高中化学实验题

16．实验室有一瓶混有氯化钠的氢氧化钠固体试剂，经测定NaOH的质量分数约为82.0%，为了验证其纯度，用浓度为0.2mol/L的盐酸进行滴定，试回答下列问题：
(1)托盘天平称量5.0g固体试剂，用蒸馏水溶解于烧杯中，并振荡，然后立即直接转入 500mL容量瓶中，恰好至刻度线，配成待测液备用。请改正以上操作中出现的五处错误。
①                 ，②                   ，③                    ，
④                      ，⑤                        。
(2)将标准盐酸装在25.00mL     滴定管中，调节液面位置在              处，并记下刻度。
(3)取20.00mL待测液，待测定。该项实验操作的主要仪器有                         。
用       试剂作指示剂时，滴定到溶液颜色由      刚好至     色时为止。
(4)滴定达终点后，记下盐酸用去20.00mL，计算NaOH的质量分数为       。
(5)试分析滴定误差可能由下列哪些实验操作引起的                      。

A．移待测液至容量瓶时，未洗涤烧杯

B．酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接装盐酸

C．滴定时，反应容器摇动太激烈，有少量液体溅出

D．滴定到终点时，滴定管尖嘴悬有液滴

E．读数（滴定管）开始时仰视，终点时俯视

25.(12分)可用图示装置制取少量乙酸乙酯（酒精灯等在图中均已略去）。请填空：

（1）试管a中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL，正确的加入顺序用操作是     。
（2）为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是     。
（3）实验中加热试管a的目的是：           ；           。
（4）试管b中加有饱和Na₂CO₃溶液，其作用是                 。
（5）反应结束后，振荡试管b，静置。反应结束后，试管B内的液体分成两层，乙酸乙酯在     层（填写“上”或“下”）．若分离10mL该液体混合物需要用到的主要玻璃仪器是     .

(15分)高纯MnCO₃是制备电讯器材、颜料、催化剂及高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO₂为原料制备少量高纯MnCO₃的操作步骤如下：
 
（1）制备MnSO₄溶液：在三颈烧瓶中加入一定量MnO₂和水，搅拌，通入SO₂和N₂混合气体，反应3h，停止通入SO₂，继续反应片刻，过滤。
①依次写出烧瓶中和烧杯中反应的化学方程式为                、                  。
②反应过程中，为使SO₂尽可能转化完全，在通入SO₂和N₂比例一定，不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有                           。
③若实验中将N₂换成空气，测得反应液中Mn²⁺、SO₄^2－的浓度随反应时间t变化如图。导致溶液中Mn²⁺、SO₄^2－的浓度变化产生明显差异的主要原因是                           。

（2）制备高纯MnCO₃固体：已知MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn(OH)₂开始沉淀的pH=7.7。由（1）制得的MnSO₄溶液制备高纯MnCO₃的操作步骤如下[实验中可选用的试剂限制为：Ca(OH)₂、NaHCO₃、Na₂CO₃、C₂H₅OH]。

步骤①中为防止生成Mn(OH)₂沉淀，注意                  ；选择步骤②中所用试剂的理由是                     ；步骤③是                。
（3）MnCO₃在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。

则加热至300℃时，发生反应的化学方程式为           ；图中点D对应固体的成分为            (填化学式)。

(15分)某同学利用下列装置实现铜与浓硝酸、稀硝酸反应，过程如下：
I．取一段铜丝，用稀硫酸除去铜锈[主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃]。
Ⅱ．将洗涤后的铜丝做成匝数较多的螺旋状。
III．按如图所示装置连接仪器、检查气密性、装入化学试剂。

（1）写出Cu丝在空气中形成铜绿的化学反应方程式                       。
（2）将铜丝绕成螺旋状的原因是__________写出过程III中检查气密性的方法             。
（3）过程III的后续操作如下：
①打开止水夹a和b，轻推注射器，使浓硝酸与铜丝接触，观察到的现象是               ，一段时间后使反应停止的操作是                               ，关闭a，取下注射器。
②打开b和分液漏斗活塞，当玻璃管充满稀硝酸后，关闭b和分液漏斗活塞，打开a，观察到有气泡产生。稀硝酸充满玻璃管的实验目是               ，该反应的离子方程式是                 。
（4）另取3支盛满NO₂气体的小试管分别倒置在盛有常温水、热水和冰水的3只烧杯中，发现液面上升的高度明显不一致。结果如下表所示(忽略温度对气体体积的影响)：

