高中化学实验题

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸(H₂C₂O₄)能将其中的Cr₂O₇^2－转化为Cr^3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	初始pH	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	4	B=	10	30
②	5	60	10	d=
③	a=	60	c=	20

测得实验①和②溶液中的Cr₂O₇^2－浓度随时间变化关系如图所示。

（2）上述反应后草酸被氧化为         （填化学式）；
（3）实验①和②的结果表明_______________________________；
（4）该课题组对铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄ ·4H₂O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe^2＋起催化作用；假设二：             ；假设三：             ；……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K₂SO₄、FeSO₄、K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O、Al₂(SO₄)₃等。（溶液中Cr₂O₇^2－的浓度可用仪器测定）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论
取_______________________________代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验	反应进行相同时间后, 若溶液中的Cr2O7^2^－浓度____________________________则假设一成立； 若溶液中的Cr2O7^2^－浓度____________________________则假设一不成立；

（6）铁明矾长期存放，其中的亚铁离子可能会变质。为测定铁明矾中亚铁离子的质量分数。取5.6g铁明矾晶体，将其配制为100ml的溶液，取出20ml置于锥形瓶中。用0.01mol/L的标准KMnO₄溶液进行滴定（还原产物为Mn²⁺），平行做4组实验，得出如下表数值。

组数	1	2	3	4
消耗V（KMnO4）/ml	20.04	20.00	18.90	19.96

请计算铁明矾中亚铁离子的质量分数：           。若滴定结束后读数时仰视，测定结果      （填“偏大”“不影响”或“偏小”）

Na₂S₂O₃是重要的化工原料，易溶于水。在中性或碱性环境中稳定。
I．制备Na₂S₂O₃•5H₂O  反应原理：Na₂SO₃（aq）+S（s）Na₂S₂O₃(aq)
实验步骤：
①称取15g Na₂SO₃加入圆底烧瓶中，再加入80ml蒸馏水。另取5g研细的硫粉，用3ml乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置（如图所示，部分加持装置略去），水浴加热，微沸60分钟。

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃•5H₂O，经过滤，洗涤，干燥，得到产品。
回答问题：
（1）仪器a的名称是           ，其作用是                       。
（2）产品中除了有未反应的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是       ，检验是否存在该杂质的方法是                                     。
（3）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因：                                                     。
II.测定产品纯度
准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000 mol•L‾¹碘的标准溶液滴定，滴定至终点时，消耗标准溶液的体积为18.10 mL。
反应原理为：2S₂O₃²‾+I₂=S₄O₆^2-+2I‾
（4）滴定至终点时，溶液颜色的变化：                         。
（5）产品的纯度为（设Na₂S₂O₃•5H₂O相对分子质量为M）           。
III.Na₂S₂O₃的应用
（6）Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄²‾，常用作脱氧剂，该反应的离子方程式为                                                             。

某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置和实验方案，请并回答相应问题。

Ⅰ.探究浓硫酸的某些性质：
（1）按图示的连接装置，检查装置的气密性，称量E的质量。
（2）将ag铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B基本上均无明显现象，其原因是_____________；加热A一段时间后，A、B中可观察到明显的现象，其中B中的现象__________，任写出一个A中发生反应的化学方程式________________________________________。
（3）反应相当一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因温度较高，其它可能的原因是    。并且发现此时产生的气体具有可燃性，请用离子方程式表示产生此种气体的原因______________。
Ⅱ.测定铁的质量分数
（4）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重。E增重bg。则铁碳合金中铁的质量分数
为                          (写表达式)。
（5）最后对所得测量结果进行评价时，小组内有同学提出，本套装置在设计上存在多处缺陷而导致实验结果不准确，其中会导致铁质量分数测量值偏低是(任答一条即可)                    。

(14分)工业上为了测定辉铜矿（主要成分是Cu₂S）中Cu₂S的质量分数，设计了如图装置。实验时按如下步骤操作：实验原理是

A．连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性。

B．称取研细的辉铜矿样品1.000g。

C．将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中。

D．以每分钟1L的速率鼓入空气。

E.将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度,发生反应为:Cu₂S+O₂=SO₂ +2Cu。
F.移取25.00ml含SO₂的水溶液于250ml锥形瓶中，用0.0100mol/L KMnO₄标准溶液滴定至终点。按上述操作方法重复滴定2—3次。

试回答下列问题：
（1）装置①的作用是_________________；装置②的作用是____________________。
（2）假定辉铜矿中的硫全部转化为SO₂，并且全部被水吸收，则操作F中所发生反应的化学方程式为
（3）若操作F的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中Cu₂S的质量分数是_________。

