高中化学实验题

(15分)乙酰苯胺具有解热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称，其制备原理如下：

已知：
①苯胺易被氧化。
②乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性质如下表：

物质	熔点	沸点	溶解度
乙酰苯胺	114.3℃	305℃	微溶于冷水、易溶于热水
苯胺	－6℃	184.4℃	微溶于水
醋酸	16.6℃	118℃	易溶于水

实验步骤如下：

步骤1：在a中，加入9mL (0.10 mol)苯胺、15 mL(0.27 mol)冰醋酸及少许锌粉，依照上图装置组装仪器。
步骤2：控制温度计读数在105℃左右，小火加热回流至反应完全。
步骤3：趁热将反应混合物倒入盛有100 mL 冷水的烧杯中，冷却后抽滤（一种快速过滤方法）、洗涤，得到粗产品。
步骤4：将步骤3所得粗产品进一步提纯后，称得产品质量为10.8g。
请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为           ，所选仪器a的最佳规格是      （填序号）。
A.25 mL      B.50 mL       C.100 mL       D.250 mL
（2）实验中加入少许锌粉的目的是                                  。
（3）步骤2中，控制温度计读数在105℃左右的原因是                。
（4）判断反应已基本完全的方法为                                  。
（5）步骤3中趁热将混合物倒入盛有冷水的烧杯中，“趁热”的原因是       。
（6）步骤4中粗产品进一步提纯，该提纯方法是             。
（7）本次实验的产率为         。

实验室以苯、乙醛为原料，三氯化铝为催化剂来制备1，1—二苯乙烷，其反应原理为：

制备过程中其他产物会与AlCl₃发生副反应。主要实验装置和步骤如下：

I．合成：
在250 mL三口烧瓶中加入140mL苯（密度0.88g/mL）、19gA1C1₃和5.5g乙醛，在20℃时充分反应。
Ⅱ．分离与提纯：
将反应混合物倒入装有150 mL，冰水和少量盐酸的烧杯中，充分搅拌，用分液漏斗分离出有机层，依次用水、2％碳酸钠溶液、水洗涤，在分离出的粗产品中加入少量无水硫酸镁固体，过滤后先常压蒸馏除去过量苯再改用减压蒸馏收集170～172℃／6.67kPa的馏分，得12.5g 1，l—二苯乙烷。
（1）仪器a的名称：       ；其他产物与A1C1₃发生副反应的化学方程式为：         ；装置C的作用：         。
（2）连接装置b的作用是   。
（3）在洗涤操作中，第二次水洗的主要目的是                     。实验中加入少量无水硫酸镁的目的是               。
（4）粗产品常压蒸馏提纯时，下列装置中温度计位置正确的是     ，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是   。

（5）本实验所得到的1，1—二苯乙烷产率约为       （填正确答案的序号）。

A．41％

B．48％

C．55％

D．65％

(14分)BaCl₂·xH₂O是用途广泛的基础化工产品。我国目前主要是用盐酸和硫化钡(含少量Mg^2＋、Fe^3＋等)反应生产BaCl₂·xH₂O，工艺流程如图所示。请回答：

已知：室温时K_sp[Mg(OH)₂ ]=1.8×10^－11，K_sp[Fe(OH)₃ ]=4.0×10^－38
（1）反应I中生成的H₂S用足量氨水吸收，一定条件下向所得溶液中通人空气，又可得到单质硫并使吸收液再生，再生反应的化学方程式为_________。
（2）所得氯化钡粗液中含硫化合物(H₂S、HS^－等)影响产品质量，可鼓人预热后的空气吹出，预热空气的目的是_________；沉淀A的主要成分是_________。
（3）热空气吹除时会有部分HS^－转变为S₂O₃^2－，使产品仍不能达到纯度要求，可再行酸化脱硫，酸化脱硫时的离子方程式为_________。
（4）室温时，为使Mg^2＋、Fe^3＋完全沉淀(当溶液中离子浓度小于1×l0^－5mol时认为该离子完全沉淀)，应将溶液的pH调至_________(只列算式)以上。
（5）实验室测定产品中x的步骤如下：
①准确称取12.23 g BaCl₂·xH₂O样品，加入l00 mL稀盐酸加热溶解；
②边搅拌，边逐滴加入0.lmolH₂SO₄溶液，待BaSO₄完全沉淀，过滤，沉降后洗涤沉淀2—3次；
③将沉淀充分干燥后称量，质量为11.65 g，检验BaSO₄沉淀是否洗涤干净的方法是_______；经计算x的数值为_________。

某课外活动小组对“外界条件对铜与稀硝酸反应速率的影响”作了如下探究．
（1）现有以下仪器和用品：橡胶管、秒表、温度计、amol/L稀硝酸、bmol/L稀硝酸及下图中仪器．

