上海市长宁区三年（2020-2022）年高考化学模拟题分题型分层汇编-06化学实验基础（填空基础提升题）
一、实验题
1．（2020·上海长宁·统考二模）氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备和，探究其氧化还原性质。
回答下列问题：
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是___，a中的试剂为____，b中采用的加热方式是___，c中化学反应的离子方程式是___。
(2)反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，__，__，干燥，得到晶体。d的作用是__，可选用试剂__(填编号)。
a. b. c. d.
(3)取少量和溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入振荡，静置后显__色。可知该条件下的氧化能力__(填“大于”或“小于”)。
(4)制备时，温度过高会生成。当时，该反应中__。
2．（2021·上海·统考一模）已知：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。某实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
I.制备K2FeO4(夹持装置略)
(1)A为氯气发生装置，A中反应方程式是____(锰被还原为Mn2+)。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂_____。
(2)C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有①3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH→2K2FeO4+6KCl+8H2O，②(写离子方程式)____。
II.为了探究K2FeO4的性质，首先，取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2.为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2，设计以下方案：
方案I 取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
方案II 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。
(3)由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有____离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化，还可能由___产生(用文字描述或方程式表示)。
(4)方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是____。
(5) 通过计算得知Na2FeO4的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)约是氯气的___倍。用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是___。(答出两点即可)。
3．（2020·上海长宁·统考二模）为了监测某烟道气中的NOx的含量，选用如下采样和检测方法。
I.采样步骤
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是___。采样步骤②加热烟道气的目的是___。
C中填充的干燥剂最好的选择是___（选填编号）。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
（2）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂___。
Ⅱ.NOx含量的测定
将一定量的气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化为NO3-，然后加入过量的FeSO4标准溶液，充分反应后，再用K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+。
（3）NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式是___。滴定操作使用的玻璃仪器主要有___。
（4）滴定过程中发生下列反应：3Fe2++NO3 +4H+=NO↑+3Fe3++2H2O、Cr2O72 +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。判断下列情况对NOx含量测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）：若缺少采样步骤③，会使测试结果___；若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果___。
