高中化学实验题

化学兴趣小组的同学设计实验探究浓硫酸与木炭反应后产生气体的成分。
（1）写出浓硫酸与木炭反应方程式，并标明电子转移的方向和数目：____________________。
【装置设计】组装如下的实验装置，然后进行实验探究。

（2）装入反应物之前，必须先                          。
（3）要验证产生的气体中含有CO₂，请在答题卡中完成图中虚线框内的装置简图，并标明试剂。
【实验探究】
（4）观察实验，完成实验现象的部分记录：

实验装置	①	②	③
实验现象		……

（5）实验装置②中品红溶液Ⅰ的作用                        ，III的作用                。

工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）的工艺流程如下：

（1）金属M为           ，操作1为            。
（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式表示）         ，加入氨水的作用是         。
（3）充分焙烧的化学方程式为             。
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是            ，90℃时Ksp（Li₂CO₃）的值为            。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol・L^－1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为           。

【化学－物质结构与性质】(13分)钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为:2Mn^2＋+5S₂O₈^2-+8H₂O 2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H^＋
（1）基态锰原子的核外电子排布式为        _。
（2）上述反应涉及的元素属于同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为       (填元素符号)。
（3）已知H₂S₂O₈的结构如图。

①H₂S₂O₈硫原子的轨道杂化方式为        。
②上述反应中被还原的元素为        。
③上述反应每生成1 mol MnO₄ ^-，S₂O₈^2- 断裂的共价键类型及其数目为        。
（4）一定条件下，水分子间可通过O一H．．．O氢键将从H₂O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体
①下图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为       。

②实验测得冰中氢键的作用能为18．8kJ·mol^-1，而冰的熔化热为5．0kJ·mol^-1，其原因可能是       。

亚氯酸钠(NaClO₂)是重要漂白剂。探究小组开展如下实验，回答下列问题：
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体按下图装置进行制取。

已知：NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。
（1）用50%双氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、烧杯外，还需要      （填仪器名称）；
（2）装置C的作用是                             ；
（3）装置B内生成的ClO₂气体与装置D中混合溶液反应生成NaClO₂，生成NaClO₂的反应方程式为       。
（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是                   ；
（5）反应后，经以下步骤可从装置D的溶液获得NaClO₂晶体。请补充完整操作iii。
i.55℃蒸发结晶；
ii.趁热过滤；
iii.           ；
iv.低于60℃干燥，得到成品。
实验Ⅱ：样品杂质分析与纯度测定
（6）上述实验制得的NaClO₂晶体中含少量Na₂SO₄。产生Na₂SO₄最可能的原因是      ；
a．B中有SO₂气体产生，并有部分进入D装置内
b．B中浓硫酸挥发进入D中与NaOH中和
c．B中的硫酸钠进入到D装置内
（7）测定样品中NaClO₂的纯度。测定时进行如下实验：准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO₂^－+ 4I^－+4H⁺ ＝2H₂O+2I₂+Cl^－，将所得混合液稀释成100mL待测溶液。取25.00mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL（已知：I₂ +2S₂O₃^2－＝2I^－+S₄O₆^2－）。
①确认滴定终点的现象是                 ；
②所称取的样品中NaClO₂的物质的量为               （用含c、V的代数式表示）。

CuCl是应用广泛的有机合成催化剂，可采取不同方法制取。
方法一 铜粉还原CuSO₄溶液

已知：CuCl难溶于水和乙醇，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+ 2Cl^－ [CuCl₃]^2－(无色溶液)。
（1）将废铜板浸入热的H₂SO₄溶液中，并通入空气，可以生成CuSO₄。该反应的离子方程式为           。
（2）①中，“加热”的目的是          ，当观察到       现象，即表明反应已经完全。
（3）②中，加入大量水的作用是              。
（4）潮湿的CuCl在空气中易发生水解和氧化。上述流程中，为防止水解和氧化所添加的试剂或采取的操作是              。
方法二 铜电极电解饱和食盐水（实验装置如图）

