高中化学实验题

某化学小组模拟工业生产制取HNO₃，设计下图所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球。请回答下列问题:

（1）写出装置A中主要反应的化学方程式                               。
（2）实验结束后，关闭止水夹b、c，将装置D，浸入冰水中，现象是             。
（3）装置C中浓H₂SO₄的作用是                。
（4）请你帮助该化学小组设计实验室制取NH₃的另一方案                。
（5）干燥管中的碱石灰用于干燥NH₃，某同学思考是否可用无水氯化钙代替碱石灰，并设计下图所示装置（仪器固定装置省略未画）进行验证。实验步骤如下：

①用烧瓶收集满干燥的氨气，立即塞上如图所示的橡胶塞。
②正立烧瓶，使无水氯化钙固体滑入烧瓶底部，摇动，可以观察到的现象 是          ，由此，该同学得出结论：不能用CaCl₂代替碱石灰。

以锌铜合金的废料为原料制备硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O）的部分工艺流程如图所示：

（1）酸溶时，铜转化为Cu²⁺的离子方程式为       ，锌铜合金要剪成碎片且反应过程要不断搅拌，其目的是        。
（2）为使酸溶后的溶液中不含NO₃^-，配制混酸稀溶液时，应控制硫酸与硝酸的物质的量之比不小于    。
（3）“系列操作”为       、       、过滤、洗涤、干燥。
（4）测定除锌后的溶液中Cu²⁺离子浓度的方法为：准确量取V₁mL除锌后的溶液于锥形瓶中，调节pH=3～4，加入过量KI，充分反应后，滴加2滴淀粉溶液，再慢慢滴加c mol/L Na₂S₂O₃标准溶液至恰好完全反应，消耗Na₂S₂O₃标准溶液V₂ mL。已知： 2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂     2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-
①“恰好反应”时溶液的颜色变化为       。
②Cu²⁺离子的物质的量浓度为        mol/L（用V₁、V₂、c表示）。
③若除锌后的溶液中仍含有NO₃^-离子，则测定结果会       （填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。

过氧化钙难溶于水，溶于酸生成过氧化氢，在医药上用作杀菌剂、防腐剂等。
Ⅰ.某小组用含有少量氧化亚铁和氧化铁杂质的大理石制取过氧化钙的流程如下：

请回答下列问题：
（1）操作I的目的是调节溶液的pH，使铁元素完全沉淀，则试剂A最好选用      。
a．盐酸         b．硝酸         c．盐酸和过氧化氢        d．硫酸
（2）检验操作I中铁元素已沉淀完全的操作是     。
（3）滤液B主要成分的化学式是     。
（4）反应Ⅱ是放热反应。保持H₂O₂物质的量一定，当H₂O₂浓度小于20%时，CaO₂的产率随H₂O₂浓度的增大而增大；但浓度大于20%后，CaO₂产率反而下降。试分析CaO₂产率下降的可能原因是      。
Ⅱ.过氧化钙中常含有CaO杂质，实验室可按以下步骤测定CaO₂含量：
步骤1：准确称取0.3900g过氧化钙样品，置于250 mL的锥形瓶中；
步骤2：分别加入10 mL蒸馏水和20 mL磷酸（1:3），振荡使样品完全溶解；
步骤3：用0.1000 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定至终点，记录数据；
步骤4：平行测定4次（数据记录见下表），计算试样中CaO₂的质量分数。

实验	1	2	3	4
V（KMnO4） /mL	19.50	21.50	19.48	19.52

已知：上述实验过程中反应关系为：CaO₂～H₂O₂，5H₂O₂～2KMnO₄
请回答下列问题：
（5）步骤3判断滴定达到终点的现象是     ；
（6）由表中数据可知，该样品中CaO₂含量为   %。若实验时刚洗净的滴定管未用KMnO₄标准溶液润洗，则CaO₂的质量分数测定结果   （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