实验编号	水温/℃	液面上升高度
1	25	超过试管的2/3
2	50	不足试管的2/3
3	0	液面上升超过实验1

①根据上表得出的结论是温度越           (填“高”或“低”)，进入试管中的溶液越多。
②假设反应在标准状况下进行，小试管的容积为VL,将小试管倒立在盛有足量水的水槽中，若溶液溶质不扩散，则得到的溶液的物质的量浓度是__________________mol/L,若使液体充满试管，应该充入氧气的体积是______。

（选做）【化学——选修2：化学与技术】
下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①          、②          、③          、④          、⑤          。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式：                         。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)，写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式        。
（3）用1吨硫铁矿(FeS₂的质量分数为36％)接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸       吨。
（4）热电厂的冷却水是      ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有  （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
                ，                 （写出两点即可）。

(13分)某学习小组利用下列装置进行CO₂与饱和Na₂CO₃溶液反应制备NaHCO₃实验

（1）选取必要的实验装置，正确的连接顺序为______(填序号)
（2）为确定制得的固体样品是纯净的NaHCO₃ 小组同学提出下列实验方案：
甲方案：将样品溶液与饱和澄清石灰水反应，观察现象。
乙方案：将样品溶液与BaCl₂  观察现象。
丙方案：测定PH法
丁方案：热重分析法
①判定甲方案______(填“可行”或“不可行”)
②为判断乙方案的可行性，某同学用分析纯的NaHCO₃配制的溶液，与BaCl₂溶液等体积混合进行实验，结果如下。

NaHCO3溶液 BaCl2溶液	0.2mol/L	0.1mol/L	0.02mol/L
0.2mol/L	浑浊	浑浊	少许浑浊
0.1mol/L	浑浊	少许浑浊	无现象
0.02mol/L	少许浑浊	无现象	无现象

（i）此实验可说明乙方案是不可行的。请结合以下数据，并通过计算说明产生浑浊的原因。答：______。[已知：0.1 mol·L^-1NaHCO₃溶液电离出的c(CO₃^2-)为0.0011 mol·L^-1,Ksp(BaCO₃)=5.1×10^-9]
(ⅱ)产生浑浊的离子方程式为_________________。
③使用pH计进行测定的丙方案是______________。
④进行丁方案实验，测得样品在不同升温速率下 的热重曲线如图。

请填空：
（i）样品的纯度为___________。
（ⅱ）升温速率对实验结果_______(填“有较大”、“有较小”或“没有”)影响。

(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS₂，现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO₂)，为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.150 g，在空气存在下进行煅烧，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂气体，实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中，用0.05000mol·L^-1标准碘溶液进行滴定，初读数为0.10 mL，末读数如右图所示。
（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂ + 21O₂  8Cu + 4FeO + 2Fe₂O₃ + 16SO₂，若CuFeS₂中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是       （填元素符号）。
（2）装置a的作用是              。

A．有利于空气中氧气充分反应	B．除去空气中的水蒸气
C．有利于气体混合	D．有利于观察空气流速

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是                                  。
（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为          mL。用化学方程式表示滴定的原理：               。
（5）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为               。

铝是自然界中含量最高的金属元素,以铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃）为原料通过以下途径制备氯化铝晶体和绿矾晶体：

（1）X是__________，操作I是_______。
（2）Z是_____，检验溶液E中含有金属阳离子的实验方法是_______________________。
（3）操作Ⅱ的主要实验步骤是边滴加____（填试剂名称）边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
（4）真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al₂O₃(s)＋2AlCl₃(g)＋6C(s)＝6AlCl(g)＋6CO(g)   △H＝a kJ·mol^－1
3AlCl(g) ＝2Al(l)＋AlCl₃(g) △H＝b kJ·mol^－1
反应Al₂O₃(s)＋3C(s)＝2Al(l)＋3CO(g)的△H＝      kJ·mol^－1(用含a、b的代数式表示)；
（5）铝电池性能优越，海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液，构成电池的其正极反应式为_______________________________；与铅蓄电池相比．释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)＝____________。
（6）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的实验步骤：
a．称取5.7g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积为40mL（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）。
①计算上述产品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为________；
②若用上述方法测定的产品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有___________（只回答一条即可）。

