高中化学实验题

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。现有一红色粉末可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，设计合理的实验探究样品中Fe₂O₃、Cu₂O的存在。
查阅数据知：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO。
请完成以下实验探究过程：
（一）提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃；
假设2：红色粉末是__________________；
假设3：红色粉末是___________________。
(二)设计实验方案
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是_________________________。
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？______________。简述你的理由________________________。
（3）若固体粉末完全溶解，向所得溶液中滴加KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是_______________。写出实验过程中发生反应的离子方程式________________、_______________、__________________。
（4）若经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b＞a)，则混合物中Cu₂O的质量分数为_______。

某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示．

（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的是（填装置序号）______________．
（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_____________，____________；与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是（填选项序号）______________．
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
（3）若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体应是（填化学式）____________．
（4）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2：1时，所得溶液中溶质的化学式为_____________，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子______________．

常温下有浓度为0.1mol/L、体积为VL的氨水，向其中逐滴加入一定浓度的盐酸，得到如图的滴定曲线，其中d点时两种溶液恰好完全反应。根据图像回答下列问题：

（1）上述实验过程中离子浓度的大小顺序、对应溶质的化学式和溶液的pH如下表，请将表格补充完整：

离子浓度大小顺序	溶质化学式	溶液的pH
c (NH4^+)>c (OH^-)>c (CI^-)>c (H^+)	①	>7
②	③	=7
④	NH4Cl	⑤

（2）该温度时氨水的电离平衡常数K数值约为____________。滴定过程中所用盐酸的pH=____________。
（3）若取该实验中恰好完全反应的d点溶液，向其中滴加0.1VL某浓度的氨水后溶液呈中性，依（2）中计算结果计算所滴加氨水的浓度为____________ moI/L。

（1）某课外活动小组同学用图1装置（M、N为外电源的两个电极）进行实验，试回答下列问题：

①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_________腐蚀。请写出正极反应式：____________。
②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为__________极（填“阴”或“阳”），该电极上发生的电极反应式为_____________，总反应的离子方程式为________________。
（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。
①B出口导出的气体是__________，制得的氢氧化钠溶液从出口____________（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。通过阴离子交换膜的离子数____________（填“>”、“<”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数。
②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，该电池的负极反应式为__________________。

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：

①甲烷燃料电池负极的电极反应为________________________。
②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是____________（填化学式），电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________；
③若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×10⁴ C · mol^－1，列式计算），最多能产生的氯气体积为__________L(标准状况）。

在苹果、香蕉等水果的果香中存在着乙酸正丁酯。某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。实验步骤如下：
（一）乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入13.5mL（0.15mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石。
按下图所示安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口。

②打开冷凝水，圆底烧瓶在石棉网上用小火加热。在反应过程中，通过分水器下部的旋塞不断分出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回到圆底烧瓶中。反应达到终点后，停止加热，记录分出的水的体积。
（二）产品的精制
③将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，先用10 mL的水洗涤，
再继续用10 mL10%Na₂CO₃洗涤至中性，再用10 mL 的水洗涤，最后将
有机层转移至锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥。
④将干燥后的乙酸正丁酯滤入50 mL 烧瓶中，常压蒸馏，收集124～126℃的
馏分，得11.6g产品。
（1）写出该制备反应的化学方程式_______________。
（2）冷水应该从冷凝管___________（填a或b）管口通入。
（3）步骤②中不断从分水器下部分出生成的水的目的是__________________。步骤②中判断反应终点的依据是_______。
（4）产品的精制过程步骤③中，洗的目的是______________________。两次洗涤完成后将有机层从分液漏斗的__________置入锥形瓶中。

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)又名大苏打、海波，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等。实验室常以硫化钠(Na₂S)为原料制取Na₂S₂O₃。
实验项目I：工业级硫化钠的纯化。
本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图1所示的装置将工业级的Na₂S提纯。

