
?綜合實驗探究題
實驗題(共13題)
1.以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3,其主要實驗流程如下:
已知:①Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O是放熱反應(yīng)。
②N2H4·H2O沸點約118 ℃,具有強還原性,能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。
(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時,若溫度超過40 ℃,Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl,其離子方程式為____________________________________;實驗中控制溫度除用冰水浴外,還需采取的措施是____________________________________。
(2)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如圖?1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應(yīng)一段時間后,再迅速升溫至110 ℃繼續(xù)反應(yīng)。實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是_____________;使用冷凝管的目的是_________________________________。
(3)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3(水溶液中H2SO3、、隨pH的分布如圖?2所示,Na2SO3的溶解度曲線如圖?3所示)。
①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定何時停止通SO2的實驗操作為_________________。
②請補充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案: _______________________,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。
2.某同學利用Cl2氧化K2MnO4制備KMnO4的裝置如下圖所示(夾持裝置略):
已知:錳酸鉀(K2MnO4)在濃強堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時易發(fā)生反應(yīng):
回答下列問題:
(1)裝置A中a的作用是______________;裝置C中的試劑為________________;裝置A中制備Cl2的化學方程為______________。
(2)上述裝置存在一處缺陷,會導致KMnO4產(chǎn)率降低,改進的方法是________________。
(3)KMnO4常作氧化還原滴定的氧化劑,滴定時應(yīng)將KMnO4溶液加入___________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中;在規(guī)格為50.00mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始讀數(shù)為15.00mL,此時滴定管中KMnO4溶液的實際體積為______________(填標號)。
A.15.00 mL B.35.00mL C.大于35.00mL D.小于15.00m1
(4)某FeC2O4﹒2H2O樣品中可能含有的雜質(zhì)為Fe2(C2O4)3、H2C2O4﹒2H2O,采用KMnO4滴定法測定該樣品的組成,實驗步驟如下:
Ⅰ.取mg樣品于錐形瓶中,加入稀H2SO4溶解,水浴加熱至75℃。用 c mol﹒L-1的KMnO4溶液趁熱滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色,消耗KMnO4溶液V1mL。
Ⅱ.向上述溶液中加入適量還原劑將Fe3+完全還原為Fe2+,加入稀H2SO4酸化后,在75℃繼續(xù)用KMnO4溶液滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色,又消耗KMnO4溶液V2mL。
樣品中所含的質(zhì)量分數(shù)表達式為_________________。
下列關(guān)于樣品組成分析的說法,正確的是__________(填標號)。
A.時,樣品中一定不含雜質(zhì)
B.越大,樣品中含量一定越高
C.若步驟I中滴入KMnO4溶液不足,則測得樣品中Fe元素含量偏低
D.若所用KMnO4溶液實際濃度偏低,則測得樣品中Fe元素含量偏高
3.過氧化鈣微溶于水,溶于酸,可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法?;卮鹣铝袉栴}:
(一)碳酸鈣的制備
(1)步驟①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于____。
(2)下圖是某學生的過濾操作示意圖,其操作不規(guī)范的是______(填標號)。
a.漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁
d.濾紙邊緣高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動以加快過濾速度
(二)過氧化鈣的制備
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,此時溶液呈____性(填“酸”、“堿”或“中”)。將溶液煮沸,趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是___________。
(4)步驟③中反應(yīng)的化學方程式為________,該反應(yīng)需要在冰浴下進行,原因是_________。
(5)將過濾得到的白色結(jié)晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌,使用乙醇洗滌的目的是_______。
(6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點是______,產(chǎn)品的缺點是_______。
4.硫代硫酸鈉在紡織業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。某興趣小組用下圖裝置制備。
合成反應(yīng):
滴定反應(yīng):
已知:易溶于水,難溶于乙醇,開始失結(jié)晶水。
實驗步驟:
Ⅰ.制備:裝置A制備的經(jīng)過單向閥通入裝置C中的混合溶液,加熱、攪拌,至溶液約為7時,停止通入氣體,得產(chǎn)品混合溶液。
Ⅱ.產(chǎn)品分離提純:產(chǎn)品混合溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。
Ⅲ.產(chǎn)品純度測定:以淀粉作指示劑,用產(chǎn)品配制的溶液滴定碘標準溶液至滴定終點,計算含量。
請回答:
(1)步驟Ⅰ:單向閥的作用是______;裝置C中的反應(yīng)混合溶液過高或過低將導致產(chǎn)率降低,原因是_______。
(2)步驟Ⅱ:下列說法正確的是_____。
A 快速蒸發(fā)溶液中水分,可得較大晶體顆粒
B 蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)品晶膜時,停止加熱
C 冷卻結(jié)晶后的固液混合物中加入乙醇可提高產(chǎn)率
D 可選用冷的溶液作洗滌劑
(3)步驟Ⅲ
①滴定前,有關(guān)滴定管的正確操作為(選出正確操作并按序排列):
檢漏→蒸餾水洗滌→(______)→(______)→(______)→(______)→(______)→開始滴定。
A 烘干 B 裝入滴定液至零刻度以上 C 調(diào)整滴定液液面至零刻度或零刻度以下D 用洗耳球吹出潤洗液 E 排除氣泡 F 用滴定液潤洗2至3次 G 記錄起始讀數(shù)
②裝標準碘溶液的碘量瓶(帶瓶塞的錐形瓶)在滴定前應(yīng)蓋上瓶塞,目的是______。
③滴定法測得產(chǎn)品中含量為,則產(chǎn)品中可能混有的物質(zhì)是________。
5.某純堿樣品中含有少量NaCl雜質(zhì),現(xiàn)用如圖所示裝置來測定純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)(鐵架臺、鐵夾等在圖中均已略去;堿石灰是生石灰與氫氧化鈉的混合物,可以吸收水和二氧化碳)。
實驗步驟如下:
①按圖連接裝置,并檢查氣密性;
②準確稱得盛有堿石灰的干燥管D的質(zhì)量為80.20g;
③準確稱得20.00g純堿樣品放入容器b中;
④打開分液漏斗a的旋塞,緩緩滴入稀硫酸,至不再產(chǎn)生氣泡為止;
⑤打開彈簧夾,往試管A中緩緩鼓入一定量空氣;
⑥然后稱得干燥管D的總質(zhì)量為86.36g ;
⑦重復步驟⑤和⑥的操作,直到干燥管D的質(zhì)量不變,為86.80 g。
試回答:
(1)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_________________________________;
(2)裝置A中試劑X應(yīng)選用足量的(______)
A.飽和NaCl溶液 B.濃H2SO4
C.NaHCO3溶液 D.NaOH溶液
(3)①請用文字敘述裝置C的作用:__________________________________。
②請用文字敘述裝置E的作用:__________________________________。
(4)如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸,則會導致測定結(jié)果_____(填“偏大”、 “偏小”或“不變”,下同);若沒有操作⑤⑦,則會導致測定結(jié)果__________。
(5)根據(jù)實驗中測得的有關(guān)數(shù)據(jù),計算出純堿樣品Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為_________。
