高中化学实验题

某化学兴趣小组用下图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。

查阅资料得知：
I．在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、﹣3价等氮的化合物。
II．常温时，NO₂与N₂O₄同时存在；在低于0℃时，几乎只有无色的N₂O₄的晶体存在。
请回答下列问题：
（1）装置中各仪器装入试剂后，接下来由先至后的操作顺序为          。

A．通入N2

B．滴入浓HNO3

C．打开活塞K1

D．关闭活塞K1

（2）装置A中，滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是                  。
（3）反应结束后，打开装置D中的活塞K₂，并通入氧气，铁完全溶解于浓硝酸后生成的NO₂气体中含有NO的现象为                                        。
装置D中发生的反应的化学方程式为                                  。
（4）C装置的作用是                                             。
（5）反应停止后，装置A中无固体剩余。证明装置A的溶液中是否含有Fe²⁺，选择的药品是      （填序号）。
a．铁粉     b．氯水     c．KMnO₄溶液     d．硫氰化钾溶液
（6）检验是否生成﹣3价氮的化合物，应进行的实验操作、现象及结论是                 。

(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是                                   。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见：                   ；
浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是                             。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为     ；溶液的pH对[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：       。

（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料，试剂X应为     。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，       ，得到明矾晶体。

(16分)甲、乙、丙三位同学在实验室用不同方法制取氮气。
（1）甲同学让空气通过右图所示装置，以除去氧气制得氮气。硬质玻璃管中所盛固体可选用          （填下列选项标号）

A．铁粉       B．碳粉      C．过氧化钠      D．碱石灰
（2）收集氮气可选用              （填下列选项标号）

（3）乙同学设计用氨气和炽热的氧化铜反应制取氮气，反应方程式为             。
（4）制取氨气可选用              （填下列选项标号）
A．加热硫酸铵与氢氧化钙混合物
B．加热分解氯化铵晶体
C．浓氨水滴入氢氧化钠固体
D．加热浓氨水使氨气化
（5）丙同学用加热两种含氮溶液制氮气：NaNO₂+NH₄Cl  NaCl+N₂↑+2H₂O
该实验装置需要        、分液漏斗、酒精灯等玻璃仪器。
（6）氮气助燃金属镁，反应方程式              ；燃烧3.6 g镁将消耗标准状况下氮气       mL.

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”）。

草酸(H₂C₂O₄)是一种二元弱酸，部分性质如下：能溶于水，易溶于乙醇；大约在175℃升华(175℃以上分解生成H₂O、CO₂和CO)；H₂C₂O₄＋Ca(OH)₂＝CaC₂O₄↓＋2H₂O。现用H₂C₂O₄进行如下实验：
（一）探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO₂和CO，A、B、C中所加入的试剂分别是：

①B中盛装的试剂                   (填化学式)；
②A中加入乙醇的目的是                  。
（二）探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈碱性，其原因是                (用离子方程式表示)。
（三）用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I．实验前先用酸性KMnO₄标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理：□MnO＋□H₂C₂O₄＋□      ＝□Mn^2＋＋□CO₂↑＋□H₂O
①配平上述离子方程式；
②滴定时KMnO₄溶液应盛装于        （填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
Ⅱ．探究影响化学反应速率的因素

实验编号	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	温度
浓度(mol/L)	体积(mL)	浓度(mol/L)	体积 (mL)
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（1）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是       (填编号，下同)，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是      。
（2）测得某次实验（恒温）时溶液中Mn²⁺物质的量与时间关系如图。

请解释n(Mn²⁺)在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大的原因： _____。

某同学利用铁与水蒸气反应后的固体物质进行了如下实验：

（1）固体溶于稀盐酸的化学方程式为                         ；
（2）试剂1的化学式是       ；加入试剂1后呈红色的原因是（用离子方程式表示）              。
（3）加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用化学用语和必要文字解释）         ；       ；
（4）某一同学在实验中由于加入了过量新制氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，为了探究溶液褪色的原因，另有四位同学进行了下表的猜想，你认为丁同学的猜想会是什么？（提示：SCN^－中硫元素化合价为-2价）

