高中化学探究石蜡油分解制乙烯及乙烯的化学性质实验题

两组同学对铁及其化合物的性质进行探究。
（1）一组同学用图1所示装置对铁与浓硫酸的反应进行实验。
已知：2Fe + 6H₂SO₄(浓)  Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑+ 6H₂O。
请你参与探究并回答相关问题。
 
①检查装置气密性后，将过量的铁屑和一定量的浓硫酸放入烧瓶，塞紧橡皮塞，开始计时。t₁时开始加热，在铁屑表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变。甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2。在0～t₁时间段，铁屑表面没有气泡生成，说明铁在浓硫酸中发生了      ；t₁～t₂时间段，反应生成的气体是          。
②t₂时，取少量反应液，先滴加少量新制饱和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈现血红色。若再滴加过量新制氯水，却发现红色褪去。同学们对红色褪去的原因提出各自的假设。乙同学的假设是：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。
你的另一种假设是                                         ；为了验证你的假设，请设计一种简便的实验方案                               。[
（2）另一组同学对铁和稀硝酸的反应进行探究。他们用a mol Fe和含有b mol HNO₃的稀硝酸进行实验，若HNO₃只被还原成NO，且反应结束后溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，则a/b的取值范围是                     ；为证实上述混合液中含有Fe²⁺，可以采取这样的做法：先取样，再加入          试剂，观察到溶液发生明显的颜色变化时，可以说明Fe²⁺的存在。

(15分)某校化学兴趣小组为了探究粗铁粒（含有少量金属铜杂质）与某浓度硝酸反应，设计了如下探究活动：
探究一
（1）将粗铁粒投入某浓度硝酸中，某同学观察该实验现象时发现，反应进行一段时间后，反应开始逐渐加快。请分析反应逐渐加快的可能原因
_______________________________________________________________________。
（2）另称取粗铁粒10 g放入某浓度硝酸中，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。为了探究溶液X中铁元素的价态,同学甲设计如下实验：有药品和仪器：0.1mol·L^-1 KSCN溶液；0.1 mol·L^-1 KI溶液；0.2 mol·L^-1酸性高锰酸钾溶液；氯水等；试管和滴管
请你设计简单实验，探究上述猜想是否正确，填写下列实验报告：

实验步骤	现象	结论	离子方程式
第一步	取2-3 mL溶液装于试管，向试管中加入几滴KSCN溶液。
第二步		若溶液紫色褪去，则溶液含有Fe^2+； 若无明显变化，则不含Fe^3+。

探究二  为了探究气体Y的成分，同学乙设计了如下装置（不考虑NO₂转化为N₂O₄）

(3)装置乙的作用：                                                 。
（4）装置丙收集到满气体后，通过气泡鼓入空气后，有红棕色气体生成，能否确定
气体Y中含NO？说明理由。
________________________________________________________________________。
(5) 同学丁为了探究气体Y的组成，将224mL气体Y通入足量的NaOH溶液中，气体被完全吸收，所得溶液再用0.15 mol·L^-1酸性KMnO₄溶液滴定，消耗20 mLKMnO₄溶液。
则气体Y中NO、NO₂的体积比为           。
（已知2NO₂+2NaOH＝NaNO₃+NaNO₂+H₂O和NO₂+NO+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O）

为研究盛装浓硫酸的铁质材料(碳素钢)与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动：
[实验]
称取铁钉5.6g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除外还可能含有。若要确认其中的，应选用
          (选填序号）。
a.KSCN溶液和氯水   b.铁粉和KSCN溶液     c.浓氨水    d.酸性溶液
②乙同学取448mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，
发生的反应式为：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄
然后加入足量溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中 的体积分数为            。
[提出猜想]
分析上述实验中体积分数的结果，同学们认为气体Y中还可能含量有其它气体并作如下猜想：
猜想一：Y气体中可能含有H_2；
猜想二：
猜想三：
[设计实验，验证猜想]
为验证以上猜想，同学们准备用下列装置设计探究实验（装置可重复使用，夹持仪器省略）。
   
