6．實驗探究題(18分)

Ⅰ．某�；瘜W實驗興趣小組在“探究鹵素單質的氧化性”的系列實驗中發現：在足量的稀氯化亞鐵溶液中，加入1-2滴溴水，振蕩后溶液呈黃色。

(1)提出問題：、誰的氧化性更強？

(2)猜想：

①甲同學認為氧化性：>，故上述實驗現象不是發生化學反應所致，則溶液呈黃色是含＿＿(填化學式，下同)所致。

②乙同學認為氧化性： > ，故上述實驗現象是發生化學反應所致，則溶液呈黃色是含＿▲＿所致。

(3)設計實驗并驗證：

丙同學為驗證乙同學的觀點，選用下列某些試劑設計出兩種方案進行實驗，并通過觀察實驗現象，證明了乙同學的觀點確實是正確的。

供選用的試劑：a. 酚酞試液　 　b. 四氯化碳　 c. 無水酒精　　 d. 硫氰化鉀溶液

請你在下列表格中寫出丙同學選用的試劑及實驗中觀察到的現象。(試劑填序號)

(4)應用與拓展：

①在足量的稀氯化亞鐵溶液中，加入1~2滴溴水，溶液呈黃色所發生的離子反應方程式為＿▲＿。

②在100溶液中通入(標準狀況)，溶液中有1/3的Br^-被氧化成單質，則原溶液中的物質的量濃度為＿▲＿。

Ⅱ．某校化學實驗興趣小組為“證明某水煤氣中CO₂、CO 、H₂　 H₂O_(氣)共同存在”。經討論從以下提供的儀器和藥品中設計組合成一套裝置(假設其它雜質氣體對本實驗無干

擾)

(1)該小組證明CO₂存在應選用＿▲＿裝置，現象是：＿▲＿。 證明H₂O_氣的存在應選用＿▲＿裝置，現象是：＿▲＿。

(2)若某些儀器可重復使用，某些儀器可不使用，B中反應完全進行，連接的玻璃導管、膠管忽略。按氣流從左到右，用上述字母把各裝置連接組合起來，正確的連接次序是：　　 混合氣體-(　 )-(　 )-( B )-(　 )-(　 )-(　 )

(3)此實驗的操作步驟中還有一欠缺之處，應如何改進？＿▲＿。

5．(8分)工業“從海水中提取鎂”的流程圖如下：

其步驟為：

① 將海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；

　 ② 將石灰乳加入到海水沉淀池中經過濾得到Mg(OH)₂沉淀；

③ 在Mg(OH)₂沉淀中加入鹽酸得到MgCl₂溶液，再經蒸發結晶得到MgCl₂·6H₂O；

　 ④ 將MgCl₂·6H₂O在一定條件下加熱得到無水MgCl₂；

　 ⑤ 電解熔融的氯化鎂可得到Mg。

　 請回答以下問題：

�、挪襟E③中的蒸發是利用風吹日曬來完成的，而在實驗室中進行蒸發操作需要的主要儀器有　 　　 　　　 、　　 　　 　　　 、酒精燈、鐵架臺等。

⑵步驟④中的“一定條件”指的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ，目的是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　 。

⑶上述提取鎂的流程中，在降低成本、減少污染方面做了一些工作，請寫出其中一點：

　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

⑷有同學認為：步驟②后可加熱Mg(OH)₂得到MgO，再電解熔融的MgO制金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟，體現實驗的簡約性原則。你同意該同學的想法嗎？為什么？

　 你的觀點是　　　　　　 。理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 �！�

4、某研究性學習小組為證明在同溫同壓下，相同濃度相同體積的不同強度的一元酸與足量鎂帶反應時，生成氫氣的體積相同而反應速率不同，同時測定實驗室條件下的氣體摩爾體積。設計的簡易實驗裝置如右圖。該實驗的主要操作步驟如下：

①配制濃度均為1 mol·L^－1鹽酸和醋酸溶液；

②用　　　　　　 量取10.00 mL1 mol·L^－1鹽酸和醋酸溶液分別加入兩個錐形瓶中；

③用精確的天平分別稱取除去表面氧化膜的鎂帶a g，并系于銅絲末端，a的數值至少為　　　　 ；

④在廣口瓶中裝足量的水，按圖連接好裝置；檢查裝置的氣密性；

⑤將銅絲向下移動，使足量鎂帶浸入酸中(銅絲不與酸接觸)，至反應完全，記錄　　　　　　　　　　　 ；

⑥反應結束后待溫度恢復到室溫，若丙中液面高于乙中液面，讀取量筒中水的體積前，應　　　　　　　　　　　　　　　 ，讀出量筒中水的體積為V mL。

請將上述步驟補充完整并回答下列問題：

⑴用文字表述④檢查該裝置氣密性的操作與觀察方法：　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

⑵本實驗中應選用　　　　　 (填序號)的量筒�！� A．100 mL　　 B．200 mL　　 C．500 mL

⑶若水蒸氣的影響忽略不計，在實驗室條件下，氣體摩爾體積的計算式為V_m＝　　　　 。

⑷簡述速率不等的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，銅絲不與酸接觸的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