①写出本实验的化学方程式，并标出电子转方向和数目：                          ．
②设计实验方案：在                 下，测定                                ．
③在答卷的图中将A、B、C、D、几处用橡胶管以正确方式连接起来，以测定反应所产生气体的体积（三个容器中的液体和水都已画出）．
④测定前，为避免NO被氧化为NO₂，要用CO₂排出锥形瓶和橡胶管中的空气：在锥形瓶中加入铜片后松开K₂弹簧夹，从K₂处的橡胶管向装置中通入CO₂，此时K₁处应进行的操作是            ，则空气已排尽．
（2）注入稀硝酸后，在给定条件下设计实验探究浓度和温度对化学反应速率的影响：温度25℃、50℃；时间t₁、t₂、t₃；收集气体体积V₁、V₂．请完成下表：

实验 编号	稀硝酸的浓度/(mol/L)	稀硝酸的体积/mL	温度 /℃	时间 /min	收集气体 的体积/mL
①	a	V	25	t1	V1
②		V
③		V

 

(16分)纳米氧化铝在陶瓷、电子、生物医药等方面有广泛的用途，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到[已知：硫酸铝铵晶体的化学式为Al₂(NH₄)₂(SO₄)₄·24H₂O，相对分子质量为906]．制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：

（1）H₂O₂氧化FeSO₄的离子方程式为                             ．
（2）加入氨水的目的是                 ，其化学反应方程式为                 ．
（3）若要保证产品的纯度，必须检验加入氨水后杂质是否除尽？其实验操作是：用试管取少量滤液，                                          ，则说明杂质已除净．
（4）上述流程中，“分离”所包含的操作依次为：         、         、过滤、洗涤、干燥；请完成硫酸铝铵晶体高温分解的化学方程式：2Al₂(NH₄)₂(SO₄)₄·24H₂OAl₂O₃+  NH₃↑+  SO₃↑+     ．
（5）取4.53 g 硫酸铝铵晶体加热分解，最终剩余0.51 g Al₂O₃固体．加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．请计算确定400℃时（硫酸铵未分解）剩余固体成分的化学式为                   （不必写出计算过程）．

现代传感信息技术在化学实验中有广泛的应用。

Ⅰ．某小组用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理（图1）。
（1）制取氨气。烧瓶中制取NH₃的化学方程式为        ，检验三颈瓶集满NH₃的方法是         。
（2）关闭a，将吸有2mL水的胶头滴管塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内气压变化曲线（图2）。图2中       点时喷泉最剧烈。
Ⅱ．测定NH₃•H₂O的浓度及电离平衡常数K_b
（3）从三颈瓶中用        （填仪器名称）量取25.00mL氨水至锥形瓶中，用0.0500 mol•L^-1HCl滴定。用pH计采集数据、电脑绘制滴定曲线如下图。
（4）据图，计算氨水的浓度为        mol•L^-1；写出NH₃•H₂O电离平衡常数K_b的表达式，K_b=           ，当pH=11.0时计算K_b的近似值，K_b≈          。

（5）关于该滴定实验的说法中，正确的是        。

A．锥形瓶中有少量蒸馏水不影响测定结果

B．未滴加酸碱指示剂，实验结果不科学

C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致测得氨水的浓度偏高

D．滴定终点时俯视读数会导致测得氨水的浓度偏高

铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含30% SiO₂、40.8% Al₂O₃和少量Fe₂O₃等）干法制取该合金的工艺如下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有        。
（2）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。原因是        。
（3）焙烧除铁反应：4(NH₄)₂SO₄ + Fe₂O₃ 2NH₄Fe(SO₄)₂ + 3H₂O + 6NH₃↑（Al₂O₃部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为        。指出气体Ⅰ的用途        （任写一种）。

（4）操作①包括：加水溶解、        。若所得溶液中加入过量NaOH溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为           。
（5）用焦炭还原SiO₂、Al₂O₃会产生中间体SiC、Al₄C₃。任写一个高温下中间体又与Al₂O₃反应生成铝、硅单质的化学方程式           。
（6）不计损失，投入1t铝土矿，当加入27kg纯铝后，铝硅合金中m：n =       （摩尔质量：SiO₂---60g/mol  Al₂O₃---102 g/mol）。

氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：
（1）①加碳酸钠溶液并小火加热的操作目的是               ；
②操作Ⅰ的名称是________，操作Ⅱ的名称是_________；
（2）①流程所发生的反应为FeSO₄ + 2NH₄HCO₃ = FeCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄ + CO₂↑过程中，加入稍过量的NH₄HCO₃溶液后,且要控制溶液的为6.8～7.2之间。加入稍过量的目的是            ，溶液的pH不能过低的原因是                                。
②检验滤液B中含有NH₄⁺的方法是                         。
（3）有些同学认为KMnO₄溶液滴定能进行铁元素含量的测定。
a．称取2.850g绿矾（FeSO₄·7H₂O）产品，配成250mL溶液；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。
①写出酸性KMnO₄溶液与FeSO₄ 溶液反应的离子方程式                           。
②用KMnO₄标准溶液滴定时应选用______滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
③计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为   [已知M(FeSO₄·7H₂O)="278g/mol]" 。

氯化法是合成硫酰氯（SO₂Cl₂）的常用方法，实验室合成硫酰氯（SO₂Cl₂）的反应和实验装置如下：SO₂（g）＋Cl₂（g）SO₂Cl₂（l） △H＝-97．3kJ/mol。

有关信息如下：硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为－54．1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”；100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，长期放置也会发生分解。回答下列问题：
（1）装置甲中仪器A的名称为_____ _，甲中活性炭的作用是_______  _，B的作用为         ；
（2）装置丁中发生反应的离子方程式为                          ；
（3）氯磺酸（ClSO₃H）加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为          ，分离产物的方法是                         （填字母）         ；

A．重结晶

B．过滤

C．蒸馏

D．萃取

（4）装置丙的作用为                    ，若缺少装置乙，氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为                                       ；
（5）为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有       （填序号）。
①先通冷凝水，再通气            ②控制气流速率，宜慢不宜快
③若三颈烧瓶发烫，可适当降温    ④加热三颈烧瓶

冰晶石是一种矿物，主要成分为六氟合铝酸钠（Na₃AlF₆），微溶于水，熔融的冰晶石能溶解氧化铝，在电解铝工业作助熔剂，制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光剂。工业上生产Na₃AlF₆的主要流程如下：

试结合生产流程回答下列问题：
（1）浸取后的“残渣”中一定含有的成分是________，硫酸铝与NaF（aq）反应的离子方程式为____；
（2）为提高NaF的浸出率，煅烧后的固体在浸取前应采取的措施为                       ，为得到纯净的Na₃AlF₆产品，操作a包括的主要操作步骤为       →       →       ；
（3）在按化学计量加入硫酸铝溶液前，需先用硫酸将NaF（aq）的pH下调至5左右，请解释其原因是                                     ；
（4）78kg含CaF₂80％的氟石（杂质不含氟元素）理论上可生产Na₃AlF₆______kg（设生产过程中的每一步含氟物质均完全转化）；
（5）碳酸化法也是工业制取Na₃AlF₆的一种方法:在偏铝酸钠及氟化钠溶液中，通入足量二氧化碳即可,请写出该反应的化学方程式_____________。

兴趣小组探究锌片与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率的影响，他们准备了以下化学用品：0．20mol/L与0．40mol/L的HCl溶液、0．2mol/L与0．40mol/L的CH₃COOH溶液、0．10mol/L CuCl₂、锌片（形状、大小、质量相同）、秒表、碳棒、导线、烧杯、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298K和308K．
（1）酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下面实验设计表（表中不要留空格）：


（2）若（1）中实验①锌片消失的时间是20s，则锌片剩余质量与时间关系图如上图．假设：该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍；温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的1/2．请你在此图中大致画出“实验②”（用实线）、“实验④中醋酸实验”（用虚线）的锌片质量与时间关系曲线．
（3）某实验小组在做（1）中实验④时误加少量0．10mol/L CuCl₂溶液，发现反应速率与（1）中实验①接近。该组同学对影响因素提出如下假设，请完成假设三：
假设一：Cu²⁺对该反应起催化剂作用     
假设二：Cl^- 对该反应起催化剂作用
假设三：_________________________    ……
（4）请你设计实验验证上述假设三是否成立，写出实验步骤及预期现象：

实验步骤	预期现象

 

(16分)为检验溶液中是否含有Cl^-，某同学采用向溶液中先加HNO₃，再加AgNO₃，溶液的实验方案，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-。对此结论，有人提出了质疑，设计了如下探究性实验。
实验一：向Na₂SO₄溶液中滴加AgNO₃溶液

编号	Na2SO4溶液	AgNO3溶液	现象
体积/mL	浓度／(mol·L^-1)	体积/滴	浓度／(mol·L^-1)
①	1	l	3	2	出现大量白色沉淀
②	1	1	3	0.5	出现少量白色沉淀
③	1	1	3	0.1	有些许浑浊
④	1	1	3	0.0l	无明显变化

（1）实验一中产生沉淀的离子方程式为         。
（2）学生设计了如下表格，对实验一内容进行理论计算，请帮他完成表格。(表中不要留空格)。
[25℃时Ksp(Ag₂SO₄)=1．2×10^-5，Ksp(AgCl)=1．8×10^-10]