6.硫代硫酸鈉(Na2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定,在酸性溶液中分解產(chǎn)生S、SO2。
Ⅰ. Na2S2O3的制備。工業(yè)上可用反應(yīng):2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3 +CO2制得,實驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。
(1)b中反應(yīng)的離子方程式為________,c中試劑為_________。
(2)反應(yīng)開始后,c中先有渾濁產(chǎn)生,后又變澄清。此渾濁物是_______。
(3)實驗中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有___________(寫出兩條)。
(4)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量,實驗中通入的SO2,不能過量,原因是_______。
(5)制備得到的Na2S2O3中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì)。設(shè)計實驗,檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4:___________________________________。
Ⅱ. 探究Na2S2O3與金屬陽離子的氧化還原反應(yīng)。
資料:?。瓼e3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)
ⅱ.Ag2S2O3為白色沉淀,Ag2S2O3可溶于過量的S2O32-
裝置
編號
試劑X
實驗現(xiàn)象
①
Fe(NO3)3溶液
混合后溶液先變成紫黑色, 30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色
②
AgNO3溶液
先生成白色絮狀沉淀,振蕩后,沉淀溶解,得到無色溶液
(6)根據(jù)實驗①的現(xiàn)象,初步判斷最終Fe3+被S2O32-還原為Fe2+,通過____(填操作、試劑和現(xiàn)象),進一步證實生成了Fe2+。從化學反應(yīng)速率和平衡的角度解釋實驗Ⅰ的現(xiàn)象:____。
(7)同濃度氧化性:Ag+ > Fe3+。實驗②中Ag+未發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因是____。
(8)進一步探究Ag+和S2O32-反應(yīng)。
裝置
編號
試劑X
實驗現(xiàn)象
③
AgNO3溶液
先生成白色絮狀沉淀,沉淀很快變?yōu)辄S色、棕色,最后為黑色沉淀。
實驗③中白色絮狀沉淀最后變?yōu)楹谏恋?Ag2S)的化學方程式如下,填入合適的物質(zhì)和系數(shù):Ag2S2O3+_____ =Ag2S+_____
(9)根據(jù)以上實驗,Na2S2O3與金屬陽離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)和____有關(guān)(寫出兩條)。
7.保險粉Na2S2O4大量用于印染業(yè),并用來漂白紙張、紙漿和陶土等。某化學興趣小組同學用甲酸法制取保險粉的裝置如圖所示(加持裝置略去)。
已知:保險粉易溶于水,不溶于甲醇,具有強還原性,在空氣中易被氧化:2Na2S2O4+O2+2H2O=NaHSO3或Na2S2O4 +O2+H2O =NaHSO3+NaHSO4。實驗時先把甲酸(HCOOH)與溶于甲醇和水混合溶劑的NaOH混合,再通入SO2氣體?;卮鹣铝袉栴}:
(1)儀器a的名稱是______;裝置B的作用是______。
(2)裝置C中甲醇不參加反應(yīng),甲醇的作用是 ______;生成Na2S2O4的離子方程式為______。
(3)下列有關(guān)該實驗的說法正確的是 ______(填序號)。
A.可用硝酸和BaCl2溶液檢驗制得的Na2S2O4中是否混有NaHSO4
B.實驗中甲酸和NaOH最合適的物質(zhì)的量之比為1:1
C.用N2排盡裝置內(nèi)的空氣,有利于提高 的Na2S2O4純度
D.得到Na2S2O4固體后可用甲醇洗滌
(4)測定產(chǎn)品中Na2S2O4質(zhì)量分數(shù),其實驗步驟如下,準確稱取0.5000g產(chǎn)品放入錐形瓶中,加入適量水使其溶解。然后加入足量甲醛,充分反應(yīng),再滴加幾滴指示劑,用0.2000mol·L-1的標準I2溶液滴定,至終點時,消耗25.00mL標準I2溶液。實驗過程中涉及的反應(yīng):Na2S2O4+2HCHO+H2O =NaHSO3·HCHO+NaHSO2·HCHO;NaHSO2·HCHO+2I2+2H2O= NaHSO4+HCHO+4HI。該實驗加入指示劑是______ ,產(chǎn)品Na2S2O4 (M=174g·mol-1)的質(zhì)量分數(shù)為 ______% (保留一位小數(shù))。
(5)探究Na2S2O4的性質(zhì)。隔絕空氣加熱Na2S2O4固體完全分解是到固體產(chǎn)物Na2SO3,Na2S2O3和SO2,但該興趣小組沒有做到完全隔絕空氣,得到的固體產(chǎn)物中還含有Na2SO4。請設(shè)計實驗證明該分解產(chǎn)物中含有Na2SO4。實驗方案是______。(可選試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)
8.氨氣與適量氯氣混合反應(yīng)可生成NH4Cl(俗稱腦砂)和一種無污染的氣體。某學習小組利用下列裝置模擬該反應(yīng),請回答相關(guān)問題。
(1)該實驗中所需的氯氣是用濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制取。裝置A中儀器X的名稱為____;X中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。
(2)要得到干燥純凈的氯氣,上述A、B、C裝置的連接順序依次為a→_____(用小寫字母表示)。
(3)利用E裝置,將適量氨氣與氯氣充分混合反應(yīng)氨氣應(yīng)從_______(用小寫字母表示)通入,反應(yīng)的化學方程式為_______________;可能觀察到的現(xiàn)象是___________。
(4)《唐本草》記載腦砂入藥可以散瘀消腫,天然腦砂含少量NH4Cl,現(xiàn)取天然腦砂進行NH4Cl含量測定。準確稱取一定質(zhì)量腦砂,與足量的氧化銅混合,如下圖所示進行實驗。已知:2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O 。
①為順利完成有關(guān)物理量的測定,請完善下列表格:
測量時間點
加熱前
當觀察到_____現(xiàn)象時
測量內(nèi)容
_______________
停止加熱,冷卻,稱量H裝置的總質(zhì)量
②如果不用J裝置,測出NH4Cl的含量將_____(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
9.硼氫化鈉(NaBH4)通常為白色粉末,容易吸水潮解,在有機合成中被稱為“萬能還原劑”。制備硼氫化鈉的流程如圖:
步驟Ⅰ:硼酸三甲酯[B(OCH3)3]的制備(已知硼酸三甲酯能水解)。將硼酸(H3BO3)和適量甲醇加入圓底燒瓶中,然后緩慢地加入濃硫酸,振蕩,在燒瓶上加裝分餾柱a,用電爐經(jīng)水浴鍋加熱,回流2小時,收集硼酸三甲酯與甲醇共沸液。裝置如圖所示(夾持裝置略去,下同)。
(1)直形冷凝管冷卻水應(yīng)從___________(填“b”或“c”)接口進入。
(2)濃硫酸的作用是___________。
(3)本實驗采用水浴加熱,優(yōu)點是___________;U形管中試劑為 ___________,其作用是___________。
(4)步驟Ⅱ:NaBH4的制備。在240℃條件下進行,硼酸三甲酯[B(OCH3)3]與NaH反應(yīng)制取NaBH4,同時生成CH3ONa,寫出該反應(yīng)的化學方程式___________。
(5)已知:NaBH4可溶于異丙胺(熔點:-101℃,沸點:33℃),甲醇鈉不溶于異丙胺。步驟Ⅲ中萃取時可采用索氏提取法,其裝置如圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸汽沿導管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中,進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時,經(jīng)虹吸管3返回燒瓶,從而實現(xiàn)連續(xù)萃取。當萃取完全后,硼氫化鈉在___________(填“圓底燒瓶”或“索氏提取器”)中。
(6)分離NaBH4并回收溶劑,采用的方法是___________。
10.乳酸亞鐵晶體([CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O,Mr=288) 可由乳酸與FeCO3反應(yīng)制得,它易溶于水,是一種很好的補鐵劑。
Ⅰ.制備碳酸亞鐵(裝置如圖所示)
(1)儀器A的名稱是______________ ;
(2)實驗操作如下:關(guān)閉活塞2,打開活塞1、3,加入適量稀硫酸反應(yīng)一段時間,其目的是___________________________________________________________;然后關(guān)閉活塞1,接下來的操作是_______________; 裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________ 。
Ⅱ.制備乳酸亞鐵
向純凈的FeCO3固體中加入足量乳酸溶液,在75℃下攪拌使之充分反應(yīng)。
(3)為防止乳酸亞鐵變質(zhì),在上述體系中還應(yīng)加入____________________________________________________________________________
