高中化学实验题

下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是             （用所学的知识回答）。
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②                  ；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^— 的物质的量。
（3）方案一是否可行            （填“是”或“否”），理由是           。
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n(Br^— )=      mol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1:5配制KBrO₃—KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0．5molBr₂。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0．188g。
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为                 。
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40％的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）。已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20．8℃	117．9℃	290℃	197．2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）            。
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在              ；目的是               ；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在              ，目的是             。
（3）烧杯B内盛装的液体可以是            （写出一种即可，在题给物质中找）。

铜在自然界存在于多种矿石中．
（Ⅰ）以硅孔雀石（主要成分为CuSiO₃•2H₂O，含少量SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃等杂质）为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

已知：Fe³⁺、Cu²⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、6.7和9.7．
（1）“溶浸”中CuSiO₃•2H₂O和H₂SO₄发生反应的化学方程式            ．
（2）“溶浸”中，选取浓度为20% H₂SO₄为浸出剂，铜的浸出率与浸出时间的关系见图1．由图1可得，随着浸出时间的增长，              (至少写一条变化规律)．

（3）“除杂”中，加入MnO₂的作用是            （用离子方程式表示）．“除杂”中需在搅拌下加入石灰乳以调节溶液的pH到3～4，沉淀部分杂质离子，分离得滤液．滤渣的主要成分为         ．
（Ⅱ）以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）为原料炼制精铜的工艺流程如下：
黄铜矿精铜冰铜（Cu₂S和FeS）粗铜精铜
（4）“还原”工艺中其中一个反应为：Cu₂S+2Cu₂O 6Cu+SO₂↑，该反应的氧化剂是    ．
（5）粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，电解精炼铜时，阴极反应式为         ．完成图2中由粗铜电解得到精铜的示意图，并作相应标注．

纳米材料二氧化钛(TiO₂)具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。工业上以金红石(主要成分是TiO₂，主要杂质是SiO₂)制取纳米级二氧化钛的流程如下：

资料卡片
物质	熔点	沸点
SiCl4	－70 ℃	57.6 ℃
TiCl4	－25 ℃	136.5 ℃

（1）写出氯化时生成TiCl₄的化学方程式________________________。
（2）操作Ⅰ、操作Ⅱ名称分别是______________、____________。
（3）写出TiCl₄水解的化学方程式________________。
（4）如在实验室中完成灼烧TiO₂·xH₂O放在________(填字母序号)中加热。

（5）据报道：“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂，TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H₂O₂。H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，其主要是利用了H₂O₂的________(填“氧化性”或“还原性”)。
（6）某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理并测定CO的转化效率(夹持装置已略去)。

①B装置中的药品名称为________，若通入2.24 L(已折算成标准状况)CO气体和足量空气，最终测得装置C增重1.1 g，则CO的转化率为________。
②实验①中，当CO气体全部通入后，还要再通一会儿空气，其目的是____________。

为探究Fe（NO₃）₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习：
【查阅资料】金属活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同
（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气；
（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂；
（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO₂和O₂。
2KNO₃2KNO₂↑+O₂↑  2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑
I：【实验一】探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态。该小组甲同学将其溶于足量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验。①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液；②少量稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液。现象：①溶液变红色；②溶液变红色。
（1）则Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是                 。
II:【实验二】探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质。小组乙、丙同学进行了如下图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管，并重新连接好仪器；④加热；⑤……
（2）乙同学使用A装置收集气体，恰好收集到54mL红棕色气体，要从水槽中取出量筒，乙同学的正确操作方法是             。
（3）丙同学取等质量Fe（NO₃）₂的在同样条件下热分解，用B装置收集气体产物，可收集到气体_____mL。
III:【实验三】探究固体混合物的组成和特征
（4）小组丁同学取KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂物质的量之比可能为____________。

A．1∶2∶2

B．2∶1∶3

C．1∶2∶3

D．3∶8∶5

（5）取0.6mol由KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₃按等物质的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的铜粉，则最多可溶解铜粉质量为_________