滴定 次数	待测溶液的 体积/mL	标准溶液的体积
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.04	21.03
2	25.00	1.98	21.99
3	25.00	3.20	21.24

（4）本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误），你认为是__________（写一种即可）。
（5）已知在常温下FeS 的 Ksp＝ 6.25 × 10^－18, H₂S 饱和溶液中 c (H^＋）与 c (S^2－）之间存在如下关系： c² (H^＋) ·c（S^2－) = 1.0×10^－22。在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）为 lmol/L，应调节溶液的c（H^十）为__________________。
（6）某人设想以下图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式______．

某化学小组同学向一定量加入少量淀粉的NaHSO₃溶液中加入稍过量的KIO₃溶液，一段时间后，溶液突然变蓝色。
（1）查阅资料知NaHSO₃与过量KIO₃反应分为以下两步进行，第一步为IO₃^－+ 3HSO₃^－=3SO₄^2－+3H⁺ + I^－，则第二步反应的离子方程式为_____________________________
（2）通过测定溶液变蓝所用时间探究浓度和温度对该反应的反应速率的影响。调节反应物浓度和温度进行对比实验，记录如下：

实验编号	0.02mol/LNaHSO3溶液/mL	0.02mol/LKIO3溶液/mL	H2O/mL	反应温度/℃	溶液变蓝的时间t/s
①	15	20	10	15	t1
②	a	30	0	15	t2
③	15	b	c	30	t3

实验①②是探究______________对反应速率的影响，表中a=________；实验①③是探究温度对反应速率的影响，则表中b=________，c=________
（3）将NaHSO₃溶液与KIO₃溶液混合(预先加入可溶性淀粉为指示剂)，用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大，一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设，请你完成假设三：
假设一：反应生成的SO₄^2－对反应起催化作用，SO₄^2－浓度越大反应速率越快；
假设二：反应生成的H⁺对反应起催化作用，H⁺浓度越大反应速率越快；
假设三：__________________________________________________________；
……
（4）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容（反应速率可用测速仪测定）

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论

 

甲同学进行Fe²⁺还原性的实验，针对异常现象进行探究。
步骤一：制取FeCl₂溶液。向0.1 mol•L^-1 FeCl₃溶液中加足量铁粉振荡，静置后取上层清液，测得pH<1。
步骤二：向2 mL FeCl₂溶液中滴加2滴0.1 mol•L^-1 KSCN溶液，无现象；再滴加5滴5% H₂O₂溶液（物质的量浓度约为1.5 mol•L^-1、pH约为5），观察到溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成（经检验为O₂）。
（1）用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因：      、      。
（2）甲探究步骤二中溶液褪色的原因：
I.取褪色后溶液两份，一份滴加FeCl₃溶液无现象；另一份滴加KSCN溶液出现红色；
II.取褪色后溶液，滴加盐酸和BaCl₂溶液，产生白色沉淀。
III.向2 mL 0.1 mol•L^-1 FeCl₃溶液中滴加2滴0.1 mol•L^-1 KSCN溶液，变红，通入O₂，无明显变化。
实验I的说明      ；②实验III的目的是      。
得出结论：溶液退色的原因是酸性条件下H₂O₂将SCN^-氧化成SO₄^2-。
（3）甲直接用FeCl₂·4H₂O配制  ①  mol•L^-1 的FeCl₂溶液，重复步骤二中的操作，发现液体红色并未褪去。进一步探究其原因：
I．用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl₃溶液，前者有丁达尔效应，后者无。测所配FeCl₂溶液的pH，约为3。由此，乙认为红色不褪去的可能原因是  ②  。
II．查阅资料后推测，红色不褪去的原因还可能是pH较大时H₂O₂不能氧化SCN^-。乙利用上述部分试剂，通过实验排除了这一可能。乙的实验操作及现象是：

步骤	试剂及操作	现 象
i	③	生成白色沉淀
ii	向i所得溶液中滴加0.1 mol•L^-1 FeCl3溶液	④

 

