高中化学实验题

某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。设计方案如图，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

（1）查阅资料：
①氮气不与炭粉、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热制得氮气。写出该反应的离子方程式：                      。
②使上述制得的气体通过___________装置方能获得干燥的N₂

（2）实验步骤：
①按图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g炭粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；
②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；
③停止通入N₂后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；
④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；
⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。步骤②、④中都分别通入N₂，其作用分别为                                                。
（3）数据处理：
①试根据实验数据分析，该反应的气体产物是CO₂和CO,理由是____________________
②写出该实验中氧化铁与炭粉发生反应的化学方程式：                。
（4）实验优化：
学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。
①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)₂溶液，其理由是                   。
②pC类似pH，是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值。如某溶液溶质的浓度为：1×10^-3mol/L，则该溶液中该溶质的pC＝-lg1×10^-3＝3。现向0.2mol/LBa(OH)₂溶液中通入CO₂气体，沉淀开始产生时，溶液中CO₃^2-的PC值为_________（已知：lg2＝0.2；K_sp(BaCO₃)＝5.0×10^-9）
③从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善：             。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO·TiO₂），含有少量MgO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备二氧化钛，进一步制备钛单质,流程如图：


已知：FeTiO₃＋4H⁺＝Fe²⁺＋TiO²⁺＋2H₂O
草酸（C₂H₂O₄）具有很强还原性，易被氧化成二氧化碳
（1）化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是       。
（2）钛铁矿加入过量H₂SO₄后，得到的滤渣A为_______________（填化学式）。
（3）含TiO²⁺ 溶液乙转化生成TiO₂的离子方程式是                          。
（4）由滤液丙制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是      。
（5）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⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为Mg/mol）试样wg，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液VmL，则TiO₂质量分数为  （用代数式表示）。
（6）TiO₂制取单质Ti，涉及到的步骤如下：

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

反应②的方程式是___________。由TiCl₄→Ti需要在Ar气中进行的理由是_____________。反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据表中信息，需加热的温度略高于         ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287
	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

用A、B、C三种装置都可制取溴苯。请分析三套装置，并完成下列问题：

（1）写出制取溴苯的化学反应方程式：____________________________________，
（2）装置A、C中的长导管作用：一是导出HBr气体，二是__________________________。
（3）C装置已连接好，并进行了气密性检验，也装入了合适的药品，接下来要使反应开始，对C应进行的操作是_______________________。
（4）A、B、C三套装置中容易造成环境污染的是_________，原料利用率低的是__________
（5）B中采用了双球吸收管，其作用和可能出现的现象是______________________________；

X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的氢化物具有相同的电子数。在中学范围内X的单质只有氧化性，且是空气的主要成份之一。
（1）写出实验室制取W₂反应的离子方程式                              。
（2）某小组设计如图所示的装置，分别研究YX₂和W₂的性质。

①分别通入YX₂和W₂，在装置A中观察到的现象是否相同     (填“相同”或“不相同”)；若装置D中装的是铁粉，当通入足量W₂时观察到的现象为                 ；若装置D中装的是五氧化二钒，当通入足量YX₂时，打开K通入适量X₂，化学反应方程式为                        ；
②若装置B中装有5．0mL 1．0×10^-3mol/L的碘水，当通入足量W₂完全反应后，转移了5．0×10^-5mol电子，该反应的化学方程式为                        。
（2）某同学将足量的YX₂通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，再向该试管中加入过量的下列溶液也无沉淀生成的是                (填字母)。

A．氨水

B．稀盐酸

C．稀硝酸

D．氯化钙

E．双氧水   
F．硝酸银

(10分)某同学做同周期元素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：

实验方案	实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞	（a）浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	（b）产生气体，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）反应不十分强烈，产生无色气体
④镁带与2 mol·L^－1的盐酸反应	（d）剧烈反应，产生无色气体
⑤铝条与2 mol·L^－1的盐酸反应	（e）生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量	（f）生成淡黄色沉淀

请你帮助该同学整理并完成实验报告：
（1）实验目的：____________________________________________________________。
（2）实验用品：仪器：试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、滤纸
药品：镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、2 mol·L^－1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl₃溶液
（3）实验内容：(填写题给信息表中的序号)

实验方案	实验现象(填写序号)
①
②
③
④
⑤
⑥

实验结论：__________________________________________________________。

某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质。

（1）装置A中发生反应的化学方程式是                              。
（2）试剂Y是             ；作用是                            。
（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯的氧化物。可以确定的是C中含有氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C中反应后固体的成分进行猜想和探究。
提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和物质W；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃、Na₂CO₃和物质W。
则上述假设中物质W为           （填化学式）。
设计方案，进行实验。请填写相应的实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂：稀H₂SO₄、稀HNO₃、BaCl₂溶液、Ba(OH)₂溶液、AgNO₃溶液。