常温下，甲、乙、丙三位同学用实验确定某酸HA是弱电解质的方案分别是：
甲：用pH试纸测定0.1 moI/L HA溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。
乙：①分别取pH=l的HA溶液和稀盐酸各10.00 mL，再加水稀释为100 mL：
②各取相同体积的两种稀释液（适量），同时分别加入纯度和形状大小均相同的锌粒（足量），观察现象，即可证明HA是弱电解质。
丙：将适量的HA溶液和NaOH溶液等体积混合，两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表，分析表中数据可以说明HA是弱电解质。

编号	NaOH/mol·L^－1	HA/mol·L^－1	混合溶液的pH
①	0.1	0.1	pH=9
②	c	0.2	pH=7
③	0.1	0.2	pH＜7

（1）甲的方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH_______1（填“>”、“<”或“=”）。甲进行实验时的具体操作方法是_______________。
（2）在乙的方案的第①步中，需要用到的定量仪器是___________。pH均为1的HA溶液和稀盐酸中，水的电离程度的大小关系是____________（填字母）。
a．HA溶液中水的电离程度大   
b．稀盐酸中水的电离程度大
c．两种溶液中水的电离程度相同
（3）乙的方案中，说明HA是弱电解质的主要现象是_________（填字母）。
A．装稀盐酸的试管中放出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的速率一样快
（4）丙的方案中，编号②中的c_______（填“>”、“<”或“=”）0.l，该混合液中的离子浓度：c(Na⁺)________（填“>”、“<”或“=”）c(A^－)。
（5）丙的方案中，编号③的数据表明，混合溶液中HA的电离程度比NaA的水解程度：________（填“强”、“弱”或“无法确定”）。

研究工业废弃物的处理和防治具有重要的意义。
（1）利用反应CH₄+2NO₂N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，该反应中氧化剂是____，当消耗CH₄的体积是11.2 L（标准状况下）时，理论上可处理____molNO₂。
（2）治理汽车尾气中CO和NO的一种方法是：在汽车排气管中安装一个催化转化装置，该装置能将CO和NO转化为参与大气循环的无毒气体。该反应的化学方程式为______________.
（3）某无色废水中可能含有Fe^3＋、Al^3＋、Na^＋、Cl^－、OH^－、SO₄^2－、中的几种离子。分别取三份废水进行如下实验：
I．进行焰色反应实验，火焰为无色。
Ⅱ．取100 mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀。
Ⅲ．取100 mL废水，逐滴加入1.0 mol/L的NaOH溶液，消耗NaOH溶液的体积与生成沉淀的质量如下图所示。

请根据上述信息回答下列问题：、
①该废水中一定不含有的离子是__________.
②实验中需配制1.0 mol/L的NaOH溶液100 mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器有_______。
③写出图中A→B反应的离子方程式：_________________。
④通过计算，该废水中______Cl^－（填“含有”或“不含有”）；若含有，则c（Cl^－）=________（若不含有，此问不必作答）。

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                 。

以下是实验室常用的部分仪器。

请回答下列问题：
（1）序号为⑧和⑩的仪器分别为          、          （填名称、下同）。
（2）能作反应容器且可直接加热的是                       。
（3）在分液操作中，必须用到仪器是                   （填序号、下同）。
（4）在配制一定物质的量浓度的溶液时，需要上述仪器中的                。
（5）仪器上标有温度的是               。
（6）下图是温度计、量筒、滴定管的一部分，下述读数（虚线刻度）及说法正确的是________。

a．①是量筒，读数为2.5 mL            b．②是量筒，读数为2.5 mL
c．③是滴定管，读数为2.5 mL          d．②是温度计，读数是2.5 ℃
（7）某同学想用大理石和稀盐酸反应制取少量CO₂。教师指出，若用下列装置制取会浪费大量的稀盐酸。于是该同学选用了上述①～⑩中的一种仪器，添加在下列装置中，解决了这个问题。请你将需要添加的仪器画在下图中的合适位置。