(4)為證明乳酸亞鐵中含有Fe2+,選擇的檢驗試劑為_______________________________________________________________________;
Ⅲ. 乳酸亞鐵晶體純度的測量
經(jīng)過過濾、隔絕空氣低溫蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作,獲得乳酸亞鐵晶體后
(5)兩位同學分別用不同的方案進行測定:
①甲同學通過KMnO4滴定法測定樣品中Fe2+的含量計算樣品純度,所得純度總是大于100%,其原因可能是_________________________________________________________________________________________________________________
②乙同學經(jīng)查閱文獻后改用(NH4)4Ce(SO4)4滴定法測定樣品中Fe2+的含量計算樣品純度(反應(yīng)中Ce4+被還原為Ce3+),稱取6.00g樣品配成250.00mL溶液,取25mL,用0.1 mol?L—1(NH4)4Ce(SO4)4標準溶液滴定至終點,消耗標準液20.00mL。則產(chǎn)品中乳酸亞鐵晶體的純度為_______________________________________。
11.Mn2O3是一種重要的工業(yè)原料,在電磁和有機合成等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。某學習小組在實驗室用CH4還原MnO2制備Mn2O3,并測定產(chǎn)品純度。請回答下列問題:
Ⅰ.制備(實驗裝置如圖所示)
已知:Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑。
(1)儀器a的名稱為______________________
(2)用稀醋酸代替水的優(yōu)點有________________________________________
(3)連接好實驗裝置,檢驗裝置的氣密性并加入相應(yīng)試劑。向燒瓶中滴加稀醋酸之后,在點燃酒精燈之前應(yīng)進行的操作是__________________________________
(4)儀器b中同時生成兩種能參與大氣循環(huán)的物質(zhì),該反應(yīng)的化學方程式為______________
(5)指出上述實驗裝置有一處明顯的缺陷____________________________
Ⅱ.測定產(chǎn)品中Mn2O3的純度(只考慮產(chǎn)品中混有少量未參與反應(yīng)的MnO2)
ⅰ.實驗結(jié)束后,取儀器b中所得固體7.19g,加入足量硫酸酸化的KI溶液,使固體中錳元素全部轉(zhuǎn)化為Mn2+;
ⅱ.將所得溶液稀釋至500mL;
ⅲ.取25.00mL稀釋后的溶液,滴加幾滴淀粉溶液,用0.200mol?L-1的Na2S2O3標準溶液滴定,達到滴定終點時,消耗25.00mLNa2S2O3標準溶液。(已知:I2+2 Na2S2O3==Na2S4O6+2NaI)
(1)步驟ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________
(2)滴定終點的標志是__________________________________________________
(3)所取固體中Mn2O3的質(zhì)量分數(shù)為___________________(計算結(jié)果精確到0.1%)
(4)下列操作使測定結(jié)果偏高的是______________
A.滴定前平視,滴定終點俯視讀數(shù)
B.盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗
C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長
D.滴定前正常,滴定后滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡
12.某合作學習小組的同學驗證文獻上用乙烯氣脫除氮氧化物。回答下列問題:
(1)甲組同學設(shè)計實驗制取純凈的乙烯氣體和NO。
①設(shè)計的制備C2H4裝置如圖所示:
資料:C2H5OHCH2=CH2↑+H2O(主)
C2H5OH+2H2SO4(濃)2C+2SO2↑+5H2O(副)
C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O(副)
寫出乙烯的電子式___________
裝置B中盛放的試劑為___________(填小寫字母)。
a KMnO4溶液 b Br2/CCl4溶液 c 濃NaOH溶液 d 濃硫酸
②設(shè)計圖裝置制備NO氣體
裝置D燒瓶中的實驗現(xiàn)象為:___________;
裝置E盛放的試劑是___________。
(2)乙組利用甲組制得的C2H4和NO并選用下列裝置進行催化反應(yīng),并檢驗乙烯的氧化物CO和CO2(部分裝置可重復使用,已知C2H4可被熱的CuO氧化為碳的氧化物,酸性高錳酸鉀可氧化NO和C2H4,不氧化CO)。
①各裝置的連接順序為:
→K→G→___________→H→G→___________→M。(按順序填一個或多個字母)
②K后接的G的作用是___________。
③酸性高錳酸鉀溶液的作用是___________。
④證明乙烯的氧化產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是___________;
若NO還原為N2,乙烯氧化為等物質(zhì)的量的CO和CO2,則反應(yīng)的化學方程式為___________。
13.通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅,粗硅(合鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))?與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450-500℃),四氧化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。(D的硬質(zhì)玻璃管中盛裝粗硅)
相關(guān)信息如下:?a.四氧化硅遇水極易反應(yīng)生成硅酸和氯化氫;
b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;
c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表:
物質(zhì)
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸點/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔點/℃
-70.0
-107.2
—
—
—
升華溫度/℃
—
—
180
300
162
請回答下列問題:
(1)寫出用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅的化學方程式_________________________。
(2)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__________________________________。
(3)裝置A中g(shù)管的作用是_________________;裝置C中的試劑是____________;
(4)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過多次蒸餾得到高純度四氯化硅,蒸餾后的殘留物中,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是________(填寫元素符號)。
(5)寫出尾氣處理裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___________________________。
(6)本題實驗裝置中有一明顯的不足之處,請簡述你的改進方案及理由: ___________。
14.某研究性學習小組擬對SO2和亞硫酸的性質(zhì)進行探究。請回答下列問題:
Ⅰ.探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)
該小組用圖所示裝置達成實驗?zāi)康?。已知?.0mol/L Fe(NO3)3溶液的pH=1。
(1)為排除空氣對實驗的干擾,滴加濃硫酸之前應(yīng)進行的操作是_____。
(2)裝置B中產(chǎn)生了白色沉淀,說明SO2具有_____性。
(3)分析B中產(chǎn)生白色沉淀的原因:
①觀點1:SO2與Fe3+反應(yīng);觀點2:酸性條件下,SO2與NO3﹣反應(yīng);觀點3:_____。
②按觀點1,裝置B 中反應(yīng)的離子方程式為_____,為證明該觀點,應(yīng)進一步確認生成的新物質(zhì),實驗操作及現(xiàn)象是_____。
③按觀點2,只需將裝置B中的Fe(NO3)3溶液替換為等體積的下列溶液,在相同條件下進行實驗。此時應(yīng)選擇的最佳溶液是_____(填序號)。
a.0.1mol/L 稀硝酸
b.1.5mol/L Fe(NO3)2
c.3.0mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等體積混合的溶液
d.6.0mol/L NaNO3溶液和0.2mol/L鹽酸等體積混合的溶液
Ⅱ.探究H2SO3的酸性強于HClO。
該小組用圖所示裝置達成實驗?zāi)康摹?br />
(4)裝置的連接順序為:純凈SO2→_____(選填字母),F(xiàn)中反應(yīng)的離子方程式為_____。
(5)可證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現(xiàn)象是_____。
參考答案
