高中化学实验题

苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：


相关化合物的物理常数：

物质	相对分子质量	密度（g/cm^-3）	沸点/℃
异丙苯	120	0.8640	153
丙酮	58	0.7898	56.5
苯酚	94	1.0722	182

回答下列问题：
（1）在反应器A中通入的X是       。
（2）反应①和②分别在装置       和        中进行（填装置符号）。
（3）在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是_____，优点是用量少，缺点是__________。
（4）反应②为_____(填“放热”或“吸热”）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是     。
（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是          （填编号）
a.NaOH         b.CaCO₃        c.NaHCO₃         d.CaO
（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为       和        ，判断的依据是      。
（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是            。

一位同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下列实验。
Ⅰ．（1）将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：________与盐酸反应最剧烈，________与盐酸反应的速度最慢；________与盐酸反应产生的气体最多。
（2）向Na₂S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S强，反应的离子方程式为________________
Ⅱ．利用下图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律：

（3）仪器B的名称为________，干燥管D的作用为____________。
（4）若要证明非金属性：Cl>I，则A中加浓盐酸，B中加KMnO₄(KMnO₄与浓盐酸常温下反应生成氯气)，C中加淀粉碘化钾混合溶液，观察到C中溶液_________________的现象，即可证明。从环境保护的观点考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用________溶液吸收尾气。
（5）若要证明非金属性：C>Si，则在A中加盐酸、B中加CaCO₃、C中加Na₂SiO₃溶液，观察到C中溶液________的现象，即可证明。但有的同学认为盐酸具有挥发性，可进入C中干扰实验，应在两装置间添加装有_______溶液的洗气瓶除去。

某同学做元素周期律性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表(记录现象时随手记在纸片上，不对应，需整理)：

实验方案	实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应再向反应液中滴加酚酞	A．浮于水面，熔成小球，在水面上无定向移动随之消失，溶液变成红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	B．产生大量气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞试液的冷水反应	C．反应不十分剧烈，产生气体可以在空气中燃烧
④镁带与2 mol·L^－1的盐酸反应	D．剧烈反应，产生的气体可以在空气中燃烧
⑤铝条与2 mol·L^－1的盐酸反应	E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠	F．生成淡黄色沉淀

请帮助该同学整理并完成实验报告。
（1）实验目的：______________________。
（2）实验用品：______________________。
（3）实验内容：

实验方案 (填序号)	实验现象 (填序号)	有关化学方程式

（4）实验结论：_____________________。
（5）请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因___________________

如图是某研究性学习小组设计制取氯气，并以氯气为反应物进行特定反应的装置。

（1）要将C装置接入B和D之间，正确的接法是： a→          →           →d。
（2）实验开始时先点燃A处酒精灯，打开旋塞K，让Cl₂充满整个装置，再点燃D处酒精灯。Cl₂通过C装置后进入D，D装置内盛有炭粉，发生氧化还原反应，生成CO₂和HCl(g)，发生反应的化学方程式为              。
（3）D处反应完毕后，关闭旋塞K，移去两个酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl₂产生，此时B中的现象是     ，B的作用是     。
（4）用量筒量取20 mL E中溶液，倒入已检查完气密性良好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl₄，盖好玻璃塞（如图），振荡，静置于铁架台上，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是        (填“上层液”或“下层液”)，再装入如图所示的烧杯中，能使有色布条褪色的是        (同上)。

（5）在A、B、C、D、E装置中有一处需要改进，说明需要改进的理由         。

将氯气用导管通入较浓的NaOH和H₂O₂的混合液中,在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现。这是因为通气后混合液中产生的ClO^-被H₂O₂还原,发生剧烈反应,产生能量较高的氧分子,它立即转变为普通氧分子,将多余的能量以红光放出。进行此实验,所用的仪器及导管如下图。

编号	①	②	③	④	⑤	⑥
仪器及 导管				(一个)	(一个)	橡皮管

根据要求填写下列空白:
（1）组装氯气发生器时,应选用的仪器及导管(填写图编号)是           。
（2）实验进行中,按气流方向从左到右的顺序,气体流经的各仪器及导管的编号依次是           。
（3）仪器①的橡皮塞上应有           个孔,原因是         。
（4）实验时,仪器①中除观察到红光外还有           现象。
（5）实验需用约10% H₂O₂溶液100 mL,现用市售30%(密度近似为1 g·cm^-3)H₂O₂来配制,其具体配制方法是               。
（6）实验时仪器①中ClO^-与H₂O₂反应的离子方程式是                 。

水煤气是一种工业上常用的气体燃料，一般用焦炭和水蒸气在高温下反应制得，含有少量的CO₂和水蒸气杂质。某化学兴趣小组对水煤气的主要成分进行探究。
【查阅资料】
（1）白色的无水硫酸铜粉末遇水变成蓝色；
（2）Na₂CO₃与少量盐酸反应生成NaHCO₃和NaCl，与过量盐酸反应时生成NaCl、H₂O、CO₂。
【实验假设】
①可燃气体是CO；②可燃气体是H₂；③可燃气体是             。
【实验过程】
实验小组按以下流程进行实验（所用试剂均为足量）：

