高中化学实验题

【化学—选修2化学与技术】(15分）
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】
请回答下列问题：
（1）酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。
（3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________。
（4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。
（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。

(14分)过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：

已知：主反应：2Na₂CO₃ (aq) + 3H₂O₂ (aq)  2Na₂CO₃·3H₂O₂ (s)  ΔH < 0
副反应：2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑
50℃时2Na₂CO₃·3H₂O₂ (s) 开始分解

请回答下列问题：
（1）步骤①的关键是控制温度，原因是        , 其措施有_______、_________和_________。
（2）在滤液X中加入适量NaCl固体可析出过碳酸钠，原因是_________________。
（3）步骤③中选用无水乙醇洗涤产品的目的是   。
（4）下列物质中，会引起过碳酸钠失效的有    。

A．NaHCO3

B．MnO2

C．Na2SiO3

D．Na2SO3

（5）过碳酸钠产品中往往含有少量碳酸钠，可用重量法测定过碳酸钠的质量分数；其操作步骤：取样品溶解→加入BaCl₂溶液→过滤→洗涤→干燥→称量。需要直接测定的物理量有：     样品的质量m₁g、沉淀的质量m₂g(用字母表示并注明其含义)。产品中过碳酸钠质量分数的表达式为：           。

二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。制备ClO₂的方法有多种。
（1）纤维素还原法制ClO₂。其原理是：纤维素水解得到的最终产物A与NaClO₃反应生成ClO₂。完成反应的化学方程式：其流程如下：□（A）+□NaClO₃+□H₂SO₄=□ClO₂↑+□CO₂↑+□H₂O+□______
（2）电解食盐水制取ClO₂ ，其流程如下：

①粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中加入试剂的顺序依次为__________（填化学式），充分反应后将沉淀一并滤去，再加入盐酸。
②食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO₃）与盐酸在发生器中反应生成ClO₂ ，写出发生器中生成ClO₂的化学方程式____________________。
③上述流程中，可循环利用的物质有__________；按照绿色化学原则，电解槽阴极产生的气体与方框中物质的物质的量之比为________时，原子的利用率为100%。
（3）实验室以NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料制备ClO₂的流程下如下：

已知：(I)A气体在标准状况下的密度为0．089g/L；
(Ⅱ)气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
①电解时，发生反应的化学方程式为         。
②NCl₃与NaClO₂（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO₂，该反应的离子方程式为           。

Na₂S₂O₃可用作照相的定影剂等。已知Na₂S₂O₃的某些性质如下：
（Ⅰ)S₂O₃^2-能被I₂氧化为S₄O₆^2-；
（Ⅱ）酸性条件下S₂O₃^2-迅速分解为S和SO₂；
（Ⅲ）向Na₂S₂O₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃；所得产品中常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄。
实验室可用如下装置（略去部分夹持仪器）模仿生成过程。

实验步骤：
（1）仪器组装完成后，      ，则整个装置气密性良好。装置D的作用是      ，装置E中溶液的作用是    。
（2）先向C中烧瓶加入Na₂S₂O₃和Na₂S混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄。
（3）等Na₂S₂O₃和Na₂S完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
(4)为验证产品中含有硫酸盐，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。

实验步骤	预期现象或结论
步骤1：取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中	固体完全溶解得无色澄清溶液
步骤2：加入过量盐酸
步骤3：静置后取上清液，加入BaCl2溶液

（5）利用KMnO₄标准溶液可以定量测定硫代硫酸钠试剂的纯度，步骤为：
①溶液配制：称取1．0g Na₂S₂O₃试样，用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解，最终定容至100mL。
②滴定：取10．00mL0．01mol·L^-1 KMnO₄标准溶液，加硫酸酸化，再加过量KI溶液。写出该反应的离子反应：
③往步骤②所得溶液加入某指示剂，用Na₂S₂O₃滴定至终点(2S₂O₃^2- +I₂S₄O₆^2- +2I^-)，记录Na₂S₂O₃溶液用量，滴定3次。指示剂最好选用      ，本次滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有      。
④若3次滴定Na₂S₂O₃溶液的平均用量为12．00mL，则样品的纯度为      。

海波(Na₂S₂O₃·5H₂O)常用手纺织和造纸工业，海波是无色透明的晶体，易溶于水，遇酸立即分解：S₂O₃^2— + 2H⁺ ="==" S↓+ SO₂↑+ H₂O。
硫化碱法是工业上制备海波的方法之一，反应原理为：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂ ="==" 3Na₂S₂O₃+CO₂
某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na₂S₂O₃·5H₂O，实验装置如下图所示：

