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

(16分)某兴趣小组利用以下实验装置模拟工业炼铁的主要过程：

（1）装置甲中发生的反应为：HCOOH(甲酸)CO↑+H₂O。已知甲酸是一种无色有刺激性气味的液体。制取一氧化碳时应该              （填字母）。
a．将甲酸滴入浓硫酸     b．将浓硫酸滴入甲酸     c．将甲酸与浓硫酸混合后加入
（2）请按合适的顺序连接好以下装置：甲→（   ）→（   ）→（   ）
（3）丙装置中碱石灰的作用是                          。
（4）实验将近完成时，熄灭装置甲、乙、丁中酒精灯的先后顺序为          。
（5）为了探究影响反应产物的外界因素，在Fe₂O₃，与CO反应部位，该小组同学分别用酒精灯和酒精喷灯进行了两次实验，结果如下：

加热方式	通CO加热 时间／min	澄清石灰水变 浑浊时间／min	产物颜色	产物能否全部 被磁铁吸引
酒精灯	30	5	黑色	能
酒精喷灯	30	1	黑色	能

①甲同学猜想黑色产物中可能含有碳单质。乙同学排除了该可能，他提出的两种理由是：    、    。
②丙同学查找资料发现，Fe₃O₄也能被磁铁吸引，对黑色产物成分提出以下三种假设：i．全部为铁；ii．        ；iii．           。
③通过进一步定量实验，黑色产物所含元素组成和质量分数如下：

样品序号	加热方式	元素组成和质量分数
产物样品I	酒精灯	w(Fe)=74.4％、w(O)=25.6％
产物样品II	酒精喷灯	w(Fe)=100％

样品I的成分及质量分数为                      。

某同学设计实验以探究元素性质的递变规律，实验装置如图所示。

实验Ⅰ：根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律。
已知A装置的烧瓶里装有大理石，分液漏斗里装有稀HNO₃，B装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，装置C中装有Na₂SiO₃溶液，试回答：
（1）A中反应的离子方程式为____________________，C中可观察到的现象是________。
（2）B装置的作用是__________________________________________________________。
（3）根据实验现象推知，碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是________，由此得出碳、硅、氮三种元素非金属性的强弱顺序是________。
实验Ⅱ：已知常温下高锰酸钾与浓盐酸混合可产生氯气，利用该装置探究氯和溴元素的非金属性强弱。
（4）写出B装置中发生反应的离子方程式：_______________________________________。
（5）C装置的作用是_________________________________________________________。
（6）实验结论：氧化性：____________________，非金属性：____________________。

（共10分）某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律。
（Ⅰ）为了用实验的方法验证镁和铝的金属性强弱，学生甲和学生乙分别设计了两种不同的方法：
方案一：学生甲用水作试剂，比较镁和铝与水反应的情况
方案二：学生乙用稀盐酸作试剂，比较镁和铝与稀盐酸反应的情况
回答下列问题：
（1）以上两实验方案实验现象较为明显的是方案              。
（2）学生乙在实验中取了一段黑色的镁带，投入稀盐酸中，现象不十分明显，请分析原因                                                       。
（3）学生丙另辟蹊径，不用镁、铝的单质，而用镁、铝的可溶盐及一些其它化学试剂，进行实验也得出正确的结论，简述学生丙用的是什么方法？
（Ⅱ）学生丁设计了下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。他设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成。

（1）A写出所选用物质的化学式：
A：                       ，
B：                       。
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：                          。

某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如下表所示：

实验编号	锌的状态	反应温度/℃	收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ	薄片	15	200
Ⅱ	薄片	25	90
Ⅲ	粉末	25	10

（1）该实验的目的是探究________、________对锌和稀盐酸反应速率的影响；
（2）实验Ⅰ和Ⅱ表明________，化学反应速率越大；
（3）能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是________和________；
（4）请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响：____________________。

硫代硫酸钠与稀硫酸的反应为：Na₂S₂O₃＋H₂SO₄＝Na₂SO₄＋S↓＋SO₂↑＋H₂O。某实验兴趣小组用如下图所示的实验装置探究外界条件对化学反应速率的影响(加热仪器和夹持仪器均已省略)

