高中化学实验题

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂的实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的         （写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式是：
      ＋ ClO₃^—＋      ＝ MnO₂↓＋ Cl₂↑＋      。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、       、       、玻璃棒。
（4）若粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO₂，并收集到0、224LCO₂（标准状况下），则在第①步反应中至少需要       mol H₂SO₄。
（已知摩尔质量：MnO₂ -87g/mol；  MnO-71g/mol；   MnCO₃-115 g/mol）

(每空2分，共10分)绿矾(FeSO₄·7H₂O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体，反应原理为：
(NH₄)₂SO₄＋FeSO₄＋6H₂O===(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O↓。其流程可表示为：

（1）洗涤中Na₂CO₃的主要作用是_____________。
（2）结晶过程中需要加热蒸发溶剂，加热到_____________(填字母)时，停止加热，冷却结晶。

A．沸腾	B．液体表面出现晶膜
C．析出少量晶体	D．快蒸干，还有少量液体

（3）过滤是用下图装置进行，这种过滤跟普通过滤相比，过滤速度较快的原因是___。

（4）用无水乙醇洗涤的目的是①___________，②__________。

某化学探究学习小组设计如下图装置制取硝酸。（图中的夹持和加热仪器均已略去）
实验中可供使用的药品有：Na₂CO₃、NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃、NH₄HCO₃、Na₂O₂、NaOH溶液、水。

请回答下列问题：
（1）装置C中发生反应的化学方程式是　 　　。装置D中发生反应的化学方程式是　　　　　　　。
（2）撤去装置C中的加热装置后，铂丝仍然保持红热，这是因为：　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）实验过程中，要使NH₄HCO₃充分转化为HNO₃，还要在装置C中通入氧气。利用上述药品制取氧气，可以选用下列装置中的　　　　　　　　　　　　　。（填序号）

　　　　①　　　    　②　　　　　  ③　　　　④　　　　
（4）装置E中盛放的是　　　　　　　　溶液，其作用是　　　　　　　　　　　　　   　　　　。
（5）实验中，为了省略制氧气的装置，可以在A中再加入上述提供药品中的一种物质，它是　　　　　　。

钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置为                      。
（2）写出TiO²⁺水解的离子方程式：                                         。
加入过量铁粉的作用是：①                  ；②                      。
（3）操作 Ⅰ的实验步骤为：___________________，过滤。
（4）副产品主要成分的化学式为                 。
（5）写出TiO₂转化成TiCl₄的化学方程式：                                  。

(10分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成严重威胁。某研究性学习小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并用如下流程制备胆矾晶体(CuSO₄•5H₂O)：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
开始沉淀	1．5	6．4	4．2
完全沉淀	3．2	8．9	6．7

（1）滤渣Ⅰ的主要成份是(写化学式)__________。
（2）反应Ⅱ中加入H₂O₂的作用是___________________。
（3）生成沉淀反应的离子方程式有______________________。
（4）操作Ⅰ的步骤是                           、过滤、洗涤、干燥。
（5）测定胆矾晶体纯度的实验步骤如下：
A． 准确称取3．125g胆矾晶体样品配成100mL溶液；
B． 取10．00 mL溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，加入过量KI固体，发生反应：2Cu²⁺ +4Iˉ=2CuI↓ + I₂
C． 继续向上述混合物中，逐滴加入0．1000 mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液至恰好完全反应，共消耗12． 00mL Na₂S₂O₃溶液：I₂＋2S₂O= 2Iˉ＋S₄O， 则样品中胆矾晶体的质量分数______。

(8分)为了研究氯水能否和碳酸钙发生化学反应，某学生设计如下实验：
实验一：向盛有饱和氯水的锥形瓶中加入大理石，并充分振荡，观察到氯水的黄绿色褪去并同时产生少量气体。
实验二：取上述实验后锥形瓶中清液，进行如下实验：
（1）该清液滴在有色布条上有极强的漂白作用。
（2）该清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀。
（3）该清液中滴加稀盐酸可产生大量气体。
（4）该清液加热后变浑浊并产生大量气体。
实验三：该学生设想用下列装置收集实验二中产生的气体作进一步检验。

回答下列问题：
（1）在实验二中，清液滴在有色布条上有极强的漂白作用说明该清液中含有              （写化学式）；清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀说明该清液中含有        离子；清液加热后产生浑浊的原因是因为生成了                  （用化学式表示）。
（2）实验三中，洗气装置内的洗涤液一般用               溶液。
（3）在反应物的量相同情况下，该学生尝试用集气装置A和集气装置B分别和洗气装置相连来收集气体。选用集气装置                 （选填“A”或“B”）可收集到更多的气体。经试验，该学生最终选用集气装置B进行下一步实验。其选择装置B的原因是                                           
（4）该学生通过上述实验，写出了氯水和碳酸钙反应的化学方程式为       

