高中化学实验题

[选修2—化学与技术]金属钒被誉为“合金的维生素”，钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V₂O₅，VOSO₄，K₂SO₄，SiO₂等)中回收V₂O₅的生产流程图如下：

请回答：
（1）进行步骤①前，将废钒催化剂粉碎的目的是                  。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式                           。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有                    。②③变化过程可简化为(下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂)R₂(SO₄)_n(水层)+2n HA(有机层)2RA_n(有机层) + n H₂SO₄(水层)，为提高②中萃取百分率，应采取的措施是____                     ；
（3）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

通过上表数据分析，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为______；
（4）在焙烧NH₄VO₃的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如下图所示，则NH₄VO₃在分解过程中                 。

A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O
（5）全钒液储能电池的电解质溶液为VOSO₄溶液，电池的工作原理为VO₂⁺＋V²⁺＋2H⁺VO²⁺＋H₂O＋V³⁺，电池放电时正极的电极反应式为          。

工业上用辉铜矿（主要成分Cu₂S，含Fe₃O₄、SiO₂杂质）为原料，生产硫酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：①固体B为氧化物组成的混合物  ②[Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) Cu²⁺(aq) + 4NH₃(aq)
（1）气体X是      ，高温下在过量空气中煅烧辉铜矿时，Cu₂S发生反应的方程式为：          。
（2）固体B酸溶时加入稀硫酸和H₂O₂,目的是        ，不用浓硫酸的原因是          。
（3）鉴别溶液D中Fe³⁺完全除尽的方法是                                     。滤液G的主要溶质是         （填化学式）。
（4）由溶液E获得硫酸铜晶体的实验操作I的方法是蒸发浓缩、降温结晶、       、烘干。
（5）用“间接碘量法”测定所制备的CuSO₄·5H₂O(不含能与I^－反应的氧化性杂质)的纯度。取a g试样配成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，滴加KI溶液至沉淀不再产生为止，然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的I₂，发生反应的化学方程式为I₂＋2Na₂S₂O₃===2NaI＋Na₂S₄O₆，消耗c mol·L^-1  Na₂S₂O₃溶液的体积为V mL。
①写出CuSO₄与KI反应的离子方程式_________________________。
②计算试样中CuSO₄·5H₂O的纯度____________________（用a、c、V表示）。

(15分)过硫酸钠( Na₂S₂O₈)是一种重要化工原料。某研究小组进行如下实验
实验一 过硫酸钠的制取
采用下图装置制取Na₂S₂O₈。

装置I中:主反应:(NH₄)₂S₂O₈ +2NaOHNa₂S₂O₈+2NH₃↑+2H₂o
副反应:①2NH₃+3Na₂S₂O₈十6NaOH===6Na₂SO₄ +6H₂o十N₂
②3Na₂S₂O₈ +3H₂O+3Na₂SO₄+3H₂SO₄ +O₃ ↑
（1）装置Ⅱ的作用是            。
（2）装置I还需补充的实验仪器或装置有_     (填序号)。
a．温度计       b．酒精灯        c．水浴         d．洗气瓶
（3）装置I发生反应的同时需要持续通入氮气的目的是         
实验二过硫酸钠的性质实验
（4）为研究Na₂S₂O₈溶解度随温度变化情况，实验过程需要测定的数据是                。
（5）Na₂S₂O₈溶液与铜反应时先慢后快，除反应放热这一因素外，有人认为还有一种可能是反应生成的Cu²⁺对后续反应起催化作用，能检验该说法是否正确的实验方案为         。
实验三过硫酸钠的应用研究
（6）为检验用Na₂S₂O₈溶液吸收NO的可行性，某同学设计下图所示实验(已知NO不溶于NaOH溶液)。实验步骤如下:
i.检查装置气密性，并按下图加人试剂;

ii.打开a和d，通人足量N₂，关闭d;
iii．往装置中通人适量NO，关闭a;
iv．．．．．
①步骤iv中，对分液漏斗的操作是         _。
②能证明该方案可行的实验现象是         _。

亚氯酸钠(NaClO₂)是重要漂白剂。探究小组开展如下实验，回答下列问题：
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体按下图装置进行制取。

已知：NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。
（1）用50%双氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、烧杯外，还需要       （填仪器名称）；
（2）装置C的作用是                            ；
（3）装置B内生成的ClO₂气体与装置D中混合溶液反应生成NaClO₂，生成NaClO₂的反应方程式为                    。
（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是                  ；
（5）反应后，经以下步骤可从装置D的溶液获得NaClO₂晶体。请补充完整操作iii。
i.55℃蒸发结晶；
ii.趁热过滤；
iii.          ；
iv.低于60℃干燥，得到成品。
实验Ⅱ：样品杂质分析与纯度测定
（6）上述实验制得的NaClO₂晶体中含少量Na₂SO₄。产生Na₂SO₄最可能的原因是     ；
a. B中有SO₂气体产生，并有部分进入D装置内
b. B中浓硫酸挥发进入D中与NaOH中和
c. B中的硫酸钠进入到D装置内
（7）测定样品中NaClO₂的纯度。测定时进行如下实验：
准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO₂^－+ 4I^－+4H⁺ ＝2H₂O+2I₂+Cl^－，将所得混合液稀释成100mL待测溶液。取25.00mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL（已知：I₂ +2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）。
①确认滴定终点的现象是                ；
②所称取的样品中NaClO₂的物质的量为              （用含c、V的代数式表示）。