（1）实验目的：
装置甲，探究浓度对化学反应速率的影响；装置乙，探究      对化学反应速率的影响。
（2）装置乙中的加热方法称为        加热，该加热方法具有          、        等优点。
（3）通过甲、乙装置，分别进行了四组实验，数据记录如下，并经分析得出相关结论：

实验组号	温度	Na2S2O3		H2SO4		加入H2O 的体积	出现沉淀 所需时间
		体积	浓度	体积	浓度
Ⅰ	0^OC	5mL	0.1mol/L	10mL	0.1mol/L	5mL	8s
Ⅱ	0^OC	5mL	0.1mol/L	5mL	0.1mol/L	10mL	12s
Ⅲ	30^OC	5mL	0.1mol/L	5mL	0.1mol/L	10mL	4s
Ⅳ	30^OC	5mL	0.2mol/L	5mL	0.2mol/L	10mL	2s

结论1：                                                                  ；
结论2：                                                                  。

氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如下图所示的装置。

（1）若分液漏斗中氨水的浓度为9.0mol·L^－1，配制该浓度的氨水100mL，用到的玻璃仪器有100mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、         。
（2）甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，烧瓶内固体X的名称为        。
（3）乙装置的作用是      ；写出受热时丙装置发生反应的化学方程式为        。
（4）当戊中观察到            现象，则说明已制得硝酸。某同学按上图组装仪器并检验气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因           。如何改进装置          。
（5）改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是        ；为测定试管丁内硝酸溶液的浓度，从中取10mL溶液于锥形瓶中，用0.1 mol·L^－1的NaOH溶液滴定。滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，请选择排出气泡的正确操作是          。

(14分）某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO₂发生反应，推测活泼金属钠也能与CO₂发生反应，因此实验小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究（尾气处理装置已略去）。
已知：常温下，CO能使一些化合物中的金属离子还原。例如：PdCl₂+CO+H₂O=Pd↓+CO₂+2HCl，反应生成黑色的金属钯，此反应也可用来检测微量CO的存在。

请回答下列问题：
（1）为了使制气装置能“随开随用，随关随停”，上图A处制取CO₂气体应选用的装置是         （填写“I”、“II”或“III”）,其离子方程式是                。装置B和C中应盛放的试剂分别是          ，         。
（2）观察实验装置图可知Na与CO₂反应的条件是         ，检查装置的气密性完好并装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是               ，这步操作的目的是     。
（3）假设CO₂气体为足量，在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况，请分析并回答问题：
①若装置F中溶液无明显变化，装置D中生成两种固体物质，取少量固体生成物与盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是             。
②若装置F中有黑色沉淀生成，装置D中只生成一种固体物质，取少量该固体与盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是               。
（4）请判断②中D装置生成固体的成分是钠的        （填“正盐”或“酸式盐”）。请用文字简要说明理由                                      。

某研究性小组探究乙酸乙酯的反应机理，实验如下：
CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O
投料      1  ：   1       CH₃COOH转化率     65%
1  ：  10       CH₃COOH转化率     97%
(在120 ℃下测定)

已知：相关物理性质（常温常压）

	密度g/mL	熔点/℃	沸点/℃	水溶性
乙醇	0.79	-114	78	溶
乙酸	1.049	16.2	117	溶
乙酸乙酯	0.902	−84	76.5	不溶

合成反应：
在三颈瓶中加入乙醇5 mL，硫酸5 mL，2小片碎瓷片。漏斗加入乙酸14.3 mL ，乙醇20 mL。冷凝管中通入冷却水后，开始缓慢加热，控制滴加速度等于蒸馏速度，反应温度不超过120 ℃。
分离提纯：
将反应粗产物倒入分液漏斗中，依次用少量饱和的Na₂CO₃溶液、饱和NaCl溶液、饱和CaCl₂溶液洗涤，分离后加入无水碳酸钾，静置一段时间后弃去碳酸钾。最终通过蒸馏得到纯净的乙酸乙酯。
回答下列问题：
（1）酯化反应的机理
用乙醇羟基氧示踪