高纯度的单质硅是信息产业的核心资源，没有硅就没有你喜欢的计算机。在地壳中含有大量的硅元素，含量仅次于氧，但自然界中没有游离的硅，硅元素全部是以化合态的形式存在的。工业上主要是利用碳与二氧化硅在高温下反应制备粗硅，某校化学兴趣小组对该反应中气体产物的成分进行探究。
（1）该兴趣小组对气体产物的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：气体产物只有CO；
假设二：____________________；
假设三：_____________________。
……
（2）为探究气体的成分，该兴趣小组设计了如下实验装置：

已知：PdCl₂溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为：CO+PdCl₂+H₂O＝CO₂+2HC1 +Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)；
为避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰，实验时要求通入足够长时间的氮气。
供选试剂：澄清石灰水、PdCl₂溶液、浓硫酸、NaOH溶液。
①装置B的作用是______________；
②请你根据上述装置，设计实验验证假设一，写出实验步骤和结论(解答时要求指明C、D中所选试剂的名称)：

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	实验预期现象和结论

（3）有人认为，气体产物的成分与两种反应物的质量之比有关。为了探究炭粉不足时生成物中气体的成分，反应物中炭粉与二氧化硅的质量之比的最大比值是_________。
（4）资料表明，炭粉过量时会生成副产物SiC，若生成物中Si与SiC的物质的量之比为1:2(假定气体产物只有CO)，写出该反应的化学方程式：________________________。

氨基甲酸铵是一种用途广泛的化工原料。有关它的资料如下：①常温下，在干燥的空气中稳定，遇水或潮湿空气则生成碳酸铵或碳酸氢铵；②熔点58℃，59℃则可分解成NH₃和CO₂气体；③在密封管内加热至120℃~140℃时失水生成尿素[CO(NH₂)₂]；④酸性溶液中迅速分解；⑤合成氨基甲酸铵原理为：

（1）写出氨基甲酸铵在密封管内加热至120⁰C～140⁰C生成尿素的反应方程式：_______________
（2）滴液漏斗与容器A相连的导管的作用是                          ，容器A内可用         （填药品名称）代替NaOH固体，仪器B名称________；盛放药品是:________。
（3）合成氨基甲酸铵的反应在一定条件下能自发进行，该反应的反应热ΔH_____0(填“>” “＝”或“<”)（4）有同学建议该CO₂发生装置直接改用“干冰”，你认为他的改进有何优点：（回答二点）
①________________；②________________
（5）该实验装置中有明显导致实验失败的隐患有：（指出主要二处）
①________________；②________________

用石灰石代替碱液处理酸性废水可降低成本。大多数情况下，利用石灰石处理含金属离子的酸性废水并不适用，原因在于酸与石灰石反应的限度，使溶液体系的pH不能达到6.0以上的排放标准。当酸性废水中含有Fe^3＋、Fe^2＋、Al^3＋时能利用石灰石处理该酸性废水，可使pH上升到6.0以上，达到满意效果，其研究步骤如下：
Ⅰ、向0.1mol/L 盐酸，加入石灰石粉，当溶液体系 pH 升至5.6 时， 再继续加入石灰石粉无气泡冒出，说明此时已达溶解平衡。
Ⅱ、向含Fe^3＋、Fe^2＋、Al^3＋的酸性废水中加入适量的0.1mol/L 盐酸和30% H₂O₂溶液，充分反应。
Ⅲ、将Ⅱ中获得的溶液加入到Ⅰ溶液中，得到混合液x，测得混合液pH<2.0。
Ⅳ、向混合液x中加入石灰石粉，有大量气体产生，并逐渐有沉淀生成。pH 升到 6.2时停止加石灰石粉。
（1）HCl的电子式是        。
（2）石灰石与盐酸反应的离子方程式是        。
（3）从化学平衡的角度分析CaCO₃与盐酸反应的原理        （用化学用语表示）。
（4）CaCl₂溶液显中性，步骤Ⅰ中溶液体系 pH = 5.6的原因是       。
（5）步骤Ⅱ中反应的离子方程式是        。
（6）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：        。
（7）步骤Ⅳ中，当 pH 上升到 3.3 以上时，会促进Al³⁺的水解，Al³⁺水解的离子方程式是        。
（8）步骤Ⅳ中溶液体系的 pH 可上升到6.2，是因为生成Al(OH)₃可与溶液中的HCO₃^－反应使c(CO₃^2-)增大，该反应的离子方程式是        。

