高中化学磷实验题

某研究性学习小组选用以下装置进行实验设计和探究（图中a、b、c均为止水夹）

（1）在进行气体制备时，应先检验装置的气密性。将A装置末端导管密封后，在A装置的分液斗内装一定量的蒸馏水，然后     ，则证明A装置的气密性良好。
（2）用锌粒和稀硫酸制备H₂时应选用装置____作为发生装置（填所选装置的序号字母），实验时可先在稀硫酸溶液中加入少量硫酸铜晶体会使反应速率加快，原因是        。
（3）某同学利用上述装置设计实验证明Cl₂氧化性强于Br₂
①选用的装置连接顺序为：（   ）→（    ）→（   ）（填所选装置的序号字母）；
②从以下试剂中选用该实验所需的试剂为   （填试剂的序号字母）；
a．浓硫酸 
b．浓盐酸 
c．二氧化锰 
d．氯化钠   
e．溴化钠溶液
③实验过程中能说明Cl₂氧化性强于Br₂的实验现象是            ；
（4）另一同学将B、D、E装置连接后，在B装置中加入铜片和浓硝酸制取NO₂，然后进行NO₂气体与水反应的实验，并观察相关现象：
①B装置发生反应的离子方程式为____；
②反应一段时间后D装置中的具支试管乙中收集满NO₂气体，若进行NO₂气体与水反应的实验，应    （填“对a、b、c三个止水夹进行的操作”），然后再适当加热乙；实验现象为          。
③E装置中的NaOH溶液可吸收尾气NO₂，反应生成NaNO₃、NaNO₂和H₂O，反应中生成的NaNO₃和NaNO₂的物质的量之比为         。

某小组对Cu与浓HNO₃的反应进行研究。记录如下：

I．Cu与浓HN03反应的化学方程式是                                     。
II．探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因。
（1）甲认为溶液呈绿色是由Cu²⁺离子浓度较大引起的。乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是                                         。
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的。进行实验2：先将NO₂通入B中，再鼓入N₂。结果证实假设成立。则以上两步操作对应的现象分别是               、                。
（3）为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、浓HNO₃呈黄色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈无色。
ii．NO₂溶于水，会发生反应2NO₂+H₂O =HNO₃+HNO₂HNO₂是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。
iii．NO^—₂能与Cu²⁺反应：Cu²⁺（蓝色）+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-（绿色）
据此，丙进一步假设：
①可能是A中剩余的浓HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂的蓝色溶液混合而形成的绿色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）^2—₄使溶液呈绿色。
丙进行如下实验：

①亚硝酸分解的化学方程式是                                          。
②请用平衡原理解释加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：                           。
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是                ，请依据实验现象阐述理由：                                           。

(16分)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料，最高可稳定到2200°C，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①已知Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄，则该反应的离子方程式是______________。
②AlN溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式___________。
（2）实验装置(如下图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入过量____(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞K₃，通过分液漏斗加入过量  _______(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④打开K₂，通过打气装置通入空气一段时间。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据处理与问答
①在上述装置中，设置活塞K₂的目的是__________。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为 ____，AlN的质量分数为_______。

某化学兴趣小组欲设计使用如下装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生。（假设气体体积均为标准状况，导气管中气体体积忽略不计，且忽略反应中溶液的体积变化）试回答下列问题：

(1)在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球，经A、B、C三个装置后，进入装置D中的气体是       （填化学式），通入该气体的目的是               ；进行此步操作时应关闭   （填“K₁”“K₂”或“K₃”，下同），打开                   。
(2)若装置C的硬质玻璃管中出现堵塞，则装置B中可能出现的现象是               。
(3)关闭K₁、K₂，打开K₃，由分液漏斗向装置D的试管中滴加浓硝酸。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向装置D的试管中加入CCl₄至满。则装置D的试管中一定发生的离子反应方程式为                       。
(4)从装置E所得溶液中取出25．00 mL，用0．1000 mol/L的NaOH溶液进行中和，当恰好呈中性时消耗NaOH溶液18．00mL ，则装置E中所得硝酸的物质的量浓度为         。
(5)实验前量气管的液面读数为368．50 mL，实验后量气管的液面读数为224．00 mL。则上述铜和一定量的浓硝酸反应中       （填“有”或“无”）NO生成，写出推导过程              。

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A1N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l】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AIN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)。

某化学课外活动小组通过实验探究NO₂的性质。已知：2NO₂＋2NaOH=NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O。
任务1：利用如图所示装置探究NO₂能否被NH₃还原(K₁、K₂均为止水夹，夹持装置已略去)。

