高中化学实验题

某化学实验室产生的废液中含有Fe^3＋、Cu^2＋、Ba^2＋、Cl^－四种离子，现设计下列方案对废液进行处理，以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。

（1）沉淀1中含有的金属单质是          。
（2）氧化时加入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为                           。
（3）下列物质中，可以作为试剂X的是      （填字母）。

A．BaCl2

B．BaCO3

C．NaOH

D．Ba(OH)2

（4）检验沉淀2洗涤是否完全的方法是                                  。
（5）制备氯化铁晶体过程中需保持盐酸过量，其目的是                       。
（6）由过滤2得到的滤液制备BaCl₂的实验操作依次为        、冷却结晶、        、洗涤、干燥。

【化学——选修3：物质结构与性质】目前半导体生产展开了一场“铜芯片”革命——在硅芯片上用铜代替铝布线，古老的金属铜在现代科技应用上取得了突破，用黄铜矿(主要成分为CuFeS₂)生产粗铜，其反应原理如下：

（1）基态铜原子的外围电子层排布为________，硫、氧元素相比，第一电离能较大的元素是________(填元素符号)。
（2）反应①、②中均生成有相同的气体分子，该分子的中心原子杂化类型是________，其立体结构是______________。
（3）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：CuSO₄溶液蓝色沉淀沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式_______________________；深蓝色透明溶液中的阳离子内存在的化学键类型有                 。
（4）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途，铜晶体中铜原子堆积模型为_____________；铜的某种氧化物晶胞结构如图所示，若该晶体的密度为d g/cm³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶胞中铜原子与氧原子之间的距离为________cm。((用含d和N_A的式子表示)。

【化学—选修2：化学与技术】(15分)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。
回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是             （填序号）。
①用混凝法获取淡水          ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种        ④改进钾、溴、镁的提取工艺
（2）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br₂+Na₂CO₃+H₂O→NaBr + NaBrO₃+NaHCO₃，吸收1mol Br₂时，转移的电子数为         mol。
（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：

离子	Na^+	Mg^2+	Cl^-	SO4^2-
浓度/g/L	63.7	28.8	144.6	46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为          ，产品2的化学式为        ，1L浓海水最多可得到产品2的质量为      g。
（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为                  ；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式                         。

氯化铁是常见的水处理剂，工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如下：

（1）试写出吸收塔中吸收剂Q(FeCl₂)反应的离子方程式：                                 。
（2）取0.5mL三氯化铁溶液滴入50mL沸水中，再煮沸片刻得红褐色透明液体，该过程可用离子方程式表示为___________________________________。
（3）六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度(g/100gH2O)	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

从FeCl₃溶液制得FeCl₃·6H₂O晶体的操作步骤是：加入少量盐酸、            、            、过滤、洗涤、干燥。
（4）常温下，若溶液的pH控制不当会使Fe³⁺沉淀，pH＝4时，溶液中c(Fe³⁺)＝             mol·L^－1。（常温下Ksp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39）。
（5）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取mg无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入淀粉指示剂并用c mol·L^―1 Na₂S₂O₃溶液滴定用去V mL。
（已知：I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－））
①滴定终点的现象是：                                                 。
②样品中氯化铁的质量分数为                                    （用字母m、c、V来表示）。
（6）用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl₃、FeCl₂和CuCl₂。
①若用电化学方法使废液再生。
阳极反应为：2Fe²⁺– 2e^－= 2Fe³⁺
阴极反应为：___________________
②若用化学方法，回收废液中铜的方法是（用反应式表示并简述操作要点）：______________

CuCl₂常用于颜料、木材防腐等工业，并用作消毒剂、媒染剂、催化剂。工业上用粗制的氧化铜粉末（含杂质FeO和SiO₂）来制取无水CuCl₂的流程如下：

已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺ 转化为相应的氢氧化物，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：

离子符号	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	2.5	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.7	6.7

（1）第②步反应的离子方程式为                                              。
（2）滤渣A的成分有         （填化学式），检验滤液C中的Fe³⁺ 离子是否除尽的方法是       。
（3）第④步蒸发操作必要的仪器有铁架台（含铁圈）、坩埚钳、石棉网、              。需要在氯化氢气流中蒸干制取无水氯化铜的原因是                             。
（4）称取30.250g已制得的无水CuCl₂产品（含少量FeCl₃杂质），溶于水中，加入过量的铁粉充分反应后过滤，得250mL滤液，量取25.00mL滤液于锥形瓶中，用0.100mol∙L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积平均为46.00mL，则该无水CuCl₂产品中CuCl₂的质量分数为       （用小数表示，计算结果保留2位小数）。

(15分)某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图示实验：

查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂等物质。请回答以下问题：
（1）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、     、     、     ；
（2）操作④的试管加入③中所得黑色滤渣，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定黑色固体为                   。
（3）操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测滤渣中还存在的物质为              。
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH₄Cl和ZnCl₂，
下面是他做完实验后所写的实验报告，请你写出其空白处的内容：