编号	AgNO3浓度／(mol·L^-1)	稀释后Ag^+浓度／(mol·L^-1)	混合液中SO4^2-的最小理论检出浓度／(mol·L^-1)
①	2	0.2	0.0003
②	0.5		0.0048
③	0.1	0.0l	0.12
④		0.001

若向l mL某溶液中加入3滴0．1 mol／L AgNO₃溶液，分析上面数据，判断下列说法正确的是       (填字母序号)。
A．混合液中c(SO₄^2-)=0．1 mol／L时不会产生Ag₂SO₄沉淀
B．混合液中c(SO₄^2-)="1" mol／L时不会产生Ag₂SO₄沉淀
C．无论SO₄^2-浓度大小都会产生Ag₂SO₄沉淀
D．若使用0．01 mol／L AgNO₃溶液，可基本排除SO₄^2-对Cl^-检验构成的干扰
（3）将实验一中编号③中的理论计算结果与现象对照，发现理论上大部分Ag⁺应该形成沉淀，这与“有些许浑浊”的现象相矛盾。为探究真相，在实验一的基础上继续设计了以下实验。
实验二：

编号	AgNO3溶液 浓度／(mol·L^-1)	现象	向沉淀中滴加硝酸后的现象
①	2	出现大量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀大量溶解；改加浓硝酸，沉淀较快消失
②	0.5	出现少量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀基本消失

对于Ag₂SO₄溶于硝酸的原因提出了如下假设，请完成假设一。(已知：H₂SO₄===H⁺+HSO₄^-、
HSO₄^-H⁺+SO₄^2-；假设二可能的原因是NO₃^-与Ag⁺形成配位化合物)
假设一：                                 。
假设二：NO₃^-对Ag₂SO₄溶解起作用。
（4）从下列限选试剂中选择适当试剂并设计实验方案，分别验证假设一和假设二是否成立。请写出实验步骤和结论               (限选试剂：Ag₂SO₄固体、浓HNO₃、NaNO₃饱和溶液、CaSO₄固体)。
（5）通过（4）的实验，若证实假设一成立，请用平衡理论解释Ag₂SO₄溶解的原因               。

（共11分）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有                                      ；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是                                ；
（3）实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与上述实验中CuSO₄溶液起相似作用的是________；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________(答两种)；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4 mol·L^－1 H2SO4/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
饱和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0[

①请完成此实验设计，其中：V₁==__________，V₆==__________，V₉==________。
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO₄溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因    。

利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图。根据要求填空：

（1）写出CH₄与Cl₂生成一氯代物的化学反应方程式                                  。
（2）B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③                                。
（3）D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是                         。
（4）E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为               。
（5）该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是               。（填编号）

A．CH4

B．CH3Cl

C．CH2Cl2

D．CHCl3

E．CCl₄

为证明化学反应有一定的限度，进行如下探究活动： I．取5m1 0.1mol/L的KI溶液，滴加几滴FeCl₃稀溶液(已知：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺) Ⅱ．继续加入2ml CCl₄振荡. Ⅲ．取萃取后的上层清液，滴加KSCN溶液。
（1）探究活动I的实验现象为                                   ；
探究活动Ⅱ的实验现象为                                   。
（2）探究活动Ⅲ的意图是通过生成血红色的Fe(SCN)₃溶液，验证有Fe³⁺残留，从而证明化学反应有一定的限度，但在实验中却未见溶液呈血红色。对此同学们提出了下列两种猜想：
猜想一：Fe³⁺全部转化为Fe²⁺；
猜想二：生成的Fe(SCN)₃浓度极小，其颜色肉眼无法观察。
为了验证猜想，查阅资料获得下列信息：
信息一：乙醚微溶于水，Fe(SCN)₃在乙醚中的溶解度比在水中大，Fe(SCN)₃在乙醚中与在水中呈现的颜色相同；
信息二：Fe³⁺可与[Fe(CN)₆] ^4-反应生成蓝色沉淀，用K₄[Fe(CN)₆](黄色)溶液检验Fe³⁺的灵敏度比用KSCN更高。结合新信息，现设计以下实验方案验证猜想：
ⅰ.请完成下表实验操作、现象和结论

实 验 操 作	现 象 和 结 论
步骤一：取萃取后的上层清液滴加2滴K4[Fe(CN)6]	若产生①                 ， 则②               不成立；
步骤二：往探究Ⅲ所得溶液中加入少量乙醚，充分振荡、静置分层	若③                    ， 则④                  成立；

ⅱ.写出实验操作“步骤一”中反应的离子方程式为                                     。