1.3Cl2+6OH?5Cl?+ClO3?+3H2O 緩慢通入Cl2 NaClO堿性溶液 減少水合肼的揮發(fā) 測量溶液的pH,若pH約為4,停止通SO2 邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,測量溶液pH,pH約為10時,停止滴加NaOH溶液,加熱濃縮溶液至有大量晶體析出,在高于34℃條件下趁熱過濾
【分析】
步驟I中Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備NaClO;步驟II中的反應(yīng)為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼;步驟III分離出水合肼溶液;步驟IV由SO2與Na2CO3反應(yīng)制備Na2SO3。據(jù)此判斷。
【詳解】
(1)溫度超過40℃,Cl2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaClO3、NaCl和H2O,反應(yīng)的化學方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)為放熱反應(yīng),為了減少NaClO3的生成,應(yīng)控制溫度不超過40℃、減慢反應(yīng)速率;實驗中控制溫度除用冰水浴外,還需采取的措施是:緩慢通入Cl2。
(2)步驟II中的反應(yīng)為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼,由于水合肼具有強還原性、能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2,為了防止水合肼被氧化,應(yīng)逐滴滴加NaClO堿性溶液,所以通過滴液漏斗滴加的溶液是NaClO堿性溶液。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110℃繼續(xù)反應(yīng),N2H4·H2O沸點約118 ℃,使用冷凝管的目的:減少水合肼的揮發(fā)。
(3)①向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液,根據(jù)圖示溶液pH約為4時,HSO3-的物質(zhì)的量分數(shù)最大,則溶液的pH約為4時停止通入SO2;實驗中確定何時停止通入SO2的實驗操作為:測量溶液的pH,若pH約為4,停止通SO2。
②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3,首先要加入NaOH將NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3,根據(jù)含硫微粒與pH的關(guān)系,加入NaOH應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH約為10;根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線,溫度高于34℃析出Na2SO3,低于34℃析出Na2SO3·7H2O,所以從Na2SO3溶液中獲得無水Na2SO3應(yīng)控制溫度高于34℃。因此由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案為:邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,測量溶液pH,pH約為10時,停止滴加NaOH溶液,加熱濃縮溶液至有大量晶體析出,在高于34℃條件下趁熱過濾,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。
【點睛】
本題將實驗原理的理解、實驗試劑和儀器的選用、實驗條件的控制、實驗操作的規(guī)范、實驗方案的設(shè)計等融為一體,重點考查學生對實驗流程的理解、實驗裝置的觀察、信息的獲取和加工、實驗原理和方法運用、實驗方案的設(shè)計與評價等能力,也考查了學生運用比較、分析等科學方法解決實際問題的能力和思維的嚴密性。
2.平衡氣壓,使?jié)恹}酸順利滴下; NaOH溶液 在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶 酸式 C BD
【分析】
漂白粉的有效成分Ca(ClO)2具有強氧化性,和濃鹽酸在A中發(fā)生歸中反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,Cl2和K2MnO4在B中反應(yīng)產(chǎn)生KMnO4,反應(yīng)不完的Cl2用C吸收,據(jù)此解答。
【詳解】
(1)裝置A為恒壓分液漏斗,它的作用是平衡氣壓,使?jié)恹}酸順利滴下,C的作用是吸收反應(yīng)不完的Cl2,可用NaOH溶液吸收,Ca(ClO)2和濃鹽酸在A中發(fā)生歸中反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,反應(yīng)的化學方程式為Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2↑+2H2O,故答案為:平衡氣壓,使?jié)恹}酸順利滴下;NaOH溶液;Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2↑+2H2O;
(2)錳酸鉀在濃強堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時易發(fā)生3MnO42-+2H2O=2MnO4-+MnO2↓+4OH-,一部分MnO42-轉(zhuǎn)化為了MnO2,導致最終KMnO4的產(chǎn)率低,而濃鹽酸易揮發(fā),直接導致B中NaOH溶液的濃度減小,故改進措施是在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶吸收揮發(fā)出來的HCl,故答案為:在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶;
(3)高錳酸鉀有強氧化性,強氧化性溶液加入酸式滴定管,滴定管的“0”刻度在上,規(guī)格為50.00mL的滴定管中實際的體積大于(50.00-15.00)mL,即大于35.00mL,故答案為:酸式;C;
(4)設(shè)FeC2O4·2H2O的物質(zhì)的量為xmol,F(xiàn)e2(C2O4)3的物質(zhì)的量為ymol,H2C2O4·2H2O的物質(zhì)的量為zmol,步驟I中草酸根和Fe2+均被氧化,結(jié)合得失電子守恒有:2KMnO4~5H2C2O4(C2O42-),KMnO4~5Fe2+,所以,步驟II中Fe2+被氧化,由KMnO4~5Fe2+可知,,聯(lián)立二個方程解得:z=2.5c(V1-3V2)×10-3,所以H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)==。關(guān)于樣品組成分析如下:
A.時,H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)==0,樣品中不含H2C2O4·2H2O,由和可知,y≠0,樣品中含F(xiàn)e2(C2O4)3雜質(zhì),A錯誤;
B.越大,由H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)表達式可知,其含量一定越大,B正確;
C.Fe元素的物質(zhì)的量=,若步驟I中KMnO4溶液不足,則步驟I中有一部分Fe2+沒有被氧化,不影響V2的大小,則不變,則對于測得Fe元素的含量無影響,C錯誤;
D.結(jié)合C可知:若KMnO4溶液濃度偏低,則消耗KMnO4溶液的體積V1、V2均偏大,F(xiàn)e元素的物質(zhì)的量偏大,則測得樣品中Fe元素含量偏高,D正確;
故答案為:;BD。
3.(1)調(diào)節(jié)溶液pH使Fe(OH)3沉淀;過濾分離;(2)ade ;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;
(4)CaCl2+2NH3·H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O或CaCl2+2NH3·H2O+H2O2+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl;溫度過高時過氧化氫分解;(5)去除結(jié)晶表面水分;(6)工藝簡單、操作方便;純度較低。
【解析】
試題分析:(1)反應(yīng)中鹽酸過量,且溶液中含有鐵離子,因此步驟①加入氨水的目的是中和多余的鹽酸,沉淀鐵離子;小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于過濾。
(2)a.過濾時漏斗末端頸尖應(yīng)該緊靠燒杯壁,a錯誤;b.玻璃棒用作引流,b正確;c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁,防止有氣泡,c正確;d.濾紙邊緣應(yīng)該低于漏斗,d錯誤;e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動容易弄碎濾紙,e錯誤,答案選ade。
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,溶液中有二氧化碳生成,因此溶液呈酸性。溶液中含有二氧化碳,而過氧化鈣能與酸反應(yīng),因此將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。
(4)根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)中還有氯化銨和水生成,則步驟③中反應(yīng)的化學方程式為CaCl2+2NH3·H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;雙氧水不穩(wěn)定,受熱易分解,因此該反應(yīng)需要在冰浴下進行的原因是防止過氧化氫分解。
(5)過氧化鈣不溶于乙醇,使用乙醇洗滌的目的是去除結(jié)晶表面的水分。
(6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點是原料來源豐富、操作方便,產(chǎn)品的缺點是得到產(chǎn)品的純度較低。