某同学用图示装置进行铁与稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。（共计13分）

实验步骤：
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有一定质量的
纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好橡胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向小
烧杯中滴入一定量的4mol/L的稀硝酸，铁粉完全溶解。
（一）气体产物成分探究
（1）实验前如何检查该装置的气密性？
（2）燃烧红磷的目的是
（3）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是              。
（二）产物中铁元素价态探究
（1）提出合理假设
假设1：产物中只有+2价铁元素；假设2：                  ；
假设3：产物中既有+2价铁元素，又有+3价铁元素.
（2）设计实验方案，证明假设1成立（写出实验操作步骤、现象和结论）：              。
（三）问题讨论
（1）广口瓶中热NaOH溶液的主要作用是                 。
（2）若假设3成立，且所得溶液中n（Fe²⁺）︰n（Fe³⁺）=3︰1时，则相应反应的离子方程式为                 。

硅孔雀石的主要成分为CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，还含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

部分氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
完全沉淀的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

请回答下列问题：
（1）滤渣B的主要成分是                （用化学式表示）；判断本实验能否调节溶液pH使杂质完全除去而不损失Cu²⁺，并简述理由                。
（2）用离子方程式表示加入绿色氧化剂A的作用            。
（3）可向滤液A中加入           （填字母）调节PH以除去杂质
a．氨水        b．氧化铜          c．氢氧化钠       d．氢氧化铜
（4）从滤液B中提取胆矾的操作包括                   、用乙醇洗涤、用滤纸吸干等。
（5）测定产品纯度和胆矾中结晶水数目
①沉淀法测定产品纯度
取一定质量的样品溶于蒸馏水，加入足量的BaCl₂溶液和稀硝酸，过滤、洗涤、干燥、称重，实验结果发现测得的产品纯度偏高，可能的原因是         填字母）
a．产品失去部分结晶水                  b．产品中混有CuCl₂•2H₂O
c．产品中混有Al₂（SO₄）₃•12H₂O         d．产品中混有Na₂SO₄
②差量法测得结晶水数目
取ag样品盛装在干燥的坩锅里，灼烧至结晶水全部失去，称得无水硫酸铜的质量b g，则胆矾（CuSO₄•nH₂O）中n值的表达式为            。

硫酸亚铁铵是一种浅蓝绿色晶体，俗称摩尔盐。其化学式为：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O硫酸亚铁在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就稳定了。硫酸亚铁铵可由硫酸亚铁与硫酸铵等物质的量混合制得。三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如下表：

温度/℃	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4•7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
摩尔盐	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

如图是模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置

回答下列问题：
Ⅰ．（1）先用30%的氢氧化钠溶液煮沸废铁屑（含少量油污、铁锈、FeS等），再用清水洗净，用氢氧化钠溶液煮沸的目的是           。将处理好的铁屑放入锥形瓶中，加入稀硫酸，锥形瓶中发生反应的离子方程式可能为             （填序号）
A．Fe + 2H⁺＝Fe²⁺ +H₂↑            B．Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O
C．2Fe³⁺+H₂S＝2Fe²⁺+S↓+2H⁺          D．2Fe³⁺+Fe＝3Fe²⁺
（3）利用容器②的反应，向容器①中通入氢气，应关闭活塞       ，打开活塞            （填字母）。容器③中NaOH溶液的作用是          ；向容器①中通人氢气的目的是              。
Ⅱ．待锥形瓶中的铁屑快反应完时，关闭活塞B、C，打开活塞A，继续产生的氢气会将锥形瓶中的硫酸亚铁（含极少部分未反应的稀硫酸）压到饱和硫酸铵溶液的底部。在常温下放置一段时间，试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵。硫酸亚铁与硫酸铵溶液混合就能得到硫酸亚铁铵晶体，其原因是             ；从容器①中分离并得到纯净硫酸亚铁铵晶体的操作方法是                  。
Ⅲ．制得的硫酸亚铁铵晶体中往往含有极少量的Fe³⁺，为测定晶体中Fe²⁺的含量，称取一份质量为20.0g的硫酸亚铁铵晶体样品，制成溶液。用0.5mo1/LKMnO₄溶液滴定，当溶液中Fe²⁺全部被氧化，MnO‾₄被还原成Mn²⁺时，耗KMnO₄溶液体积20.00mL．滴定时，将KMnO₄溶液装在              （填酸式或碱式）滴定管中，判断反应到达滴定终点的现象为            ；晶体中FeSO₄的质量分数为         。