已知：Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为：
① 将已称量好的工业Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
② 按图1所示连接仪器，水浴加热；冷凝管的作用是                             。
向冷凝管中通入冷却水的方向是从             口进水(填“a”或“b”)。
③ 待烧瓶中固体不再减少时，停止加热，将烧瓶取下，趁热过滤，除去不溶物；
④ 将滤液转移至烧杯中，冷却结晶，过滤；
⑤ 将所得固体用少量            (填试剂名称)洗涤，干燥后得到Na₂S·9H₂O晶体。
实验项目II：硫代硫酸钠的制备。
制备步骤依次为：
① 称取一定质量的硫化钠晶体和碳酸钠固体，溶于水，转移至三颈瓶中；
② 按图2所示连接仪器，并在各仪器中加入相应的试剂，打开分液漏斗的活塞，使反应生成的气体较均匀地通入三颈瓶中，并用电磁搅拌器不断搅拌；仪器A的名称为             。
写出三颈瓶中发生的反应的化学方程式：                            。
③ 随着气体的通入，逐渐有浅黄色的硫析出，继续通入气体至溶液pH接近7，停止通入气体，取下三颈烧瓶，过滤；实验过程中若未及时停止通入气体可能产生的后果为                        。
④ 将滤液置于蒸发皿中加热，待             时，停止加热，冷却，过滤，即得Na₂S₂O₃·5H₂O晶体。

三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。
（1）利用工业FeCl₃制取纯净的草酸铁晶体[Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O]的实验流程如下图所示：

①为抑制FeCl₃水解，溶液X为             。
②上述流程中FeCl₃能被异丙醚萃取，其原因是          ；检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe^3＋的方法是               。
③所得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O需用冰水洗涤，其目的是                   。
④为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用KMnO₄标准溶液滴定生成的H₂C₂O₄，KMnO₄标准溶液应置于如图所示仪器                 （填“甲”或“乙”）中。下列情况会造成实验测得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O含量偏低的是                 。

a．盛放KMnO₄的滴定管水洗后未用标准液润洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数
（2）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液（溶质为FeCl₂、CuCl₂、FeCl₃）出发，制备单质铜和无水FeCl₃，再由FeCl₃合成Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水FeCl₃的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、盐酸、NaOH溶液和H₂O₂溶液）：向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤；__________；___________；调节溶液pH，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl₃·6H₂O；     ___________，得到无水FeCl₃。

铜的硫化物可用于冶炼金属铜。为测定某试样中Cu₂S、CuS的质量分数，进行如下实验：
步骤1：在0．7500g试样中加入100．00 mL 0．1200mol/mol KMnO₄的酸性溶液，加热，硫元素全部转化为SO₄^2－，铜元素全部转化为Cu^2＋，滤去不溶性杂质。
步骤2：收集步骤1所得滤液至250 mL容量瓶中，定容。取25．00 mL溶液，用0．1000mol/molFeSO₄溶液滴定至终点，消耗16．00 mL。
步骤3：在步骤2滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，然后加入适量NH₄HF₂溶液(使Fe、Mn元素不参与后续反应)，加入约1gKI固体(过量)，轻摇使之溶解并发生反应：2Cu^2＋＋4I^－=2CuI↓＋I₂。用0．05000mol/molNa₂S₂O₃溶液滴定至终点(离子方程式为2S₂O₃^2-＋I₂2I^－＋S₄O₆^2－)，消耗14．00 mL。
已知：酸性条件下，MnO₄^-的还原产物为Mn^2＋。
（1）若步骤3加入氨水产生沉淀时，溶液的pH＝2．0，则溶液中c(Fe^3＋)＝___________。
(已知室温下Ksp[Fe(OH)₃]＝2．6×10^－39)
（2）步骤3若未除去Fe^3＋，则测得的Cu^2＋的物质的量将___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（3）计算试样中Cu₂S和CuS的质量分数(写出计算过程)。

实验室合成乙酸乙酯的步骤如下：在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸，瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管（使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内），加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。请回答下列问题：（已知：乙醇、乙酸、乙酸乙酯的沸点依次是78.4℃、118℃、77.1℃）
（1）在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外，还应放入几块碎瓷片，其目的是_____________。
（2）在烧瓶中配制一定比例的乙醇和浓硫酸的混合液的方法是：__________________。
（3）在该实验中，若用1 mol乙醇和1 mol乙酸在浓硫酸作用下加热，充分反应，能否生成1mol乙酸乙酯？______________，原因是____________________。
（4）现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品，下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂，在方括号内填入适当的分离方法。