编 号	猜      想
甲	溶液中的＋3价Fe又被还原为＋2价Fe
乙	溶液中的＋3价Fe被氧化为更高的价态
丙	新制的氯水具有漂白性，将该溶液漂白
丁	？

为验证丁同学的猜想合理与否？请同学们根据结论完成下表的实验设计方案。可选用试剂：浓硫酸、1.0mol·L-1HNO₃、1.0mol·L-1盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、0.1mol·L-1FeCl₃、
0.1mol·L-1CuSO₄、20%KSCN、蒸馏水。

实验操作	预期现象	结 论
		说明丁同学的猜想是合理的

 

工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)，其过程为：

已知：Ⅰ.有关氢氧化物沉淀的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

Ⅱ.SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
（1）操作①需要加快反应速率，措施有充分搅拌和                        （写一种）。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH由1调节至       ；宜用的试剂为      。
A. 1.5  
B. 3.7    
C. 9.7    
D．氨水   
E．氢氧化锶粉末   
F．碳酸钠晶体
（3）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（4）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是      。
A．50~60℃        B．80~100℃       C．100℃以上
（5）步骤⑥宜选用的无机洗涤剂是              。

为探究FeCl₂溶液电解时阴阳极的产物，某兴趣小组用如下装置进行实验：

（查阅资料：电解能否发生、电极反应及其速率，与电压大小、离子浓度等因素有关。）
Ⅰ电极a表面始终未出现气泡，但产生了银灰色有金属光泽的固体。该电极的电极反应式为：___________________。
Ⅱ电极b开始一段时间内，表面无气泡产生，周围液体出现红褐色，逐渐浑浊。吸取该电极周围少许液体于两支试管中，一支试管中滴入淀粉-KI溶液，液体颜色不变；另一支试管中先加盐酸酸化，再滴入KSCN溶液，溶液变为红色。
结论：电解过程中产生了Fe³⁺，同时水解产生了红褐色物质。
（1）加盐酸酸化时发生的反应是______________________（用离子方程式表示）。
（2）对电解过程中Fe³⁺产生的原因进行猜想：
猜想①：Cl^－在阳极放电，生成的Cl₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
猜想②：________________________________________；
猜想③：……。
（3）设计实验验证猜想①
供选择的试剂：1mol/L FeSO₄溶液、1mol/L盐酸、2mol/L盐酸、1mol/L NaCl溶液、2mol/L NaCl溶液、淀粉-KI溶液、KSCN溶液、蒸馏水

操作	现象和结论
①取一定量_______溶液，调节溶液pH为4．91；再以相同装置进行电解。 ②电解相同时间后，若电极b表面无气泡，_________________________ ________________________。	_____________________________________________ ______________________________________________。

 

某化学兴趣小组同学以TiO₂和CCl₄为原料在实验室制取液态TiCl₄，装置如图所示。

有关信息如下：
①反应原理：TiO₂(s)＋CCl₄(g)TiCl₄(g)＋CO₂(g)
②反应条件：无水无氧且加热
③有关物质性质如下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃	其他
CCl4	-23	76	与TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

请回答下列问题：
（1）仪器A的名称是________，其中装的试剂不可能是（填序号）      。
A．碱石灰       B．无水硫酸铜       C．氧化钙        D．烧碱
（2）整个实验过程中通N₂的目的是                                  。
（3）装置E中的试剂是______；兴趣小组的甲同学认为实验中E装置不能换成A装置，理由是                                              。
（4）实验开始前的操作包括：组装仪器、              、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯。
（5）欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是________。
（6）TiCl₄还可由TiO₂和焦炭、氯气在加热下反应制得，同时有CO产生，反应的化学方程式为                                       ；反应所需氯气可通过电解饱和食盐水制得，现电解1L饱和食盐水，当转移的电子数为0.1N_A时，该溶液的pH值为        。

Na₂S₂O₃可做分析试剂。它易溶于水，遇酸易分解。某研究小组进行如下实验：
【实验一】Na₂S₂O₃·5H₂O的制备
I实验原理：Na₂SO₃（aq)＋S（s)Na₂S₂O₃（aq)
II实验装置：如图1所示，有关物质的溶解度曲线如图2所示：