海藻中含有丰富的碘元素(以I^－形式存在)。实验室中提取碘的流程如下：

（1）实验操作③的名称是__________，所用主要仪器名称为__________。
（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是__________(填序号)。
A．酒精(沸点78℃)            B．四氯化碳(沸点77℃)
C．甘油(沸点290℃)           D．苯(沸点80℃)
（3）在操作②中，溶液中生成少量ICl，为消除此杂质，使碘全部游离出来，应加入适量(填序号)_____溶液，反应的离子方程式为               。
A.KIO₃       B.HClO        C.KI       D.Br₂
（4）为使从含碘有机溶液中提取碘并回收溶剂顺利进行，采用水浴加热蒸馏(如图所示)。请指出图中实验装置中错误之处(有几处填几处，下列空白可不填满，也可补充)。

①_________________________，
②_________________________，
③_________________________，
④_________________________。
（5）实验中使用水浴的原因是              ，最后晶体碘聚集在__________(填仪器名称)中。

2014年德美科学家因开发超分辨荧光显微镜获诺贝尔化学奖，他们开创性的成就使光学显微镜分辨率步入了纳米时代。
Ⅰ．在浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙。下图所示A～E为实验室常见的仪器装置（部分固定夹持装置略去），请根据要求回答问题。

（1）实验室若用NH₄Cl和熟石灰作试剂来制取、收集干燥的NH₃，请选择装置并按气流方向连接各仪器接口      （填装置接口顺序），若要制取、收集干燥的CO₂，则需选用上述仪器装置中的   （填装置序号）。
（2）向浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂气体制纳米级碳酸钙时，应先通入的气体是   。试写出制纳米级碳酸钙的离子方程式           。
Ⅱ．纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
（3）制备TiO₂的常见方法：将TiCl₄水解产物加热脱水生成TiO₂。已知常温下Ti（OH）₄的K_sp＝7.94×10^－54，测得TiCl₄水解后溶液常温下的pH＝2，则此时溶液中：c （Ti⁴⁺）＝          。
（4）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要右图中的_______（填字母代号）。

（5）滴定终点的现象是                 。
（6）滴定分析时,称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则试样中TiO₂质量分数表达式为            。
Ⅲ．（7）纳米材料具有很多特殊的优良性能，其颗粒大小一般在1～100 nm之间。试设计简单的实验方案，判断Ⅰ、Ⅱ实验中所得样品颗粒是否为纳米级            。

实验室中用下列装置制FeCl₃，可供选择的试剂有：①MnO₂   ②NaOH溶液   ③饱和NaCl溶液   ④浓硫酸   ⑤浓盐酸。

（1）按气体流向由左到右排列，各装置的连接顺序为（填写A—E序号）：
。
（2）装置连接好后，应该首先进行的实验操作是                。
（3）A装置烧瓶中反应的离子方程式是_________________________。
（4）E中盛装的试剂是____________，其作用是                     。
（5）停止反应后，还有铁丝剩余。为检验FeCl₃生成，并最终得到FeCl₃溶液，甲同学设计以下实验步骤：
a．待B装置玻璃管冷却后，将管中物质用水溶解，   ①  除去不溶物；
b．取少量滤液，滴加   ②  溶液，溶液呈现红色，以此检验Fe³⁺；
c．取少量滤液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，检验Cl^-。
①采取的操作方法是      ；②中所加试剂为          。
（6）乙同学认为甲的实验设计不能最终得到FeCl₃溶液，其理由是（写出相应的离子反应方程式）                     。
你认为还选择下列哪些试剂才能制得较为纯净的FeCl₃溶液。

A．KMnO4（H^+）

B．Fe

C．H2O2

D．Cl2

E．HNO₃  
F．盐酸  
G．O₃

如图是某同学在实验室中进行铝热反应（铝过量）的实验装置，实验中可观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。