(1)E装置中制取NO₂的化学反应方程式是____________________________
____________________________________________。
(2)若NO₂能够被NH₃还原，预期在C装置中观察到的现象是________________________________________________________________。
(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为有以下三种可能：
①NH₃还原性较弱，不能将NO₂还原；
②在此条件下，NO₂的转化率极低；
③______________________________________________________________。
(4)此实验装置中一个明显的缺陷是__________________________________。
任务2：探究NO₂能否与Na₂O₂发生氧化还原反应。
(5)实验前，该小组同学提出三种假设。
假设1：二者不反应；
假设2：NO₂能被Na₂O₂氧化；
假设3：________________________________________________________。
(6)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换成Na₂O₂，另选F装置(如图所示)，重新组装进行实验。

①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)________。
②实验过程中，B装置中的粉末由淡黄色逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中发生反应的化学方程式为__________________________________

工业合成氨与制备HNO₃一般可连续生产，其流程如下：

①写出工业合成氨的化学方程式                  ，上述尾气中的NO₂一定条件下可与氨气反应转化为氮气，则该反应的化学方程式为                         。
②某同学在实验室蒸馏含有Mg(NO₃)₂的稀硝酸制取浓硝酸，除导管、酒精灯、牛角管、锥形瓶外，还需的玻璃仪器有                                   。
（2）某兴趣小组采用右图装置制取并探究SO₂气体的性质。

①下列实验方案适用于右图所示装置制取所需SO₂的是_________（填序号）

A．Na2SO3溶液与HNO3	B．Na2SO3固体与浓硫酸
C．固体硫在纯氧中燃烧	D．铜与浓H2SO4

②组装完仪器后，检查装置气密性的方法是：________
③若要证明c中生成的气体是SO₂，d中加入品红溶液后，打开活塞b，反应开始，待d中溶液_____________后，再________________（填实验的操作）试管d中的溶液，颜色又恢复，证明气体是SO₂。
④指导老师指出应增加一尾气吸收装置，并帮助同学们设计了如下装置，其中合理的是______________（填序号）。

某实验小组同学探究铜与硝酸的反应。
（1）用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液，各取10 mL硝酸溶液分别与铜片反应，实验记录如下：

序号	浓硝酸与水的体积比	实验现象
Ⅰ	1:1	反应速率快，溶液很快变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体呈红棕色
Ⅱ	1:3	反应速率较快，溶液变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体无色
Ⅲ	1:5	反应速率慢，微热后速率加快，溶液变成蓝色，铜丝表面有气泡冒出，气体无色

 
铜与稀硝酸反应的离子方程式为         ；若生成标准状况下0．56 L NO气体，反应中被还原的HNO₃的质量为         g（小数点后保留两位有效数字）。
依据上表，制备NO气体最适宜的是实验II，理由是         。
（2）为防止有毒气体逸散造成空气污染，该小组同学改进实验装置，如右图所示（夹持仪器略去）。

用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质，实验步骤如下：
Ⅰ．安装好装置后，检查装置气密性。
Ⅱ．打开旋塞C，从B管上端加入所选浓度的硝酸，至铜丝下沿（不接触铜丝）。
Ⅲ．向上移动B管，使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，关闭旋塞C，反应开始。
Ⅳ．当液面重新下降至与铜丝脱离接触时，反应停止。
Ⅴ．打开旋塞C，向下移动B管，使A中迅速进入少量空气，关闭旋塞C，观察现象。
……
①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到         ，说明装置的气密性良好。
②步骤Ⅲ操作的目的是         。
③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可进一步采取的操作是         ，能确定NO完全被溶液吸收的现象是         。

(16分)纳米氧化铝在陶瓷、电子、生物医药等方面有广泛的用途，它可通过硫酸铝铵晶体热分解得到[已知：硫酸铝铵晶体的化学式为Al₂(NH₄)₂(SO₄)₄·24H₂O，相对分子质量为906]．制备硫酸铝铵晶体的实验流程如下：

（1）H₂O₂氧化FeSO₄的离子方程式为                             ．
（2）加入氨水的目的是                 ，其化学反应方程式为                 ．
（3）若要保证产品的纯度，必须检验加入氨水后杂质是否除尽？其实验操作是：用试管取少量滤液，                                          ，则说明杂质已除净．
（4）上述流程中，“分离”所包含的操作依次为：         、         、过滤、洗涤、干燥；请完成硫酸铝铵晶体高温分解的化学方程式：2Al₂(NH₄)₂(SO₄)₄·24H₂OAl₂O₃+  NH₃↑+  SO₃↑+     ．
（5）取4.53 g 硫酸铝铵晶体加热分解，最终剩余0.51 g Al₂O₃固体．加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．请计算确定400℃时（硫酸铵未分解）剩余固体成分的化学式为                   （不必写出计算过程）．

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）。