高中化学实验题

(15分)某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体。
请回答：
（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：                  ；                 。
（2）试剂X是              。由溶液D是                   。
（3）在步骤Ⅱ时，用如图装置制取CO₂并通入溶液A中。
一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是                                                     。
（4）溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe³⁺，用离子方程式解释其可能的原因                                                          。
（5）用固体F继续加入热的稀H₂SO₄，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO₄溶液；写出反应的化学方程式                                                   ，
（6）工业上常用溶液E经进一步处理可制得净水剂Na₂FeO₄，流程如下：
①测得溶液E中c(Fe²⁺) 为0.2 mol·L^-1，若要处理1 m³溶液E，理论上需要消耗25 % 的H₂O₂溶液___kg。
②写出由Fe(OH)₃制取Na₂FeO₄的离子方程式______                     _____。

海水中含有非常丰富的化学资，从海水中可提取多种化工原料。下图是某工厂对海水资综合利用的示意图。
试回答下列问题：
（1）我国规定食用盐中必须加入一定量的KIO₃（碘酸钾），其中碘元素的化合价为   价。
（2）为除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，方法是将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤；②加过量的氢氧化钠溶液；③加适量的盐酸；④加过量的碳酸钠溶液；⑤加过量的氯化钡溶液，合理的操作顺序是                   （填序号）。
（3）写出电解饱和食盐水的化学方程式                                      ，当转移0.2mol电子时，阴阳两极生成的气体体积之和是            （标准状况下）。
（4）以海边贝壳为原料可以制取石灰乳，贝壳的主要化学成分为      （写化学式）。
（5）目前，世界上生产的镁有60%自海水，由“母液”制“镁”的过程中，发生了    个复分解反应（填数目）。
（6）电解氯化镁所得的氯气，除用于生产盐酸外，还可以用于制取漂白粉，漂白粉的有效成份是               （写化学式）。
（7）溴主要以Br^－形式存在于海水中，提取食盐后剩下的母液（也叫卤水）中，Br^－的浓度较大，工业上 制备的Br₂的操作步骤为：一定条件下，将Cl₂通入卤水中，生成Br₂，利用热空气将Br₂吹出，Br₂可用热空气吹出，其原因是                             。

(10分)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。

请回答下列问题：
（1）装置F中发生反应的离子方程式为                                        。
（2）装置A的烧瓶中可装试剂为                                              。
（3）B装置的名称是      ； E装置的作用是                                  。
（4）通入C装置的两根导管左边较长、右边较短，目的是                          。
（5）装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式：                       。当有a mol氯气参加反应时，转移的电子总数为b个，则阿伏加德罗常数为（a、b的代数式表示）                   。
（6）从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体，如何处理？          。

含硫物质燃烧会产生大量烟气，主要成分是SO₂、CO₂、N₂、O₂ 。某研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气，并测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率。

回答下列问题：
Ⅰ．模拟烟气的制备
（1）用A装置制SO₂，化学反应方程式为                              。
（2）用B装置制CO₂，使用该装置优点的是                            。
（3）将制得的气体与空气充分混合，获得模拟烟气用于后续实验。
II．测定烟气中SO₂的体积分数
（4）将部分模拟烟气缓慢通过C、D装置，其中C、D中盛有的药品分别是     、     。（填序号）
①KMnO₄溶液；②饱和NaHSO₃溶液；③饱和Na₂CO₃溶液；④饱和NaHCO₃溶液
（5）若模拟烟气的流速为amL/min，若t₁分钟后，测得量筒内液体体积为VmL，则SO₂的体积分数是                。
Ⅲ．测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率（已转化的SO₂占原有SO₂的百分比）
（6）将模拟烟气通过转化器E装置，E装置中盛有FeCl₂、FeCl₃的混合溶液，常温下，它可催化SO₂与O₂的反应，以达到脱硫目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式 ①SO₂+2H₂O+2Fe³⁺＝SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺ ②                           。
（7）若模拟烟气仍以amL/min的流速通过转化器E装置，t₂分钟后，向E装置中加入酸化的BaCl₂溶液得到白色浑浊液，经      、洗涤、        、称量，得到mg固体。若实验的气体体积已折算为标准状况，则该转化器的脱硫效率是           。