（1）试剂A的名称是          。
（2）反应的方程式为                。
（3）探究铝热反应后固体的性质：将反应后容器中的残余固体置于烧杯中，加入100mL稀硝酸，固体完 全溶解，（假设固体全部溶解后溶液体积不变），反应过程中无气体放出（活泼金属可把稀 HNO₃还原为NH₄NO₃）。向反应后的溶液中缓慢滴加4 mol·L^－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量与加入 NaOH溶液 的体积的关系如图所示：

①写出DE段发生反应的离子方程式：________________。
②求c(HNO₃)=             。
③B与A的差值为________________。

实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯。有关物质的相关数据如下表：

化合物	相对分子质量	密度/g·cm^-3	沸点/℃	溶解度g/l00g水
正丁醇	74	0.80	118.0	9
冰醋酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

操作如下：

①在50mL三颈烧瓶中投入几粒沸石，将18.5 mL正丁醇和13.4 mL冰醋酸（过量），3～4滴浓硫酸按一定顺序均匀混合，安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管。
②将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中依次用水洗，10% Na₂CO₃洗，再水洗，最后转移至锥形瓶并干燥。
③将干燥后的乙酸正丁酯加入烧瓶中，常压蒸馏，收集馏分，得15.1 g乙酸正丁酯。
请回答有关问题：
（1）写出任意一种正丁醇同类的同分异构体的结构简式           。
（2）仪器A中发生反应的化学方程式为                   。
（3）步骤①向三颈烧瓶中依次加入的药品是：                  。
（4）步骤②中，用 10%Na₂CO₃溶液洗涤有机层，该步操作的目的是            。
（5）步骤③在进行蒸馏操作时，若从118℃开始收集馏分，产率偏   ，（填“高”或“低”）原因是  。
（6）该实验生成的乙酸正丁酯的产率是         。

为测定已变质的过氧化钠的纯度，设计如下图所示的实验；Q为一具有良好的弹性气球，称取一定量的样品放于其中，按图安装的实验装置打开分液漏斗的活塞，将稀H₂SO₄滴入气球中。请填空：

（1）Q内发生反应生成_________种气体，其中的反应有_________个氧化还原反应。
（2）为测定反应生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭（填K₁、K₂或K₃，下同）_________，打开_________。
（3）当上述反应停止，将K₁、K₂、K₃处于关闭状态，然后先打开K₂，再缓缓打开K₁，这时可观察到的现象是_________。
（4）导管a的作用是_________。
（5）b中装的固体试剂是_________，为何要缓缓打开K₁_________。
（6）实验结束时量筒I中有x mL水，量筒II中收集到y mL气体，则过氧化钠的纯度是_________（体积折算到标准状况）。

用二氧化氯（ClO₂）、铁酸钠（Na₂FeO₄摩尔质量为166 g·mol^－1）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl₂对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO₂和Na₂FeO₄在水处理过程中分别被还原为Cl^－和Fe^3＋。
（1）如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是      ＞        ＞        。（填化学式）

（2）二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得。某学生用如上图所示的装置模拟工业制取及收集ClO₂，其中A为ClO₂的发生装置，B为ClO₂的凝集装置，C为尾气吸收装置。请问：
①A中反应产物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，请写出该反应的化学方程式：              。
A部分还应添加温度控制（如水浴加热）装置，B部分还应补充什么装置：            ；
②该装置按①补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是     (填“A、B或C”)，理由是                 。
③C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO₂)，该反应的离子方程式为           。若实验时需要450mL 4mol／L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是      g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有        。

用含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备A1₂(SO₄)₃·18H₂O。，工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H₂SO₄，过滤；
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:
Ⅳ.加入MnSO₄至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
（1）H₂SO₄溶解A1₂O₃的离子方程式是                       。
（2）请将KMnO₄ 氧化Fe²⁺的离子方程式补充完整：

（3）生成各种氢氧化物沉淀的pH如下表（金属离子的起始浓度为0.1mol·L^-1）

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：               。
（4）己知:一定条件下，MnO₄ ^- 可与Mn²⁺反应生成MnO₂。
① 向 Ⅲ 的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO₂的现象是             .
② Ⅳ 中加入MnSO₄的目的是            .