3．(9分)四氯化鈦(TiCl₄)是工業上制備金屬鈦的重要原料。常溫下，它是一種極易水解的無色液體，沸點為136.4℃。工業制備TiCl₄和鈦的反應分別為：

TiO₂ +2C+2Cl₂TiCl₄ +2CO ；TiCl₄ +2Mg　　　　 Ti + 2MgCl₂

下圖是實驗室制備TiCl₄的反應裝置，主要操作步驟：

①連接好整套裝置，在通Cl₂前先從側管中通入CO₂氣體并持續一段時間；

②當錐形瓶中TiCl₄的量不再增加時，停止加熱，從側管中改通CO₂氣體直到電爐中的瓷管冷卻為止；

③將TiO₂、炭粉混合均勻后，裝入管式電爐中；

④ 將電爐升溫到800℃，一段時間后改通Cl₂，同時在冷凝管中通冷凝水。

試回答下列問題：

⑴　 正確的操作順序為(填序號)___________________________　　　　　　　 。

⑵　 裝置A中反應的離子方程式為__________________________________　　　 。

⑶　 裝置D中冷凝管進水口的位置是(填a或b)___　　　 。

⑷ TiCl₄露置于空氣中極易水解，其化學方程式可表示為_____________________　 　�！　　　　　　　�

⑸ 工業上常用金屬鎂在800℃高溫和氬氣氛圍中還原TiCl₄的方法制備鈦，氬氣的作用為__　　　　　　　　　　　　　 。

1．(13分)甲醛是世界衛生組織(WHO)確認的致癌物和致畸物質之一。我國規定：室內甲醛含量不得超過0.08mg·m^－3。某研究性學習小組欲利用酸性KMnO₄溶液測定空氣中甲醛的含量，請你參與并協助他們完成相關學習任務。

[測定原理]KMnO₄ ( H⁺)溶液為強氧化劑，可氧化甲醛和草酸。

4MnO₄^―+5HCHO+H⁺＝4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O

2MnO₄^―+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂ ↑+8H₂O

[測定裝置]部分裝置如下圖所示

[測定步驟]

①用　　　　　 量取5.00mL 1.00×10^－3mol·L^－1 KMnO₄溶液于洗氣瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄，加水20mL稀釋備用。

②將1.00×10^－3 mol·L^－1的草酸標準溶液置于酸式滴定管中備用。

③打開　　　 ，關閉　　　　　 (填“a”或“b”)，用注射器抽取100mL新裝修的房屋室內空氣。關閉　　　 ，打開　　　 (填“a”或“b”)，再推動注射器，將氣體全部推入酸性高錳酸鉀溶液中，使其充分反應。再重復4次。

④將洗氣瓶中溶液轉移到錐形瓶中(包括洗滌液)，再用標準草酸溶液進行滴定，記錄滴定所消耗的草酸溶液的體積。

⑤再重復實驗2次(每次所取的高錳酸鉀溶液均為5.00mL)。3次實驗所消耗草酸溶液的體積平均值為12.38mL。

[交流討論]⑴計算該居室內空氣中甲醛的濃度　　　 mg·m^－3，該居室的甲醛　 　　　　　(填是或否)超標。

⑵某同學用該方法測量空氣中甲醛的含量時，所測得的數值比實際含量低，請你對其可能的原因(假設溶液配制、稱量或量取及滴定實驗均無錯誤)提出合理假設：____________________________________　　　　　 _(至少答出2種可能性)。

⑶實驗結束后，該小組成員在相互交流的過程中一致認為：

①實驗裝置應加以改進。

有同學提議：可將插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡(右圖)，

有利于提高實驗的準確度，其理由是______　　　　　　　　 __　　　　　

　　　　　　　　　　 。

②實驗原理可以簡化。實驗中無需用草酸標準液滴定，可直接抽取室內空氣，再壓送到洗氣瓶中至KMnO₄溶　　　　

　 2．(8分)某一化學反應的實驗裝置如圖所示：

　A-H屬于下列物質中的六種物質：濃硫酸、濃鹽酸、濃氨水、稀硫酸、稀鹽酸、稀氯水、水、鋅粒、銅片、氯化鈣、氧化鈣、四氧化三鐵、氧化銅、氫氣、二氧化碳、二氧化氮、氯氣、氯化氫、氨氣、氮氣、氧氣。