实验中，发现黑色氧化铜变红，且          ，证明水煤气含有H₂；
还观察到澄清石灰水变浑浊，证明水煤气中含有另一可燃气体是      。
【实验反思】
根据实验结论，甲同学认为实验应保证安全，防止中毒。对尾气的处理方法是              。
【实验拓展】
（1）实验后，乙同学认为欲检验所用NaOH是否完全消耗，可向溶液中滴入几滴稀盐酸，若没有气体产生，则溶液中还有NaOH剩余。但丙同学认为乙同学的设计是错误的，理由是               ；
（2）丁同学通过本次实验，结合查阅的资料发现，不用任何其它试剂，只用试管和胶头滴管就可以鉴别稀盐酸和碳酸钠两种无色溶液。正确的鉴别方案及结论是                 。

实验室中的药品一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质．某研究性学习小组的同学对实验室里久置于空气中变质的过氧化钠（Na₂O₂）固体的成分进行探究．
【查阅资料】（1）Na₂O₂的化学性质很活泼，能与水、二氧化碳反应，相关反应的化学方程式为：
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑
（2）CaCl₂溶液为中性
【猜想】
I：固体为Na₂O₂、NaOH、Na₂CO₃的混合物
Ⅱ：固体为NaOH和Na₂CO₃的混合物
Ⅲ：固体为NaOH
Ⅳ：              。
【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量固体于试管中，加水振荡，直至完全溶解		猜想I不成立
②取少量①的溶液于试管中，滴加CaCl2溶液至过量		证明有Na2CO3存在
③取少量②的溶液于试管中，加入		证明有NaOH存在
综合以上实验现象，说明猜想II是成立的．

【反思评价】
（1）实验操作②中反应的化学方程式为                   ；
注意：若答对下面小题将奖励4分，但化学试卷总分不超过60分。
（2）实验操作②中“滴加CaCl₂溶液至过量的目的是            ；
（3）表格中实验操作③还可以采用      方法得到相同结论。

(15分)某铜矿石的成分中含有Cu₂O，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程示意图如下：

已知：CuO₂＋2H^＋＝Cu＋Cu^2＋＋H₂O
（1）滤液A中铁元素的存在形式为       (填离子符号)，生成该离子的离子方程式为            ，检验滤液A中存在该离子的试剂为           (填试剂名称)。
（2）金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为            。
（3）常温下．等pH的NaAlO₂和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^一)前者为后者的10⁸倍，则两种溶液的pH=                        。
（4）将Na₂CO₃溶液滴入到一定量的CuCl₂溶液中，除得到蓝色沉淀，还有无色无味气体放出，写出相应的离子方程式：                            。
（5）①粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解精炼过程中，c为粗铜板，则a端应连接电源的      (填“正”或“负”)极，若粗铜中含有Au、Ag、Fe杂质，则电解过程中c电极上发生反应的方程式有        、        。

②可用酸性高锰酸钾溶液滴定法测定反应后电解液中铁元素的含量。滴定时不能用碱式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液的原因是       、滴定中发生反应的离子方程式为           ，滴定时．锥形瓶中的溶液接触空气，则测得铁元素的含量会       (填“偏高”或“偏低”)。

为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下：

（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到         。
（2）iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中         造成的影响。
（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因：       。
（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用下图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。

①K闭合时，指针向右偏转，b作       极。
②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是         。

下图为某套实验装置示意图，其中加热装置和部分药品等均已经省略（装置①和装置②为气体发生装置）。

（1）甲同学用此装置（在A、B间增加一盛有浓硫酸的洗气瓶）制备NO₂并验证其性质。装置①用于实验室制备NH₃，用装置②制备过量O₂。装置①中发生反应的化学方程式是                 。B处冰水冷却的U型管中有红棕色气体生成且越接近U型管底部颜色越浅，请解释原因                        。
（2）乙同学用此套装置合成SO₃，B处冰水冷却的U型管中有固体出现。C中若盛放酸性K₂Cr₂O₇溶液，则在C中发生的氧化还原反应的离子方程式是              （生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；现欲制得纯净干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，则此装置中存在明显不足，应如何改进                    （从下面给出的实验装置中选择字母标号补充或替换，并用简要文字说明补充和替换的位置）。

（3）丙同学拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率（装置①、装置②分别制NO和NH₃），将上述装置A、B、C分别换成下列⑤、⑥、⑦。

请回答：装置⑦的作用可能是            ；若进入装置⑤的NO共22．4L（已折算为标准状况，下同），氨气过量，最后收集到标准状况下11．2LN₂，则NO的转化率是             。