（4）若假设l成立，已知C中有0.1mol Cl₂参加反应，推知C中反应的化学方程式为          。

某化学兴趣小组为探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性强弱，设计了如下实验：

（1）①装置A中发生反应的离子方程式是                    。
②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出                      。
（2）用改正后的装置进行实验，实验过程如下：

实验操作	实验现象	结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。	D装置中：溶液变红 E装置中：水层溶液变黄，振荡后，下层CCl4层无明显变化。	Cl2、Br2、Fe^3+的氧化性由强到弱的顺序为：

（3）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。D装置中：红色慢慢褪去。E装置中：CCl₄层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：

ⅰ．Fe^3+ +3SCN^－Fe(SCN)3是一个可逆反应。 ⅱ．(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2＞ (SCN)2。 ⅲ．Cl2和Br2反应生成BrCl，BrCl呈红色（略带黄色），沸点约5℃，它与水能发生水解反应，且该反应为非氧化还原反应。 ⅳ．AgClO、AgBrO均可溶于水。

①用平衡移动原理（结合上述资料）解释Cl₂过量时D中溶液红色褪去的原因                    ，现设计简单实验证明上述解释：取少量褪色后的溶液，滴加             溶液，若溶液颜色       ，则上述解释是合理的。
②探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：
用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO₃溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合上述资料用两步方程式（离子或化学方程式不限定）解释仅产生白色沉淀原因                 、

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C mol/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V mL，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”)。

某学生对Na₂SO₃与AgNO₃在不同PH下的反应进行探究。
（1）测得Na₂SO₃溶液PH=11，AgNO₃溶液PH=5，二者水解的离子分别是            。
（2）调节PH，实验记录如下：

查阅资料得知：
i．Ag₂SO3：白色，难溶于水，溶于过量Na₂SO₃的溶液
ii．Ag₂O：棕黑色，不溶于水，能和酸反应
①推测a中白色沉淀为Ag₂SO3，离子方程式是            。
②推测a中白色沉淀为Ag₂SO4，推测的依据是            。
（3）取b、c中白色沉淀，置于Na₂SO₃溶液中，沉淀溶解。该同学设计实验确认了白色沉淀不是Ag₂SO4，实验方法是：另取Ag₂SO4固体置于         溶液中，未溶解。
（4）将中滤出、洗净，为确认其组成，实验如下：
Ⅰ．向X中滴加稀盐酸，无明显变化
Ⅱ．向X中加入过量浓HNO3，产生红棕色气体
Ⅲ．用Ba（NO₃）₂溶液、BaCl₂溶液检验Ⅱ中反应后的溶液，前者无变化，后者产生白色沉淀
①实验Ⅰ的目的是      。
②根据上述现象，分析X的性质和元素组成是            。
③Ⅱ中反应的化学方程式是            。
（5）该同学综合以上实验，分析产生X的原因，认为随着酸性的增强，还原性增强。通过进一步实验确认了这种可能性，实验如下：

①气体Y是       。
②白色沉淀转化为X的化学方程式是            。

(12分)实验室制取少量溴乙烷的装置如右图所示。
根据题意完成下列填空：

（1）圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、     和1:1的硫酸。配制体积比1：1的硫酸所用的定量仪器为         (选填编号)。
a．天平     b．量筒   c．容量瓶    d．滴定管
（2）写出加热时烧瓶中发生的主要反应的化学方程式                          。
（3）将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中，冰水混合物的作用是               。试管A中的物质分为三层(如图所示)，产物在第    层。
（4）试管A中除了产物和水之外，还可能存在     、        (写出化学式)。
（5）用浓的硫酸进行实验，若试管A中获得的有机物呈棕黄色，除去其中杂质的正确方法是     (选填编号)。
a．蒸馏                       b．氢氧化钠溶液洗涤
c．用四氯化碳萃取             d．用亚硫酸钠溶液洗涤
若试管B中的酸性高锰酸钾溶液褪色，使之褪色的物质的名称是              。
（6）实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口，其原因是：               。

在实验室里制取乙烯，常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫，有人设计下列实验图以确认上述混合气体中有C₂H₄和SO₂。回答下列问题：

（1）I、II、III、IV装置可盛放的试剂是
I     ；II     ；III    ；IV      （将下列有关试剂的序号填入空格内）。

A．品红溶液

B．NaOH溶液

C．浓硫酸

D．酸性KMnO4溶液

（2）能说明SO₂气体存在的现象是                                  。
（3）使用装置II的目的是                                          。
（4）使用装置III的目的是                                         。
（5）确定含有乙烯的现象是                                        。

二氯化一氯五氨合钴（[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂，M=250．5g·mol^－1，紫红色固体）因在离子鉴定、电镀、医学方面的广泛应用受到人们的关注，它不溶于乙醇，难溶于水。实验室制备二氯化一氯五氨合钴的流程及装置如下：