　　 實驗現象：①D物質由黑色變為紅色；②無水硫酸銅粉末放入無色透明的E中得到藍色深夜；③點燃的鎂條伸入無色無味的F中，鎂條繼續燃燒，將生成的物質放入水中，有氣體放出，并有白色渾濁物形成，該氣體具有刺激性氣味，并能使潤濕的紅色石蕊試紙變藍。通過分析回答：

　　　　　　　 A　　　　　　 ；B　　　　　 ；D　　　　　 ；E　　　　　 ；F　　　　　 。

　 (2)寫出有關的化學方程式：A與B　　　　　 ；C與D　　　　　 ；F與Mg的反應產物與水　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

25、(10分)某結晶水合物含有兩種陽離子和一種陰離子。稱取兩份質量均為45.3g的該結晶水合物，分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發現溶液中出現白色沉淀并逐漸增多；一段時間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，加熱后共計可收集到2.24L該氣體(標準狀況)；最后白色沉淀逐漸減少并最終消失。另一份逐滴加入Ba(OH)₂溶液，開始現象類似，但最終仍有白色沉淀，過濾，用稀硝酸處理沉淀物，經洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。

請回答以下問題：

(1)該結晶水合物中含有的兩種陽離子是____________和____________，陰離子是_____________。

(2)試通過計算確定該結晶水合物的化學式。

(3)假設過程中向該溶液中加入的NaOH溶液的物質的量濃度為5mol/L，請在下圖中畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系示意圖。

24、(8分)將標準狀況下的11.2L氨氣溶于100mL水中，得到密度為0.868g/cm³氨水。

(1)求所得氨水的物質的量濃度?

(2)取上述氨水30.0mL與70.0ml　 2.00mol/L的AlCl₃溶液相混合，產生的白色沉淀的質量是多少?　　

(3)往上述反應后未過濾的溶液中加入一定體積的5mol/L的NaOH溶液后，混合后體系中沉淀的質量與上述(2)中產生的沉淀質量相等，求加入的NaOH溶液的體積是多少?

23、(10分)有機物A、B、C、D、E、F、G的相互轉化關系如圖所示。5.2g F能與100mL1mol/LNaOH溶液恰好完全中和，0.1mol F還能與足量金屬鈉反應，在標準狀況下放出2.24L H₂。D的分子式為C₃H₃O₂Na，能使溴水褪色，E的分子中含有羧基。試回答：

(1)寫出下列物質的結構簡式：

F 　　　　　　　　　　　　　　　D 　　　　　　　　　　　　

(2)寫出下列反應的反應類型：

反應② 　　　　　　　　　　　　反應③ 　　　　　　　　　　　

(3)寫出下列反應的化學方程式：

B與溴水反應： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

反應①：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

22、(8分)有機物A與CH₃COOH無論以何種比例混合，只要總質量一定，完全燃燒后產生的水的質量也一定，試回答下列問題。

(1)符合條件的相對分子質量最小的有機物A是　　　　　　　　　　　　　 (寫結構簡式)；

(2)若A與乙酸相對分子質量相等，則A的結構簡式可以是　　　　　　　　　　　　　　　 ；

(3)若A中C、H元素質量分數之和為86.67%，其余為O，A的分子量小于200，則A的分子式為

　　　　　 　　　　　　。如果A中含苯環結構且能發生銀鏡反應，符合條件的A的同分異構體有

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (寫兩個即可)。

21、(14分)硼酸晶體呈片狀，有滑膩感，可作潤滑劑，硼酸對人體的受傷組織有緩和以及防腐作用，故可以用于醫藥和食品防腐等方面。試回答下列問題：

(1)從題目信息可知硼酸應屬于　　　　　 酸(弱、強、中強)；

(2)硼酸的分子式為H₃BO₃，已知H與O成鍵，則其分子結構式為：　　　　　　　　 。

(3)研究表明：在大多數情況下，元素的原子在形成分子或離子時，其最外層具有達到8電子穩定結構的趨向。已知0.01mol硼酸可以被20mL 0.5mol/LNaOH溶液恰好完全中和，據此推測硼酸在水溶液中呈酸性的原因是(用離子方程式表示)　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。

寫出硼酸與NaOH溶液反應的化學方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(4)硼酸和甲醇在濃硫酸存在的條件下，可生成揮發性硼酸酯，試寫出硼酸完全酯化的方程式：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

(5)科學家發現硼化鎂在39 K時呈超導性，在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼相間排列，右圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿Z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。根據右圖確定硼化鎂的化學式為　 　　　　　　　　　　　　　；

(6)硼烷(B₂H₆)氣體在空氣中能劇烈燃燒生成固態氧化物，已知每生成1mol液態水可放出722kJ的熱量，請寫熱化學方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。