二、原理综合题
4．（2022·上海长宁·统考一模）硫及其化合物在生产、生活中有广泛应用。
(1)硫原子最外层有______种不同运动状态的电子，其中能量最高的电子所占电子亚层符号为______。
(2)硫与同主族的氧元素相比，两者各自形成气态氢化物稳定性______（选填“>”、“<”或“=”下同），分别与氢元素形成化学键键能大小关系为H—O______H—S。
(3)正交硫和单斜硫是硫常见的两种单质，它们互为______。已知：（正交）=（单斜）―2.64kJ。正交硫与单斜硫相比，相对比较稳定的是______。已知通常状况下4g硫粉完全燃烧放出37kJ的热量，写出该反应的热化学方程式______。
(4)同温同浓度的、、三种溶液，最大的是______；经测定溶液中，则溶液呈______（填“酸”或“碱”）性；等物质的量浓度的下列四种溶液：①②③④，溶液中水的电离程度由大到小排列顺序为______。
(5)已知可能会干扰的检验。写出和NaCl混合溶液中的检验方法______。
三、工业流程题
5．（2022·上海长宁·统考一模）砷（As）是氮的同族元素，且比氮多2个电子层，镓（Ga）与铝同主族，砷化镓是当代国际公认的继硅之后最成熟的化合物半导体材料。某含砷（As）的有毒工业废水经如图流程转化为粗。已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。
完成下列填空：
(1)砷在元素周期中的位置为第______周期、第______族；砷和热的浓反应，生成，反应的化学方程式为______；砷化镓（GaAs）和氮化硼（BN）晶体都具有空间网状结构，硬度大，则砷化镓熔点______氮化硼的熔点（选填“高于”、“低于”或“接近于”）。
(2)“碱浸”的目的是将废水中的和转化为盐，转化为的离子方程式为______；加入试剂1的目的是______。
(3)“沉砷”是将转化为沉淀，主要反应有（其中、都大于0）：
① ；②；
沉砷最佳温度是85℃。用化学平衡原理解释温度高于85℃后，随温度升高沉淀率下降的原因。______。
(4)通过对溶液进行加热，再过滤可制得粗。在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度（S）曲线如图所示。为提高粗的沉淀率，则“结晶”过程应控制的最佳条件是______。从绿色化学和综合利用的角度考虑，滤液2需要处理，其方法是______。
6．（2022·上海长宁·统考二模）硫酸亚铁晶体 在医药上作补血剂。工业上用废铁生产 的一种流程如下图所示：
(1)步骤 I 中除铁和硫酸、铁锈和硫酸反应外， 还有一个反应的化学方程式为_______：步骤 I 加入稀硫酸的量不能过量的原因是_______；步骤 II 加入稀硫酸的目的是_______。
(2)证明步骤 (1)滤液中只含有 的方法： 取样， 先滴加 溶液， 无明显现象， 再滴加_______； 该过程的现象为：_______。
(3)步骤 III 从硫酸亚铁溶液中获得硫酸亚铁晶体 的实验操作为_______、_______、过滤、冰水洗涤、烘干。烘干操作需在低温条件下进行， 原因是_______。
(4)取 隔绝空气加热至不同温度， 剩余固体的质量变化如下图所示。
分析数据， 写出 残留物的化学式_______； 时固体物质发生反应的化学方程式是_______，做出这一判断的依据是_______。
7．（2022·上海长宁·统考一模）已知①胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇；②溶液中Fe3+和Cu2+完全沉淀时的pH分别为3.7和6.9，某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：
(1)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为___。与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是___。
(2)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4.0，再煮沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、__、乙醇洗涤、__，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5~4.0的目的是__。
(3)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有__(填标号)。
A．烧杯 B．容量瓶 C．蒸发皿 D．坩埚
(4)结晶水含量测定(设化学式为CuSO4·xH2O)：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据可知，x=__(写表达式)。
(5)下列操作中，会导致结晶水含量测定值偏高的是__(填标号)。
①胆矾未充分干燥
②坩埚未置于干燥器中冷却