（5）阳极的电极反应式为              。
（6）实验开始时，阳极附近没有产生CuOH沉淀的原因是             。
（已知：K_sp(CuCl)＝1.2×10^-6，K_sp(CuOH)＝1.2×10^-14）

(12分)化学是一门以实验为基础的学科，试回答以下问题。

（1）选用装置甲、戊制取并收集少量氨气，氨气应从收集装置的   （填“长”或“短”）导管进气，写出利用该装置制备氨气的化学方程式                         。
（2）选用装置乙、丙制备少量一氧化氮气体，乙中塑料板上若放置大理石，则装置乙的作用是        ，丙中产生NO的离子方程式为                。
（3）二氧化氯(ClO₂)为A1级消毒剂，某研究小组利用丁装置制备ClO₂。
①在烧瓶中放入KClO₃和草酸(H₂C₂O₄)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加热。反应生成ClO₂、CO₂和一种酸式盐，则该反应中氧化产物与还原产物物质的量之比为  。
②温度过高时，二氧化氯的水溶液有可能引起爆炸。在反应开始前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其保持在60～80℃之间，丁装置中缺少的一种必需的玻璃仪器名称是                      。
③将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，加入少量的稀盐酸酸化过的氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为              。

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途：
①氯化铁做净水剂。请用离子方程式表示其原理____________        __________；
②工业上常用FeCl₃溶液腐蚀铜印刷线路板。这是利用了FeCl₃较强的__________性。
（2）吸收剂X的化学式为                     。为检验吸收剂是否已完全转化为FeCl₃溶液，有人设计用酸性高锰酸钾溶液，但很快被否定，理由是（用离子方程式表示）                。正确的检验方法是：取少量待测液，加入             （写化学式）溶液，若无深蓝色沉淀产生，则证明转化完全。
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH＋Na₂FeO₄ K₂FeO₄＋2NaOH，请根据相关反应原理分析反应能发生的原因                   。
（5）将粗K₂FeO₄产品经重结晶、过滤、           、          ，即得较纯净的K₂FeO₄。

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应式是                              ；
（2）石墨(C)极的电极反应式为                                ；
（3）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L，丙装置中阴极析出铜的质量为________g ；
（4）某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)₂的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)₂，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。

双安妥明是一种降血脂药物，主要用于降低血液中胆固醇浓度，安全，副作用小，其结构简式为：
已知：I．
II．
双安妥明的合成路线如下：

已知：C的分子式为C₄H₈，且有支链；
I能发生银镜反应且1molI能与2mol氢气发生加反应；
K的结构具有对称性．
试回答下列问题：
（1）双安妥明的含氧官能团_____________________（名称）它的分子式_________________。
（2）写出C的结构简式____________，C与氯气在催化剂条件下反应的方程式为：                   ；并写出产物名称___________________________。
（3）反应②的条件是            ，反应②的方程式为_______________________________________。
（4）I的结构简式为___________________________，H有_______个手性碳原子,写出K与F反应的化学反应方程式___________________________。

氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有      、      （填化学式）。
（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：
①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是            （写出化学式）。
②“还原”阶段，SO₃^2－将Cu^2＋还原得[CuCl₂]^－，完成下列离子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+     ＝[CuCl₂]^－+     +
③在稀释过程中存在下列两个平衡：
ⅰ [CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
当[CuCl₂]^－完成转化时（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥       。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是     （写一点）。
（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L^－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并       后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先        ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式：                。

(15分)ClO₂气体是一种常用的消毒剂，依据该反应制得
2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O。
I、已知：二氧化氯（ClO₂）的熔点为-59℃，沸点为11．0℃，易溶于水。ClO₂可以看做是亚氯酸（HClO₂）和氯酸（HClO₃）的混合酸酐。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取及收集ClO₂。（夹持仪器已省略）。回答下列问题：