【考點定位】考查物質(zhì)制備實驗設(shè)計
【名師點睛】本試題考查物質(zhì)的制備、實驗基本操作、鹽類水解、實驗方案的設(shè)計與評價、元素及其化合物的性質(zhì)等知識,這些問題屬于基礎(chǔ)知識的應(yīng)用,意在考查考生的知識運用能力。制備碳酸鈣,需要除去石灰石中的雜質(zhì),鐵的氧化物和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生鐵離子,然后利用過氧化氫,把Fe2+氧化成Fe3+,利用氫氧化鐵在pH=2出現(xiàn)沉淀,當pH=3.7時沉淀完全,加入氨水調(diào)節(jié)pH,讓Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3,然后進行過濾,除去雜質(zhì)。做題過程中注意題目中信息,信息會告訴你解題的思路,“沉淀顆粒長大”,便于得到沉淀,便于過濾分離;實驗操作中實驗獲得成功,一定要注意操作的規(guī)范性,如過濾的注意事項:“一貼”“二低”“三靠”;物質(zhì)的制備為了得到純凈的物質(zhì),一定要把雜質(zhì)除去,但不能引入新的雜質(zhì),把有可能引入雜質(zhì)的情況考慮進去。CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,但CO2能溶于水,會有一部分CO2溶解,加入氨水時會產(chǎn)生(NH4)2CO3,制備的過氧化鈣不純凈,所以需要除去溶解CO2,加熱煮沸,即可除去溶解CO2。在實驗題目中往往以元素及其化合物的性質(zhì)為基礎(chǔ)進行考查,過氧化氫不穩(wěn)定受熱易分解,在冰浴中進行,為防止過氧化氫的分解;在物質(zhì)的制備中也要注意題給信息,因為這往往解某題的關(guān)鍵,如“過氧化鈣微溶于水”,用蒸餾水洗滌中會有部分溶解,為了減少溶解,利用過氧化鈣難溶于乙醇進行洗滌,本試題難度適中。
4.防止倒吸 過高,、反應(yīng)不充分;過低,導致轉(zhuǎn)化為S和 BC F B E C G
防止碘揮發(fā)損失 、失去部分結(jié)晶水的
【分析】
本實驗的目的是制備Na2S2O3·5H2O,首先裝置A中利用濃硫酸和亞硫酸鈉固體反應(yīng)生成二氧化硫,將SO2通入裝置C中的混合溶液,加熱攪拌,發(fā)生題目所給合成反應(yīng),使用單向閥可以防止倒吸;為了使Na2CO3、Na2S充分反應(yīng),同時又不因酸性過強使Na2S2O3發(fā)生歧化反應(yīng),至溶液pH約為7時,停止通入SO2氣體,得到產(chǎn)品的混合溶液;之后經(jīng)蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品,已知Na2S2O3·5H2O難溶于乙醇,冷卻結(jié)晶后可以加入適量乙醇降低Na2S2O3的溶解度,析出更多的晶體。
【詳解】
(1)SO2會與裝置C中混合溶液發(fā)生反應(yīng),且導管進入液面以下,需要防倒吸的裝置,單向閥可以防止發(fā)生倒吸;Na2CO3、Na2S水解都會使溶液顯堿性,所以pH過高,說明Na2CO3、Na2S反應(yīng)不充分;而pH過低,又會導致Na2S2O3發(fā)生歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S和SO2,所以pH過高或過低都會導致產(chǎn)率降低;
(2)A.蒸發(fā)結(jié)晶時,快速蒸發(fā)溶液中的水分,可以得到較小的晶體顆粒,故A錯誤;
B.為防止固體飛濺,蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)晶膜時,停止加熱,故B正確;
C.Na2S2O3·5H2O難溶于乙醇,所以冷卻結(jié)晶后的固液混合物中可以加入適量乙醇降低Na2S2O3的溶解度,析出更多的晶體,提高產(chǎn)率,故C正確;
D.用碳酸鈉溶液洗滌會使晶體表面附著碳酸鈉雜質(zhì),Na2S2O3·5H2O難溶于乙醇,可以用乙醇作洗滌劑,故D錯誤;
綜上所述選BC;
(3)①滴定前應(yīng)檢查滴定管是否漏液,之后用蒸餾水洗滌滴定管,為防止稀釋滴定液使測定結(jié)果不準確,需用滴定液潤洗2至3次,之后裝入滴定液至零刻度以上,排除裝置中的氣泡,然后調(diào)整滴定液液面至零刻度或零刻度以下,并記錄起始讀數(shù),開始滴定,所以正確的操作和順序為:檢漏→蒸餾水洗滌→F→B→E→C→G→開始滴定;
②碘容易揮發(fā),所以裝標準碘溶液的碘量瓶在滴定前應(yīng)蓋上瓶塞,防止碘揮發(fā)損失;
③測定的產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O含量大于100%,說明產(chǎn)品中混有失去部分結(jié)晶水的Na2S2O3·5H2O。
【點睛】
蒸發(fā)結(jié)晶或冷卻結(jié)晶時,溶質(zhì)的溶解度越小或溶液的濃度越大,溶劑的蒸發(fā)速度越快或溶劑冷卻得越快,析出的晶體顆粒就越小,反之則越大。
5.2H++CO32- = H2O+CO2↑ D 吸收CO2氣體中的水蒸氣,避免測量結(jié)果產(chǎn)生誤差(偏大) 防止空氣中的水或CO2進入D引起測量誤差(偏大) 偏大 偏小 79.5%
【分析】
B中發(fā)生發(fā)反應(yīng):Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑,C中濃硫酸干燥二氧化碳,D中堿石灰增重為生成二氧化碳的質(zhì)量,進而計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)。通入空氣排盡裝置中二氧化碳,使二氧化碳進入D中完全吸收,空氣中的二氧化碳會影響實驗,A中盛放濃氫氧化鈉溶液可以除去空氣中二氧化碳。F裝置吸收空氣中的二氧化碳、水蒸氣,防止加入D中影響二氧化碳質(zhì)量測定。
【詳解】
(1)在裝置B中,硫酸與碳酸鈉發(fā)生復分解反應(yīng),產(chǎn)生硫酸鈉、二氧化碳和水,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2H++CO32- =H2O+CO2↑;
(2)鼓入空氣可以將裝置內(nèi)殘留的二氧化碳全部排出進入D裝置,達到精確測量的目的;裝置A中試劑X可以除去空氣中的二氧化碳,防止干擾物質(zhì)含量的測定,達到精確測量的目的,應(yīng)選用濃NOH溶液,選項D合理;
(3)①B中生成二氧化碳中混有水蒸氣,若沒有C裝置中盛有的濃硫酸來吸收,D中堿石灰就吸收二氧化碳與水蒸氣,導致測定二氧化碳的質(zhì)量偏大,樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)會偏大;
②裝置F盛有堿石灰,可以吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣,防止空氣中的水或CO2進入D引起測量誤差(偏大);
(4)如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸,由于HCl具有揮發(fā)性,它會與堿石灰發(fā)生反應(yīng),導致測定結(jié)果偏大;若沒有操作⑤⑦,碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生的部分二氧化碳氣體會在裝置中滯留,使測定結(jié)果偏小;
(5)生成二氧化碳的質(zhì)量為m(CO2)=86.80 g-80.20g=6.60g,其物質(zhì)的量為n(CO2)= =0.15mol,根據(jù)碳原子守恒可知樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為m(Na2CO3)=0.15mol×106g/mol=15.9g,則純堿樣品Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為:×100%=79.5%。
【點睛】
本題考查物質(zhì)含量測定實驗,關(guān)鍵是明確實驗原理,理解各裝置的作用,定量實驗要保證原理可靠、實驗數(shù)據(jù)準確,是對學生綜合實驗?zāi)芰Φ目疾椤?br />
6.SO32-+2H+= H2O +SO2↑;或HSO3-+H+=SO2↑+H2O 硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液 硫 控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速度(或調(diào)節(jié)酸的濃度等) 若SO2過量,溶液顯酸性,產(chǎn)物分解 取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸,靜置,取上層溶液(或過濾,取濾液),滴加BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(zhì) 加入鐵氰化鉀溶液,產(chǎn)生藍色沉淀 生成紫色配合物的反應(yīng)速率快,氧化還原反應(yīng)速率慢;Fe3+與S2O32?氧化還原反應(yīng)的程度大,F(xiàn)e3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移,最終溶液幾乎無色 Ag+與S2O32?生成穩(wěn)定的配合物,濃度降低,Ag+的氧化性和S2O32?的還原性減弱 H2O H2SO4 陽離子、用量等
【分析】
Ⅰ.第一個裝置為二氧化硫的制取裝置,制取二氧化硫的原料為:亞硫酸鈉和70%的濃硫酸;c裝置為Na2S2O3的生成裝置;d裝置為尾氣吸收裝置,吸收二氧化硫和硫化氫等酸性氣體,結(jié)合問題分析解答;
Ⅱ.(6)利用鐵氰化鉀溶液檢驗反應(yīng)后的溶液中含有Fe2+;根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率和平衡的影響分析解答;
(7)實驗②滴加AgNO3溶液,先生成白色絮狀沉淀,振蕩后,沉淀溶解,得到無色溶液,說明溶液中Ag+較低,減少了發(fā)生氧化還原反應(yīng)的可能;
(8)Ag2S2O3中S元素化合價為+2價,生成的Ag2S中S元素化合價為-2價,是還原產(chǎn)物,則未知產(chǎn)物應(yīng)是氧化產(chǎn)物,結(jié)合電子守恒、原子守恒分析即可;