③加热时有少胆矾迸溅出来
试卷第6页，共6页
试卷第5页，共6页
参考答案：
1． 圆底烧瓶 饱和食盐水 水浴加热 过滤 用少量冷水洗涤 吸收多余氯气进行尾气处理 ac 紫 小于 1:2
【分析】整套装置在最左端为氯气的发生装置，利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气，由于盐酸有挥发性，导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气。其中，氯气中的杂质HCl气体会影响后面KClO3和NaClO的制备，故需要用饱和食盐水(a中盛放的试剂)除去氯气中的HCl杂质。B为氯气与KOH溶液在加热条件下制取KClO3的装置，发生反应为。c为氯气与氢氧化钠溶液在较低温度下制取次氯酸钠的装置，发生的反应为。d为尾气的吸收装置，可防止污染环境，吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。
【详解】(1)由题图可知，盛放MnO2粉末的仪器为圆底烧瓶；装置a的作用为除去氯气中的氯化氢，故a中的试剂为饱和食盐水；由题给装置图可知，装置b是在加热条件下制备KClO3，加热方式为水浴加热；装置c在低温条件下制备NaClO，反应的离子方程式为；
(2)b中试管，经冷却结晶后，要得到KClO3晶体，还需要过滤，用少量冷水洗涤，干燥等操作；装置d为吸收多余氯气的尾气处理装置，硫化钠和氯气能发生氧化还原反应，氯气和氢氧化钙能发生反应，氯气和氯化钠，硫酸不发生反应，故选ac；
(3)由题目中给出的实际现象可知，KClO3和KI不反应，而NaClO和KI反应生成I2，说明在相同条件下，氧化能力：KClO3
2． 2KMnO4+16HCl→2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OH →Cl +ClO +H2O Fe3+ K2FeO4分解会产生 Fe3+(或4+2H+→4Fe3++3O2↑+10H2O ) 排除ClO-的干扰 0.64 既能消毒杀菌又能净水(或无毒或方便保存等)
【分析】本实验的目的是制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质，首先利用浓盐酸和高锰酸钾反应制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可以用饱和食盐水除去，之后通入过量KOH溶液中与Fe(OH)3反应生成高铁酸钾，NaOH溶液处理未反应的氯气，之后取C中紫色溶液，探究K2FeO4的性质。
【详解】(1)A装置中高锰酸钾将浓盐酸氧化反应生成Cl2，锰被还原为Mn2+，反应方程式为2KMnO4+16HCl→2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O；装置B中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体，装置如图 ；
(2)C中有大量KOH溶液，所以还会发生氯气和KOH的反应，离子方程式为Cl2+2OH →Cl +ClO +H2O；
(3)滴加KSCN溶液至过量溶液呈红色，说明含有Fe3+；根据题意可知K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，根据氧化还原反应的规律可知K2FeO4分解产生氧气时还会产生Fe3+，发生反应：4+2H+→4Fe3++3O2↑+10H2O，所以Fe3+的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化；
(4)使用KOH溶液溶出K2FeO4晶体，可以使K2FeO4稳定析出，同时考虑到K2FeO4表面可能吸附ClO－，ClO－在酸性条件下可与Cl－反应生成Cl2，从而干扰实验，所以用KOH溶液洗涤的目的是：排除ClO-的干扰；
(5)Na2FeO4作氧化剂被还原生成Fe3+，1gNa2FeO4可以得到mol电子，氯气被还原成Cl-，所以1gCl2可以得到mol电子，则Na2FeO4的消毒效率约是氯气的=0.64倍；高铁酸钾被还原生成铁离子，铁离子可以水解产生氢氧化铁胶体，可以吸附水中杂质达到净水的目的，而且高铁酸钾无毒，所以用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是既能消毒杀菌又能净水(或无毒或方便保存等)。
3． 除尘 防止NOx溶于冷凝水，影响测量的准确性 c 2NO+3H2O2=2H++2NO3-+2H2O 锥形瓶、滴定管 偏低 偏高
【分析】装置A为过滤器，除去粉尘；装置B为加热器，加热防止氮氧化合物溶于水，影响氮氧化合的测定；C为干燥器，干燥酸性气体应选择酸性干燥剂或中性干燥剂；D为吸收器，吸收酸性气体应用碱性溶液。
【详解】（1）第一步过滤器是为了出去粉尘，因此其中的无碱玻璃棉的作用是除尘；采样步骤②加热烟道气是为了防止NOx溶于冷凝水，影响测量的准确性；
a.碱石灰为碱性干燥剂，不能干燥酸性气体，故a错误；
b.无水硫酸铜可用于检验是否有水的存在，干燥能力不强，故b错误；