某实验小组利用如下装置合成化工原料正丁醛。发生的反应如下：


反应物和产物的相关数据列表如下：

	沸点/℃	密度/(g·cm^-3)	水中溶解性
正丁醇	117.2	0.810 9	微溶
正丁醛	75.7	0.801 7	微溶

实验步骤如下：
将6.0 g Na₂Cr₂O₇放入100 mL烧杯中，加30 mL水溶解，再缓慢加入5 mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g正丁醇和几粒沸石，加热。当有蒸气出现时，开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90～95 ℃，在C中收集90 ℃以下的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，再将有机层干燥、蒸馏后得正丁醛2.0 g。
回答下列问题：
（1）实验中不能将Na₂Cr₂O₇溶液加到浓硫酸中的理由是                       。
（2）加入沸石的作用是                   。
（3）分液漏斗使用前必须进行的操作是                    。
（4）反应温度应保持在90～95℃，其原因是                     。
（5）本实验中，正丁醛的产率为                     。

(14分)“侯氏制碱法”是我国著名的工业化学家侯德榜发明的，该制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献。请回答以下问题:
（1）为了验证NaHCO₃和Na₂CO₃的稳定性,设计了如图的实验装置(铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略):

在Y中应放的物质是             (填化学式)。
（2）某化学研究性学习小组以NH₃、CO₂、饱和食盐水为原料，模拟侯德榜先生制碱原理设计了下图的实验装置。

①写出对应仪器的名称:a                ,b                 。
②实验的操作步骤中,打开旋塞K₁、K₂的合理顺序为:先打开     ,后打开     (填字母代号)。理由是               。
③利用该装置制得的NaHCO₃将采用               （填实验操作）分离；
装置中气胆的作用是              。
（3）实验室欲配制500mL0．1 mol·L^-1NaHCO₃溶液。
①配制溶液时需用的玻璃仪器主要有量筒、烧杯、玻璃棒、            、              。
②下列情况会造成所配溶液的浓度偏低的是
a．加水时超过刻度线            b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理
c．未洗涤烧杯和玻璃棒          d．定容时俯视刻度线

现有一块铁碳合金，某化学兴趣小组为了测定合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置进行实验（夹持仪器已省略），请你参与此项活动并回答相应的问题。

（1）以下有关合金的说法，正确的是               （填写字母）
A．铁碳合金的熔点高于纯铁和碳
B．铁碳合金的熔点介于纯铁和碳之间
C．铁碳合金的硬度大于纯铁 
D．其他条件相同时，铁碳合金的耐腐蚀性强于纯铁
（2）按图示连接好装置，检验气密性，加入药品，称量F的质量，将m g合金样品放入A中，再通过B加入过量的浓硫酸。未点燃酒精灯前，A中无明显现象，其原因是：               。
（3）点燃酒精灯，反应一段时间后，C、D中可观察到明显的现象。写出合金样品在A中反应的化学方程式_______           ，         _________。
（4）C中的现象是____________________，D中足量酸性KMnO₄溶液的作用是               。

以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。

（1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填字母）            。  
a．Na₂CO₃         b．NaOH        c．BaCl₂
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是             。
（3）电解饱和食盐水可得到H₂和另外两种产物，这两种物质相互反应的离子方程式为              ，欲从饱和食盐水中获得食盐晶体，可采用的实验方法是              。
（4）气体X可增大饱和食盐水吸收CO₂的量，有利于NaHCO₃晶体的生成和析出，X的化学式是        。
（5）下列有关NaHCO₃和纯碱的说法正确的是          (填字母)

A．NaHCO3属于盐类，纯碱属于碱

B．分别往同浓度的NaHCO3溶液和纯碱溶液中滴加稀盐酸，产生气泡的速率相同

C．常温下在水中的溶解度，NaHCO3大于纯碱

D．除去NaHCO3溶液中的纯碱，应往溶液中通入足量的CO2

氯气是一种重要的化工原料，在工农业生产、生活中有着重要的应用。某化学兴趣小组同学对氯气的性质进行如下探究：
（1）兴趣小组同学按下图装置进行实验，探究Cl₂ 的漂白性。