（8分，每空1分）兴趣小组的学生根据Mg与CO₂反应原理推测Na也能在CO₂中燃烧，为了确定其产物并进行实验论证，某同学设计了下列装置进行实验（已知PdCl₂能被CO还原得到黑色的Pd）。请回答下列问题：

（1）上图装置2中应盛放                  溶液。
（2）为了使反应随开随用，随关随停，上图方框内应选用    装置（填下图字母代号）。

（3）检查装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前，应先进行装置1中的反应操作，待装置  （填数字编号）中出现      现象时，再点酒精灯，这步操作的目的是                       。
（4）①若装置6中有黑色沉淀生成，装置4中残留固体（只有一种物质）加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为                  。
②若装置6中溶液无明显现象，装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为                  。
（5）指导老师认为，不仅要检验残留固体中是否有碳酸钠还要检验其中是否有氧化钠和碳。当确认钠充分反应后，请你设计一个简单实验，验证装置4中的残留固体中是否有碳：           。

二氯化硫(SCl₂)熔点-78℃，沸点59℃，密度1．638g／mL，遇水易分解，二氯化硫与三氧化硫作用可生成重要化工试剂亚硫酰氯(SOCl₂)。以下是氯气与硫合成二氯化硫的实验装置。试回答下列问题：

（1）装置A中发生反应的化学方程式为                                  。
（2）装置C盛放的药品是                          。
（3）实验开始前先在D中放一定量的硫粉．加热使硫熔化，然后转动和摇动烧瓶使硫附着在烧瓶内壁形成一薄层表面，这样做的目的是                   。
（4）实验时，D装置需加热至50—59℃．最好采用                      方式加热。
（5）F装置中干燥管内所装物质的作用是                                   。
（6）由二氯化硫与SO₃作用生成亚硫酰氯的化学方程式为                    。
（7）在配制一定物质的量浓度的盐酸溶液时，下列操作所配溶液浓度偏低的是   ：

A．配制溶液时，容量瓶中有少量水。

B．使用容量瓶配制溶液时,俯视观察溶液凹液面与容量瓶刻度线相切

C．配制好溶液后，容量瓶未塞好，洒出一些溶液。

D．发现溶液液面超过刻度线，用吸管吸出少量水，使液面降至刻度

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备和A中加热装置已省略）。

（1）制备氯气选用的药品为：二氧化锰和浓盐酸，相关反应的化学方程式为：          。
（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F烧杯中盛放的试剂是          ，其中发生反应的离子方程式是                    。
（4）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      。

选项	I	II	III
A	干燥的有色布条	碱石灰	湿润的有色布条
B	干燥的有色布条	硅胶	湿润的有色布条
C	湿润的有色布条	浓硫酸	干燥的有色布条
D	湿润的有色布条	无水氯化钙	干燥的有色布条

（5）设计装置D、E的目的是比较Cl₂、Br₂、I₂的氧化性强弱。当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为红棕色，说明Cl₂的氧化性大于Br₂。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                     。该现象     （填“能”或“不能”）说明Br₂的氧化性强于I₂，原因是              。

某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。

（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是___________                 _____。
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是                 _____________________。
（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是____    __。

方案	反应物
甲	Cu、浓HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、O2、稀HNO3

（4）该小组还用上述装置进行实验证明酸性：HCl＞H₂CO₃＞H₂SiO₃，则分液漏斗a中加入的试剂是___________，c中加入的试剂是_________，d中加入的试剂是_________；实验现象为___________________    。
但此实验存在不足之处，改进的措施是___________________________。

探究SO₂的性质。甲组同学将SO₂分别通入下列3种溶液中。

（1）试管a中观察到的现象是__________。
（2）试管b中观察到紫色褪去，说明SO₂具有的性质是__________。
（3）试管c中产生了能溶于稀盐酸的白色沉淀，该白色沉淀是__________。
（4）乙组同学多做了一组实验，他们将SO₂通入盛有1.0 mol/L Fe（NO₃）₃和BaCl₂的混合溶液（已知1.0 mol/L Fe（NO₃）₃溶液中c（H^＋）＝0.1 mol/L）的试管d中，得到了不溶于稀盐酸的白色沉淀。分析产生该白色沉淀的原因：
观点1：SO₂与Fe^3＋反应
观点2：在酸性条件下SO₂与反应
观点3：__________。
欲证明观点2，只需将试管d中Fe（NO₃）₃溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验。应选择的试剂是__________（填字母）。
a．0.1 mol/L稀硝酸
b．1.5 mol/L Ba（NO₃）₂和0.1 mol/L HNO₃的混合溶液
c．6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液

某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数数值，其实验方案的要点为：①用直流电源电解CuCl₂溶液，所用仪器如下图所示。②在电流强度为I A，通电时间为t min后，精确测得电极上析出铜的质量为m g。

