高中化学磷实验题

(15分)铁、铜等金属及其化合物在日常生产生活中用途非常广泛。
Ⅰ．实验室欲制备0.3 mol Cu(NO₃)₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu  Cu(NO₃)₂
乙：Cu  CuO Cu(NO₃)₂
（1）从绿色化学的角度分析，         同学的方案更合理。
（2）乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择    装置（填字母序号）。

Ⅱ．某化学实验小组通过实验来探究一包黑色粉是否由Fe₃O₄、CuO组成。
探究过程如下：
（1）提出假设：假设1.黑色粉末是CuO；
假设2.黑色粉末是Fe₃O₄；
假设3.黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物。
（2）设计探究实验：
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
①若假设1成立，则实验现象是溶液显蓝色。
②若假设2或3成立，则实验现象是             。
为进一步探究，继续向所得溶液加入足量铁粉，若产生             的现象，则假设3成立。
有另一小组同学提出，若混合物中CuO含量较少，可能加入铁粉后实验现象不明显。
查阅资料：Cu²⁺与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu²⁺＋4NH₃·H₂O＝Cu（NH₃）₄²⁺＋4H₂O。
为探究是假设2还是假设3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假设2成立，则产生                           现象；若假设3成立，则产生                        现象。
III．由Fe₃O₄、FeO、CuO、Fe组成的固体混合物，在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物2.86g，将生成的CO₂气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5.00g白色沉淀。固体混合物的质量是    。

某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成NO₂气体外，还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数．查阅相关资料表明：“常温下，NO₂与N₂O₄混合存在，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在．”为此，他们设计了如图所示的装置．

请回答下列问题
（1）写出A中Cu与HNO₃反应可能的化学方式            ．
（2）实验开始前先打开A部分的活塞K₁，持续通入一段时间的氮气再关闭K₁，其目的是         ；装置中B瓶的作用是           ．
（3）停止反应后，打开D中的活塞K₂并通入O₂，若有NO生成，则D中出现的现象是           ；实验发现，通入的O₂温度高低对实验现象有较大影响，为便于观察应通入（填“热”或“冷”）       的O₂．
（4）为减小实验误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是           ．
（5）实验测得如下数据：实验前，Cu、Ag合金的质量：15.0g，浓HNO₃：40mL 13.5mol•L﹣¹；实验后A溶液：V=40mL  c(H⁺)=1.0mol•L﹣¹．假设反应中HNO₃既无挥发也无分解，则：
①参加反应的HNO₃的物质的量为       mol．
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则为确定合金中Cu的质量分数还需测定的数据是      ．

下图是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。

（1）在组装好装置后，若要检验A～E装置的气密性，其操作是首先____，然后微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯或松开双手，E中导管有水柱形成，说明装置气密性良好。
（2）装置B中盛放的试剂是________。
（3）点燃C处酒精灯，关闭弹簧夹2，打开弹簧夹l，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗，稍候片刻，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中溶液里出现大量气泡，同时还可能产生的现象是________；从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在C中发生反应的化学方程式：________。
（4）当C中固体全部变红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中固体质量，若反应前固体质量为16 g，反应后称重固体质量减少2.4 g，通过计算确定该固体产物的成分是________（用化学式表示）。
（5）在关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入F中，很快发现装置F中产生白烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中。请写出产生白烟的化学方程式：________，迅速产生倒吸的原因是________。
（6）为了汪明一水合氨是弱碱，甲、乙两同学分别设计以下实验进行探究。
①甲同学用pH试纸测得室温下0.l mol/L氨水pH为10，则认定一水合氨是弱电解质，理由是________。
②乙同学取出10 mL 0．1 mol/L氨水，滴入2滴酚酞试液，显粉红色，再加入NH₄Cl晶体少量，观察到的现象是________，则证明一水台氨是弱电解质。

某化学学习小组发现在碱性溶液中，NO₂会发生如下反应：
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O
2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂
于是提出猜想，NO₂和碱性的NaHCO₃溶液也能发生类似反应。该小组利用如图所示装置，使NO₂和NaHCO₃溶液充分反应并获得反应液X。

