称是              ，C装置的作用为               。
②用H₂C₂O₄溶液、稀硫酸和KC1O₃制备ClO₂的最大优点是                  。
③写出装置D中除去Mn²⁺的离子方程式                  。
④E装置中盛放的试剂可选用               （填标号）。
a．CCl₄      b．H₂O     c．稀盐酸     d．NaOH溶液
（2）废水中CN^-含量的测定：
另取工业废水W g于锥形瓶中，加入10 mL0.10 mol／L的硫酸溶液，用0.020 0 mol／L的KMnO₄标准溶液进行滴定，当达到终点时共消耗KMnO₄标准溶液25. 00 mL。在此过程中：
①使用棕色滴定管的原因是             ，滴定终点的判断依据是________________。
②W g 工业废水中CN^-的含量为          mol。
③若滴定管在盛放标准溶液前未用标准液润洗，则测定结果将     （填“偏高”、“偏低” 或“无影响”）。

铁、铝及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用。
Ⅰ．某研究性学习小组对某硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）热分解进行研究。该小组同学称取a g硫酸亚铁晶体样品按下图图1高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究，并通过称量装置B的质量测出x的值。

（1）装置B中硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6 g，说明产物中有水，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有            。
（2）实验中要持续通入氮气，否则测出的x会          （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中还残留红棕色固体Fe₂O₃。
（4）从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一种物质SO₃，写出FeSO₄分解的化学方程式                        。
（5）某研究所利用SDTQ 600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量-分解温度的关系图如上图图2。根据两种热分解实验的有关数据，可计算出FeSO₄•xH₂O中的x=                 。
Ⅱ．铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。
①检验滤液B中是否还含有铁元素的操作方法为：                      。
②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为            （填选项编号）。
a．氢氧化钠溶液      b．硫酸溶液      c．氨水      d．二氧化碳
③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：
边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、            （填操作名称）、过滤、洗涤。
（2）SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为             （填选项编号）。

某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度，其操作步骤如下：

①将碱式滴定管用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗2～3次后，再注入待测溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使凹液面处于"0"刻度以下的位置，记下读数；
②将锥形瓶用蒸馏水洗净后，直接从碱式滴定管中放入20.00mL待测溶液到锥形瓶中；
③将酸式滴定管用蒸馏水洗净后，立即向其中注入0.2000mol/L标准稀硫酸溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于"0"刻度以下的位置，记下读数；
④向锥形瓶中滴入几滴酚酞作指示剂，进行滴定。滴定至指示剂刚好变色，且半分钟内颜色不再改变为止，测得所耗硫酸的体积为V₁mL；
⑤重复以上过程，但在滴定过程中向锥形瓶加入5mL蒸馏水，测得所耗稀硫酸为V₂mL。
试回答下列问题：
（1）锥形瓶中的溶液从         色变为             色时，停止滴定。
（2）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察
A．滴定管内液面的变化     B．锥形瓶内溶液颜色的变化
（3）上述操作步骤中错误的一步是           (填步骤编号)。由此造成的测定结果          (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
（4）某次滴定时的滴定管中的液面如图，则其读数为        mL。若记录读数时，起始时仰视，终点时俯视，则所测溶液浓度会           滴定前向锥形瓶中加入10 mL蒸馏水，其余操作正常，则所测溶液浓度会             (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

（5）根据下列数据：

滴定次数	待测液体积(mL)	标准硫酸体积(mL)
滴定前读数(mL)	滴定后读数(mL)
第一次	20.00	0.50	25.45
第二次	20.00	4.00	29.05
第三次	20.00	3.00	30.00
第四次	20.00	2.00	27.00

 
请计算待测烧碱溶液的浓度为             mol/L。

银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

已知：Al(OH)₃和Cu(OH)₂的分解温度分别为450 ^oC和80^oC。
（1）电解精炼银时，阴极上发生反应的电极反应为：________________；滤渣A与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为：______________。
（2）最后一步在惰性气氛中煅烧固体B的过程中发生的反应有只有两个：（1）2Al(OH)₃=Al₂O₃+3H₂O；（2）____CuO +____Al₂O₃=____CuAlO₂ +_____↑（完成并配平该反应方程式）。
（3）固体B的组成为_______________；在生成固体B的过程中应严格控制NaOH的加入量，若NaOH过量，发生反应的离子方程式为：__________________________________。
（4）CuSO₄溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是__________、冷却结晶、__________、洗涤和低温干燥。