Ⅲ实验步骤：
（1）检查装置气密性，按图1所示加入试剂，其中装置B和D中加的是       ，装置 C中的硫粉应事先研细并用乙醇润湿，否则会影响               。
（2）打开K₁、关闭K₂，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热，烧瓶内发生反应的化学方程式：          。C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少。
（3）当C中溶液的pH接近7时，打开K₂、关闭K₁并停止加热。采取该措施的理由是            。
（4）将C中的混合液过滤，将滤液经过     、     、过滤、洗涤、烘干，可得粗产品Na₂S₂O₃·5H₂O。
IV产品检测：
（5）粗产品中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质，利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作，现象和结论：                           。
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液
【实验二】自来水中余氯的测定
含氯消毒剂给自来水消毒后有余氯。测定自来水中余氯含量的方案如下：在250ml碘量瓶中（或具塞锥形瓶中)放置0．5g碘化钾，加10mL稀硫酸，准确量取流动水样100mL（打开自来水龙头，待水流数十秒后再取水样)置于碘量瓶，迅速塞上塞摇动，见水样呈淡黄色，加1mL淀粉溶液变蓝，则说明水样中有余氯。再以cmol/L标准Na₂S₂O₃溶液滴定，至溶液蓝色消失呈无色透明溶液，记下硫代硫酸钠溶液的体积。（已知：滴定时反应的化学方程式为I₂＋2Na₂S₂O₃=2NaI＋Na₂S₄O₆)
（6）若该自来水是以漂白粉消毒，能说明水样中有余氯的反应离子方程式为                   。
（7）按上述方案实验，消耗标准Na₂S₂O₃溶液VmL，该次实验测得自来水样品中余氯量（以游离Cl₂计算)
为      mg·L^－1。在上述实验过程中，若“塞上塞摇动”动作不够迅速，则测得结果          （填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

三氯化六氨合钴（Ⅲ）是一种重要的配合物原料，实验室制备三氯化六氨合钴（Ⅲ）的化学方程式为：2CoCl₂·6H₂O+NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂ 2[Co(NH₃)₆]Cl₃+14H₂O，实验流程如下：

已知：[Co(NH₃)₆]Cl₃在水中电离为[Co(NH₃ )₆]³⁺和Cl^－，[Co(NH₃)₆]Cl₃的溶解度如下表：

温度（℃）	0	20	47
溶解度（g）	4．26	6．96	12．74

请回答下列问题：
（1）第①步需在煮沸NH₄Cl溶液中加入研细的CoCl₂·6H₂O晶体，加热煮沸与研细的目的是     。
（2）H₂O₂的作用是    ，第③步中保持60℃的加热方法是    。
（3）过滤时滤纸先用蒸馏水润湿，然后用    压实滤纸，排出滤纸与漏斗之间的气泡。
（4）实验操作1为   ，[Co(NH₃)₆]Cl₃溶液中加入浓HCl的目的是       。
（5）现称取0．2675g[Co(NH₃)₆]Cl₃（相对分子质量为267．5），在A中发生如下反应：
[Co(NH₃)₆]Cl₃+3NaOHCo(OH)₃↓+6NH₃↑+3NaCl(装置见下图)，C中装0．5000mol·L^-1的盐酸25．00mL，D中装有冰水，加热烧瓶，使NH₃完全逸出后，用少量蒸馏水冲洗导管下端内外壁上粘附的酸液于C中，加入2—3滴甲基红指示剂，用0．5000mol·L^-1的NaOH滴定。已知：

指示剂	颜色	变色的PH范围
甲基红	红	橙	黄	4．4—6．2

①仪器A的名称是      。
②当滴定到终点时，共需消耗NaOH溶液    mL。（准确到0．01mL）
③若用上述原理测定某[Co(NH₃)_x]Cl₃晶体中x值，实验过程中未用少量蒸馏水冲洗导管下端内外壁上粘附的酸液于C中，则x值将     （填“偏大”、“偏小”或“不变”

某化学兴趣小组拟用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液。

（1）稀硫酸应放在     中（填写仪器编号）。
（2）本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，再关闭开关     、打开开关    就可观察到氢氧化亚铁的颜色。试分析实验开始时排尽装置中空气的理由       。
（3）实验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中，可采取的措施是       。
（4）在FeSO₄溶液中加入(NH₄)₂SO₄固体可制备硫酸亚铁铵晶体[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]（式量为392），该晶体比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
①为洗涤(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O粗产品，下列方法中最合适的是       。
A．用冷水洗                        B．先用冷水洗，后用无水乙醇洗
C．用30%的乙醇溶液洗                D．用90%的乙醇溶液洗
②为了测定产品的纯度，称取a g产品溶于水，配制成500mL溶液，用浓度为c mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定。每次所取待测液体积均为25.00mL，实验结果记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL	25.52	25.02	24.98