试剂a是__________，试剂b是__________；分离方法①是__________，分离方法②是__________，分离方法③是____________。
（5）在得到的A中加入无水碳酸钠粉末，振荡，目的是_________________。

某化学兴趣小组为探究SO₂的性质，按下图所示装置进行实验。

请回答下列问题：
（1）装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是________，其中发生反应的化学方程式为________________
（2）实验过程中，装置B、C中发生的现象分别是________________、________________，这些现象分别说明SO₂具有的性质是____________和____________；
（3）装置D的目的是探究SO₂与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象_________________
（4）尾气可采用__________溶液吸收。

某研究性学习小组同学设计了如下图制取氯气（药品：MnO₂和浓盐酸）并验证其性质的实验装置。

请回答下列问题：（1）该实验中A部分的装置是             （填写装置的序号）

（2）A中发生反应一段时间后，B中的现象是                 ；
整套实验装置存在的明显缺陷是                             。
（3）写出D装置中发生反应的离子方程式：                         。
（4）请你帮该小组同学设计一个实验，证明洗气瓶C中的已被氧化（简述实验步骤）：                        。

掌握仪器的名称、组装及使用方法是中学化学实验的基础，根据下图实验装置回答问题

（1）写出下列仪器的名称：①            ，②             ，④             。
（2）仪器①～④中，使用时必须检查是否漏水的是              (填序号)。
（3）若利用装置Ⅰ分离酒精和水的混合物，还缺少的仪器           ，将仪器补充完整后进行的实验操作的名称为             ；②的进水口是            (填“f”或“g”)。
（4）现需配制250 mL、0.2 mol·L^－1NaCl溶液，装置Ⅱ是某同学转移溶液的示意图，指出图中的错误之处：①                      ；②                        。

草酸（H₂C₂O₄）与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
【实验1】甲同学用8.00 mL 0.001 mol/L KMnO₄溶液与5.00 mL 0.01 mol/L
H₂C₂O₄溶液反应，研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：

组别	KMnO4溶液 /ml	H2C2O4溶液 /ml	10%硫酸体积/mL	温度/℃	其他物质
Ⅰ	8.00	5.00	3.00	20
Ⅱ	8.00	5.00	3.00	30
Ⅲ	8.00	5.00	1.00	20	2.00 mL 蒸馏水

（1）如果研究温度对化学反应速率的影响，可用实验_________   和________   作对比（用Ⅰ～III表示）。
（2）对比实验Ⅰ和III，可以研究__________对化学反应速率的影响，实验Ⅲ中加入2.00 mL蒸馏水的目的是________________。
【实验2】乙同学在研究草酸与高锰酸钾在酸性条件下反应的影响因素时发现,草酸与酸性高锰酸钾溶液开始一段时间反应速率较慢,溶液褪色不明显,但不久后突然褪色,反应速率明显加快。
（1）针对上述现象,乙同学认为草酸与高锰酸钾反应放热,导致溶液温度升高,反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是                的影响。
（2）若用实验证明你的猜想,除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是          （填字母）。A．硫酸钾      B．水     C．二氧化锰     D．硫酸锰

甲、乙两同学欲制取纯净的Fe(OH)₂ ，根据右图所示的装置进行试验。A管中是Fe和稀硫酸， B管中是NaOH溶液，回答下列问题。

（1）同学甲：先夹紧止水夹a，使A管开始反应，一段时间后在B管中观察到的现象是：①液面上升，②              。此时B中发生现象②的化学反应方程式是：                 。
（2）同学乙：先打开止水夹a，使A管中物质反应一段时间后，再夹紧止水夹a。同学乙在开始阶段进行的操作，主要的实验目的是：                         。
（3）你认为            （填甲或乙）同学的实验可制取纯净的Fe(OH)₂。