实验目的	操作	实验现象	结论
1、检验Cl^—	取少许滤液于试管中，      ,	,	含有Cl^—
2、检验NH4^+	取少许滤液于试管中，      ,	,	含有NH4^+
3、检验Zn^2+	取少许滤液于试管中，加入 稀氨水	先产生白色沉淀，继续加入氨水，沉淀又溶解	含有Zn^2+

（5）根据以上的实验报告，关于滤液的成分，你的结论是：      。通过一定的操作从滤液中得到固体溶质，若要将所得固体溶质中的物质加以分离，可用       法。

某小组探究Na₂CO₃和NaHCO₃的性质，实验步骤及记录如下：
Ⅰ.分别向盛有0.5 g Na₂CO₃固体、0.5 gNaHCO₃固体的烧杯中加入10 mL水（20℃），搅拌，测量温度为T₁；
Ⅱ.静置恒温后测量温度为T₂；
Ⅲ.分别加入10 mL 密度约为1.1 g/mL 20%的盐酸（20℃），搅拌，测量温度T₃。
得到下表的数据：

回答下列问题：
（1）NaHCO₃溶于水显______性，其原因是                      （用离子方程式表示）。
（2）根据试题后的附表判断：步骤Ⅰ中Na₂CO₃、NaHCO₃固体能否全部溶解_______（填“是”或“否”）。
（3）分析表1的数据得出：Na₂CO₃固体溶于水______，NaHCO₃固体溶于水______（填“放热”或“吸热”）。
（4）甲同学分析上述数据得出：Na₂CO₃和NaHCO₃与盐酸反应都是放热反应。
乙同学认为应该增加一个实验，并补做如下实验：向 盛 有10 mL水（20℃）的烧杯中加入10 mL_____，搅拌，测量温度为22.2℃。
（5）结合上述探究，下列说法正确的是__________。
A．NaHCO₃与盐酸的反应是吸热反应
B．不能用稀盐酸鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃固体
C．Na₂CO₃、NaHCO₃固体与稀盐酸反应的能量变化还与物质的溶解等因素有关
（6）丙同学为测定一份NaHCO₃和Na₂CO₃混合固体中NaHCO₃的纯度，设计了如下实验方案，其中不能测定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃质量分数的是（  ）
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba(OH)₂溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体。
若按A方案进行实验，则原混合物中NaHCO₃的质量分数为_____（用含a、b的代数式表示）
附表：溶解度表

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                           。
（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                ，为制备纯净NaNO₂作以下改进：                              。
（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）。

实验室从含碘废液（除H₂O外，含有CCl₄、I₂、I^－等）中回收碘，其实验过程如下：

（1）向含碘废液中加入稍过量的Na₂SO₃溶液，将废液中的I₂还原为I^－，其离子方程式为           ；该操作将I₂还原为I^－的目的是                。
（2）操作X的名称为            。
（3）氧化时，在三颈瓶中将含I^－的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl₂，在40⁰C左右反应（实验装置如图所示）。实验控制在较低温度下进行的原因是              ；锥形瓶里盛放的溶液为       。

（4）利用下图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂。

①a为电源的      （填“正极”或“负极”），阳极的电极反应式为      。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2－生成。该反应离子反应方程式为：                          ，中氧化剂与还原剂的物质的量之比为          。

硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域．工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等)生产ZnSO₄·7H₂O的一种流程如下：

（1）步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作。
①酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是       。
②过滤时为防堵塞，过滤装置需常用NaOH溶液清洗，其清洗原理是      (用化学方程式表示)。
（2）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)₃和MnO(OH)₂两种沉淀，该反应的离子方程式为       。
（3）步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是      。
（4）取28.70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。

①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行，其原因是    。
②在图中C点，680 ℃时所得固体的化学式为        (填字母序号)。
a．ZnO         b．ZnSO₄        c．ZnSO₄·H₂O        d．Zn₃O(SO₄)₂

某混合金属粉末，除Mg外，还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。所用试剂：样品、pH试纸、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。
背景资料：
①锌与铝性质相似，可以与NaOH溶液反应生成H₂和Na₂ZnO₂；
②Zn(OH)₂为白色固体，难溶于水，可溶于强碱和氨水。与氨水反应生成配合物［Zn(NH₃)₄］²⁺，该配合物遇强酸反应生成Zn²⁺、NH₄⁺
甲同学设计的实验方案如下：

（1）方案中试剂M是                ；沉淀A是               。
（2）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入             ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的                。
（3）若金属中含铝，则沉淀        （选填沉淀编号）的质量不为零；若金属中含锌，则沉淀        （选填沉淀编号）的质量不为零。若沉淀B、C的质量均不为零，则生成B的离子方程式为：           。
（4）乙同学对甲同学的方案做了如下改进：

沉淀D为     ，与甲同学的方案相比，此方案的优点                                 。
（5）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是             。