某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。
提出猜想：
问题1：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？
问题2：氧化铜有氧化性，能被H₂、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？
实验探究
Ⅰ. 解决问题1取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100℃得到黑色固体粉末；继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸（或盐酸），得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。
（1）写出氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应的离子方程式：                         ，
（2）从实验Ⅰ可得出的结论是
Ⅱ. 解决问题2
设计如下装置（夹持装置未画出）：

当氮的某种气态氢化物（X）缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.36 g，并收集到0.28 g单质气体Y。
（1）X气体的摩尔质量是               。
（2）C中发生反应的化学方程式为                            。

铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3％-5％的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
【方案一】
〖实验方案〗将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。
〖实验步骤〗
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V ≥               。
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将
         (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【方案二】
〖实验方案〗将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.0110⁵Pa）的体积。
〖问题讨论〗（1）同学们拟选用下列实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接（  ）（  ）接（  ）（  ）接（  ）（填接口字母，可不填满。）
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因                                 。
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是          。

A．待实验装置冷却后再读数

B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平

C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平

D．视线与液体的凹面相平读取量筒中水的体积

（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了下图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是                                               
                                                              。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL。则产生氢气的体积为__________mL。

在“部分酸碱盐溶解性表”中存在“碳酸亚铁”。某学习小组设计实验探究碳酸亚铁的性质。
（一）制备碳酸亚铁。
将一定量新制备的硫酸亚铁溶液和过量的碳酸氢铵溶液混合产生大量沉淀和气体。
（1）写出离子方程式：                             。
（二）探究碳酸亚铁的热稳定性（加热仪器省略）

连接仪器、装药品。打开K，先通入一段时间氮气，然后，用酒精喷灯在A处加热玻璃管，观察B瓶溶液变浑浊。待固体分解完后，继续通入氮气至玻璃管冷却。
（2）先通入氮气的目的是              。B瓶现象能说明                    。
（3）停止加热之前，是否拆开A、B之间橡胶管？答：          ；理由是          。
（三）探究碳酸亚铁还原性
【查阅资料】①氧化亚铁是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁。②碳酸亚铁在空气中灼烧生成氧化铁。
（4）探究碳酸亚铁和氧气反应的固体成分：
①【提出设想】假设1 固体成分是氧化铁；
假设2 固体成分是四氧化三铁； 
假设3                      。
②【实验验证】连接仪器、装药品，打开止水夹K，通入氧气，加热玻璃管。Y瓶中澄清石灰水不产生沉淀时，停止加热，继续通入氧气至玻璃管冷却。

取少量玻璃管里固体于试管，滴加稀硫酸，微热，固体完全溶解。将溶液分成甲、乙两份溶液，进行后续实验。

实验编号	实验步骤	实验现象
i	向甲溶液滴加KSCN溶液	溶液变红色
ii	向乙溶液滴加酸性高锰酸钾溶液	溶液不褪色

【实验评价】上述实验           （填：i或ii）不能确定样品成分。
【实验结论】根据上述实验结果，该小组得到碳酸亚铁在氧气中高温灼烧得到产物是              。
（5）定量探究：取23.2g纯净固体碳酸亚铁，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减7.2g。通过计算确定固体成分是                     。

工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，制取碳酸氢钠晶体。该反应原理可以用以下化学方程式表示，已知此反应是放热反应。
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl（饱和）＝　NaHCO₃（晶体）↓+NH₄Cl
（1）利用上述反应原理，设计如下图所示装置，制取碳酸氢钠晶体．B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，C烧杯中盛有冰水，D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去．制取碳酸氢钠晶体可供选用的药品有：a．石灰石    b．生石灰    c．6mol/L盐酸     d．稀硫酸  
e．浓氨水    f．饱和氯化钠溶液。

①A中制备气体时，所需药品是（选填字母代  号）               ；
①B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是                            ；
③在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式为           ；
④E装置向C中通气的导管不能插入液面下的原因是                                。
（2）该小组同学为了测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度（假设晶体中不含碳酸盐杂质），将晶体充分干燥后，称量质量为w g。再将晶体加热到质量不再变化时，称量所得粉末质量为m g。然后进行如图所示实验：

①在操作Ⅱ中，为了判断加入氯化钙溶液是否过量，其中正确的是（选填字母序号）     ；
A．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中继续加入少量氯化钙溶液
B．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中再加入少量碳酸钠溶液
C．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量碳酸钠溶液
②操作Ⅲ的方法为            、            、            ；
③所得晶体中碳酸氢钠的纯度为                                 。

