高中化学化学实验综合应用题集

化学实验综合应用训练试题

1、为了探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响，有同学设计了在一定条件下进行如下实验，测量在不同试剂用量的反应条件下获得相同量气体所用的时间。

(1)请完成下表(填写表格中的空白处)(假设溶液混合时体积变化忽略不计)

(2)实验③一段时间后可看到的锌粒表面呈________色。

(3)实验表明②号实验最快，③号实验最慢，可能的原因是___________________ ______________________________________________。

【变式探究】某研究小组在实验室中用铜粉(含铁粉5%以上)制取胆矾(CuSO 4·5H 2O)并检验其纯度，限选试剂：3 mol ·L －1

H 2SO 4溶液、浓硝酸、3%H 2O 2溶液、0.2 mol ·L －1

NaOH 溶液、20%

KSCN 溶液、BaCl 2溶液。有关物质溶解度如下表(单位g/100 g H 2O)：

(1) 完成制取胆矾的实验方案。

(2)完成步骤1后，检验铜粉中的铁是否除尽的实验操作是___________________________。 (3)若胆矾中含有少量Cu(NO 3)2·3H 2O ，测定其中CuSO 4·5H 2O 的含量，实验步骤如下：称量胆矾样品的质量为m 1，加水溶解，滴加足量BaCl 2溶液，充分反应后过滤，将滤渣烘干、冷却，称得其质量为m 2。样品中CuSO 4·5H 2O 的质量分数为________(列出算式)。

2、有文献记载：在强碱性条件下，加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。

装置实验序号试管中的药品现象

实验Ⅰ

2 mL银氨溶液和数

滴较浓NaOH溶液

有气泡产生；

一段时间后，溶液

逐渐变黑；试管壁

附着有银镜

实验Ⅱ

2 mL银氨溶液和数

滴浓氨水

有气泡产生；

一段时间后，溶液

无明显变化

该同学欲分析实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异，查阅资料：

a．Ag(NH3)＋2＋2H2O Ag＋＋2NH3·H2O

b．AgOH不稳定，极易分解为黑色Ag2O

(1)配制银氨溶液所需的药品是________。

(2)经检验，实验Ⅰ的气体中有NH3，黑色物质中有Ag2O。

①用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，产生的现象是____________________ __________________。

②产生Ag2O的原因是________________________________________________

__________________________________________________________________。

(3)该同学对产生银镜的原因提出假设：可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象：向AgNO3溶液中加入

________，出现黑色沉淀；水浴加热，未出现银镜。

(4)重新假设：在NaOH存在下，可能是NH3还原Ag2O。用如下图所示装置进行实验。现象：出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。

(5)该同学认为在(4)的实验中会有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设：在NaOH存在下，可能是Ag(NH3)2OH 也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验：

①有部分Ag2O溶解在氨水中，该反应的化学方程式是___________________。

②实验结果证实假设成立，依据的现象是________________________________________________。

(6)用HNO 3清洗试管壁上的Ag ，该反应的化学方程式是____________________________________。 3、为探究Fe(NO 3)2等硝酸盐热分解的产物和产物的性质，某化学小组开展如下探究性学习： [查阅资料]金属活泼性不同，其硝酸盐分解的产物也不同。 (1)K →Na 活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气；

(2)Mg →Cu 等较活泼金属的硝酸盐分解生成金属氧化物、NO 2和O 2； (3)Hg 以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO 2和O 2。

2KNO 3=====△2KNO 2＋O 2↑ 2Cu(NO 3)2=====△2CuO ＋4NO 2↑＋O 2↑ 2AgNO 3=====△

2Ag ＋2NO 2↑＋O 2↑ [实验一]探究Fe(NO 3)2热分解固体产物中Fe 的价态。该小组的甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H 2SO 4中得到相应两份溶液，并进行以下探究实验。

[提出猜想]

猜想一：Fe 元素只显＋2价； 猜想二：Fe 元素只显________价；

猜想三：Fe 元素________。

[实验操作]实验①向一份溶液中滴入KSCN 溶液；实验②向另一份溶液中滴入酸性KMnO 4溶液。 [实验现象]实验①：_______________________________________________。 实验②：___________________________________________________________。 [实验结论]猜想二成立，则Fe(NO 3)2受热分解的化学方程式是

_________________________________________________________________。

[实验二]探究Fe(NO 3)2热分解气体产物的性质。该小组的乙、丙同学进行了如图所示的实验(收集时操作恰当，几乎没有空气)

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量的Fe(NO 3)2装于大试管中，并重新连接好仪器；④加热；⑤……

(1)乙同学使用A 装置收集气体，恰好收集到27 mL 红棕色气体，要从水槽中取出量筒，乙同学的正确操作方法是__________________________________。

(2)乙同学用带火星木条检验量筒内的气体时，发现木条燃烧，下列判断中正确的是________(填序号)。 a ．气体中只有NO 2 b ．气体是O 2、NO 2的混合物 c ．支持燃烧的气体只有O 2

d ．NO 2支持燃烧

(3)丙同学取等质量的Fe(NO 3)2进行实验，且使用B 装置收集气体，可收集到________mL 气体。 [实验三]探究固体混合物的成分。丁同学将KNO 3、Cu(NO 3)2、Fe(NO 3)2的混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO 3、Cu(NO 3)2、Fe(NO 3)2的物质的量之比可能是________(填序号)。