①实验装置的连接顺序为A→____→_____→ F →____→______→F（填字母）。
②装置B中试剂的作用是           。
③猜想一的理由是                                       （用化学方程式表示）。
④）如果猜想一成立，预计实验现象应该是                             ___     。

理论上，SO₂能发生类似CO₂与澄清石灰水作用的反应，但在通常实验中，将SO₂通入澄清石灰水却没有看到类似CO₂那样先浑浊后澄清的现象。针对这一问题，研究性学习小组开展了探究性实验。

I．用图A所示的装置来分别做CO₂、SO₂与澄清石灰水的反应实验，结果通人CO₂可看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO₂没看到浑浊现象。
Ⅱ．用图B的装置，将气体收集在注射器里，缓慢地将气体一个气泡一个气泡地通入澄清石灰水中，无论CO₂还是SO₂都能看到“先变浑再澄清”的现象。当以相同速率分别通人CO₂或SO₂，通入SO₂产生现象明显比通入CO₂产生现象快。
回答下列问题：
（1）通过上述I、Ⅱ实验，可以确定，将足量SO₂缓慢通人澄清石灰水，依次发生的反应有：（用离子方程式表示）       ；          。
（2）实验I中，通人SO₂不能出现浑浊的原因可能是：         。
（3）实验Ⅱ中，同速率分别通入CO₂或SO₂，SO₂产生现象比CO₂快的相关因素有  。
①SO₂在水中溶解度比CO₂大。
②相同状态下，SO₂的密度比CO₂的密度大。
③亚硫酸酸性比碳酸强，在同温度、同体积的溶液中，l mol亚硫酸电离产生的H⁺离子浓度大于l mol碳酸电离产生的H⁺离子浓度。
④SO₂有毒和刺激性气味，CO₂无毒和无刺激性气味。
⑤相同条件下，1 mol SO₂与足量石灰水反应生成CaSO₃的速率大于1 mol CO₂与足量石灰水反应生成CaCO₃的速率。
⑥相同条件下，1 molCaSO₃被1mol SO₂（形成的H⁺离子）溶解形成可溶性Ca(HSO₃)₂
的速率大于1molCaCO₃被1molCO₂（形成的H⁺离子）溶解形成可溶性Ca(HCO₃)₂的速率。

化学实验是实现科学探究的重要途径。请将下列有关实验的问题填写完整。
（1）下图是探究氯气性质的部分实验装置。实验室可用浓盐酸与二氧化锰共热来制取氯气，同时生成二氯化猛（MnC1₂）和水，该反应的化学方程式为         ；实验时，A装置中的KI淀粉试纸变蓝色，其原因是       ；B装置中可观察到的现象是       ；C装置中NaOH溶液的作用是               ，有关反应的离子方程式为            。

（2）某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氨气，并探究氨气与氧化铜反应的性
质（已知：2NH₃+3CuON₂+3H₂O+3Cu）。

请从上图中选用所需的仪器组成一套装置制取氨气，并使氨气与氧化铜反应，同时证明该反应有水生成。下表是按仪器的连接顺序由上至下依次填写的，请将该表补充填写完整。

选用的仪器（填字母）	加入的试剂	作用
		反应器（或发生气体）
C
	氧化铜	使氨气与氧化铜反应

 