试回答：（1）连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示)：
E接      ，C接        ，        接F。
（2）写出B电极上发生的电极反应式：                           ；
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为                    ，
相应的离子方程式是                          。
（3）为精确测定电极上析出的铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是        。(选填下列操作步骤的编号)
①称量电解前电极质量            ②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后的电极      ④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量        ⑥再次低温烘干后称量至恒重
（4）已知电子的电量为1.6×10^-19C。试列出阿伏加德罗常数的计算式：N_A=         。

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”)

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂  8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃ 2NaAlO₂ +CO₂↑；
③Cr₂O₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺
根据题意回答下列问题：
（1）操作I的名称是     _。
（2）下表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂0₇ + 2KCl=K₂Cr₂0₇ ↓+ 2NaCl,该反应在溶液中能发生的理由是    _

（3）操作III有多步组成，获得K₂Cr₂0₇晶体的操作依次是：加入KC1固体、蒸发浓缩、    _、过滤、    _、干燥。
（4）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品，加入过量    _ (填写试剂）、溶解、过滤、再通入足量    _气体．．．．．．．灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为    _ (用含m、n的代数式表示）。
（5）称取重铬酸钾试样2．500g配成250mL溶液，取出25mL与碘量瓶中，加入10mL 2mol/L H₂SO₄和足量碘化钾，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL 淀粉指示剂,用0．1000mol/LNa₂SO₃标准溶液滴定若实验中共用去Na₂S₂0₃标准溶液47．40mL,则所得产品中重铬酸钾的纯度为    _。(保留3位有效数字）
已知：①K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294g/mol
②Cr₂O₇^2-+6I^－+14H^＋=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^－+S₄O₆^2-

(10分)某同学用如图一所示的装置来探究CO₂、SO₂与澄清石灰水的反应，结果通入CO₂可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO₂没有看到浑浊现象。经过思考分析，该同学改用图二的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体一个气泡一个气泡地通入澄清石灰水中，结果都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO₂产生的现象明显比通入CO₂快。

(1)若锥形瓶内装的是亚硫酸钠，写出锥形瓶内反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)对比分析两组实验，你认为用图一装置实验时，通入SO₂不能出现浑浊的原因可能是________________________________________________________________________。
写出此时试管内发生反应的总化学方程式：__________________________________。
(3)用图二装置实验时，以相同速率通入CO₂或SO₂，SO₂产生浑浊再变澄清的现象比CO₂快，其原因是______________________________________________________________。
(4)用图一进行SO₂与石灰水反应的实验时，为防止SO₂污染空气，应用盛有过量浓烧碱溶液的容器吸收SO₂，写出容器内发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________。

选考【化学——选修2：化学与技术】
将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。
回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________（填序号）。
①用混凝法获取淡水        ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种      ④改进钾、溴、镁等的提取工艺
（2）采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br₂，并用纯碱吸收。溴歧化为Br^－和BrO₃^-并没有产生CO₂则反应的离子反应方程式为                                。
（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：

离子	Na^＋	Mg^2^＋	Cl^－	SO4^2^－
浓度/(g·L^－1)	63.7	28.8	144.6	46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的阳离子_____，获得产品2的离子反应方程式为         ，浓海水的利用率为90％，则1L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。
（4）由MgCl₂·6H₂O制备MgCl₂时，往往在HCl的气体氛围中加热。其目的是         。

污鸡净的主要成分是KMnO₄和H₂C₂O₄，可用于洗涤有霉斑的衣物。某小组同学拟探究H₂C₂O₄浓度对反应速率的影响。
实验仪器
I．实验原理
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O。
II．实验设计
（1）【方案一】测量气体产物：在相同温度下，利用下图装置，测定不同浓度H₂C₂O₄溶液与KMnO₄反应产生相同体积CO₂所需的时间（忽略CO₂溶解性的影响）。下图方框中应选择         （填编号）仪器组装量气装置，限选以下仪器：
①广口瓶、②双孔塞、③水槽、④橡胶管、⑤导管、⑥量筒、⑦秒表。

（2）【方案二】观察反应现象：在其它相同条件下，测定不同浓度H₂C₂O₄溶液与等体积等浓度KMnO₄溶液混合后，溶液褪色所需的时间。拟定实验数据：

实验序号	温度/℃	各物质的体积 / mL	反应时间
H2O	3 mol/L稀硫酸	0.1mol/L KMnO4溶液	0.6 mol/LH2C2O4溶液
1	25	3.0	2.0	4.0	6.0	t1
2	25	①	2.0	4.0	4.0	t2
3	②	7.0	2.0	4.0	2.0	t3

表中①、②处的数据分别是      、       。
III．讨论与交流
（3）小组同学在处理一系列的实验数据时，发现速率（v）-时间（t）曲线如下图所示。他们认为：0~t时间内，速率变快的可能原因是                                。

（4）实验室常用KMnO₄标准溶液滴定某浓度草酸。KMnO₄溶液置于     （填仪器名称）中，判断到达滴定终点的现象是             。若滴开始时，滴定管中有气泡，滴定结束时气泡消失，则测定结果      （填“偏高”、“偏低”、“无影响”）。