高中化学实验题

ClO₂是一种国际上公认的安全无毒的绿色水处理剂。回答下列问题：
（1）工业废水的处理：
某实验兴趣小组通过右图装置制备ClO₂，并用它来处理Wg某T业废水（含Mn²⁺、CN^-等）。
已知：i．ClO₂为黄绿色气体，极易溶于水，沸点11℃；
ii．ClO₂易爆炸，若用“惰性气体”等稀释时，爆炸性则大大降低；
iii．某T业废水处理过程中Mn²⁺转化为MnO₂、CN^－转化为对大气无污染的气体；
iv．装置B中发生的反应为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂++2C1O₂+H₂O.
①A装置的名称是              ，C装置的作用为               。
②用H₂C₂O₄溶液、稀硫酸和KC1O₃制备ClO₂的最大优点是                  。
③写出装置D中除去Mn²⁺的离子方程式                  。
④E装置中盛放的试剂可选用               （填标号）。
a．CCl₄      b．H₂O     c．稀盐酸     d．NaOH溶液
（2）废水中CN^-含量的测定：
另取工业废水W g于锥形瓶中，加入10 mL0.10 mol／L的硫酸溶液，用0.020 0 mol／L的KMnO₄标准溶液进行滴定，当达到终点时共消耗KMnO₄标准溶液25. 00 mL。在此过程中：
①使用棕色滴定管的原因是             ，滴定终点的判断依据是________________。
②W g 工业废水中CN^-的含量为          mol。
③若滴定管在盛放标准溶液前未用标准液润洗，则测定结果将     （填“偏高”、“偏低” 或“无影响”）。

天津港“8.12”爆炸事故中，因爆炸冲击导致氰化钠泄漏，可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理，以减轻污染。
资料：氰化钠化学式NaCN(C元素+2价，N元素-3价)，白色结晶颗粒、易潮解、有微弱的苦杏仁气味、剧毒、易溶于水、易水解生成氰化氢、水溶液呈碱性。
（1）氰化钠(NaCN）溶液呈碱性，其原因是____________（用离子方程式解释）。
（2）“8.12”爆炸事故后，当地政府组织群众用双氧水喷洒，用双氧水处理NaCN产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，写出该反应的化学方程式____          。
某化学兴趣小组在实验室制备硫代硫酸钠，并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放。
【实验一】实验室通过如右图所示装置制备Na₂S₂O₃。

（3）右图a装置中盛装Na₂SO₃
固体的仪器名称是______________；
b装置的作用是________________。
（4）装置c中的产物有Na₂S₂O₃和C0₂气体等，实验结束后，装置d中的溶质有NaOH、Na₂CO₃，还可能有________________________。
（5）实验结束后，在e处最好连接盛______________（选填“NaOH溶液”、“水”、“CCl₄”中任一种）的注射器，再关闭K2打开K1，防止拆除装置时污染空气。
【实验二】测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量。已知：
①废水中氰化钠的最高排放标准为0.50 mg/L。
②AgI呈黄色，且CN ^-优先与Ag⁺反应。
实验如下：
取25.00 mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中并滴加几滴KI溶液作指示剂，用1.000 ×10^-4 mol/L的标准AgNO₃溶液滴定，消耗AgNO₃溶液的体积为2.50 mL。
（6）滴定终点的判断方法是_______________。
（7）处理后的废水中氰化钠的含量为_____________mg/L。

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
【探究一】
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是
（2）另称取铁钉6．0 g放入15．0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe^3＋外还可能含有Fe^2＋。若要确认其中的Fe^2＋应选用______（选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水  b．铁粉和KSCN溶液   c．浓氨水      d．KMnO₄酸性溶液
②乙同学取336 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，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为                      。
【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中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是                     （用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于____________（选填序号）。
a．A之前       b．A-B间       c．B-C间        d．C-D间
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是__________________
（7）若要测定336mL气体中H₂的含量（标准状况下约有28 mL H₂），可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法做出判断?并说明理由

绿矾(FeSO₄·7H₂O)广泛用于工农业生产。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生成纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

25℃时	pH值
饱和H2S溶液	3.9
SnS沉淀完全	1.6
FeS开始沉淀	3.0
FeS沉淀完全	5.5

（1）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是_________________________；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________________________；
（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其洗涤的目的是_________________________；用冰水的原因是_________________________；
（3）次氯酸盐在碱性条件下氧化硫酸亚铁可得高冷净水剂K₂FeO₄，离子方程式为_______________；
（4）25℃时，将FeSO₄·7H₂O样品溶于水配成FeSO₄溶液，该溶液中的Fe²⁺在空气中易被氧化成Fe³⁺，若向完全被氧化后的溶液中滴加NaOH溶液，当滴至溶液的pH=4时，溶液中的c(Fe³⁺)=________mol/L。[已知该温度下，Fe(OH)₃的Ksp=4.0×10^-38]
（5）将8.34gFeSO₄·7H₂O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示：
①在100℃时M的化学式为______________________；
②FeSO₄·7H₂O晶体中有______种不同结合力的水分子。

氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某小组模拟制备氨基甲酸铵的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s) ΔH＜0。（温度对反应的影响比较灵敏）
（1）如用下图装置和选用的试剂制取氨气，其中错误的是________；氨气的实验室制法的化学方程式是                                                  。

（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把NH₃和CO₂通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl₄中。 当悬浮物较多时，停止制备。（注：CCl₄与液体石蜡均为惰性介质。）

①发生器用冰水冷却的原因是                        ；
液体石蜡鼓泡瓶的作用是                            ；
双通玻璃管的作用是                                ；
浓硫酸的作用是                                    。
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是             （填写操作名称）。
为了得到干燥产品，应采取的方法是________（填写选项序号）。
a．常压加热烘干         b．高压加热烘干         c．减压40℃以下烘干
（3）制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。请利用下列试剂，设计实验方案，对制得的氨基甲酸铵中的杂质进行成分探究。
限选试剂：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、稀盐酸。

工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃·5H₂O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S(aq)＋H₂O(l)＋SO₂(g)=Na₂SO₃(aq)＋H₂S(aq)(Ⅰ)
2H₂S(aq)＋SO₂(g)=3S(s)＋2H₂O(l)  (Ⅱ)
S(s)＋Na₂SO₃(aq)Na₂S₂O₃(aq)  (Ⅲ)
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若         ，则整个装置气密性良好。装置D的作用                  。装置E中为         溶液。
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S与Na₂SO₃的物质的量之比为         。
（3）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择         。
A．蒸馏水                         B．饱和Na₂SO₃溶液
C．饱和NaHSO₃溶液                 D．饱和NaHCO₃溶液
实验中，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是         。已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是                                    。
反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有         。
A．烧杯       B．蒸发皿       C．试管      D．锥形瓶
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na₂S₂O₃·5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作、现象和结论：                           。
已知Na₂S₂O₃·5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2—＋2H^＋=S↓＋SO₂↑＋H₂O
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液

50 mL 0．50 mol·L^－1盐酸与50 mL 0．55 mol·L^－1NaOH溶液在图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）实验中改用60 mL 0．50 mol·L^－1盐酸跟50 mL 0．55 mol·L^－1NaOH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代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会      ；用50 mL  0．50 mol·L^－1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会             (均填“偏大”“偏小”“无影响”) 。
（6）写出NaOH溶液和盐酸反应表示中和热的热化学方程式            。

某化学活动小组按下图所示流程由粗氧化铜样品（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水硫酸铜。

已知Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下图所示：

请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，下列实验装置不可能用到的是        （填序号）

①          ②           ③           ④             ⑤
（2）溶液A中所含溶质为        ；
（3）物质X应选用        （填序号），沉淀II的主要成分是
①氯水       ②双氧水        ③铁粉         ④高锰酸钾
（4）从溶液C中制取硫酸铜晶体的实验操作为        。
（5）用“间接碘量法”可以测定溶液A中Cu²⁺(不含能与I^－发生反应的杂质)的浓度。过程如下：
第一步：移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶，加水定容至100mL。
第二步：取稀释后试液20.00mL于锥形瓶中，加入过量KI固体，充分反应生成白色沉淀与碘单质。
第三步：以淀粉溶液为指示剂，用0.05000mol·L^－1的Na₂S₂O₃标准溶液滴定，前后共测定三组。达到滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液的体积如下表：
（已知：I₂+2S₂O₃^2－===2I^－+S₄O₆^2－）

滴定次数	第一次	第二次	第三次
滴定前读数（mL）	0.10	0.36	1.10
滴定滴定后读数（mL）	20.12	20.34	22.12

①CuSO₄溶液与KI的反应的离子方程式为        。
②滴定中，试液Na₂S₂O₃应放在        （填“酸式滴定管”或“碱式滴定管”），判断滴定终点的依据是        。
③溶液A中c(Cu²⁺)=        mol·L^-1

某化学小组欲以CO₂主要为原料，采用下图所示装置模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃，并对CO₂与NaOH的反应进行探究。请你参与并完成对有关问题的解答。
【资料获悉】
1、“侯氏制碱法”原理：NH₃＋CO₂＋H₂O＋NaCl＝NaHCO₃↓＋NH₄Cl,然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃。
2、Na₂CO₃与盐酸反应是分步进行：Na₂CO₃先与盐酸反应生成NaHCO₃；然后再发生NaHCO₃+HCl＝NaCl＋H₂O +CO₂↑
【实验设计】