（1）装置A中滴加浓硫酸的仪器名称是            ，发生反应的化学方程式是        ，实验室还可以用A装置制取的气体单质有                    （填化学式）。
（2）装置C中连接多孔球泡可以提高S O₂的吸收效率，其依据的原理是                 。
（3）装置D的作用是检验装置C中SO₂的吸收效率，D中的试剂可以是          。
a．品红溶液            b．氢氧化钠溶液   
c．酚酞溶液            d．酸性高锰酸钾溶液
（4）装置E的作用是                                                      。
（5）实验制得的Na₂S₂O₃·5H₂O产品中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质。请设计实验，检测Na₂S₂O₃·5H₂O产品中是否存在Na₂SO₄杂质，简要说明实验操作、现象和结论：                 。
（6）Na₂S₂O₃溶液是定量实验中的常用试剂，为了测定某K₂Cr₂O₇溶液的浓度，研究小组的同学准确量取10.00mL K₂Cr₂O₇溶液于锥形瓶中，加入过量KI固体和适量的稀H₂SO₄，滴加指示剂，用0.1000 mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，3次平行实验测得平均消耗Na₂S₂O₃溶液的体积为30.00 mL，则c(K₂Cr₂O₇) =      mol·L^-1。（已知：Cr₂O₇^2— +6I^— +14H⁺ ="==" 2Cr³⁺ +3I₂ +7H₂O，2S₂O₃^2— + I₂===S₄O₆^2—+2 I^—）

某学习小组设计了如图所示的实验方案来制取次氯酸钠和探究氯水的性质。
图中：①为氯气发生装置；②试管里盛有15 mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中；
③试管里是滴有酚酞的NaOH溶液；④为尾气吸收装置。
请填写下列空白：
（1）实验前必须对整套装置进行的操作是                       ；
（2）制取氯气时，在烧瓶里加入一定量的二氧化锰，通过__________（填写仪器名称）向烧瓶中加入适量的浓盐酸。实验时为了除去氯气中的氯化氢气体，可在①与②之间安装盛有    （填写下列编号字母）的净化装置。
a．碱石灰              b．饱和食盐水
c．浓硫酸              d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）写出②装置中发生的离子反应方程式                               ；
（4）实验中可观察到③试管的实验现象是溶液褪色。某同学提出两种猜想：
猜想一：氯气与NaOH溶液发生反应使溶液褪色
猜想二：
请设计实验验证哪种猜想是正确的？

影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一：他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5 mol/L、2 mol/L、18.4 mol/L），设计实验方案来研究影响反应速率的因素。甲同学研究的实验报告如下表：

实验步骤	现象	结论
①分别取等体积的2 mol/L硫酸于试管中； ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。	反应快慢： Mg>Fe>Cu	反应物的性质越活泼，反应速率越快。

（1）甲同学的实验目的是__________________________________________；要得出正确的实验结论，还需控制的主要实验条件是___________________________________。
（2）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用右图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是______________________；应该测定的实验数据是_____________________________。
实验二：某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H⁺浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因进行探究。填写下列空白：
①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：
原因Ⅰ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应没有影响；
原因Ⅱ：____________________________________________________________________；
原因Ⅲ：Cl^-对反应具有促进作用，而SO₄^2-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅳ：Cl^-、SO₄^2-均对反应具有促进作用，但Cl^-影响更大；
原因Ⅴ：____________________________________________________________________。
②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论。他取了两片纯度、质量、表面积均相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(H⁺)相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中。
a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，观察反应速率是否变化。
b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固体，观察反应速率是否变化。
若观察到实验a中______________________，实验b中________________________，则说明原因Ⅲ是正确的。依次类推。该同学通过分析实验现象，得出了结论：Cl^-对反应具有加速作用。

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘盐中。
（1）工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如下：

①反应I生成铁与碘的化合物（Fe₃I₈），若该化合物中铁元素与碘元素的质量比_______，则反应Ⅱ的化学方程式是________________________________。
②操作A包括加热浓缩、______________、______________；用冰水洗涤的目的是______________。
（2）KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产。
①配平第一步反应的化学方程式：___H₂O₂+___I₂→____HIO₃+____H₂O
②烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是_______________________。
③若制得1．284 kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30％的双氧水__________kg。

某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示装置进行了有关实验：

（1）B是用来收集实验中产生的气体的装置，但未将导管画全，请直接在原图上把导管补充完整。
（2）实验中他们取6．4g铜片和12mL 18mol·L^－1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：                  
②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是：                   。
③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是：________（填写字母编号）。
A．铁粉       B．氯化钡溶液        C．银粉         D．碳酸氢钠溶液
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，某位同学进行了如下设计：
先测定铜与浓硫酸反应产生SO₂的量，再计算余酸的物质的量浓度。他认为测定SO₂的量的方法有多种，请问下列实验方案中可行的是__________（填写字母编号）。其中计算结果余酸物质的量浓度比实际偏高的是_______________（填写字母编号）
A．将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
B．将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
C．用排水法测定装置A产生气体的体积（已折算成标准状况）
D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
E．将装置A产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀（已知：硝酸具有强氧化性）
若A项不可行，请写出改进的方法：___________________（若A项可行则该空写“不用改进”）