某兴趣小组探究SO₂气体还原Fe³⁺、I₂，他们使用的药品和装置如下图所示：

（1）在配制氯化铁溶液时，需先把氯化铁晶体溶解在        中，再加水稀释，这样操作的目的是                                       。
（2）装置C的作用是                     。
（3）若要从A中所得溶液提取晶体，必须进行的实验操作步骤：蒸发、冷却结晶、       、自然干燥，在这一系列操作中没有用到的仪器有                                  (填序号)。

A．蒸发皿

B．石棉网

C．漏斗

D．烧杯

E．玻璃棒  
F．坩埚
（4）根据以上现象，该小组同学认为SO₂与 FeCl₃溶液发生氧化还原反应。
①写出SO₂与FeCl₃溶液反应的离子方程式                             ；
②请设计实验方案检验有Fe²⁺生成                                                  ；
③该小组同学向C烧杯反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了SO₄^2-。该做法         (填“合理”或“不合理”)，理由是              。
（5）能表明I^－的还原性弱于SO₂的现象是                                       。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O及CaCO₃，步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液A中的金属离子有Cu^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe^3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO₄   b．(NH₄)₂S
c．H₂O₂     d．KSCN
（2）由溶液C获得CuSO₄·5H₂O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是________。
（3）制备CaCO₃时，应向CaCl₂溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列________装置回收(填代号)。

（4）欲测定溶液A中Fe^2＋浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应____________，直到__________。用KMnO₄标准溶液滴定时应选用__________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。

固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应，甲组同学用如图装置（夹持装置略）对其进行探究实验。

（1）仪器B的名称是____________。
（2）试验中，Ⅱ中的试纸变蓝，Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则Ⅲ中的试剂为__________________；Ⅳ发生反应的化学方程式为____________；Ⅴ中的试剂为____________________。
（3）乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为Ⅰ——Ⅲ——Ⅳ——Ⅱ——Ⅴ——Ⅵ，此时Ⅱ中现象为________，原因是__________________。
（4）经上述反应，2.5g化合物A理论上可得0.56L（标准状况）M；则A的化学式为________________。

为探究如何尽可能多的使NO₂被水吸收，某活动小组设计并完成了以下实验。

（1）活动小组同学利用铜与浓硝酸反应制取NO₂、过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂。
①根据反应原理他们选用了相同的装置          （填“图l”或“图2”）分别制取NO₂和O₂。
②写出铜与浓硝酸反应的离子方程式                                   。
③写出过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂时的化学方程式                       。
④收集NO₂的方法是                                               。
（2）活动小组的同学做了如下准备工作：用气囊收集好纯净的O₂，收集了一试管NO₂，用干燥的烧瓶收集了一定比例的NO₂和O₂的混合气体。
①为了尽可能多的使NO₂被水吸收，并达到较好的实验效果，利用图3吸收气体时，用气囊通入O₂与直接利用制气装置制取并通入O₂相比，其优点是:
                                                                。
②利用图4吸收气体时，其操作和现象为:
                                                                  。
③若图4中混合气体NO₂和O₂全部被吸收时所得溶液物质的量浓度为     mol/L（保留两位有效数字）。

某化学兴趣小组为探究浓硫酸的性质，设计了如下图所示的装置进行实验。

（1）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是                 。
（2）说明SO₂气体产生的实验现象是                 ；装置C的作用是            。
（3）反应一段时间后，他们对试管A中溶液的金属离子进行探究，请完成相关试题：
①提出假设： 假设1：只含有Fe^3＋；
假设2：只含有Fe^2＋；
假设3：既有Fe^2＋，又有Fe^3＋。
②请设计实验方案验证假设3。
限选试剂：稀硫酸、KMnO₄溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、H₂O₂溶液。

实验步骤	预期现象
步骤一：用胶头滴管取出A试管中的溶液，用水稀释后，并分装在试管Ⅰ、Ⅱ中备用
步骤二：检验Fe^3^＋，往试管Ⅰ中，
步骤三：检验Fe^2^＋，往试管Ⅱ中，

（4）已知C＋2H₂SO₄(浓)2SO₂↑＋CO₂↑＋2H₂O，该反应体现浓硫酸的           性。
A．脱水性        B．强氧化性      C．吸水性
若要验证反应产物中同时混有SO₂气体和CO₂气体，可选择以下试剂进行实验：
①NaOH溶液②品红溶液③溴水④Ca(OH)₂溶液，选择合适试剂并安排合理的顺序为            。