（1）B必须添加温度控制装置，应补充的装置是__________________。
（2）C装置中反应后生成的主要物质是Na₂CO₃、NaClO₂、和___________。
（3）消毒水时，ClO₂还可将Fe²⁺、Mn²⁺转化成Fe(OH)₃、MnO₂难溶物除去，在这个过程中，Fe²⁺、Mn²⁺的化合价升高，说明C1O₂具有________________性。
II、为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行下列实验：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2．0，加入足量的KI晶体，静置片刻；加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，反应原理：2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O,  2Na₂S₂O₃ + I₂ =Na₂S₄O₆ + 2 NaI，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。
（4）滴定过程中至少须进行两次平行测定的原因是__________________________________。
（5）原ClO₂溶液的浓度为____________ g / L（用含字母的代数式表示）。

(15分)酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式。
I、SnSO₄是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：

回答下列问题：
（1）SnCl₂用盐酸而不用水直接溶解的原因是      ，
（2）加入Sn粉的作用是             。
（3）反应A生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式：                     。
（4）反应B硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn²⁺)=1.0mol·L^-1，则应控制溶液pH        。已知：Ksp[Sn(OH)₂]=1.0×10^—26。
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程式：                。
II、金属Sn的制备——以锡石SnO₂为原料，用足量的焦炭作还原剂，在高温下可制得粗锡。
（6）该反应的化学方程式为________________________________________。
（7）已知锡与碳同族，粗锡经电解精炼可得纯锡，精炼时的阴极反应式为___________________。

Na₂S₂O₃是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ．制备Na₂S₂O₃·5H₂O
反应原理：Na₂SO₃(aq)＋S(s)Na₂S₂O₃(aq)
实验步骤：
①称取20 g Na₂SO₃加入圆底烧瓶中，再加入80 mL蒸馏水。另取4 g研细的硫粉，用3 mL乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示，部分夹持装置略去)，水浴加热，微沸60 min。

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃·5H₂O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。
回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。
（2）仪器a的名称是________，其作用是____________________。
（3）产品中除了有未反应的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是______________，检验是否存在该杂质的方法是____________________________。
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：____________。
Ⅱ．测定产率
将所得产品配成500ml溶液，取该溶液20ml，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L^－1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S₂O₃^2-＋I₂===S₄O₆^2-＋2I^－
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：____________________。
（6）滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为______mL，则该实验的产率为_____。（保留三位有效数据）

Ⅲ.Na₂S₂O₃的应用
（7）Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为_______________________________________。

SO₂、NO_x、CO₂是对环境影响较大的气体，控制和治理SO₂、NO_x、CO₂是减少酸雨、光化学烟雾和解决温室效应的有效途径。
（1）碳元素在元素周期表的位置：                         。
（2）标况下2.24LSO₂恰好被1L 0.2mol·L^－1的NaOH溶液完全吸收，请写出吸收后溶液中离子浓度由大到小的顺序为                                           。
（3）已知汽车尾气NO 与CO净化反应生成无污染气体，3g NO参加该反应放出37.99 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：                                     。
（4）某科研小组想以如图所示装置用原电池将SO₂转化为重要的化工原料。

①其负极反应式：                           ，
②当有1mol SO­₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H⁺离子数为                 。
（5）某科研小组用CO₂通过下面反应方程式来生产甲醇，CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH= —49.0kJ·mol^-1，现将6molCO₂和8molH₂充入一容积为2L的恒温密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

回答下列问题：
①此温度下该反应的平衡常数的数值K=           。
②仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，虚线改变的条件可能是                         。

(10分)利用下图装置测定中和热的实验步骤如下：

①用量筒量取50 mL 0.25 mol/L硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度。
回答下列问题：
（1）写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式(中和热数值为57.3 kJ/mol)： ___________________________________________________________。
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是________(从下列选出)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次少量倒入   
C．一次迅速倒入
（3）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(从下列选出)。
A．用温度计小心搅拌       
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯         
D．用套在温度计上的环形玻璃棒轻轻地搅动
（4）实验数据如下表：
①请填写下表中的空白：

温度 实验次数	起始温度t1℃	终止温度t2/℃	温度差平均值(t2－t1)/℃
H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	29.5	____________________
2	27.0	27.4	27.2	32.3
3	25.9	25.9	25.9	29.2
4	26.4	26.2	26.3	29.8

②近似认为0.55 mol/L NaOH溶液和0.25 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm³，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。则中和热ΔH＝___(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)___。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度