二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：（1）工业上可用KC1O₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO₂，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为     。
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂：

①电解时发生反应的化学方程式为                         。
②溶液X中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是       （填标号）。
a．水         b．碱石灰        C．浓硫酸        d．饱和食盐水
（3）用下图装置可以测定混合气中ClO₂的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸：
Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；
Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；
Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：
Ⅴ．用0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-＝2I^－+S₄O₆²-），指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：
①锥形瓶内ClO₂与碘化钾反应的离子方程式为                       。
②玻璃液封装置的作用是               。
③V中加入的指示剂通常为           ，滴定至终点的现象是              。
④测得混合气中ClO₂的质量为           g。
（4）用ClO₂处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_______（填标号）。
a．明矾      b．碘化钾       c．盐酸       d．硫酸亚铁

某研究小组将纯净的SO₂气体通入0.1mol·L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO₂，该小组突出了如下假设:
假设一：溶液中的NO₃^-
假设二：溶液中溶解的O₂
（1）验证假设一
该小组涉及实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体		假设一成立
实验2：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体

（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO₂体积的变化曲线入下图

实验1中溶液pH变小的原因是____;V₁时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）_________。
（3）验证假设二
请设计实验验证假设二，写出实验步骤，预期现象和结论。

实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）

（4）若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别通入足量的O₂和KNO₃，氧化相同的H₂SO₃溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反映后两溶液的pH前者_______（填大于或小于）后者，理由是________

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已省略）。

（1）制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的化学反应方程式为___________________。
（2）装置B中饱和食盐水的作用是_______________；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象________________________。
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中I、II、III依次放入_______。

	a	b	c	d
I	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
II	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
III	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入一定量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为______色，说明氯的非金属性大于溴。
（5）打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡。观察到的现象是_______。
（6）有人提出，装置F中可改用足量的NaHSO₃溶液吸收余氯，试写出相应的离子反应方程式_________，判断改用NaHSO₃溶液是否可行______（填“是”或“否”）。

二氧化硫和氮氧化物都是常见的大气污染物，回答下列相关问题。
Ⅰ某温度下氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：
i．2NO(g)＋Cl₂(g）2ClNO(g)   △H₁＜0     其平衡常数为K₁
ii．2NO₂(g)＋NaCl(s) NaNO₃(s)＋ClNO(g)   △H₂＜0    其平衡常数为K₂
（1）现有反应4NO₂(g)＋2NaCl(s) 2NaNO₃(s)＋2NO(g)＋Cl₂(g)，则此反应的平衡常数K₃＝     （用K₁、K₂表示），反应热△H₃＝     （用△H₁、△H₂表示）。
（2）为研究不同条件对反应ii的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO₂和足够的NaCl(s)，10min时反应ii达到平衡。测得平衡时NO₂的转化率α₁(NO₂) ＝50%，则：
①10min内υ(ClNO) ＝               ，平衡常数K₂＝                 ；
②若其它条件不变，使反应在恒压条件下进行，平衡时NO₂转化率为α₂(NO₂)，则：
α₁(NO₂) ＝          α₂(NO₂)（填“>”“<”或“=”）。
II除氮氧化物外，SO₂也是重要的大气污染物，需要对其进行吸收处理。
（3）若用一定量的NaOH溶液吸收SO₂气体后所得吸收液恰好呈中性，下列有关吸收液中粒子关系正确的是              。

A．c(Na^＋) ＝ c(HSO3^-)＋ 2c(SO3^2-)

B．c(Na^＋) > c(HSO3^-) ＝c(SO3^2-) > c(H^+) = c(OH^—)

C．2c(Na^＋) ＝2c(H2SO3)＋2c(HSO3^-)＋2c(SO3^2-)

D．c(Na^＋) > c(HSO3^—) + c(SO3^2—) +c(H2SO3)

（4）工业上也可以用Na₂SO₃溶液吸收SO₂，并用电解法处理吸收后所得溶液以实现吸收液的回收再利用，装置如图所示，则

①工作一段时间后，阴极区溶液的pH      （填“增大”“减小”或“不变”）；
②写出阳极的电极反应式                       。

Ⅰ：中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
（1）有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D．天然气制氢：CH₄＋H₂OCO ＋ 3H₂
（2）CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入 1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）  △H=－49．0kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如下图所示。

①从3 min到9 min，v（H₂）=________mol·L^－1·min^－1。
②能说明上述反应达到平衡状态的是____________（填编号）。
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
Ⅱ：甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO（g） ＋ 2H₂（g）  CH₃OH（g）  ΔH₁
反应II：CO₂（g） ＋ 3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g）  ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是     （填“I”或“Ⅱ”）。
②已知反应Ⅰ的能量变化如图所示：由表中数据判断ΔH₁      0（填“＞”、“＝”或“＜”）。

③某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）＝ 0．2 mol／L， 则CO的转化率为           。
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为____________
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为____________．