A ．1∶2∶2

B ．2∶1∶3

C ．1∶2∶3

D ．3∶8∶6

4、为了探究AgNO 3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。

Ⅰ.AgNO 3的氧化性

将光亮的铁丝伸入AgNO 3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe 的氧化产物，将溶液中的Ag ＋

除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂：KSCN 溶液、K 3[Fe(CN)6]溶液、氯水。

(1)请完成下表：

操作现象结论

取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡①______ 存在Fe3＋

取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入②________，振荡③______ 存在Fe2＋[实验结论]Fe的氧化产物为Fe和Fe。

Ⅱ.AgNO3的热稳定性

用图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。

(2)装置B的作用是____________________。

(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是

_________________________________________________。

(4)[查阅资料]Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。

[提出设想]试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O。

[实验验证]该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。

实验编号操作现象

a 加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解

b 加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生

[实验评价]根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。

[实验结论]根据上述实验结果，该小组得到AgNO3固体热分解的产物有________。

5、目前流行的关于生命起源假设的理论认为，生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境，这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构，如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等，这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时，设计了下列实验。

【实验Ⅰ】确定硫的质量：

按图连接装置，检查好装置的气密性后，在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质)，在试管B中加入50 mL 0.100 mol·L－1的酸性KMnO4溶液，在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后，将B中溶液转移至250 mL容量瓶，洗涤试管B后

定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L－1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。记录数据如下：

相关反应：①2MnO4＋2H2O＋5SO2===2Mn＋5SO4＋4H

②2MnO－4＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

【实验Ⅱ】确定铁的质量：

将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH溶液，过滤后取滤渣，经充分灼烧得0.6 g固体。

试回答下列问题：

(1)判断滴定终点的方法是____________________________________________。

(2)试管C中品红溶液的作用是_______________________________________。

有同学提出，撤去C装置对实验没有影响，你的看法是________(选填“同意”或“不同意”)，理由是_____________________________________________。

(3)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为

________________________________________________________________。

【问题探究】滴定过程中，细心的小明发现该KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究速率加快的原因，小明继续进行了下列实验，实验数据如下表：

(4)分析上述数据，滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是______

____________________________________________________________。

6、某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。

①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH 溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。

氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)

②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。

回答下列问题：

(1)装置中安全管的作用原理是_____________________。

(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。

(3)样品中氨的质量分数表达式为_______________________。

(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将________(填“偏高”或“偏低”)。

(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是__________；

滴定终点时，若溶液中c(Ag＋)＝2.0 ×10－5mol·L－1，c(CrO2－4)为________mol·L－1。[已知：K sp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]

(6)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________。制备X的化学方程式为_________________；X的制备过程中温度不能过高的原因是______________________。

7、磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。

(1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤。反应加热的目的是

_____________________________________________________。

(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+。为确定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+，离子方程式如下：

Cr2O72-＋6Fe2+＋14H＋===2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O

①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前，滴定管需要检漏、______________和________________。

②若滴定x mL滤液中的Fe2+，消耗a mol·L－1K2Cr2O7标准溶液b mL，则滤液中c(Fe2＋)＝____mol·L－1。

③为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化，下列实验条件控制正确的是________(填序号)。

A．加入适当过量的H2O2溶液

B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌

C．加热，使反应在较高温度下进行

D．用氨水调节溶液pH＝7

(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入含有Fe3+的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干燥得到

FePO4·2H2O。若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为_____。

8、 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：Na 2SO 3(aq)＋S(s)=====△

Na 2S 2O 3(aq) 实验步骤：

①称取15 g Na 2SO 3加入圆底烧瓶中，再加入80 mL 蒸馏水。另取5 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分钟。

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na 2S 2O 3·5H 2O ，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Na 2SO 3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.测定产品纯度

准确称取W g 产品，用适量蒸馏水溶解，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：2S 2O 2－3＋I 2===S 4O 2－6＋2I －

(5)滴定至终点时，溶液颜色的变化：________________。

(6)测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 。产品的纯度为(设Na 2S 2O 3·5H 2O 相对分子质量为M )______________________________________________________。

Ⅲ.Na 2S 2O 3的应用

(7)Na 2S 2O 3还原性较强，在溶液中易被Cl 2氧化成SO 2－

4，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为

__________________________。

9、某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O2－7转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：

(1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

测得实验①和②溶液中的Cr2O7浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明________________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝

____________________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：Fe2＋起催化作用；

假设二：________________；

假设三：________________；

……

(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O2－7的浓度可用仪器测定]

10、柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备：

FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4

FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是____________________________。

a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中

(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是

___________________________________________________。

(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80 ℃下搅拌反应。

①铁粉的作用是______________________________________。

②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________。

(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是________________________________。

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分是Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合图中的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量

烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，____________________，