某课外兴趣小组的同学向Na₂SiO₃溶液中滴加盐酸，预计会生成H₂SiO₃胶体，用激光笔照射会出现“丁达尔现象”。但令人意想不到的是，试管中在出现硅酸胶体的同时也出现了大量气泡，为什么会出现这种现象呢？甲乙两同学进行了大胆的推测。
甲同学推测是生成了硅酸胶体，造成HCl在溶液中的溶解度变小，最终从溶液中逸出；
乙同学咨询了实验员得知这瓶Na₂SiO₃溶液已经放置很长一段时间，他推测溶液可能已经变质，故导致以上现象的出现。
（1）请设计一个最简单的实验验证甲同学的推测是否正确：                    ；
（2）乙同学取这瓶久置的硅酸钠溶液，用激光笔照射，发现有光柱出现，说明在这瓶硅酸钠溶液中已经有             胶体生成。推测产生的气体可能是         ，然后乙同学又做了两个实验进行验证：
I取少量该瓶溶液，向其中滴加         ，并检验产生的气体。请写出检验该气体的常用方法：                                ；
II取硅酸钠固体，配成饱和溶液，现配现用，滴入盐酸，观察现象；
通过以上实验，证明了乙同学观点，请写出所对应的化学反应方程式：
                     、                    ；
该小组同学还发现按教材所述的操作方法和条件制备硅酸胶体，有时需要很长时间才能使溶胶慢慢凝聚，甚至不易形成凝胶，效果很不理想。因此，该组同学又对实验条件和操作进行探究，相关实验数据如下表：

	硅酸钠溶液浓度	盐酸浓度	试剂加入顺序	出现凝胶时间（s）
实验1	饱和溶液	1：2（盐酸和水体积比，下同）	将Na2SiO3溶液滴加到稀盐酸中	21
实验2	稀溶液（1体积饱和溶液和3体积水混合）	1：2	将稀盐酸滴加到Na2SiO3溶液中	38
实验3	饱和溶液	1：4	将Na2SiO3溶液滴加到稀盐酸中	10
实验4	稀溶液（1体积饱和溶液和3体积水混合）	1：4	将稀盐酸滴加到Na2SiO3溶液中	50

该组部分同学通过实验得出结论：使用饱和Na₂SiO₃溶液和稀盐酸，将Na₂SiO₃溶液滴加到稀盐酸中效果较好。但该组另外一部分同学认为基于限定的条件，该探究实验设计组数不够，不能保证结论的准确性，要使实验具有说服力至少要做组实验。

已知某白色混合物粉末中含有CuSO₄、K₂SO₄、NH₄HCO₃、NH₄Cl、NaCl五种物质中的两种，且物质的量之比为1:1。请完成下述探究混合物组成的实验。
限选的仪器、用品和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药匙、酒精灯、火柴、试管夹、镊子；红色石蕊试纸、淀粉碘化钾试纸；1mol/L硫酸、1mol/L硝酸、1mol/L盐酸、1mol/L NaOH溶液、Ba(NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液、蒸馏水。
（一）初步探究
取适量固体混合物于烧杯中，加入蒸馏水搅拌，混合物完全溶解，得到无色透明溶液A，同时闻到有轻微的刺激性气味。用胶头滴管取少量溶液A于试管中，再滴加稀硝酸，溶液中有无色气泡产生；继续滴加过量稀硝酸至溶液中不再产生气泡，得到无色透明溶液B。
（1）上述实验可以得到的初步结论是
                                                            。                           
（二）进一步探究
（2）请设计实验方案进一步确定该固体混合物的组成。叙述实验操作、预期现象和结论。

实验操作	预期现象和结论

 

甲酸为不溶于水易溶于乙醇的无色晶体，苯酚常温下能溶于水，易溶于酒精。酸性强弱为：盐酸>苯甲酸>碳酸>苯酚>碳酸氢钠。现有苯甲酸、苯酚一起溶于乙醇所得的混合液，设计一个简单的实验方案，把这三种物质分离为各自的纯净物。按分离的先后顺序的多种可能方案：
方案一：按酸性由弱到强顺序分离
方案二：按酸性由强到弱顺序分离；
……
供选择试剂：①10%氢氧化钠溶液②37%盐酸③Na₂CO₃溶液④NaHCO₃溶液⑤大理石⑥KMnO₄溶液⑦生石灰⑧10%H₂SO₄
（1）      甲同学按实验方案一进行，请填写相关内容。