用醋酸羟基氧示踪

含氧18水占到总水量的一半，酯也一样。这个实验推翻了酯化反应为简单的取代反应。请你设想酯化反应的机理             。
（2）酯化反应是一个可逆的反应，120 ℃时，平衡常数K=                  。
（3）如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是________(填正确答案标号)。
A．立即补加      B．冷却后补加      C．不需补加       D．重新配料
（4）浓硫酸与乙醇如何混合？                                           。
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸馏速度目的是？               。
（6）蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？                               。
饱和的Na₂CO₃溶液洗涤除去乙酸。如何判断是否除净？                        。
用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na₂CO₃溶液，为什么不用水？                 。

（本题共14分）亚氯酸钠（NaClO₂）是一种应用非常广泛的高效漂白剂和氧化剂。某化学兴趣小组同学利用课余时间展开对漂白剂亚氯酸钠（NaClO₂）的研究。
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体
已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体的是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。Ba(ClO₂)₂可溶于水。利用下图所示装置进行实验。

（1）装置①的作用是                    装置③的作用是                     。
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为                        。
（3）从装置④反应后的溶液获得晶体NaClO₂的操作步骤为：
①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③           ；④低于60℃干燥，得到成品。
（4）设计实验检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄，操作与现象是：取少量晶体溶于蒸馏水，                                                     。
实验Ⅱ：测定某亚氯酸钠样品的纯度。
设计如下实验方案，并进行实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（已知：ClO₂^－+ 4I^－+4H⁺ =2H₂O+2I₂+Cl^－）。将所得混合液配成100mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL（已知：I₂ +2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）。
（5）滴定中使用的指示剂是      ，达到滴定终点时的现象为                。
（6）样品中NaClO₂的质量分数为     （用含m、c、V的代数式表示，式量：NaClO₂  90.5）。

三草酸合铁酸钾晶体K₃[Fe(C₂O₄)₃]×3H₂O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L^-1 HNO₃、1.0 mol·L^-1 盐酸、1.0 mol·L^-1 NaOH、3% H₂O₂、0.1 mol·L^-1 KI、0.1 mol·L^-1 CuSO₄、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
（1）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃。验证固体产物中钾元素存在的方法是     ，现象是      。
（2）固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1：全部是铁单质；假设2：              ；假设3：              。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：	部分固体不溶解
步骤2：
步骤3：继续步骤2中的（2），进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中，滴加过量HCl后，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN。

 

亚硝酸钠（NaNO₂）是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量，某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料知道：
①2NO + Na₂O₂ = 2NaNO₂
②2NO₂ + Na₂O₂ = 2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可将NO₂^－氧化为NO₃^－，MnO₄^－还原成Mn²⁺。
Ⅰ.产品制备与检验：用如下装置制备NaNO₂：

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并标出电子转移
的方向和数目                          。
（2）B装置的作用是                              。
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为制备纯净NaNO₂应在B、C装置间增加一个装置，请在框内画出增加的装置图，并标明盛放的试剂。

（4）试设计实验检验装置C中NaNO₂的存在（写出操作、现象和结论）                。
Ⅱ.含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（5）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是        （双项选择）。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗  
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定终了仰视读数                        
D．滴定终了俯视读数
（6）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数                    。
（结果保留4位有效数字）

已知氨气具有还原性，某校化学兴趣小组为了探究氨气能否和氢气一样还原金属氧化物，设计如下实验装置(夹持装置未画)，请回答下列问题：

（1）仪器E的名称是____；F中的试剂最好是___（选填下列字母编号）。
A．饱和NH₄Cl溶液        B．稀NaOH溶液        C．CaO
（2）有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气，你认为他能否达到目的？_________（填“能”或“否“），理由是_____________________。
（3）若氨气与金属氧化物M_xO_y反应生成M、N₂、H₂O，通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。
①按气流方向各仪器接口的顺序为（装置可重复使用）：
a→____→____→b→c→____→____→____→____。
②实验中多余的NH₃需吸收处理。以下各种尾气吸收装置（a、b、d装置中盛放的均是水）中能起到吸收氨气作用的是________。