(15分)某兴趣小组利用下列实验装置进行探究实验。

根据要求回答下列问题：
（1）装置中长颈漏斗的作用有导气、      。
（2）利用装置C可以证明S0₂具有漂白性，C中盛放的溶液是      ；若要证明其
漂白作用是可逆的，还需要的操作是      。
（3）通过观察D中现象，即可证明S0₂具有氧化，D中盛放的溶液可以是      。
a．NaCl溶液      b．酸性KMn0₄       c．FeCl₃       d．Na₂S溶液
（4）研究小组发现B中有白色沉淀生成，若往B中加入过量稀盐酸，沉淀不溶解。沉淀物的化学式是   。
（5）为进一步验证B中产生沉淀的原因，研究小组进行如下两次实验：
实验i：另取BaCl₂溶液，加热煮沸，冷却后加入少量苯(起液封作用)，然后再按照上述装置进行实验，结果发现B中沉淀量减少，但仍有轻微浑浊。
实验ii：用下图F装置代替上述实验中的A装置(其他装置不变)，连接后往装置F中通入气体X一段时间，再加入70％H₂S0₄溶液，结果B中没有出现浑浊。

①“实验i”中煮沸BaCl₂溶液的目的是                            ；
②气体X不可以是      (填序号)。
a．C0₂       b．0₃       c．N₂        d．N0₂
③B中形成沉淀的原因是(用化学方程式表示)：                    。

连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）又称保险粉，是印刷工业中重要的还原剂。某课题小组进行如下实验。
Ⅰ．查阅材料
（1）连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）是一种白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇。
（2）2Na₂S₂O₄+4HCl=4NaCl+S↓+3SO₂↑+2H₂O
Na₂S₂O₃+2HCl=2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O
Ⅱ．制备方法
75℃时将甲酸钠和纯碱加入乙醇水溶液中，通入SO2进行反应，完成其反应方程式：
___HCOONa+___Na₂CO₃+_____=___Na₂S₂O₄+___CO₂+___
冷却至40-45℃，过滤，用______洗涤，干燥制得Na₂S₂O₄
Ⅲ．Na₂S₂O₄的性质
（1）Na₂S₂O₄溶液在空气中易被氧化，课题小组测定0.050mol·L^-1Na₂S₂O₄溶液在空气中pH变化如右图：

0-t₁段主要生成HSO₃-，根据pH变化图，HSO₃-的电离平衡    水解平衡(填“<”或“>”)，课题小组推测Na₂S₂O₄溶液在空气中易被氧化，0-t₁发生离子反应方程式为______________，t₃时溶液中主要阴离子符号是_________。
（2）隔绝空气加热Na₂S₂O₄固体完全分解得到固体产物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和气体为__________(填化学式)。
请你设计实验验证产物有Na₂S₂O₃存在，完成下表中内容：
（供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO₄溶液）

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论

 

实验室用浓硫酸与铜的反应制取少量NaHSO₃，实验装置如右图所示：

（1）实验中取一定量Cu片和一定量浓H₂SO₄放在圆底烧瓶中共热，至反应结束后，发现烧瓶中还有少量Cu剩余，则H₂SO₄是否有剩余________（填“是”或“否”），原因是_______________。
（2）装置乙的作用是_____________________________________________。
（3）装置丁的作用是吸收污染空气的SO₂气体，其反应的离子方程为                  。
（4）若将SO₂ 通入氯水中，化学反应方程式为                             。
（5）下列说法正确的是________(填序号)。
a．甲装置使用的玻璃仪器有：酒精灯、玻璃管、长颈漏斗、圆底烧瓶
b．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，若品红不褪色，说明无NaHSO₃产生
c．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，若品红褪色，说明NaOH已完全转化为NaHSO₃
d．若把品红溶液换成酸性高锰酸钾溶液，并滴入到锥形瓶中，不显紫红色，说明NaOH已完全转化为NaHSO₃
（6）现有可供选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管； 2 mol/L盐酸、2 mol/L硝酸、1 mol/L氯化钡溶液、l mol/L氢氧化钡溶液、品红溶液、蒸馏水。
请设计实验探究吸收后产物中是否存在NaHSO₃ 和Na₂SO₃，将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。

实验操作	预期现象与结论
步骤1：取少量待测液放入试管中，滴加过量l mol/L氯化钡溶液。静置一段时间后，得到滤液A和固体B。
步骤2：往固体B中加入蒸馏水洗涤沉淀，静置后弃去上层清液，向固体滴入2滴品红，再	若品红褪色（或有气泡），则
步骤3：	若                                 ， 则                                 ； 否则                                。

 

某科研小组探究工业废Cu粉（杂质含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一种或几种）的组成并制备少量CuSO₄·5H₂O，实现废物综合利用，实验过程如下：
过程Ⅰ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是                  （填化学式）
（2）写出过程②发生反应的离子方程式：                               。
过程Ⅱ：

