高中化学实验题

有一包NaHCO₃和KHCO₃的混合物样品。某研究性学习小组对其进行如下探究。实验装置如图所示。将一定质量的混合物样品加入锥形瓶中，用针筒a分次注入一定体积的稀硫酸充分反应，再用针筒b收集生成气体的体积（忽略针筒壁之间的摩擦）

 
（1）为了较准确地测量反应生成的CO₂体积，必须保证整个装置的气密性良好。如果往锥形瓶中注入稀硫酸的体积为V₁mL，充分反应后，针筒b中气体的读数为V₂ mL，则反应中生成的CO₂气体体积为              mL。
（2）某学生通过实验，测得如下数据（所用稀硫酸的物质的量浓度相矧），下列分析推理错误的是         。

	50mL稀硫酸	50mL稀硫酸	50mL稀硫酸
m（混合物）	9．2g	15．7g	27．6g
V（CO2）（标况）	2．24L	3．36L	3．36L

①稀硫酸的物质的量浓度为1.5mol/L
②15．7 g混合物恰好与稀硫酸完全反应
③加入混合物9．2 g时稀硫酸未反应完
④计算出样品中NaHC03和KHC03物质的量之比为1:1
（3）某同学设计了另一种方案，其操作流程如下：

在转移溶液时，如果溶液转移不完全，则测得的混合物中NaHC03和KHC03物质的量之比              （选填“偏人”、“偏小”或“不变”）。

金属钛素有“太空金属”、“海洋金属”、“未来金属”等美誉，我国有丰富的钛矿资源。
（1）钛冶炼的旧法是用金属钠热还原四氯化钛。
请回答下列问题：
①试推测，在金属系列中，钛属于      （填“较活泼”或“较不活泼”）的金属。金属钛耐腐蚀可能原因是           。
②TiC1₄ 工业上是用过量焦炭、氯气与TiO₂在高温下反应制得的，该反应的化学方程式为           。
（2）已知化合态的钛：有+4价和+3价，其中+3价极易被氧化。有关氢氧化物开始沉淀的pH如表l
表l 有关氢氧化物开始沉淀的pH

氢氧化物	Ti(OH)4	Ti(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2
pH	0.5	3.0	1.5	7.6

某地钛铁矿的主要成分为FeTiO₃，含有少量杂质Al₂O₃、SiO₂，提纯TiO₂并得到副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）的工艺流程如图l所示。

图1 工艺流程图
黑钛液中生成的主要阳离子有TiO²⁺、Fe²⁺，写出反应①主要的化学方程式：        ；加入Fe的目的是        ；步骤④生成Ti(OH)₄的离子方程式：        。
（3）钛冶炼的新法是电解法，图2是一种电解制钛的工艺（OS法）示意图。CaC1₂/CaO共熔体为质，在阴极，被还原的Ca进一步还原TiO₂得到钛，写出阴极制得钛的有关反应方程式        。

（4）我国科学最新研发的技术——固体透氧膜提取金属钛（SOM）工艺（见图3）：将钛氧化物（钛全看作Ti⁴⁺）矿熔于MCl—MF融盐体系（M为Na、K、Ca等），以石墨为阴极，阳极为覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层。固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开，只有氧离子可以通过，电解过程中阴极通入H₂，则阳极电极反应式为     。

高铁酸盐（如K₂FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。
（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：            。
（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是          。研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe₂O₃膜而“钝化”。写出产生O₂的电极反应方程式：          。
（3）FeO₄^2—易与水4h生成絮状氢氧化铁，也会影响高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图中4h后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO₄^2—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示（图中曲线是每隔1h测得的数据）。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是   (填编号)

①过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
③实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0
（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。

随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是          。
（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有          （至少答一点）。

［化学选修──有机化学基础］
根据图示回答下列问题：

（1）写出A、E、G的结构简式：A_____________，E_______________，G______________；
（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是_________________________，
（3）反应④化学方程式（包括反应条件）是______________________ ______________；
（4）写出①、⑤的反应类型：①________________、⑤__________________。

为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）称取铁钉（碳素钢）12．0g放入30．0mL浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺。若要确认其中是否含有Fe²⁺，应选择加入的试剂为____   （选填序号）。 
a．KSCN溶液和氯水              b．铁粉和KSCN溶液
c．浓氨水    d．酸性KMnO₄溶液
②乙同学取672 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：
SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄
然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得到干燥固体4．66g。据此推知气体Y   中SO₂的体积分数为____    。（相对原子质量：O—16  S—32  Ba—137）
[探究二]
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H₂和CO₂气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（2）写出产生CO₂的化学方程式___                   _。
（3）装置A中试剂的作用是____             。
（4）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象                  。
（5）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是               。

下图中A～J均代表无机物或其水溶液，其中A是一种红棕色粉末，B、D、G是单质，B是地壳中含量最高的金属元素，G是气体，J是磁性材料。

根据图示回答问题：
（1）写出下列物质的化学式：A         ，E        ，I          ；
（2）反应①的化学方程式是                                         ；
反应②的化学方程式是                                         ；
（3）J与盐酸反应的离子方程式是                                    ；
反应后的溶液与D反应的化学方程式是                                  。

人造金刚石酸洗废液中含有大量的Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺离子，不经处理排放危害极大。某工厂技术人员设计了创新方案，使有害离子的浓度降低到排放标准，同时得到了纯度较高的镍粉。
废液经分析组成如下：

在强酸性的废液中加入NaOH调节pH到2，在搅拌下加入饱和Na₂CO₃溶液和NaClO除去Mn²⁺、Co²⁺，并控制pH不超过3.5（Na₂CO₃需缓慢加入，防止产生大量CO₂而冒槽），过滤后电解含Ni²⁺的过滤液，以镍铬钛不锈钢片为阴极，以铅片为阳极，电解后在阴极得到镍粉。回答下列问题
⑴　调节强酸性废液至pH=2，可否直接用饱和Na₂CO₃溶液？分析你的原因
⑵　写出除去废液中Mn²⁺、Co²⁺的反应方程式
⑶　搅拌过程中Ni不被沉淀下来，实际操作中是如何实现？
⑷　电解过程中电流效率与pH的关系如下图，试分析如下图所示变化的原因.并选择电解的最佳pH值

化学课外活动小组设计了如图所示的一套气体发生、收集和尾气吸收装置，以探究该装置的多功能性能。

（1）甲认为装置Ⅰ可作为实验室快速制氧气的发生器，则装置Ⅰ的a仪器中可加入                ， b仪器中加入               ；或a仪器中可加入         ， b仪器中加入               。装置Ⅱ从            管口进气可作为O₂的收集装置。
（2）乙认为利用装置II,可收集NO，试简述操作方法：                            
                                                                。
（3）丙认为利用装置Ⅰ和装置Ⅲ，可验证Cl₂的氧化性比Br₂强，进行此项实验时在装置Ⅰ中的a仪器中加入___________试剂，b仪器中加入________ 试剂，装置Ⅲ中应加入适量的        试剂，根据装置Ⅲ中观察到的                          实验现象即可得出Cl₂的氧化性比Br₂强的结论。