【实验探究】
（1）装置乙的作用是                                 。
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有           、洗涤、灼烧。NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为                          。
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如下图所示。

则曲线c对应的溶液中的离子是           （填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是           。
（4）若将装置甲产生的纯净的CO₂2.24L（标准状况下）通入100mLNaOH溶液中，充分反应后，将溶液小心蒸干，得到不含结晶水的固体W，其质量为10.16g，则W的成分为          （填化学式），原NaOH溶液的物质的量浓度为             。

Ⅰ、亚硝酸钠在漂白、电镀等方面应用广泛。现在木炭、浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示(部分夹持装置略)。

已知：①3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O
②酸性条件下，NO或NO₂^-都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺；
完成下列填空：
（1）写出a仪器的名称__________________；
（2）为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na₂O₂反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置中盛放的药品名称为__________________；
（3）写出NO与Na₂O₂在常温下生成NaNO₂的化学反应方程式_________________；当该反应中转移0.1mole^-时，理论上吸收标准状况下NO的体积为__________________；
（4）D装置中发生反应的离子方程式为__________________。
Ⅱ、焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验：

实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na₂S₂O₅．装置Ⅱ中有Na₂S₂O₅晶体析出，发生的反应为：Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
（1）装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________；
（2）要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是_______________；
（3）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹时仪器已略去)为____________(填序号)；

实验二 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
（4）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂．测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)的方案如下：

(已知：滴定时反应的化学方程式为SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI)
在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测定结果__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

ClO₂与Cl₂的氧化性相近，常温下均为气体，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

（1）仪器C的名称是：___________。安装F中导管时，应选用图2中的：___________。（填“a”或“b”）
（2）打开B的活塞，A中氯酸钠和稀盐酸混和产生Cl₂和ClO₂，写出反应化学方程式：___________；为使ClO₂在D中被稳定剂充分吸收，可采取的措施是：___________。
（3）关闭B的活塞，ClO₂在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO₂，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是：_________________。
（4）已知在酸性条件下NaClO₂可发生反应生成NaCl并释放出ClO₂，该反应的离子方程式为：___________，在ClO₂释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是：______________。
（5）已吸收ClO₂气体的稳定剂Ⅰ和Ⅱ，加酸后释放ClO₂的浓度随时间的变化如图3所示，若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂的原因是 _____________________。

磷矿石主要以磷酸钙〔Ca₃(PO₄)₂·H₂O〕和磷灰石〔Ca₅F(PO₄)₃、Ca₅(OH)(PO₄)₃〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。

部分物质的相关性质如下：

	熔点/℃	沸点/℃	备注
白磷	44	280.5
PH3	-133.8	-87.8	难溶于水，具有还原性
SiF4	-90	-86	易水解

回答下列问题：
（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的      %。
（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca₅F(PO₄)₃反应的化学方程式为：                                                     。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸             吨。
（3）如图(b)所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是：           (填化学式) ，冷凝塔1的主要沉积物是：       冷凝塔2的主要沉积物是：     
（4）尾气中主要含有           ，还含有少量PH₃、H₂S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去            ；再通入次氯酸钠溶液，可除去             (均填化学式)
（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是：                      。

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。

（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溶液反应，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为判定乙方案的可行性，某同学用 NaHCO₃分析纯配制的溶液，与 BaCl₂溶液等体积混合进行实验，结果如下。

(i)此实验已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：0.1mol·L^-1NaHCO₃溶液电离出的 c(CO₃^2-) 为0.0011mol·L^-1，Ksp(BaCO₃)=5.1×10^-9]
(ii)产生浑浊的离子方程式_______________________________________。
③使用 pH 计测定的丙方案是______________________________________________。 
④进行丁方案实验，得到不同升温速率下的热重曲线如下图。

(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。

(Ⅰ)（1）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．实验室用如图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式____________________________________________．
②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________．
③若右图装置中的电源为甲醇-空气-KOH 溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：__________________________________________，净化含1mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH______mol．
(Ⅱ)化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^－的原理如下图所示。

（1）电源正极为           (填A或B)，阴极反应式为                 。
（2）电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm_左－Δm_右)为        g。

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂)中，工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如图1．

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性．
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为______________________(注明试剂、现象)；
②由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、___________、_________、洗涤；
（2）新型铝空气电池具有比能量大、质量轻、无毒和危险性等优点．Al电极易被NaOH溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一，电极被腐蚀的离子方程式为
（3）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．图3为铝材表面处理的一种方法
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，原理是___________________________(用离子方程式表示)．为将碱洗槽液中铝元素以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的___________
a．NH₃         b．CO₂        c．NaOH      d．HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，则阳极电极反应为______________；取少量废电解液，加入NaHCO₃，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______________．(用离子方程式表示)。