（3）综合过程Ⅰ、II，计算废Cu粉中各成分的质量之比是       （化为最简整数比）
过程Ⅲ：已知25℃时：

电解质	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶度积（Ksp）	2.2×10^－20	8.0×10^－16	4.0×10^－38
开始沉淀时的pH	5.4	6.5	3.5
完全沉淀时的pH	6.4	9.6	4.0

（4）在Ⅱ中所得蓝色溶液中加入一定量的H₂O₂溶液，调节溶液的pH范围为         ，然后过滤、结晶，可得CuSO₄·5H₂O。
（5）下列与 Ⅲ方案 相关的叙述中，正确的是                （填字母）。
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染
B．将Fe²⁺ 氧化为Fe³⁺ 的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C．调节溶液pH选择的试剂可以是氢氧化铜或氧化铜
D．在pH＞4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

(14分)某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是           。
（2）“酸浸”时所加入的酸是                     (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为           。
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是           。
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是           。(写出一点即可)。
（6）NiSO₄·7H₂O可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为       。

(15分)某实验小组的同学为探究Na₂O₂与SO₂的反应，用下图所示装置进行实验。通入SO₂气体后，将带火星的木条插入试管C中，木条复燃。

请回答下列问题：
（1）A装置中浓硫酸的作用是__________。
（2）部分同学依据Na₂O₂和CO₂的反应，用类比的方法推理Na₂O₂与SO₂反应的固体产物为__________。另一部分同学依据SO₂的强还原性和Na₂O₂的强氧化性，猜想产物中含有Na₂SO₄。为检验生成物中是否存在Na₂SO₄，他们设计了如下实验方案：

请判断上述方案是否合理__________，简要说明理由：__________。
（3）向1L1.0mol/LNaOH溶液中缓慢通入1.0molSO₂气体，请分析通入SO₂物质的量与溶液中溶 质组成的关系，填写下表空格。

n(SO2)的范围/mol	溶液中溶质的化学式
（0，0.5）	__________
__________	Na2SO3、NaHSO3

请在下图中画出溶液中溶质的总质量随缓慢通入SO₂物质的量的变化曲线。（作图时请在起点、拐点和终点注明坐标）

26.(10分)孔雀石的主要成分是CuCO₃·Cu(OH)₂，还含有少量的SiO₂和铁的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O的步骤如下：

请回答下列问题：
(1)溶液B中的金属离子有Cu^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋。若要检验溶液B中Fe^2＋，最适宜选用的试剂为________(填字母)。
a.KMnO₄溶液           b.铁粉          c.NaCl溶液            d.KSCN溶液
(2)向溶液B中加入H₂O₂溶液的目的是将溶液中的Fe^2＋氧化为Fe^3＋，写出该反应的离子方程式：____________________________；实验室选用H₂O₂而不用Cl₂作氧化剂，除考虑环保因素外，另一原因是________________________。
(3)由溶液D获得CuSO₄·5H₂O，需要经过加热蒸发，________，过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到了另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是____。
(4)将制得的胆矾样品用热重仪进行热重分析，热重仪原理及热重计录如下：

写出212～250 ℃温度范围内发生反应的化学方程式：________________________。

葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：
CH₂OH(CHOH)₄CHO＋Br₂＋H₂O → C₆H₁₂O₇(葡萄糖酸)＋2HBr
2C₆H₁₂O₇(葡萄糖酸)＋CaCO₃ → Ca(C₆H₁₁O₇)₂(葡萄糖酸钙)＋H₂O＋CO_2↑
相关物质的溶解性见下表：

物质名称	葡萄糖酸钙	葡萄糖酸	溴化钙	氯化钙
水中的溶解性	可溶于冷水易溶于热水	可溶	易溶	易溶
乙醇中的溶解性	微溶	微溶	可溶	可溶

实验流程如下：

请回答下列问题：
（1）第 ① 步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置最合适的是_________（填序号）。
（2）第 ② 步充分反应后CaCO₃固体需有剩余，其目的是_______________________。
（3）本实验中不宜用CaCl₂替代CaCO₃，理由是_______________________________。
（4）第 ③ 步需趁热过滤，其原因是_________________________________________。
（5）葡萄糖溶液与新制Cu(OH)₂悬浊液反应的化学方程式为                   。

实验室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄，主要流程如下

（1）为使Mg²⁺、Al³⁺同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________（填“A”或“B”），再滴加另一反应物．
（2）如图所示，过滤操作中的一处错误是________________________．

（3）判断流程中沉淀是否洗净所采取的方法是____________________________________________．
（4）高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是________________．
（5）无水AlCl₃（183°C升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备：

装置 B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是___________________．F中试剂的作用是_____________________．用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为_________________________．