从明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的流程如下：

明矾焙烧的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O+3S＝2K₂SO₄ +2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，氧化剂是                  。
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有              。

A．粉碎固体混合物	B．降低温度
C．不断搅拌	D．缩短浸泡时间

（3）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是           。
（4）步骤③电解的化学方程式是                ，电解池的电极是用碳素材料做成，电解过程中，阳极材料需要定期更换，原因是：          。
（5）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，则该电池的正极电极反应式是                          。
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO₂的转化率为96%，可生产质量分数为98％的H₂SO₄质量为                       吨(列出计算表达式)。

(15分)有机物A的分子式为C₉H₁₀O₂，A在光照条件下生成的一溴代物B，可发生如下转化关系（无机产物略）：

其中K物质与氯化铁溶液发生显色反应，且环上的一元取代物只有两种结构。
已知：①当羟基与双键碳原子相连时，易发生如下转化：RCH=CHOH→RCH₂CHO;
②—ONa连在烃基上不会被氧化。
请回答下列问题：
（1）F与I中具有相同的官能团，检验该官能团的试剂是         。
（2）上述变化中属于水解反应的是          （填反应编号）。
（3）写出结构简式，G：        ，M：         。
（4）写出下列反应的化学方程式：反应①：         ，K与少量的氢氧化钠溶液反应：       。
（5）同时符合下列要求的A的同分异构体有        种。
I．含有苯环 
Ⅱ．能发生银镜反应和水解反应
Ⅲ．在稀氢氧化钠溶液中，1mol该同分异构体能与1mol NaOH反应

（13）FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
I.经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④……
⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为                                       。
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl₃进入收集器，第④步操作是                                  。
（3）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）               。
（4）装置B中的冷水作用为                    ；
装置C的名称为                   ；装置D中FeCl₂全部反应完后，因为失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂：                 。
（5）在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。
（6）FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为                                。
（7）电解池中H⁺在阴极放电产生H₂，阳极的电极反应为                          。
（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H₂S的原子利用率100%；②                                   。

海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和制备金属镁的原料都来自于海水。

Ⅰ．在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如图甲所示）。
（1）写出阳极的反应式：                                     。
（2）图甲中流出的b是                  溶液。
（3）石棉隔膜的作用是                      。
Ⅱ．随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。
（1）离子交换膜电解槽（如图乙所示）中⑥、⑦分别是       、            。
（2）已知一个电子的电量是1.602×10^－19C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×10⁵ C的电量时，生成NaOH       g。
Ⅲ．下图是工业上生产镁的流程。

（1）写出下列反应的化学方程式：
①沉淀池：                    
②电解：                      
（2）整个生产流程中循环使用的物质是               。
（3）简述加热氯化镁的结晶水合物使之脱水转化为无水氯化镁的注意事项：          。

某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响(固定装置略)

（1）MgCO₃的分解产物为                        
（2）装置C的作用是                              ，
处理尾气的方法为           
（3）将研究小组分为两组，按图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物），两组分别用产物进行以下实验。

步骤	操作	甲组现象	乙组现象
1	取黑色粉末加入稀盐酸	溶解，无气泡	溶解，有气泡
2	取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液	蓝色沉淀	蓝色沉淀
3	取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液	变红	无现象
4	向步骤3溶液中滴加新制氯水	红色褪去	先变红，后褪色

①乙组得到的黑色粉末是               
②甲组步骤1中反应的离子方程式为                
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为                                           ；溶液褪色可能的原因及其验证方法为                                           
④从实验安全考虑，上图装置还可采取的改进措施是                           