（1）①NaHCO₃溶液呈碱性的原因是    。
②Cu与浓硝酸反应的现象是    。
③欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，操作步骤是：蒸发浓缩、    、过滤。
（2）该小组同学为了对猜想进行探究，进行如下讨论和实验。
④甲同学认为，可通过检验X中是否存在NO₃^－的方法验证猜想。但经讨论后认为不可行，你认为其原因是    。
⑤乙同学在X中加入少量K₂Cr₂O₇溶液，结果溶液褪色，则产物中含有NaNO₂。根据以上信息，写出NO₂与NaHCO₃溶液反应的离子方程式    。
⑥已知在酸性条件下NO₂^－能将I^－氧化为I₂。你认为能否用KI淀粉溶液检验X中是否存在NaNO₂：_______（填“能”或“不能”），原因是    。
⑦已知5NO₂^－+ 2MnO₄^－+6H⁺= 5NO₃^－+ 2Mn²⁺ +3H₂O。称取a gKMnO₄固体，加蒸馏水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液。移取20．00mL X于锥形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液进行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液。滴点终点的现象是    ，则X中NaNO₂的浓度是    （用含a、b的式子表示）。

(14分)某研究性学习小组研究HNO₃的氧化性，设计了如下实验：
在盛有新制FeSO₄溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再滴入几滴浓HNO₃，溶液的颜色变红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色，并产生红棕色气体，这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望，对此现象设计了探究性实验。
（1）甲同学认为是溶液中的Fe²⁺的干扰造成的，大家经过理性分析，认为可以排除Fe²⁺的干扰，理由是______________________________________________。
（2）乙同学认为红色消失，说明Fe(SCN)₃被破坏，红棕色NO₂说明了某些离子与HNO₃发生了氧化还原，推测可能是KSCN与HNO₃作用。KSCN溶液是一种无色液体，根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN^-中碳原子的杂化轨道类型是_______杂化。
（3）根据乙同学的观点，设计了实验方案1，往浓HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，而溶液红色消失变为浅绿色，溶液温度升高；继续滴入KSCN，溶液变为浅蓝色，最后变成无色。将产生的气体通入过量的Ba(OH)₂溶液，产生浑浊，并剩余一种非极性气体；向反应后的溶液中加入BaCl₂溶液产生白色沉淀，写出向浓HNO₃中滴入KSCN的离子方程式______________________________。
（4）丙同学认为SCN^-的性质还可进一步探究，设计了方案2，向Fe(SCN)₃中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均消失变为黄色，而加入碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图是____________。
（5）通过本次探究，可以得出以下结论：
a、用SCN^-间接检验Fe²⁺时应注意__________；
b、与SCN^-反应使溶液变红的______是Fe³⁺。

某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓HNO₃反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下：

（1）测定硝酸物质的量：反应结束后，从下图B装置中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 mol·L ^-1 的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如右上图所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为__________，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO₂的物质的量为____________。

（2）测定NO的体积：①从上图所示的装置中，你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验，选用的理由是______________________。
②选用上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是_____(填各导管口编号)。
③在读取量筒内液体体积之前，应进行的操作________________________________。
（3）气体成分分析：若实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况)，则Ag与浓硝酸反应的过程中______________ (填“有”或“没有”)NO产生，作此判断的依据是_______________。

氨气是重要的化工原料。
38.实验室可用浓氨水和_____（选填编号）来制取氨气。
a.烧碱             b.生石灰               c.氯化铵
检验氨气易溶于水的简单操作是：收集一试管氨气，                                  。
39.往饱和食盐水中依次通入足量的NH₃和足量的CO₂，生成沉淀的化学式为        ；过滤后，使余液尽可能析出较多NH₄Cl晶体的方法是：再通入足量的NH₃、冷却并加入       。
侯德榜制碱法（联合氨碱法）的CO₂来自_____（选填编号）。
a.石灰石煅烧            b.含碳物质燃烧              c.合成氨厂的副产品
40.往CuSO₄溶液中滴加氨水，先有沉淀析出，后沉淀溶解溶液呈深（绛）蓝色，有[Cu(NH₃)₄]²⁺生成。往溶液中滴加稀硫酸，溶液变为淡蓝色。颜色变浅的主要原因可能是：
①溶液变稀；
②[Cu(NH₃)₄]²⁺+4H⁺Cu²⁺ + 4NH₄⁺
请设计一个简单实验说明溶液变浅的主要原因                                      。
41.某实验小组设计了下列装置进行氨的催化氧化实验。