（6）上题中当沉淀质量最大时，溶液呈         （从下列选项中选填，下同）；当沉淀只有一种成分时，溶液可能呈         。
A．酸性      B．中性      
C．碱性       D．可能酸性，也可能碱性

二氧化硫和氯气是中学化学中的常见气体，探究二者的制法和性质是十分重要的课题。
（1）实验室可由多种途径制取SO₂。
途径I：Na₂SO₃固体与较浓的硫酸（约70%）反应制取；
途径II：铜与浓硫酸加热制取。
写出途径II的化学反应方程式：                                          。
若将Cu改为Zn，发现除得到SO₂外还有得到一种气体，该气体可能为      。写出生成该气体的离子方程式                                          。
（2）如图是用KMnO₄与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

已知：2 KMnO₄+16HCl（浓）= 2KCl+2MnCl₂₊5Cl₂↑+8H₂O。：
B的作用为：                           ；
C的作用为：                            ；
如要得到较为纯净的氯气可怎么改进该装置：                           。
（3）某同学设计用如下装置探究二氧化硫、氯气的化学性质。

通过控制弹簧夹a、b，向装置A中分别通入不同气体，请完成如下问题：
①若要证明SO₂的漂白性，X为     ，操作为            ，现象为                            。
②若关闭a，打开b，若X为紫色石蕊试液，则A中的现象为：                   ，原因是              。
③若同时打开a、b，且通入的气体体积比为1:1，若X为紫色石蕊试液，则A中的现象为                 ，与②现象不同的原因是                       （书写相应的化学方程式）。

某混合金属粉末，除Mg外，还含有Al、Zn中的一种或两种，含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。所用试剂：样品、pH试纸、稀H₂SO₄、NaOH溶液、稀NH₃·H₂O。
背景资料：
①锌与铝性质相似，可以与NaOH溶液反应生成H₂和Na₂ZnO₂；
②Zn(OH)₂为白色固体，难溶于水，可溶于强碱和氨水。与氨水反应生成配合物［Zn(NH₃)₄］²⁺，该配合物遇强酸反应生成Zn²⁺、NH₄⁺
甲同学设计的实验方案如下：

（1）方案中试剂M是                ；沉淀A是               。
（2）操作Ⅰ的主要过程是：在滤液中逐滴加入             ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的                。
（3）若金属中含铝，则沉淀        （选填沉淀编号）的质量不为零；若金属中含锌，则沉淀        （选填沉淀编号）的质量不为零。若沉淀B、C的质量均不为零，则生成B的离子方程式为：         。
（4）乙同学对甲同学的方案做了如下改进：

沉淀D为      ，与甲同学的方案相比，此方案的优点                                 。
（5）某溶液中含有Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺和SO₄^2－等离子，向其中逐滴加入NaOH溶液，则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是             。

（6）上题中当沉淀质量最大时，溶液呈         （从下列选项中选填，下同）；当沉淀只有一种成分时，溶液可能呈         。
A．酸性      B．中性      
C．碱性       D．可能酸性，也可能碱性

常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。

实验中可能用到的数据：

实验步骤：①按体积比1：3配制浓硫酸与浓硝酸混合物40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL(13g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
④控制温度约为50℃，反应大约10 min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯的总质量13.60 g。
请回答下列问题：
（1）配制混酸的方法是_                  _。反应中需不断搅拌，目的是___________________。
（2）仪器A的名称是________，使用该仪器前必须进行的操作是_________。
（3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是_________。
（4）分离反应后产物的方案如下：

其中，操作1的名称为________，操作2中需要使用下列仪器中的________（填序号）。

A．冷凝管

B．酒精灯

C．温度计

D．分液漏斗

E．蒸发皿
（5）该实验中一硝基甲苯的产率为________（保留两位有效数字）。

(15分)三氯化磷（PCl₃）是合成药物的重要化工原料，可通过白磷和氯气化合得到。
已知：白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅；PCl₃遇O₂会生成POCl₃(三氯氧磷)；POCl₃能溶于PCl₃；POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解。实验室制取PCl₃的装置示意图和有关数据如下：

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g·cm^-3
白磷	44.1	280.5	1.82
PCl3	-112	75.5	1.574
POCl3	2	105.3	1.675

请回答：
（1）实验所需氯气可用MnO₂和浓HCl反应制取，反应离子方程式为                   ，实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有              。
（2）实验过程中有以下操作：①加入白磷②打开K₂③打开K₁④加热，正确的操作顺序为：        ，通入CO₂的目的是                。E烧杯中加入冷水的目的是            ，干燥管中碱石灰的作用是
（4）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等，先加入过量白磷除去PCl₅和过量白磷后，再除去PCl₃中的POCl₃可用        的方法有制备纯净的PCl₃。
（5）①已知亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，PCl₃与足量的NaOH溶液反应可生成两种正盐写出反应的化学方程式为                               。
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，再逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是         [已知K_sp(Ag₃PO₄)＝1.4×10^－16，K_sp(AgCl)＝1.8×10^－10]。