实验步骤	写出相应的离子方程式
①取试样加入足量10%的NaOH溶液，充分振荡后再将反应混合物倒入蒸馏烧瓶中蒸馏得到乙醇、水的混合物和产品A	①OH^-+C6H5-OH→C6H5O^-+H2O ②
②向步骤①的馏分中加入足量的生石灰，再次蒸馏浓缩，蒸气冷凝后得乙醇。	CaO+H2O=Ca(OH)2
③向产品A中通入足量CO2，静置后分液得    和溶液B。
④再向溶液B中加入足量       、静置、过滤后可得苯甲酸。

      （2）方案一中需要蒸馏操作，该操作需要的仪器除了铁架台、酒精灯、石棉网、接液管、锥形瓶和连接导管、橡胶塞外还要有                            。
（3）方案一需要制取CO₂应选用下述哪种装置              （填符号），该装置检验气密性的方法是                                      。

某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。（相对原子质量Fe：56）

a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入200mL 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解。
（一）气体产物成分探究
①实验前如何检查该装置的气密性                               。
②燃烧红磷的目的是                                  。
③为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是___________________。
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物只有+3价铁；
假设2：                                                   ；
假设3：                                                  。
（2）设计实验：分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象。推测实验现象与结论：
①若现象为：                                    ，则假设1正确；
②若现象为：                                     ，则假设2正确；
③若现象为：                                     ，则假设3正确。
（3）a值范围为                             。

某校化学兴趣小组设计了图示实验装置（图中省略了夹持仪器）来测定某铁碳合金中铁的质量分数。

⑴ m克铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是
①常温下碳与浓硫酸不反应；②      。
⑵写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式      。
⑶B中的现象是：      ；C的作用是：      。
⑷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)。
⑸甲同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，请你写出可能的原因：      。
⑹最后对所得测量结果进行评价，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)      。

维生素C对维持人体正常生理功能有重要作用，其分子式是C₆H₈O₆ ，水溶液呈酸性，高温或较长时间受热易损耗。许多新鲜水果、蔬菜、乳制品中都含有丰富的维生素
C，例如：新鲜橙果中的橙汁液中含维生素C浓度在500 mg·L^－1左右。
某化学兴趣小组对标有“纯天然鲜橙原汁”的某市售橙汁中维生素C的含量进行了测定，请填写如下相关空白：
实验目的：测定市售××牌软包装纯天然鲜橙原汁饮料中维生素C的含量。
实验原理：C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2 H⁺ + 2 I^－。
实验用品和试剂：
部分可能用到的仪器如下：
                                      
A                  B                    C
试剂：浓度为1.50×10^－4mol·L^－1的标准碘（水）溶液，指示剂，蒸馏水等。
实验过程：
（1）洗涤仪器，检查是否漏液，用标准液润洗后装好标准液待用。在此步操作中，需用蒸馏水洗涤并需用标准液润洗的仪器有          （从上述A、B、C仪器中选择，填编号）。
（2）打开一袋橙汁包，目测：颜色——橙黄色，澄清度——好。准确量取20.00mL该汁液加入烧杯中溶解,并用100 mL      (填仪器名称)定容配成100 mL稀橙汁。取洁净的     （从上述A、B、C仪器中选择，填编号），用上述稀橙汁润洗2～3次，并用该仪器取25.00mL稀橙汁入       中（从上述A、B、C仪器中选择，填编号），再加入约10mL蒸馏水充分摇匀，然后向其中加入2滴指示剂，应加指示剂的名称是        溶液。
（3）用左手操作滴定管，右手摇动锥形瓶，眼睛注视                       。滴定至终点时的现象是                                 。
（4）重复上述实验。
（5）数据记录和处理：

实验次数	稀橙汁体积（mL）	滴定用标准碘（水）溶液(mL)
1	25.00	23.10
2	25.00	23.00
3	25.00	22.90

    从实验数据可知,该橙汁饮料中维生素C的含量为           mg·L^－1
（6）假定该小组成员滴定终点时读数皆为俯视读数，则测定结果         （选填“偏高”或“偏低”或“无影响”）