①通入Cl₂ 后，观察到的现象是         根据现象可得出的结论是      。
②集气瓶B发生反应的离子方程式是      。
③C装置的作用是            ，若有2.24L(标准状况下)Cl₂被NaOH溶液完全吸收，则反应过程中转移的电子为       _mol。
（2）兴趣小组同学按下图装置进行实验，探究Cl₂的氧化性。

①实验开始后，观察装置A 中的现象是      。
②装置C中发生反应的离子方程式是       。
③停止通入氯气，取装置B中少量溶液于洁净的试管中，向其中滴加足量稀盐酸，再向其中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成。则通入Cl₂ 时装置B中发生 反应的离子方程式是           。

（12 分）某工业残渣主要成分为 Fe₂O₃（含有少量 FeO、Cu、Mg 等杂质）某课外兴趣小组利用该残渣制取Fe₂O₃粉末的实验流程如下：（说明:流程中向黄色溶液中加入MgO的目的是调节溶液的酸碱性，使Fe³⁺生成沉淀而Mg²⁺不沉淀）

请回答下列问题：
（1）加入足量稀盐酸后，发生化学反应的类型有            （填写代号）。

A．置换反应

B．化合反应

C．分解反应

D．复分解反应

E．氧化还原反应
（2）加入适量氯水的作用是              ；
（3）写出灼烧红褐色沉淀时发生反应的化学方程式              。实验室灼烧红褐色沉淀可选用的装置是             （填序号）。

（4）若向黄色溶液中加入过滤①后的滤渣发生反应的离子方程式为                  。
（5）检验黄色溶液中 Fe³⁺是否完全沉淀的方法是：取过滤②后的少量滤液于试管中，        （请补充完整实验操作、现象、结论）。

工业上常用水杨酸与乙酸酐反应制取解热镇痛药阿司匹林（乙酰水杨酸）。
【反应原理】

【物质性质】

【实验流程】
（1）物质制备：向大试管中依次加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐（密度为1.08g/mL）、5滴浓硫酸，振荡大试管至水杨酸全部溶解，将其放入盛有热水烧杯中，固定在铁架台上，在85℃～90℃条件下加热5～10 min。装置如下图：

（2）产品结晶：取下大试管，置于冷水中冷却10 min。待晶体完全析出，……抽滤，再洗涤晶体，抽干。
（3）产品提纯：将粗产品转移至150 mL烧杯中，向其中慢慢加入试剂NaHCO₃并不断搅拌至不再产生气泡为止。进一步提纯最终获得乙酰水杨酸1.8 g。
（4）纯度检验：取少许产品加入盛有5 mL水的试管中，加入1～2滴FeCl₃溶液，溶液呈浅紫色。
【问题讨论】
1、写出水杨酸与碳酸氢钠溶液反应的化学反应方程式                  。
2、写出水杨酸与足量碳酸钠溶液反应后含苯环的生成物的结构简式              。
3、流程（1）装置图中长导管的作用                        。
4、控制反应温度85℃～90℃的原因                             。
5、流程（2）中证明晶体洗涤干净的操作方法：                    。
6、流程（4）中溶液显紫色，可能的原因是            。
7、1mol乙酰水杨酸与氢氧化钠溶液反应可能，最多消耗        mol NaOH。
8、实验中乙酰水杨酸的产率为       （已知：水杨酸、乙酰水杨酸的相对分子质量分别为138和180）。

工业上用菱锰矿（MnCO₃）［含FeCO₃、SiO₂、Cu₂（OH）₂CO₃等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Mn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀时	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀时	9.8	8.3	3.7	6.7

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是           。
盐酸溶解MnCO₃的化学方程式是                  。
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是                  。
（3）滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu²⁺，反应的离子方程式是               。
（4）将MnCl₂转化为MnO₂的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO₃溶液将MnCl₂氧化，该反应的离子方程式为：□Mn^2＋＋□ClO₃^－＋□____＝□____＋□____＋□____。
（5）将MnCl₂转化为MnO₂的另一种方法是电解法。
① 生成MnO₂的电极反应式是                  。
② 若直接电解MnCl₂溶液，生成MnO₂的同时会产生少量Cl₂。检验Cl₂的操作是                 。
③ 若在上述MnCl₂溶液中加入一定量的Mn（NO₃）₂粉末，则无Cl₂产生。其原因是                。