则该产品纯度为     。上表中第一次实验中记录数据明显大于后两次，其原因可能是     。
A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积
B．滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定结束无气泡
C．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗
D．该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长，有部分变质，浓度降低

某化学学习小组发现在碱性溶液中，NO₂会发生如下反应：
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O
2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂
于是提出猜想，NO₂和碱性的NaHCO₃溶液也能发生类似反应。该小组利用如图所示装置，使NO₂和NaHCO₃溶液充分反应并获得反应液X。

（1）①NaHCO₃溶液呈碱性的原因是    。
②Cu与浓硝酸反应的现象是    。
③欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，操作步骤是：蒸发浓缩、    、过滤。
（2）该小组同学为了对猜想进行探究，进行如下讨论和实验。
④甲同学认为，可通过检验X中是否存在NO₃^－的方法验证猜想。但经讨论后认为不可行，你认为其原因是    。
⑤乙同学在X中加入少量K₂Cr₂O₇溶液，结果溶液褪色，则产物中含有NaNO₂。根据以上信息，写出NO₂与NaHCO₃溶液反应的离子方程式    。
⑥已知在酸性条件下NO₂^－能将I^－氧化为I₂。你认为能否用KI淀粉溶液检验X中是否存在NaNO₂：_______（填“能”或“不能”），原因是    。
⑦已知5NO₂^－+ 2MnO₄^－+6H⁺= 5NO₃^－+ 2Mn²⁺ +3H₂O。称取a gKMnO₄固体，加蒸馏水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液。移取20．00mL X于锥形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液进行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液。滴点终点的现象是    ，则X中NaNO₂的浓度是    （用含a、b的式子表示）。

铁及其化合物在日常生活中很常见
（1）氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：
①操作II所包含的两项主要基本操作是            。上述流程中，Fe（OH）₂转化成Fe（OH）₃时的化学方程式为                                  。
②将FeCl₂溶液高温水解、氧化也可直接制得氧化铁，请写出反应的化学方程式：               。
（2）有些同学认为用KMnO₄溶液能进行绿矾（FeSO₄·7H₂O）产品中铁元素含量的测定，反应的离子方程式为：           ，该滴定过程中     （填“是”或“否”）还需要指示剂。
实验步骤如下：
a．考虑绿矾产品可能因为保存不当被空气中氧气所氧化，所以事先取少量绿矾产品溶于水，滴加     溶液进行验证。
b.称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
c．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
d．用硫酸酸化的0.01000 mol·L^－1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。
请完成下列问题：
①实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250 mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需                          。
②某同学设计的下列滴定方式，最合理的是________（夹持部分略去）（填字母序号）。

③计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为             。

(共16分)硫有多种含氧酸，亚硫酸（H₂SO₃）、硫酸（H₂SO₄）、焦硫酸（H₂SO₄·SO₃）、硫代硫酸（H₂S₂O₃）等等，在工业上有广泛的应用。它们对应的钠盐同样也是重要的化工产品。
(一)硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）可用做分析试剂及鞣革的还原剂，它受热、遇酸易分解。工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程。

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）= Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）  （Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）= 3S（s）+2H₂O（l）              （Ⅱ）
S（s）+Na₂SO₃（aq）Na₂S₂O₃（aq）                （Ⅲ）
（1）烧瓶A中发生反应的离子方程式为：_______________________________。
装置D的作用是              。
（2）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择          。
a．蒸馏水                b．饱和Na₂SO₃溶液
c．饱和NaHSO₃溶液        d．饱和NaHCO₃溶液
（3）反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有      。
a.烧杯     b.蒸发皿      c.试管      d.锥形瓶
（4）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入SO₂不能过量，原因是__________________。
(二)焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是常用的食品抗氧化剂之一。Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃。
（5）证明NaHSO₃溶液中HSO₃^－ 的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是         (填序号)。
a．测定溶液的pH     
b．加入Ba(OH)₂溶液     
c．加入盐酸
d．加入品红溶液     
e．用蓝色石蕊试纸检测
（6）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)的方案如下：

(已知：滴定时反应的化学方程式为SO₂＋I₂＋2H₂O＝H₂SO₄＋2HI)
①按上述方案实验，消耗标准I₂溶液25.00 mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)为               g·L^－1。
②在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测得结果      (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
其原因是                                              （用化学方程式表示）