某化学课外活动小组设计实验探究氮的化合物的性质，装置如下图所示(A装置未画出)，其中A为气体发生装置。A中所用试剂，从下列固体物质中选取：①NH₄HCO₃、②NH₄Cl、③Ca(OH)₂、④NaOH。

检查装置气密性后，先将C处铂丝网加热至红热，再将A处产生的气体通过B装置片刻后，撤去C处酒精灯，铂丝继续保持红热，F处铜片逐渐溶解。
(1)实验室制取A中气体时若只用一种试剂，该试剂是_________________(填代表备选试剂的序号)；此时A中主要的玻璃仪器有__________________________________(填名称)。
(2)下面关于A中所用试剂的说法正确的是___________________。
A.施用该物质会大大提高粮食产量而对环境无影响
B.向该物质的溶液中加入足量氢氧化钡溶液发生反应的离子方程式为：NH₄⁺ + OH^– = NH₃•H₂O
C.可通过加热方法区别该试剂和(NH₄)₂SO₄
D.工业上用NH₃等合成该物质的过程可称为氮的固定
(3)装置C中发生催化氧化反应的化学方程式为_________________________，装置E发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(4)假设A、B中的药品充足，则装置F中可以观察到的现象有________________________
_____________________________________________________________________。
(5)指导老师从安全与环保角度考虑，指出该装置有两处明显的缺陷，请你提出修改建议：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

某研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将铝片(不除氧化膜)投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡。触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性。若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。
⑴铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是       。
A．氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强
B．硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化
C．氯离子能破坏氧化铝表面薄膜,而硫酸根离子不能
D．生成氯化铝溶于水,而生成硫酸铝不溶于水
请设计一个简单实验验证你的选择：                  。
⑵铝片表面出现的暗红色物质的过程中发生的离子反应方程式是     。用离子方程式解释产生气泡的原因：         。
⑶放出的气体是     ,请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是                                        。(写出一点即可)
⑷某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是          。
A．用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中
B．把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中
C．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片
D．在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中
⑸除去氧化铝的铝片与铜片为电极，在X电解质溶液中构成原电池，列表如下：

选项	铝电极	电解质	负极反应	正极反应
A	正极	NaOH	Al-3e^-＝Al^3+	2H2O+2e^-＝2OH^-+H2↑
B	负极	稀盐酸	2Al-6e^-=2Al^3+	6H^++6e^-＝3H2↑
C	正极	浓硝酸	Cu-2e^--＝Cu^2+	2NO3^-+4H^+-4e^-＝2NO2↑+2H2O
D	负极	稀硝酸	Cu-2e^-＝Cu^2+	2NO3^-+8H^+＝2NO↑+4H2O+6e^-

其中正确的是    ，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与 ________ 有关。

为测定粗氧化铜（其中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）中CuO的质量分数，并制取无水硫酸铜，某化学活动小组进行了下列实验：

已知Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺三种离子在溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，下列实验装置不可能用到的是       （填字母），装置d中仪器A和B的名称分别为                                  。

（2）溶液A中所含溶质的化学式为                                     。
（3）步骤②发生反应的离子方程式为                                      。
（4）沉淀II的化学式为                 。
（5）粗氧化铜样品中CuO的质量分数为                        。（列出计算式）

(本题共14分)（每空2分） 工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是                        。
（2）另称取铁钉6.0g放入15.0ml．浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺。若要确认其中的Fe²⁺，应先用          ( 选填序号）
a．KSCN溶液和氯水    b．铁粉和KSCN溶液   c．浓氨水    d．酸性KMnO₄溶液
（3）分析上述（2）实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。

装置B中试剂的作用是                   
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是                    （用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于             （选填序号）。
a． A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间
（6）如果气体Y中含有Q气体，预计实验现象是                                    。
（7）如果气体Y中含有H₂气体，预计实验现象是                                   。