6．实验探究题(18分)

Ⅰ．某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现：在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1-2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。

(1)提出问题：、谁的氧化性更强？

(2)猜想：

①甲同学认为氧化性：>，故上述实验现象不是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含＿＿(填化学式，下同)所致。

②乙同学认为氧化性： > ，故上述实验现象是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含＿▲＿所致。

(3)设计实验并验证：

丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点确实是正确的。

供选用的试剂：a. 酚酞试液　 　b. 四氯化碳　 c. 无水酒精　　 d. 硫氰化钾溶液

请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。(试剂填序号)

(4)应用与拓展：

①在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1~2滴溴水，溶液呈黄色所发生的离子反应方程式为＿▲＿。

②在100溶液中通入(标准状况)，溶液中有1/3的Br^-被氧化成单质，则原溶液中的物质的量浓度为＿▲＿。

Ⅱ．某校化学实验兴趣小组为“证明某水煤气中CO₂、CO 、H₂　 H₂O_(气)共同存在”。经讨论从以下提供的仪器和药品中设计组合成一套装置(假设其它杂质气体对本实验无干

扰)

(1)该小组证明CO₂存在应选用＿▲＿装置，现象是：＿▲＿。 证明H₂O_气的存在应选用＿▲＿装置，现象是：＿▲＿。

(2)若某些仪器可重复使用，某些仪器可不使用，B中反应完全进行，连接的玻璃导管、胶管忽略。按气流从左到右，用上述字母把各装置连接组合起来，正确的连接次序是：　　 混合气体-(　 )-(　 )-( B )-(　 )-(　 )-(　 )

(3)此实验的操作步骤中还有一欠缺之处，应如何改进？＿▲＿。

5．(8分)工业“从海水中提取镁”的流程图如下：

其步骤为：

① 将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；

　 ② 将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)₂沉淀；

③ 在Mg(OH)₂沉淀中加入盐酸得到MgCl₂溶液，再经蒸发结晶得到MgCl₂·6H₂O；

　 ④ 将MgCl₂·6H₂O在一定条件下加热得到无水MgCl₂；

　 ⑤ 电解熔融的氯化镁可得到Mg。

　 请回答以下问题：

　⑴步骤③中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有　 　　 　　　 、　　 　　 　　　 、酒精灯、铁架台等。

⑵步骤④中的“一定条件”指的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ，目的是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　 。

⑶上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点：

　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

⑷有同学认为：步骤②后可加热Mg(OH)₂得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗？为什么？

　 你的观点是　　　　　　 。理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。　

4、某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如右图。该实验的主要操作步骤如下：

①配制浓度均为1 mol·L^－1盐酸和醋酸溶液；

②用　　　　　　 量取10.00 mL1 mol·L^－1盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中；

③用精确的天平分别称取除去表面氧化膜的镁带a g，并系于铜丝末端，a的数值至少为　　　　 ；

④在广口瓶中装足量的水，按图连接好装置；检查装置的气密性；

⑤将铜丝向下移动，使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，记录　　　　　　　　　　　 ；

⑥反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应　　　　　　　　　　　　　　　 ，读出量筒中水的体积为V mL。

请将上述步骤补充完整并回答下列问题：

⑴用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法：　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

⑵本实验中应选用　　　　　 (填序号)的量筒。　 A．100 mL　　 B．200 mL　　 C．500 mL

⑶若水蒸气的影响忽略不计，在实验室条件下，气体摩尔体积的计算式为V_m＝　　　　 。

⑷简述速率不等的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，铜丝不与酸接触的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

3．(9分)四氯化钛(TiCl₄)是工业上制备金属钛的重要原料。常温下，它是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃。工业制备TiCl₄和钛的反应分别为：

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

下图是实验室制备TiCl₄的反应装置，主要操作步骤：

①连接好整套装置，在通Cl₂前先从侧管中通入CO₂气体并持续一段时间；

②当锥形瓶中TiCl₄的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO₂气体直到电炉中的瓷管冷却为止；

③将TiO₂、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；

④ 将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl₂，同时在冷凝管中通冷凝水。

试回答下列问题：

⑴　 正确的操作顺序为(填序号)___________________________　　　　　　　 。

⑵　 装置A中反应的离子方程式为__________________________________　　　 。

⑶　 装置D中冷凝管进水口的位置是(填a或b)___　　　 。

⑷ TiCl₄露置于空气中极易水解，其化学方程式可表示为_____________________　 　。　　　　　　　　

⑸ 工业上常用金属镁在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl₄的方法制备钛，氩气的作用为__　　　　　　　　　　　　　 。

1．(13分)甲醛是世界卫生组织(WHO)确认的致癌物和致畸物质之一。我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08mg·m^－3。某研究性学习小组欲利用酸性KMnO₄溶液测定空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关学习任务。

[测定原理]KMnO₄ ( H⁺)溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸。

4MnO₄^―+5HCHO+H⁺＝4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O

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

[测定装置]部分装置如下图所示

[测定步骤]

①用　　　　　 量取5.00mL 1.00×10^－3mol·L^－1 KMnO₄溶液于洗气瓶中，并滴入几滴稀H₂SO₄，加水20mL稀释备用。

②将1.00×10^－3 mol·L^－1的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。

③打开　　　 ，关闭　　　　　 (填“a”或“b”)，用注射器抽取100mL新装修的房屋室内空气。关闭　　　 ，打开　　　 (填“a”或“b”)，再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再重复4次。