如图所示，甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：

（1）若两装置中均为CuSO₄溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲装置中的________棒，乙装置中的________棒。
②乙装置中阳极的电极反应式是：_______________________________。
（2）若两装置中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙装置中总反应的离子方程式：__________________________________。
②甲装置中碳极的电极反应式是___________  _______，乙装置碳极的电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳极附近，发现试纸变蓝，解释其原因：
_______________________________________________________________________。

(7分)某化学实验小组从市场上买来一瓶某品牌食用白醋（主要是醋酸的水溶液），用实验室标准NaOH溶液对其进行滴定以测定它的准确浓度。下表是4种常见指示剂的变色范围：

指示剂	石蕊	甲基橙	甲基红	酚酞
变色范围（pH）	5．0～8．0	3．1～4．4	4．4～6．2	8．2～10．0

 
（1）该实验应选用            作指示剂。
（2）如图表示50mL滴定管中液面的位置，若A与C刻度间相差1mL，A处的刻度为25，滴定管中液面读数应为       mL；反应达滴定终点时的现象为                               。

（3）为减小实验误差，该同学一共进行了三次实验，假设每次所取白醋体积均为VmL，NaOH标准液浓度为c mo1/L，三次实验结果记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗NaOH溶液体积/mL	26．02	25．35	25．30

 
从上表可以看出，第一次实验中记录消耗NaOH溶液的体积明显多于后两次，其原因可能是                       。
A．实验结束时，俯视刻度线读取滴定终点时NaOH溶液的体积；
B．滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定结束尖嘴部分充满溶液；
C．盛装白醋溶液的滴定管用蒸馏水洗过，未用白醋溶液润洗；
D．锥形瓶预先用食用白醋润洗过；
E．滴加NaOH溶液时，未充分振荡，刚看到溶液变色，立刻停止滴定。
（4）根据所给数据，写出计算该白醋中醋酸的物质的量浓度的表达式(不用化简)：C₁＝            mol/L。

如图所示3套实验装置，分别回答下列问题。

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入K₃[Fe(CN)₆] 溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有蓝色沉淀，表明铁被           （填“ 氧化”或“还原”）； 向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为                                   。
（2）装置2中的石墨是      极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为                                       。
（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液，观察到石墨电极附近首先变红。
① 电源的M端为      极（填“正”或“负”），甲烧杯中铁电极的电极反应为                                           。
② 乙烧杯中电解反应的化学方程式为                                      。
③ 停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为       mL 。

(6分)用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答 下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是                  。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是                                    。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值           (填“偏大、偏小、
无影响”)
（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量         (填“相等、不相等”)；所求中和热_______          (填“相等、不相等”)。
（5）用相同浓度和体积的氨水(NH₃·H₂O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会              ；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。

(12分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息：①四氯化硅遇水极易水解；②SiCl₄沸点为57.7℃，熔点为－70.0℃。请回答：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式                                      。
（2）装置C中的试剂是            ；装置F的作用是                             ；
装置E中的h瓶需要冷却的理由是                                            。
（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中含有铁元素，为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe^2＋,再用KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。
①反应的离子方程式：                                                       。
②滴定前是否要滴加指示剂？     （填“是”或“否”），请说明理由              。
③滴定前检验Fe^3＋是否被完全还原的实验操作是                              。

某学生用0．100 mol·L^-1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作可分解为如下几步：

A．移取20．00 mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2~3滴酚酞；

B．用标准溶液润洗滴定管2~3次；

C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；

D．取标准KOH溶液注入碱式滴定管至刻度“0”以上2~3 mL；

E．调节液面至“0”或“0”以下刻度，记下读数；
F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。
就此实验完成填空：
（1）正确操作步骤的顺序是(用字母序号填写)         。
（2）上述B步骤操作的目的是                  。
（3）上述A步骤操作之前，若先用待测溶液润洗锥形瓶，则滴定结果     (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（4）判断到达滴定终点的实验现象是                  。