(9)結(jié)合實驗①、②、③從陽離子的氧化性、離子濃度等方面分析。
【詳解】
Ⅰ. (1)第一個裝置為二氧化硫的制取裝置,制取二氧化硫的原料為:亞硫酸鈉和70%的濃硫酸,反應(yīng)的離子方程式為:SO32-+2H+=SO2↑+H2O,c裝置為Na2S2O3的生成裝置,根據(jù)反應(yīng)原理可知c中的試劑為:硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液;
(2)反應(yīng)開始時發(fā)生的反應(yīng)為:Na2S+SO2+H2O=H2S+Na2SO3,SO2+2H2S=3S↓+2H2O,故該渾濁物是S;
(3)通過控制反應(yīng)的溫度或硫酸的滴加速度可以控制SO2生成速率;
(4)硫代硫酸鈉遇酸易分解,若通入的SO2過量,則溶液顯酸性,硫代硫酸鈉會分解;
(5)檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4的方法是取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸,靜置,取上層溶液(或過濾,取濾液),滴加BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(zhì)。
Ⅱ.(6)實驗①的現(xiàn)象是混合后溶液先變成紫黑色,30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色,取反應(yīng)后的混合液并加入鐵氰化鉀溶液,產(chǎn)生藍色沉淀,則有Fe2+生成,可判斷為Fe3+被S2O32-還原為Fe2+;混合后溶液先變成紫黑色,30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色,說明Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-反應(yīng)速率較Fe3+和S2O32-之間的氧化還原反應(yīng),且促進平衡逆向移動;先變成紫黑色后變無色,說明生成紫色配合物的反應(yīng)速率快,氧化還原反應(yīng)速率慢;另外Fe3+與S2O32?氧化還原反應(yīng)的程度大,導致Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移,最終溶液幾乎無色;
(7)同濃度氧化性:Ag+ >Fe3+,但實驗②未發(fā)生Ag+與S2O32-之間的氧化還原反應(yīng),結(jié)合實驗現(xiàn)象先生成白色絮狀沉淀,振蕩后,沉淀溶解,得到無色溶液,說明Ag+與S2O32?生成穩(wěn)定的配合物,濃度降低,Ag+的氧化性和S2O32?的還原性減弱;
(8)Ag2S2O3中S元素化合價為+2價,生成的Ag2S中S元素化合價為-2價,是還原產(chǎn)物,則未知產(chǎn)物應(yīng)是氧化產(chǎn)物,如果產(chǎn)物是H2SO3,能被Ag+繼續(xù)氧化,則氧化產(chǎn)物應(yīng)為H2SO4,結(jié)合原子守恒可知,另一種反應(yīng)物應(yīng)為H2O,發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為Ag2S2O3+H2O=Ag2S+H2SO4;
(9)結(jié)合實驗①、②、③可知,Na2S2O3與金屬陽離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)和金屬陽離子的氧化性強弱、離子濃度大小、反應(yīng)物的用量等有關(guān)。
7.恒壓滴液漏斗(或恒壓分液漏斗) 防倒吸 降低Na2S2O4的溶解度,有利于其結(jié)晶析出 HCOO- +2SO2+3OH-S2O+CO+2H2O或HCOO- +2SO2+OH-S2O+CO2+H2O CD 淀粉溶液 87.0 取少量分解產(chǎn)物溶于足量的稀鹽酸中,靜置,取上層清液,滴加幾滴BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說明產(chǎn)物中含有Na2SO4,反之則無
【分析】
裝置A反應(yīng)產(chǎn)生SO2,進入C裝置與甲酸、NaOH等反應(yīng)生成Na2S2O4,裝置D吸收多余的SO2,防止污染空氣。
【詳解】
(1)容器a為帶有恒壓裝置的分液漏斗,故名稱為恒壓分液漏斗或恒壓滴液漏斗;由于SO2進入C裝置反應(yīng)可能會產(chǎn)生倒吸,故裝置B的作用為防倒吸;
(2)因為Na2S2O4易溶于水、不溶于甲醇,故甲醇的作用為降低Na2S2O4溶解度,有利于其結(jié)晶析出;根據(jù)題意,HCOOH與SO2在堿性條件下反應(yīng)生成Na2S2O4,HCOOH滴入后首先與NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HCOO-,故初步確定反應(yīng)為:HCOO- + SO2 + OH- → ,S元素由+4被HCOO-還原為+3,推測HCOO- 中C元素由+1被氧化為穩(wěn)定+4價CO2,由于為堿性條件,故此時應(yīng)該生成,結(jié)合元素守恒確定生成物中有H2O,故配平后方程式為:HCOO- +2SO2+3OH-S2O+CO+2H2O(或HCOO- +2SO2+OH-S2O+CO2+H2O);
(3)A.Na2S2O4具有強還原性,強氧化性HNO3能將其氧化為,故A不合理;
B.若甲酸與NaOH 物質(zhì)的量之比為1:1,則此時恰好反應(yīng),若NaOH過量,則可以將CO2反應(yīng)生成,有助于平衡正向移動,提高Na2S2O4產(chǎn)率,故B不合理;
C.Na2S2O4具有強還原性,在空氣中易被氧化,故排盡空氣可防止Na2S2O4被氧化,提高其純度,C合理;
D.Na2S2O4不溶于甲醇,故可用甲醇洗滌,D合理;
故答案選CD。
(4) 涉及I2的滴定,可以用淀粉溶液作指示劑,終點現(xiàn)象為溶液顏色由無色變?yōu)闇\藍色,故此處填淀粉溶液;
根據(jù)已知方程式確定關(guān)系式:Na2S2O4 ~ NaHSO2·HCHO ~ 2I2,得c(Na2S2O4)=;
W(Na2S2O4)=,即Na2S2O4質(zhì)量分數(shù)為87.0%;
(5)檢驗,需加入稀鹽酸排除等離子干擾,再加入BaCl2溶液觀察現(xiàn)象,不能選用稀硝酸,因為硝酸會將Na2SO3、Na2S2O3、SO2等物質(zhì)氧化成產(chǎn)生干擾,故選用試劑為:稀鹽酸和BaCl2溶液,具體操作為:取少量分解產(chǎn)物溶于足量的稀鹽酸中,靜置,取上層清液,滴加幾滴BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說明產(chǎn)物中含有Na2SO4,反之則無。
8.圓底燒瓶 MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+2H2O debc f 8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2 黃綠色氣體消失,有白煙生成 稱量H的總質(zhì)量 G中不再有氣泡出現(xiàn) 偏高
【分析】
(1)裝置A中儀器X的名稱為圓底燒瓶,利用MnO2和濃HCl制取氯氣;
(2)要先用飽和食鹽水除去氯氣中的HCl氣體,再干燥;
(3)氨氣的密度小,利用E裝置,將適量氨氣與氯氣充分混合反應(yīng)氨氣應(yīng)從f通入,氯氣能將氨氧化,生成氯化銨,由此分析;
(4)①F中發(fā)生反應(yīng)2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O,G中濃硫酸將氯化氫干燥,H中堿石灰增重,可測定HCl的質(zhì)量,可算出氯化銨。
②如果不用J裝置,空氣中的水和二氧化碳會進入J中,測出NH4Cl的含量將偏高。
【詳解】
(1)裝置A中儀器X的名稱為圓底燒瓶,利用MnO2和濃HCl制取氯氣,MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)要先用飽和食鹽水除去氯氣中的HCl氣體,再干燥,要得到干燥純凈的氯氣,上述A、B、C裝置的連接順序依次為adebc;
(3)氨氣的密度小,從f進,氯氣的密度大于氨氣的密度,有利于兩種氣體充分混合,并且充分反應(yīng),生成氯化銨,8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2,可能觀察到的現(xiàn)象是:黃綠色氣體消失有白煙生成;
(4)①F中發(fā)生反應(yīng)2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O,G中濃硫酸將氯化氫干燥,當觀察到G中不再有氣泡出現(xiàn)現(xiàn)象時,H中堿石灰增重,可測定HCl的質(zhì)量,加熱前要稱量H的總質(zhì)量,根據(jù)反應(yīng)后H的增重可算出氯化銨。
②如果不用J裝置,空氣中的水和二氧化碳會進入J中,測出NH4Cl的含量將偏高。
【點睛】
本題以巖腦砂為載體,考查氯氣的制備原理、儀器識別、氣體除雜與干燥、實驗裝置的連接、物質(zhì)的檢驗、對裝置的分析評價、物質(zhì)含量測等知識,難點:(4)物質(zhì)含量測定實驗設(shè)計,要排除各種干擾因素。
9.b 催化劑 吸水劑 受熱均勻,便于控制溫度 堿石灰 防止空氣中的水蒸氣進入錐形瓶,使硼酸三甲酯水解 B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa 圓底燒瓶 蒸餾
【分析】
將硼酸與甲醇在圓底燒瓶中混合,然后緩慢地加入濃硫酸,振蕩后加熱,通過蒸餾得到硼酸三甲酯B(OCH3)3和水,此時完成實驗Ⅰ;將制得的硼酸三甲酯B(OCH3)3和NaH混合并加熱至240℃,生成NaBH4和CH3ONa,完成實驗Ⅱ;將反應(yīng)所得的混合物(NaBH4和CH3ONa)放入索氏提取器中,用異丙胺進行萃取,經(jīng)過連續(xù)萃取,NaBH4的異丙胺溶液進入圓底燒瓶內(nèi),CH3ONa因不溶于異丙胺而留在索氏提取器中,然后將圓底燒瓶內(nèi)的混合液進行蒸餾,便可獲得硼氫化鈉,從而完成實驗Ⅲ。
【詳解】