（1）实验时发现：如果缺少乙处的干燥管，将反应后的气体直接通入烧瓶，则烧瓶中先产生白雾，随即产生白烟，其原因可用化学方程式表示为：              、                。
（2）实验前，烧杯中盛有200mL 1.000 mol/L NaOH溶液，实验后将烧杯中溶液蒸干，再将所得固体加热至恒重，得到固体10.9g，则该固体含NaOH     g。

亚硝酸钠（NaNO₂）外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，但使用过量会使人中毒。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：
【实验一】制取NaNO₂
该小组先查阅资料知：①2NO+Na₂O₂ →2NaNO₂；2NO₂+Na₂O₂ →2NaNO₃；②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO₃^－，然后设计制取装置如下图（夹持装置略去）：

36．装置D的作用是           ；如果没有B装置，C中发生的副反应有           。
37．就算在装置气密性良好的情况下进行实验，该小组发现制得的NaNO₂的纯度也不高，可能的原因是        ；设计一种提高NaNO₂纯度的改进措施                  。
【实验二】测定NaNO₂样品（含NaNO₃杂质）的纯度
先查阅资料知：①5NO₂^－+ 2MnO₄^－+ 6H⁺ → 5NO₃^－+ 3Mn²⁺ + 3H₂O；
②MnO₄^－＋5Fe^2＋＋8H^＋→Mn²⁺＋5Fe^3＋＋4H₂O
然后，设计如下方案测定样品的纯度。

38．取样品2.3g经溶解后得到溶液A 100 mL，准确量取10.00 mL A与24.00 mL 0.0500mol/L的酸性高锰酸钾溶液在锥形瓶中充分反应。反应后的溶液用0.1000mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至紫色刚好褪去；重复上述实验3次，平均消耗(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液10.00 mL，则样品中NaNO₂的纯度为_________。
39．通过上述实验测得样品中NaNO₂的纯度偏高，该小组讨论的原因错误的是     （填字母编号）。
a．滴定至溶液紫色刚好褪去，立即停止滴定
b．加入A与KMnO₄溶液前的锥形瓶未经干燥
c．实验中使用的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液暴露在空气中的时间过长

为探究Fe（NO₃）₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习：
【查阅资料】金属活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同
（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气；
（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂；
（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO₂和O₂。
2KNO₃2KNO₂↑+O₂↑  2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑
2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑
I：【实验一】探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态。该小组甲同学将其溶于足量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验。①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液；②少量稀酸性KMnO₄溶液中滴入另一份溶液。现象：①溶液变红色；②溶液变红色。
（1）则Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是                 。
II:【实验二】探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质。小组乙、丙同学进行了如下图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管，并重新连接好仪器；④加热；⑤……
（2）乙同学使用A装置收集气体，恰好收集到54mL红棕色气体，要从水槽中取出量筒，乙同学的正确操作方法是             。
（3）丙同学取等质量Fe（NO₃）₂的在同样条件下热分解，用B装置收集气体产物，可收集到气体_____mL。
III:【实验三】探究固体混合物的组成和特征
（4）小组丁同学取KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₂物质的量之比可能为____________。

A．1∶2∶2

B．2∶1∶3

C．1∶2∶3

D．3∶8∶5

（5）取0.6mol由KNO₃、 Cu（NO₃）₂、 Fe（NO₃）₃按等物质的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中，再向溶液中加入足量的铜粉，则最多可溶解铜粉质量为_________

NH₃和HNO₃是重要的工业产品，下图是合成氨和氨氧化制硝酸的工艺流程。

（1）合成塔中发生反应的化学方程式是                        。
（2）氨分离器中压强约为15MPa，温度约为-20℃，分离氨应用了氨          的性质，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是            。
（3）氧化炉中反生反应的化学方程式是                    。
（4）尾气中的少量NO、NO₂可以用NH₃来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，写出NO₂和NH₃反应的化学方程式           。当有5.6LNO₂被还原时，转移电子的物质的量为           mol。
（5）氧化炉中出来的气体，先降温再进入吸收塔，吸收塔中通入空气的作用是                。若进入吸收塔的气体的体积分数为NO₂10.0%，NO 1.32%，其余为N₂、水蒸气等。当进入氧化炉中气体为10m³时，最少需要空气的体积为          m³。