(16分)某实验小组用无水乙醇、乙酸与浓硫酸制取乙酸乙酯并提纯，已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶的CaCl₂·6C₂H₅OH。
（1）制备乙酸乙酯装置如图所示，虚框内玻璃仪器名称为                        ；

（2）生成乙酸乙酯的化学反应方程式为              ；浓硫酸的作用是           ；
（3）冷凝水流经冷凝管时应从     口进入(填“a”或“b”)；
（4）下列措施可提高乙酸的转化率可采取的有(       )
A．增加乙醇的用量                 B．蒸出乙酸乙酯
C．增加乙酸的用量                 D．冷凝管中通热水
（5）实验所得乙酸乙酯远低于理论产量的可能原因             。(写出其中两种)
（6）为了除去粗产品其中的醋酸，可向产品中加入      溶液，在分液漏斗中充分振荡， 然后静置，待分层后       (填选项)。
A．直接将有机层从分液漏斗上口倒出
B．直接将有机层从分液漏斗下口放出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将有机层从下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将有机层从上口倒出
（7）再向得到的有机物粗产品中加入饱和氯化钙溶液，振荡、分离。加入饱和氯化钙溶液的目的是                            。
（8）最后，加入干燥剂除去其中的水分，再进行       (填操作)，即可得到纯净的乙酸乙酯。

下图为中学化学实验中的常见实验装置

（1）装置A可用于制备多种气体，请写出用A装置制备下列气体时，圆底烧瓶和分液漏斗中应装的化学试剂

气体	O2	CO2	HCl
试剂

（2）装置B可用于收集多种气体,若要用于收集Cl₂,则进气管为________；若要收集CO，简述用装置B收集CO的方法________________________________
（3）现要用上述装置制取Cl₂,并设计实验比较Cl₂和I₂的氧化性强弱,请在表格内依次填上所需的装置和试剂（可不填满）

装置	该装置中反应的离子方程式

 

硅单质及其化合物应用范围很广。制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl₃)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

（1）第①步制备粗硅的化学方程式为________________________________。
第④步由纯SiHCl₃制备高纯硅的化学方程式为___________________________________。
（2）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：

①装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________。
③SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：________；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是________；整个制备过程必须严格控制____________。
（3）下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)。

A．碳化硅硬度大，可用于生产砂纸、砂轮等

B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承

C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维

D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

(12分)如图：1,2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 g·cm^-3,沸点131.4℃，熔点9.79 ℃,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。在实验室中可以用下图所示装置制备1,2-二溴乙烷。其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有溴水。

填写下列空白:
（1）写出a中的主要反应的化学方程式：                  
（2）写出d中的化学反应方程式：                                    ，并指出反应类型：
（3）容器c中NaOH溶液的作用是除去乙烯中混有的SO₂，请说明如何鉴定某乙烯气体中混有SO₂：_____________________________________。
（4）有同学提出分离1，2-二溴乙烷和溴的混合物，将混合物倒入稀的NaOH溶液，然后分离，此时所需两种主要的玻璃仪器是：______________。
（5）乙烯是一种重要的化工原料，如果将其与2-甲基-1,3-丁二烯以物质的量之比1:1在一定条件下混聚，请写出此混聚的化学方程式：                         。

为了验证木炭可被浓H₂SO₄氧化成CO₂，选用下图所示仪器(内含物质)组装成实验装置：

（1）如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母)：
A 接______，______接______，______接______；
（2）仪器乙、丙应有怎样的实验现象才表明已检验出CO₂乙中_________，丙中______________；
（3）丁中酸性KMnO₄溶液的作用是_____________________________；
（4）写出甲中反应的化学方程式_________________________________。

现有一包AlCl₃和FeCl₃的混合粉末，欲将其中的Al元素和Fe元素分开，可进行如下操作：

（1）操作①名称是         ，操作②名称是         (过滤/萃取/分液/蒸馏/溶解/结晶）；
（2）溶液B是         ，沉淀C是         (AlCl₃/ FeCl₃/ Al(OH)₃/ Fe(OH)₃/ NaAlO₂）；
（3）若往溶液A中滴入KSCN溶液，预计会观察到溶液呈        色；
（4）下图所示仪器中，操作②需要用到的仪器是        (填仪器的名称)；

（5）请写出在溶液中，FeCl₃和NaOH反应的化学方程式：