(1)在冷凝管中,冷卻水流向都是下進上出,所以直形冷凝管冷卻水應(yīng)從 b接口進入,故答案為b;
(2)硼酸與甲醇在濃硫酸的作用下發(fā)生取代反應(yīng),類似于酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng),濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑,故答案為催化劑,吸水劑;
(3)水浴具有控溫和使被加熱物體受熱均勻的優(yōu)點,所以本實驗采用水浴加熱,優(yōu)點是受熱均勻,溫度易于控制;由于硼酸三甲酯易于水解的性質(zhì),所以不能與水接觸,U形管中應(yīng)裝入堿石灰,用于吸收空氣中的水蒸氣,防止空氣中的水蒸氣進入錐形瓶;故答案為受熱均勻,便于控制溫度;堿石灰 ;防止空氣中的水蒸氣進入錐形瓶,使硼酸三甲酯水解;
(4)在240℃條件下進行,硼酸三甲酯[B(OCH3)3]與NaH反應(yīng)制取NaBH4,同時生成CH3ONa,該反應(yīng)的化學方程式為B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa;,故答案為;
(5)硼氫化鈉和甲醇鈉的混合液放入索氏提取器中,用異丙胺進行萃取,經(jīng)過連續(xù)萃取,硼氫化鈉的異丙胺溶液進入圓底燒瓶中,甲醇鈉因溶于異丙胺而留在索氏提取器中,當萃取完全后,硼氫化鈉就留在圓底燒瓶中,故答案為圓底燒瓶;
(6)可利用沸點的差異,實現(xiàn)硼氫化鈉和溶劑異丙胺的分離,采用蒸餾的方法,故答案為蒸餾。
10.分液漏斗 排盡裝置內(nèi)的空氣,防止亞鐵被氧化 關(guān)閉活塞3,打開活塞2; Fe2++2HCO3?=FeCO3↓+CO2↑+H2O 適量鐵粉 KSCN溶液與新制氯水或鐵氰化鉀溶液 乳酸根中羥基被酸性高錳酸鉀溶液氧化,導致消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏多 96%
【解析】
【詳解】
(1)基本的實驗儀器,答案為分液漏斗;
(2)碎鐵中加入稀硫酸,生成氫氣,排盡裝置中的空氣,可以防止生成的Fe2+被氧氣氧化,排除空氣后,在C中生成FeCO3,需要將B中的壓強增大,使B中生成的Fe2+通過導管壓到C裝置中,操作為關(guān)閉活塞3,打開活塞2;在C中生成FeCO3,原料為Fe2+和HCO3-,根據(jù)電荷守恒可以寫出方程式。答案為排盡裝置內(nèi)的空氣,防止亞鐵被氧化 關(guān)閉活塞3,打開活塞2 Fe2++2HCO3?=FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(3)Fe2+容易被氧氣氧化,可以加入鐵粉,使生成的Fe3+和Fe反應(yīng)生成Fe2+,答案為適量鐵粉;
(4)檢驗Fe2+可以使用鐵氰化鉀,或者先加KSCN溶液不變色、用加氯水將可能存在的Fe2+氧化成Fe3+再觀察是否有血紅色出現(xiàn)。答案為KSCN溶液與新制氯水或鐵氰化鉀溶液;
(5)①乳酸中羥基也能和酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng),消耗的高錳酸鉀變多,所以純度超過100%。②Ce4+被還原為Ce3+,F(xiàn)e2+化合價升高生成Fe3+,化合價升降守恒,物質(zhì)的量比例為1:1,,,250mL溶液取25mL,則原樣品中有Fe2+ 0.02mol,[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O的質(zhì)量m=Mr×n=288×0.02g=5.76g,,答案為乳酸根中羥基被酸性高錳酸鉀溶液氧化,導致消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏多 96%。
11.球形干燥管 溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率 在裝置出口處收集氣體驗純 CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O 缺少甲烷的尾氣處理裝置 Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O 最后一滴Na2S2O3標準液滴入,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘不變色 87.9% AD
【分析】
Ⅰ.(1)根據(jù)儀器的構(gòu)造及用途作答;
(2)稀醋酸可以溶解Al(OH)3;
(3)甲烷不純點燃時易引起爆炸;
(4)根據(jù)已知信息及元素守恒書寫化學方程式;
(5)裝置中過量的甲烷需處理;
Ⅱ. (1)固體中錳元素全部轉(zhuǎn)化為Mn2+,依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律作答;
(2)I2遇淀粉會變藍,因反應(yīng)生成的I2會與標準Na2S2O3溶液反應(yīng)生成I-,據(jù)此分析用淀粉作指示劑時達到終點的現(xiàn)象;
(3)根據(jù)關(guān)系式I22 Na2S2O3得出I2的物質(zhì)的量,設(shè)Mn2O3的物質(zhì)的量為x mol,MnO2的物質(zhì)的量為y mol,結(jié)合步驟ⅰ的方程式根據(jù)元素守恒原則計算得出結(jié)論;
(4)結(jié)合公式c(測) = ,再依據(jù)不當操作對測定結(jié)果的影響分析作答。
【詳解】
Ⅰ.(1)圖中a為球形干燥管,
故答案為球形干燥管;
(2)根據(jù)給定條件可知,制備甲烷的化學方程式為:Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑,稀醋酸可以溶解Al(OH)3,提高Al4C3的利用率,
故答案為溶解Al(OH)3提高Al4C3的利用率;
(3)因制取的甲烷成分不純點燃會引起爆炸,所以在點燃酒精燈之前應(yīng)進行的操作是在裝置出口處收集氣體驗純,
故答案為在裝置出口處收集氣體驗純;
(4)因CH4可還原MnO2生成Mn2O3,C元素生成CO2,根據(jù)元素守恒并結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知兩種能參與大氣循環(huán)的物質(zhì)為CO2和H2O,其化學方程式為:CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O,
故答案為CH4+ 8MnO2 4Mn2O3+CO2↑+2H2O;
(5)此裝置中缺少甲烷的尾氣處理裝置,
故答案為缺少甲烷的尾氣處理裝置;
Ⅱ.(1)固體中有Mn2O3和MnO2,I-具有還原性,與固體反應(yīng)生成錳離子,其相應(yīng)的離子方程式為:Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O , MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O,
故答案為Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O , MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O;
(2)滴定終點的標志是最后一滴Na2S2O3標準液滴入,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘不變色,
故答案為最后一滴Na2S2O3標準液滴入,溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘不變色;
(3)設(shè)Mn2O3的物質(zhì)的量為x mol,MnO2的物質(zhì)的量為y mol,則158 g/mol×x + 87×y = 7.19 g ①,又Mn2O3+2I- +6H+==2Mn2++ I2+ 3H2O , MnO2+2I- + 4H+==Mn2++ I2+ 2H2O,則生成的I2的物質(zhì)的量為(x+y)mol,標準Na2S2O3的物質(zhì)的量為0.200mol?L-12510-3 L = 0.005 mol,根據(jù)I2+2 Na2S2O3 =Na2S4O6+2NaI可知,反應(yīng)的I2的物質(zhì)的量 = × = 0.05 mol,則x+y = 0.05 mol ②,結(jié)合①和②式解得,x = 0.04,y = 0.01,所以Mn2O3的質(zhì)量分數(shù)為 87.9%,
故答案為87.9%;
(4)A. 滴定前平視,滴定終點俯視讀數(shù),則標準液的體積讀數(shù)偏小,c(測) = ,待測液中I2的物質(zhì)的量偏小,通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高,A項正確;
B. 盛放Na2S2O3標準溶液的滴定管未用標準液潤洗,標準液濃度偏低,消耗的標準液體積偏大,I2的總物質(zhì)的量偏大,通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低,B項錯誤;
C.硫酸酸化的KI溶液在空氣中靜置時間過長,溶液中的I-部分會被氧化成I2,則消耗的Na2S2O3標準液體積偏大,通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏低,C項錯誤;
D.滴定前正常,滴定后滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡,則標準液的體積讀數(shù)偏小,根據(jù)c(測) = ,待測液中I2的物質(zhì)的量偏小,通過計算得出最終使Mn2O3的純度偏高,D項正確;
答案選AD。
12. c 銅片溶解,溶液由無色變成藍色,有無色氣體產(chǎn)生,該氣體在燒瓶上方變成紅棕色 H2O I J→L→G或J→L→G→H 檢驗乙烯的氧化產(chǎn)物中有CO2 除去未反應(yīng)的乙烯與一氧化氮 L中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的澄清石灰水變渾濁 10NO+2C2H4 5N2+2CO+2CO2+4H2O
【分析】