③若实验中准确称取金属氧化物的质量为ng，完全反应后，测得生成水的质量为mg，则M的相对原子质量为__________(用含x、y、m、n的式子表示)。
（4）若金属氧化物M_xO_y为CuO。有同学认为：NH₃与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu₂O。已知：Cu₂O是一种碱性氧化物；在酸性溶液中，Cu⁺的稳定性比Cu²⁺差（2Cu⁺＝Cu+Cu²⁺）。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O：________。

某研究性学习小组用下列装置(铁架台等支撑仪器略)探究氧化铁与乙醇的反应，并检验反应产物。

（1）装入试剂之前，需要进行什么操作：                             ；为快速得到乙醇气体，可采取的方法是                              ；若实验时小试管中的溶液已经开始发生倒吸，你采取的措施是_________(填写编号)；
a．取下小试管               b．移去酒精灯
c．将导管从乳胶管中取下      d．以上都可以
（2）盛Cu(OH)₂悬浊液的试管中可能出现的现象为___________________。
（3）如图实验，观察到红色的Fe₂O₃全部变为黑色固体(M)，充分反应后停止加热。为了检验M的组成，进行下列实验。

①M能被磁铁吸引；加入足量稀硫酸，振荡，固体全部溶解，未观察到有气体生成；
②经检验溶液中有Fe²⁺和Fe³⁺；
关于M 中铁元素价态的判断正确的是              (填写编号)。
a．一定有+3价和+2价铁，一定无0价铁    b．一定有+3价、+2价和0价铁
c．一定有+3价和0价铁，一定无+2价铁    d．一定有+3和+2价铁，可能有0价铁
（4）若M的成份可表达为Fe_XO_Y，用CO还原法定量测定其化学组成。称取a g M样品进行定量测定，实验装置如上图，步骤如下。
①组装仪器；②点燃酒精灯；③加入试剂；④打开分液漏斗活塞；
⑤检查气密性；⑥停止加热；⑦关闭分液漏斗活塞；⑧……。
正确的操作顺序是__________(填写编号)
a．①⑤④③②⑥⑦⑧            b．①③⑤④②⑦⑥⑧
c．①⑤③④②⑥⑦⑧             d．①③⑤②④⑥⑦⑧
实验装置中盛水的仪器名称是              ；试剂X为              。
（5）若实验中每步反应都进行完全，反应后M样品质量减小b g，则Fe_XO_Y中＝_____。

(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⁺。

某研究性学习小组将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入MgSO₄溶液中得到白色沉淀。甲同学认为两者反应只生成MgCO₃一种沉淀；乙同学认为这两者相互促进水解，只生成Mg(OH)₂一种沉淀；丙同学认为生成MgCO₃和Mg(OH)₂两种沉淀。(查阅资料知：MgCO₃和Mg(OH)₂均不带结晶水)
（1）按照乙同学的理解Na₂CO₃溶液和MgSO₄溶液反应的化学反应方程式为__      _____；
在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作为①过滤②洗涤③干燥。
（2）请用下图所示装置，选择合适的实验装置和必要的试剂，证明沉淀物中只有碳酸镁。

各装置连接顺序为__________________(用装置编号表示)；
②装置C中装有试剂的名称是______________；
③能证明生成物中只有MgCO₃的实验现象是                           _______。
（3）若Mg(OH)₂和MgCO₃两者都有，可通过下列所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成。

实验结束时通入过量的空气的作用________________    。
A装置和E装置的共同作用是__________________________。
实验过程中测定的数据有：W₁：样品的质量，W₂：反应后装置B中残渣的质量，W₃：反应生成水的质量，W₄：反应生成二氧化碳的质量，为了测定其组成，至少需要其中          个数据，请将可能的组合填入下表中(每个空格中填一种组合，至少填5个)。