运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。如甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。
I、（一）甲醇在工业上可用CO和H₂合成。
已知：CO(g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝—283 kJ·mol^—1
CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g) ＋2H₂O(l) △H＝—725kJ·mol^—1
（二）若要求得CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）      的焓变。
工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） △H=akJ/mol
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：

温度/^0C	250	310	350
K	2.041	0.250	0.012

（1）由表中数据判断△H= a        0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)="0.5" mol·L^－1，则此时的温度为           ℃。
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

浓度mol/L 时间/min	c(CO)	c(H2)	c(CH3OH)
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

①反应从0 min到4 min之间，H₂的反应速率为         。
②反应达到平衡时CO的转化率为              。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是         （填序号）。
A．使用催化剂    B．降低温度    C．增加H₂的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T₁和T₂的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H₂，发生反应CO（g）+2 H₂（g）CH₃ OH（g）△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w₁和w₂；已知T₁<T₂，则w₁       w₂（填序号）。
A．大于    B．小于    C．等于    D．以上都有可能
II、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式：                                              。

【实验化学】
甲苯氧化法制备苯甲酸的反应原理如下：
+ 2KMnO₄+KOH+2MnO₂↓+H₂O
+ HCl+KCl
实验时将一定量的甲苯和KMnO₄溶液置于图1装置中，在100 ℃时， 反应一段时间，再停止反应，并按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。


（1）实验室中实现操作Ⅰ所需的玻璃仪器有      、烧杯；操作Ⅱ的名称为      。
（2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，若无此操作会出现的危害是      。
（3）在操作Ⅲ中，抽滤前需快速冷却溶液，其原因是      ；如图2所示抽滤完毕，应先断开      之间的橡皮管。
（4）纯度测定：称取1.220 g产品，配成100 mL溶液，取其中25.00 mL溶液，进行滴定 ，消耗KOH物质的量为2.4×10^－3 mol。产品中苯甲酸质量分数为      。

(14分)天然气是重要的化石燃料和工业原料，其主要成分为甲烷。

（1）CO₂气体排放会产生温室效应，将通入CO₂碳化了的水在如图1所示的电解池阴极区进行电解，可以直接产生甲烷，加入硫酸钠为了增加导电性。
①写出电解时阴极的电极反应式
②电解时电解池采用阳离子交换膜，若采用阴离子交换膜会对电解产生的影响为      。
（2）将甲烷和硫反应可以制备CS₂，其流程如下：

①反应1产生两种含硫的物质，则该反应方程式为
②反应当中，每有1molCS₂生成时，需要消耗O₂的物质的量为
③为了将含硫化合物充分回收，实验时需对反应1出来的气体分流，则进入反应2和反应3的气体气体关系为
（3）甲烷在高温下分解生成烃和氢气，若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图2所示，甲烷在高温下分解反应的化学方程式为        。

三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。
（1）利用工业FeCl₃制取纯净的草酸铁晶体[Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O]的实验流程如下图所示：

①为抑制FeCl₃水解，溶液X为      。
②上述流程中FeCl₃能被异丙醚萃取，其原因是      ；检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe^3＋的方法是      。
③所得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O需用冰水洗涤，其目的是      。
④为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用KMnO₄标准溶液滴定生成的H₂C₂O₄，KMnO₄标准溶液应置于下图所示仪器      （填“甲”或“乙”）中。下列情况会造成实验测得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O含量偏低的是      。

a．盛放KMnO₄的滴定管水洗后未用标准液润洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数
（2）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液（溶质为FeCl₂、CuCl₂、FeCl₃）出发，制备单质铜和无水FeCl₃，再由FeCl₃合成Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水FeCl₃的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、盐酸、NaOH溶液和H₂O₂溶液）：向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤；      ；调节溶液pH，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl₃·6H₂O；      ，得到无水FeCl₃。