c.五氧化二磷为酸性干燥剂，可以用于干燥酸性气体，故c正确；
综上所述，故答案为：除尘；防止NOx溶于冷凝水，影响测量的准确性；c；
（2）D装置为吸收装置，用于吸收酸性气体，因此可以用氢氧化钠溶液，气体长管进，短管出，装置示意图如图：，故答案为：；
（3）NO在酸性条件下被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为2NO+3H2O2=2H++2NO3-+2H2O，滴定操作主要用到铁架台、滴定管、锥形瓶，其中玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，故答案为：2NO+3H2O2=2H++2NO3-+2H2O；锥形瓶、滴定管；
（4）若没有打开抽气泵，则系统中还存在气样中的氮元素，导致吸收不完全，使测定结果偏低；若硫酸亚铁变质，则会导致测得的剩余亚铁离子偏低，使得计算所得的氮元素含量偏高，故答案为：偏低；偏高。
【点睛】根据测定过程中发生反应的方程式，，，可知氮氧化合物的物质的量可表示为，由此可知若硫酸亚铁变质，则会导致测得的剩余亚铁离子偏低，即偏低，则使得计算所得的氮元素含量偏高。
4．(1) 6 3p
(2) > >
(3) 同素异形体 正交硫 S+O2=SO2(g) =-296
(4) 溶液 酸 ②>④>③>①
(5)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生白色沉淀时，取上层清液，向其中加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则证明混合溶液中含有Cl-
【详解】（1）硫原子最外层有6个电子，每个电子的运动状态都不同，故硫原子最外层有6种不同运动状态的电子；S的价电子排布式为3s23p4，其中能量最高的电子所占电子亚层符号为3p；
（2）非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性：O>S，故气态氢化物稳定性：H2O>H2S；O原子半径小于S原子半径，且O元素的电负性大于S元素，故H-O键长较短，键能H-O>H-S；
（3）正交硫和单斜硫是硫常见的两种单质，两者互为同素异形体；根据已知(正交)=(单斜)-2.64kJ，可知(正交)能量低与(单斜)，能量越低越稳定，故正交硫与单斜硫相比，相对比较稳定的是正交硫；通常状况下4g硫粉完全燃烧放出37kJ的热量，则1mol硫粉(32g)放出的热量为37×8=296，则该反应的热化学方程式为S+O2=SO2(g) =-296；
（4）同温同浓度的、、三种溶液中，溶液中NH促进SO的水解，导致SO浓度变小，溶液中HSO只有部分电离出SO，因此溶液中最大；溶液中HSO既电离也水解，分别为HSO+H2OH2SO3、HSOH++SO，因为溶液中，说明SO以电离为主，溶液显酸性；等物质的量浓度的下列四种溶液：①②③④，其中②溶液中NH和CO都促进水的电离，④溶液中HCO水解为主，促进水的电离，③溶液中HSO以电离为主使溶液显酸性，抑制水的电离，①属于强碱，在溶液中全部电离，抑制水电离，因此溶液中水的电离程度由大到小排列顺序为②>④>③>①；
（5）和NaCl混合溶液中检验，需要先用Ba2+除去SO，然后再用AgNO3溶液检验Cl-，故检验方法为：加入Ba(NO3)2溶液至不再产生白色沉淀时，取上层清液，向其中加入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则证明混合溶液中含有Cl-。
5．(1) 四 ⅤA 2As+3H2SO4(浓)As2O3+3SO2↑+3H2O 低于
(2) H3AsO4+3OH-=AsO+3H2O 将AsO氧化生成AsO
(3)温度升高，反应A平衡逆向移动，、下降，反应B平衡逆向移动，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降
(4) 温度约为25℃，H2SO4浓度约为7 返回酸化流程
【分析】流程图中，“碱浸”过程是将废水中的和转化为盐；溶液中存在AsO，通过后面流程可知需要沉淀的是AsO，因此加入氧化剂试剂1，将AsO氧化生成AsO；“沉砷”时加入石灰乳，调节为碱性，并提供钙离子，将转化为沉淀；“酸化”过程加入硫酸，得到较纯净的；“还原”过程通入SO2，还原为，然后结晶得到粗As2O3，据此分析。
【详解】（1）氮是第二周期、第ⅤA族，砷是氮的同族元素，且比氮多2个电子层，因此砷在元素周期中的位置为第四周期、第ⅤA族；；砷和热的浓反应，生成，反应的化学方程式为2As+3H2SO4(浓)As2O3+3SO2↑+3H2O；砷化镓（GaAs）和氮化硼（BN）晶体都具有空间网状结构，说明两者都是原子晶体，原子晶体的熔沸点与键长成反比，原子半径越小，键长越短，键长：B-N
（3）沉砷最佳温度是85℃，温度高于85℃后，随温度的升高沉降率下降，温度升高，反应①平衡逆向移动，、下降，反应②平衡逆向移动，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降；