I实验室用加热固体氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨，反应的化学方程式为：        。所制得气体中常含有少量杂质气体，为了得到纯净的氨气并加以检验，请在下列装置或试剂中，根据要求作出适当选择，并将编号字母填入表中的空格处。
（1）装置：

（2）试剂： a．NaOH溶液 b．澄清石灰水 c．浓硫酸 d．饱和NaHCO₃溶液 e．碱石灰f．品红溶液 g．湿润的红色石蕊试纸  

制取 气体	杂质气体	制取气体的 发生装置	除去杂质气体的净化装置	收集 装置	净化装置内 所用试剂	检验制得气 体所用试剂
NH3	H2O（g）

II如图所示，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开橡皮管上的夹子，轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶，可观察到的现象为：____            。

肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼（N₂H₄·H₂O）。
CO(NH₂)+2NaOH+NaClO═Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl
NaClO过量时，易发生N₂H₄•H₂O+2NaClO═N₂↑+2NaCl+3H₂O
实验一：制备NaClO溶液．（实验装置如图1所示）

（1）配制30%NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外，还有______________（填标号）；
A．容量瓶      B．烧杯      C．烧瓶      D．玻璃棒
（2）锥形瓶中发生反应的化学方程式是______________；
实验二：制取水合肼．（实验装置如图2所示）
控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应．加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～114℃馏分。
（已知：N₂H₄•H₂O+2NaClO═N₂↑+3H₂O+2NaCl）
（3）分液漏斗中的溶液是_______（填标号）；
A．CO(NH₂)₂溶液
B．NaOH和NaClO混合溶液
选择的理由是______________；
实验三：测定馏分中肼含量
称取馏分5.000g，加入适量NaHCO₃固体，加水配成250mL溶液，移出25.00mL，用0.1000mol•L^-1的I₂溶液滴定．滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。（已知：N₂H₄•H₂O+2I₂═N₂↑+4HI+H₂O）
（4）滴定过程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，用离子方程式解释其原因______________；
（5）实验测得消耗I₂溶液的平均值为18.00mL，馏分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数为___________；

Ⅰ．乙组同学用下列装置来证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，

B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。
（1）实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的                  。
（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为________________________。
（3）装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是                    。
（4）一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是____________________。
（5）装置D的作用是________________________。
Ⅱ．已知向含有淀粉的10mL0.2mol/LKIO₃酸性溶液滴滴加0.3mol•L^-1NaHSO₃溶液的过程中，溶液的颜色先变蓝然后褪色，发生的离子反应如下：
①______IO₃^-+______HSO₃^-=_______I₂+_______SO₄^2-+_______H₂O+ ________
②I₂+HSO₃^-+H₂O═2I^-+SO₄^2-+3H⁺
回答下列问题
（1）配平离子反应方程式①
______IO₃^-+______HSO₃^-=_______I₂+_______SO₄^2-+_______H₂O+ ________
（2）根据①②反应写出还原性粒子HSO₃^-、I₂、I^-由强到弱的顺序_________________；
（3）当溶液刚好褪色时，则消耗的NaHSO₃溶液的体积为___________________；
（4）预测已知向含有淀粉的NaHSO₃溶液滴加KIO₃溶液的现象____________________

氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟工业原理制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：
2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s)   ΔH＜0
（1）如用下图装置制取氨气，你所选择的试剂是                 。

（2）制备氨基甲酸铵的装置如上图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时，停止制备。
注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
①发生器用冰水冷却的原因是：                      、                   。
液体石蜡鼓泡瓶的作用是：                                         。
②从反应后的混合物中分离出产品，为了得到干燥产品，应采取的方法是____ （填写选项序号）。a．常压加热烘干    b．高压加热烘干    c．真空40 ℃以下烘干
③尾气处理装置如图所示。

双通玻璃管的作用：           ；浓硫酸的作用：            、            。
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品11．73 g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为15．00 g。
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为      _____   。

氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品（样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应）中 AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知：AlN+NaOH+H₂O＝NaAlO₂+NH₃↑
【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。

（1）上图C装置中球形干燥管的作用是                       。
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先___________   ，再加入实验药品。接下来的实验操作是       ，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K₁，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是              。
（3）若去掉装置B，则导致测定结果        （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见                。
【方案2】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（4）步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。
（5）步骤③的操作是         。A1N的纯度是          （用m₁、m₂表示）。