相关信息如下：Co + 2HCl ="=" CoCl₂ + H₂↑
[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+H₂O[Co（NH₃）₅H₂O]³⁺（深红色）+Cl^－
请回答下列问题：
（1）写出仪器a的名称           ；向装置2中加入适量盐酸后，关闭活塞进行第①步反应，如何通过装置1判断该反应已经完全            ；在不添加其他试剂的前提下，如何操作能够实现第②步反应                                       。
（2）第③步加入双氧水的作用是            ；第④步加入适量浓盐酸的作用是          。
（3）第⑥步洗涤操作为：先用冷水洗涤，再用乙醇洗涤。其中乙醇洗涤的目的是          。
（4）第⑦步烘干操作的温度应控制在100－160℃，温度不能过低也不能过高的可能原因是         。
（5）将产品分为10等份，取其中一份于强碱溶液中，加热煮沸，蒸出所有氨气后，向溶液中加酸中和，然后加入0．5000mol·L^－1的KI溶液0．04000L（过量），滴加指示剂，用0．1000mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定，达到终点消耗0．1200LNa₂S₂O₃标准溶液，则该实验产率为       。（2Co³⁺+2I^－=2Co²⁺+I₂；2S₂O₃^2－+I₂=S₄O₆^2－+2I^－）

某研究小组为了探究Fe³⁺与I^-的反应是否为可逆反应，设计了如下实验：

（1）取少量溶液1于试管中，加入少量淀粉溶液，震荡，溶液变蓝，说明Fe³⁺与I^-的反应有_______生成（填化学式）。
（2）上述操作1的名称：________，所用的主要仪器是________，上层溶液的颜色___________。
（3）该小组对下层溶液滴加KSCN溶液未见红色的原因，提出了下列两种猜想：
猜想一：___________________________；
猜想二：残留的Fe³⁺与SCN^-结合生成的Fe（SCN）₃浓度极小，其溶液颜色肉眼无法观察。
为了验证猜想，在查阅资料后，获得下列信息：
Fe³⁺可与[Fe（CN）₆]^4－反应生成蓝色沉淀，用K₄[Fe（CN）₆]溶液检验Fe³⁺的灵敏度比用KSCN更高。
（4）若猜想1成立，请写出该反应的离子方程式：______________。
（5）若猜想2成立，请自行设计实验验证。

实验步骤	预期现象与结论

 

1，2一二溴乙烷可作抗爆剂的添加剂。下图为实验室制备1，2一二溴乙烷的装置图，图中分液漏斗和烧瓶a中分别装有浓H₂SO₄和无水乙醇，试管d中装有液溴。

已知：

相关数据列表如下：

（1）实验中应迅速将温度升高到           左右，原因是                                 。
（2）安全瓶b在实验中有多重作用。其一可以检查实验进行中导管d是否发生堵塞，请写出发生堵塞时瓶b中的现象                                ；
如果实验中导管d堵塞，你认为可能的原因是                     ；
安全瓶b还可以起到的作用是                                 。
（3）容器c、e中都盛有NaOH溶液，c中NaOH溶液的作用是           。
（4）某学生在做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常情况下超过许多，如果装置的气密性没有问题，试分析可能的原因
（写出两条即可）。
（5）除去产物中少量未反应的Br₂后，还含有的主要杂质为      ，要进一步提纯，下列操作中必须的
是       （填入正确选项前的字母）。

A．重结晶

B．过滤

C．萃取

D．蒸馏

（6）实验中也可以撤去d装置中盛冰水的烧杯，改为将冷水直接加入到d装置的试管内，则此时冷水除了能起到冷却1，2一二溴乙烷的作用外，还可以起到的作用是            。

据联合国统计，2014年全球电子垃圾数量创历史新高，共达4180万吨，根据预测，到2018年，全球电子垃圾将会增长逾20%，达到5000万吨。将线路板进行处理后，可得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

（1）第①步Cu与混酸反应的离子方程式为______________________________，得到滤渣1的主要成分为_________________，检验滤渣1是否洗涤干净的方法是                          。
（2）若滤液1中含有0．5mol Fe²⁺，则第②步中至少加入H₂O₂质量为__________________，使用H₂O₂的优点是_________；调溶液pH的目的是____________________________________。
（3）简述第③步由滤液2得到CuSO₄·5H₂O的方法是______________________________________ 。
（4）由滤渣2制取Al₂（SO₄）₃·18H₂O ，设计了以下三种方案：

上述三种方案中：_______方案不可行，原因是_______________________________；
从原子利用率角度考虑，_______方案更合理。
（5）用滴定法测定CuSO₄·5H₂O含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20．00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L^-1 EDTA（H₂Y^2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu²⁺ + H₂Y^2－→ CuY^2－+ 2H⁺。写出计算CuSO₄·5H₂O质量分数的表达式ω＝_______。