（4）由图可知，为提高粗As2O3的沉降率，则“结晶”过程应控制的最佳条件为25℃，H2SO4浓度约为7，此时As2O3的溶解率最低，沉淀率最高，滤液2中含有余酸，需要处理，从绿色化学和综合利用的角度考虑，可将滤液2返回酸化流程。
6．(1) ； 确保生成物全部都是硫酸亚铁； 防止亚铁离子水解；
(2) 氯水； 溶液变成血红色；
(3) 蒸发浓缩； 冷却结晶 防止分解失去部分结晶水
(4) 为0.1mol，加热分解到C点后质量不再变化，C为铁的氧化物。剩余固体是8g，铁元素的质量为5.6g，则氧元素的质量为2.4g，可得出氧化物中铁和氧原子个数比为2:3，故为。根据氧化还原反应规律推断铁元素化合价升高，必有元素化合价降低，则有生成，由质量守恒定律得出化学反应为：。
【分析】根据题中信息知废铁中含有铁、铁锈和不溶性杂质。步骤I加稀硫酸，铁和铁锈与硫酸，生成的硫酸铁也会和铁反应生成硫酸亚铁，过滤后可除去不溶性杂质；在步骤II加稀硫酸是为了抑制亚铁离子水解，得到的硫酸亚铁溶液经过步骤III：蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体。
【详解】（1）铁锈与硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁能够继续与铁反应生成硫酸亚铁，化学方程式为：；在步骤I加稀硫酸不能过量，是为了确保生成物全部是硫酸亚铁，得到的产物更纯净，不用后续除杂；在步骤II加稀硫酸是为了抑制亚铁离子水解，防止得到的晶体中有杂质；
（2）检验亚铁离子，先加KSCN溶液无现象，再加氯水将亚铁离子氧化成铁离子，若出现血红色，则有亚铁离子。故加入的试剂为氯水，现象为溶液变成血红色；
（3）要得到带结晶水的晶体，通常采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法。硫酸亚铁溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体；受热易失去结晶水，因此低温烘干是为了防止晶体失去结晶水；
（4）27.8g的物质的量为0.1mol，结晶水完全失去时剩下固体的质量为：，由图可知B()完全失去结晶水，成分为，对比B()和A()点，两者质量差为，即A比B多一个结晶水，A点成分为：；自始至终，铁元素质量守恒，为0.1mol，加热分解到C()点后质量不再变化，C点成分为铁的氧化物。剩余固体是8g，铁元素的质量为5.6g，则氧元素的质量为2.4g，可得出氧化物中铁和氧原子个数比为2:3，故为。根据氧化还原反应规律推断铁元素化合价升高，必有元素化合价降低，则有生成，由质量守恒定律得出化学反应为：。
7．(1) CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 不会产生具有污染性的气体
(2) 过滤 干燥 使Fe3+沉淀析出，同时抑制铜离子水解
(3)AC
(4)
(5)①③
【详解】（1）CuO为碱性氧化物，与硫酸发生复分解反应，方程式为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，若直接使用废铜与浓硫酸反应，也可以获得硫酸铜，但会有二氧化硫产生，对环境造成污染，此方法不会产生具有污染性的气体，故答案为：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；不会产生具有污染性的气体；
（2）CuO为碱性氧化物，与硫酸发生复分解反应，方程式为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，此方程式为主要反应，除此之外，由于混有氧化铁，溶于硫酸产生Fe3+，Fe3+与Cu发生反应生成Fe2+和Cu2+，依据流程可知，加入过氧化氢，重新氧化亚铁离子，便于后续除杂，滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥，得到胆矾，其中控制溶液pH为3.5～4的目的是使Fe3+沉淀析出，同时抑制铜离子水解，防止生成杂质导致产品不纯，煮沸10min的目的在于除去剩余的过氧化氢，并保证Fe3+沉淀完全，故答案为：过滤；干燥；使Fe3+沉淀析出，同时抑制铜离子水解；
（3）由(2)分析可知，制备胆矾时，经过的步骤有：过滤、蒸发浓缩、冷却结晶，故用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有反应过程中和过滤需用到的烧杯和蒸发时需要用到的蒸发皿，故答案为：AC；
（4）设结晶水个数为x，胆矾分子式表示为CuSO4 xH2O，受热分解发生反应CuSO4 xH2OCuSO4+xH2O，n(H2O)=mol，n(CuSO4)=mol，依据方程式可知n(H2O)：n(CuSO4)=x：1，解得x=，故答案为：；
（5）依据结晶水表达式x=可知，
①胆矾未充分干燥，m2偏大，导致最终结果偏高，①符合题意；
②坩埚未置于干燥器中冷却，m1、m2不变，m3偏大，依据x=可知，结果偏低，②不合题意；
③加热时胆矾迸出，m3质量偏小，m2-m3偏大，m3-m1偏小，最终结果偏高，③符合题意；
故答案为：①③。
答案第6页，共7页
答案第7页，共7页