④将洗气瓶中溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液)，再用标准草酸溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸溶液的体积。

⑤再重复实验2次(每次所取的高锰酸钾溶液均为5.00mL)。3次实验所消耗草酸溶液的体积平均值为12.38mL。

[交流讨论]⑴计算该居室内空气中甲醛的浓度　　　 mg·m^－3，该居室的甲醛　 　　　　　(填是或否)超标。

⑵某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因(假设溶液配制、称量或量取及滴定实验均无错误)提出合理假设：____________________________________　　　　　 _(至少答出2种可能性)。

⑶实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：

①实验装置应加以改进。

有同学提议：可将插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡(右图)，

有利于提高实验的准确度，其理由是______　　　　　　　　 __　　　　　

　　　　　　　　　　 。

②实验原理可以简化。实验中无需用草酸标准液滴定，可直接抽取室内空气，再压送到洗气瓶中至KMnO₄溶　　　　

　 2．(8分)某一化学反应的实验装置如图所示：

　A-H属于下列物质中的六种物质：浓硫酸、浓盐酸、浓氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀氯水、水、锌粒、铜片、氯化钙、氧化钙、四氧化三铁、氧化铜、氢气、二氧化碳、二氧化氮、氯气、氯化氢、氨气、氮气、氧气。

　　 实验现象：①D物质由黑色变为红色；②无水硫酸铜粉末放入无色透明的E中得到蓝色深夜；③点燃的镁条伸入无色无味的F中，镁条继续燃烧，将生成的物质放入水中，有气体放出，并有白色浑浊物形成，该气体具有刺激性气味，并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。通过分析回答：

　　　　　　　 A　　　　　　 ；B　　　　　 ；D　　　　　 ；E　　　　　 ；F　　　　　 。

　 (2)写出有关的化学方程式：A与B　　　　　 ；C与D　　　　　 ；F与Mg的反应产物与水　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

25、(10分)某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为45.3g的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到2.24L该气体(标准状况)；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入Ba(OH)₂溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀，过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6 g。

请回答以下问题：

(1)该结晶水合物中含有的两种阳离子是____________和____________，阴离子是_____________。

(2)试通过计算确定该结晶水合物的化学式。

(3)假设过程中向该溶液中加入的NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L，请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。

24、(8分)将标准状况下的11.2L氨气溶于100mL水中，得到密度为0.868g/cm³氨水。

(1)求所得氨水的物质的量浓度?

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

(3)往上述反应后未过滤的溶液中加入一定体积的5mol/L的NaOH溶液后，混合后体系中沉淀的质量与上述(2)中产生的沉淀质量相等，求加入的NaOH溶液的体积是多少?

23、(10分)有机物A、B、C、D、E、F、G的相互转化关系如图所示。5.2g F能与100mL1mol/LNaOH溶液恰好完全中和，0.1mol F还能与足量金属钠反应，在标准状况下放出2.24L H₂。D的分子式为C₃H₃O₂Na，能使溴水褪色，E的分子中含有羧基。试回答：

(1)写出下列物质的结构简式：

F 　　　　　　　　　　　　　　　D 　　　　　　　　　　　　

(2)写出下列反应的反应类型：

反应② 　　　　　　　　　　　　反应③ 　　　　　　　　　　　

(3)写出下列反应的化学方程式：

B与溴水反应： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

反应①：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

22、(8分)有机物A与CH₃COOH无论以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧后产生的水的质量也一定，试回答下列问题。

(1)符合条件的相对分子质量最小的有机物A是　　　　　　　　　　　　　 (写结构简式)；

(2)若A与乙酸相对分子质量相等，则A的结构简式可以是　　　　　　　　　　　　　　　 ；

(3)若A中C、H元素质量分数之和为86.67%，其余为O，A的分子量小于200，则A的分子式为

　　　　　 　　　　　　。如果A中含苯环结构且能发生银镜反应，符合条件的A的同分异构体有

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (写两个即可)。

21、(14分)硼酸晶体呈片状，有滑腻感，可作润滑剂，硼酸对人体的受伤组织有缓和以及防腐作用，故可以用于医药和食品防腐等方面。试回答下列问题：

(1)从题目信息可知硼酸应属于　　　　　 酸(弱、强、中强)；

(2)硼酸的分子式为H₃BO₃，已知H与O成键，则其分子结构式为：　　　　　　　　 。

(3)研究表明：在大多数情况下，元素的原子在形成分子或离子时，其最外层具有达到8电子稳定结构的趋向。已知0.01mol硼酸可以被20mL 0.5mol/LNaOH溶液恰好完全中和，据此推测硼酸在水溶液中呈酸性的原因是(用离子方程式表示)　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。

写出硼酸与NaOH溶液反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(4)硼酸和甲醇在浓硫酸存在的条件下，可生成挥发性硼酸酯，试写出硼酸完全酯化的方程式：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

(5)科学家发现硼化镁在39 K时呈超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列，右图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据右图确定硼化镁的化学式为　 　　　　　　　　　　　　　；

(6)硼烷(B₂H₆)气体在空气中能剧烈燃烧生成固态氧化物，已知每生成1mol液态水可放出722kJ的热量，请写热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。