请回答实验室分馏石油的有关问题：
（1）实验室分馏石油的正确操作顺序是
E→   →   →A→   →   →G｡

A．连接接液管

B．装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子

C．检查装置气密性

D．连接冷凝管及进出水管

E．在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网
F．固定好蒸馏烧瓶
G．加热
（2）以下是石油分馏的装置图，试指出有关仪器的名称：

A       ；B       ｡
（3）图中有     处错误，
（4）分馏石油得到的各个馏分都是      (填“混合物”或“纯净物”)｡

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理。
①氯化铁做净水剂______________________；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板_________________________。
（2）吸收剂X的化学式为                    ；氧化剂Y的化学式为____________。
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄＝K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因_____            。
（5）K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄²+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH+3O₂↑。在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用                   （填序号）。

A．H2O

B．稀KOH溶液、异丙醇

C．NH4Cl溶液、异丙醇

D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（6）可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2-＋CrO₂^-＋2H₂OCrO₄^2-＋Fe(OH)₃↓＋OH^-
②2CrO₄^2-＋2H^＋Cr₂O₇^2-＋H₂O
③Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
现称取1．980 g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤滤液定容于250 mL容量瓶中。每次取25．00 mL加入稀硫酸酸化，用0．1000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。则上述样品中高铁酸钾的质量分数为             。

过滤后的食盐水仍含有可溶性的CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等杂质，通过如下几个实验步骤，可制得纯净的食盐水：①加入稍过量的Na₂CO₃溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl₂溶液；④滴入稀盐酸至无气泡产生；⑤过滤。正确的操作顺序是

A．③②①⑤④

B．③⑤②①④

C．②③①④⑤

D．①②③⑤④

海水中含有丰富的镁资源。工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如下图所示：

（1）试剂Ⅰ一般选用_________（填化学式）。
（2）工业制取镁的化学方程式为_____________________________________。
（3）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。

①由图可知Mg与卤素单质的反应均为_________（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI₂ ______MgF₂（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②依上图数据写出MgBr₂(s)与Cl₂(g)反应的热化学方程式_________________________。
（4）金属Mg与CH₃Cl在一定条件下反应可生成CH₃MgCl，CH₃MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成。写出CH₃MgCl水解的化学方程式______________。
（5）向Mg(OH)₂中加入NH₄Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因_________。

肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼（N₂H₄·H₂O）。
CO(NH₂)+2NaOH+NaClO═Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl
NaClO过量时，易发生N₂H₄•H₂O+2NaClO═N₂↑+2NaCl+3H₂O
实验一：制备NaClO溶液．（实验装置如图1所示）

（1）配制30%NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外，还有______________（填标号）；
A．容量瓶      B．烧杯      C．烧瓶      D．玻璃棒
（2）锥形瓶中发生反应的化学方程式是______________；
实验二：制取水合肼．（实验装置如图2所示）
控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应．加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～114℃馏分。
（已知：N₂H₄•H₂O+2NaClO═N₂↑+3H₂O+2NaCl）
（3）分液漏斗中的溶液是_______（填标号）；
A．CO(NH₂)₂溶液
B．NaOH和NaClO混合溶液
选择的理由是______________；
实验三：测定馏分中肼含量
称取馏分5.000g，加入适量NaHCO₃固体，加水配成250mL溶液，移出25.00mL，用0.1000mol•L^-1的I₂溶液滴定．滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。（已知：N₂H₄•H₂O+2I₂═N₂↑+4HI+H₂O）
（4）滴定过程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，用离子方程式解释其原因______________；
（5）实验测得消耗I₂溶液的平均值为18.00mL，馏分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数为___________；

已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇·10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为       ，将硼砂溶于热水后，常用稀H₂SO₄调pH＝2～3制取H₃BO₃，该反应的离子方程式为                                    。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是           。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                     。
（3）镁－H₂O₂酸性燃料电池的反应原理为 Mg＋H₂O₂＋2H^＋===Mg^2＋＋2H₂O， 则正极反应式为                         。常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg^2＋浓度为______。当溶液pH＝6时，       (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出(已知K_sp[Mg(OH)₂]＝5．6×10^－12)。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0．020 g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30 mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示：I₂＋2S₂O===2I^－＋S₄O)(结果保留一位小数)。