(1)①制備C2H4:乙醇在濃硫酸作用下發(fā)生消去反應(yīng)制取乙烯,同時還有雜質(zhì)氣體CO2、SO2,因為CO2、SO2屬于酸性氣體,選擇堿液處理法除掉雜質(zhì),在通入無水氯化鈣中進行干燥;②制備NO氣體:銅片與稀硝酸反應(yīng)制備NO氣體,化學方程式為3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,2NO+O2=2NO制得的NO中含有易揮發(fā)的硝酸和少量NO2,可以通入水中除掉雜質(zhì),在通入濃硫酸干燥;
(2)乙組利用甲組制得的C2H4和NO并選用下列裝置進行催化反應(yīng),并檢驗乙烯的氧化物CO和CO2,注意兩個關(guān)鍵點①因為酸性高錳酸鉀可將乙烯氧化為二氧化碳,所以先通過澄清石灰水驗證催化產(chǎn)物中二氧化碳的存在,在通過酸性高錳酸鉀除掉未反應(yīng)的乙烯與NO②C2H4可被熱的CuO氧化為碳的氧化物,干擾CO的鑒定,驗證CO之前必須除掉乙烯和殘余的二氧化碳。
【詳解】
(1)①乙烯的電子式:;裝置B的作用是除去CO2和SO2但是不可除掉乙烯,所以選擇堿液處理法。
答案: c
②裝置D中進行的反應(yīng)為:3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,2NO+O2=2NO,因此燒瓶中的實驗現(xiàn)象為:銅片溶解,溶液由無色變成藍色,有無色氣體產(chǎn)生,該氣體在燒瓶上方變成紅棕色;裝置E用來除掉NO中含有的雜質(zhì)(易揮發(fā)的硝酸和少量NO2),因此選擇盛放的試劑是水。
答案:銅片溶解,溶液由無色變成藍色,有無色氣體產(chǎn)生,該氣體在燒瓶上方變成紅棕色 H2O
(2)①乙組利用甲組制得的C2H4和NO進行催化反應(yīng),并檢驗乙烯的氧化物CO和CO2:將甲制備的純凈NO和C2H4通過催化裝置K進行反應(yīng),通過G(澄清石灰水)用來驗證產(chǎn)物是否有二氧化碳,通過I(酸性高錳酸鉀)氧化未反應(yīng)的C2H4與NO,通過H(濃NaOH溶液)除掉NO與C2H4反應(yīng)生成的二氧化碳以及酸性高錳酸鉀氧化乙烯生成的二氧化碳,通過G(澄清石灰水)檢驗CO2是否除盡,通過J(無水氯化鈣)干燥殘余氣體CO,通過L(CuO),發(fā)生反應(yīng)CO+CuOCu+CO2,通過G(澄清石灰水)驗證是否有CO2生成,從而驗證催化產(chǎn)物中是否有CO,通過H(濃氫氧化鈉)除掉剩余CO2,通過M(排水法集氣)用來收集未反應(yīng)的CO防止污染空氣。根據(jù)上面分析可知:各裝置的連接順序為:→K→G→ I→H→C→J→L→G→H →M;
答案:J→L→G或J→L→G→H
②二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁,因此K后接的G的作用是檢驗乙烯的氧化產(chǎn)物中是否有CO2;
答案:檢驗乙烯的氧化產(chǎn)物中有CO2
③根據(jù)題干信息可知:酸性高錳酸鉀可氧化NO和C2H4,不氧化CO,因此酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去未反應(yīng)的乙烯與一氧化氮;
答案:除去未反應(yīng)的乙烯與一氧化氮
④根據(jù)L裝置中反應(yīng):CO+CuOCu+CO2,證明乙烯的氧化產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是 L中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的澄清石灰水變渾濁;
答案:L中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的澄清石灰水變渾濁。
若NO被還原為N2,乙烯被氧化為等物質(zhì)的量的CO和CO2,根據(jù)化合價升降法配平,乙烯總共升高10價,NO降低2價,因此n(NO):n(C2H4)=10:2,化學方程式為 10NO+2C2H4 5N2+2CO+2CO2+4H2O;
答案:10NO+2C2H4 5N2+2CO+2CO2+4H2O
13. 2C+SiO2Si+2CO MnO2+4H+ +2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O 平衡壓強,保證分液漏斗中的溶液順利流下 濃硫酸 Al、P Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 裝置D和裝置E中間的連接管較細,應(yīng)改為粗管,防止氣體冷凝形成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)堵塞導管而發(fā)生危險
【解析】(1)碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅的化學方程式為2C+SiO2Si+2CO。(2)裝置A制備氯氣,其中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)濃鹽酸有揮發(fā)性,故分液漏斗要加蓋,加蓋后如沒有g(shù)管,則鹽酸就不易流下去,g管的作用是平衡壓強,使液體順利流出并防止漏氣;生成的氯氣反應(yīng)前需要干燥,則裝置C中的試劑是濃硫酸;(4)D中氯氣與粗硅反應(yīng)生成SiCl4,h瓶收集粗產(chǎn)物,精餾粗產(chǎn)品可得高純度四氯化硅,由表中數(shù)據(jù)可以看出,蒸出SiCl4氣體時,BCl3早已成氣體被蒸出,而AlCl3、FeCl3、PCl5升華溫度均高于SiCl4的沸點,所以當SiCl4蒸出后,而AlCl3、FeCl3、PCl5還為固體留在瓶里,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是Al、P;(5)氯氣一般用氫氧化鈉溶液處理,尾氣處理裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。(6)四氯化硅在常溫下易液化,如果收集產(chǎn)品的導管太細易堵塞導管,所以不足是裝置D和裝置E中間的連接管較細,應(yīng)改為粗管,防止氣體冷凝形成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)堵塞導管而發(fā)生危險。
本題為傳統(tǒng)的綜合實驗方案設(shè)計題,綜合了氯氣的制法、硅的提純等了實驗知識。掌握基礎(chǔ)、相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗原理是解答的關(guān)鍵,注意掌握實驗方案的設(shè)計要點及評價角度。實驗方案的設(shè)計要明確以下要點:實驗過程中的安全性操作、注意儀器的規(guī)格、要防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水、冷凝、冷卻、水浴加熱時采取相應(yīng)措施等。
14.打開彈簧夾,向體系中通入一段時間的N2,關(guān)閉彈簧夾 還原 性。 SO2與Fe3+、NO3﹣(H+)都反應(yīng) SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+ 取少量B中溶液于一支潔凈的試管中,加入幾滴鐵氰化鉀溶液,如果產(chǎn)生藍色沉淀,就說明有亞鐵離子生成,觀點1正確 d CEDF Ca2++2ClO﹣+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO D中品紅溶液不褪色,F(xiàn)中出現(xiàn)白色沉淀 。
【解析】
【詳解】
I.(1)因為空氣中氧氣也具有氧化性,對實驗造成干擾,為防止空氣干擾,用氮氣將空氣排出,所以為排盡空氣,滴加濃硫酸之前應(yīng)進行的操作是打開彈簧夾,向體系中通入一段時間的N2,關(guān)閉彈簧夾;
(2)SO2和BaCl2溶液不反應(yīng),裝置B中有白色沉淀生成,說明有BaSO4生成,該反應(yīng)中S元素化合價由+4價變?yōu)?6價,則二氧化硫體現(xiàn)還原性;
(3)①觀點3:SO2與Fe3+及酸性條件下與NO3﹣也反應(yīng);
②按觀點1,SO2與Fe3+反應(yīng)生成BaSO4和Fe2+,離子方程式為SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+,要檢驗Fe2+可以用鐵氰化鉀溶液檢驗,其操作及現(xiàn)象為取少量B中溶液于一支潔凈的試管中,加入幾滴鐵氰化鉀溶液,如果產(chǎn)生藍色沉淀,就說明有亞鐵離子生成,觀點1正確;
③按觀點2,只需將裝置B中的Fe(NO3)3溶液替換為c(H+)=0.1mol/L、c(NO3﹣)=3.0mol/L的溶液即可,
a、0.1mol/L 稀硝酸中c(NO3﹣)不符合,故a錯誤;
b、1.5mol/L Fe(NO3)2中c(H+)不符合,故b錯誤;
c、3.0mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等體積混合的溶液中c(NO3﹣)不符合,故錯c誤;
d、6.0mol/L NaNO3溶液和0.2mol/L鹽酸等體積混合的溶液中c(H+)、c(NO3﹣)都符合,故d正確;
Ⅱ.(4)探究H2SO3的酸性強于HClO,可以用強酸制取弱酸的方法檢驗,因為亞硫酸具有還原性、HClO具有強氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng),所以應(yīng)該先將亞硫酸轉(zhuǎn)化為沒有還原性酸,再用該酸與次氯酸鹽制取次氯酸即可,C裝置制取二氧化碳、D裝置檢驗二氧化硫、E裝置吸收二氧化硫、F裝置制取HClO,所以裝置順序為CEDF,F(xiàn)中離子方程式為Ca2++2ClO﹣+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO;
(5)D中品紅不褪色,就說明氣體中不含二氧化硫,只有二氧化碳,二氧化碳再和漂白粉溶液反應(yīng)生成白色沉淀即可證明,所以可證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現(xiàn)象是D中品紅溶液不褪色,F(xiàn)中出現(xiàn)白色沉淀。
【點睛】
難點是儀器裝置的連接, 首先弄清楚實驗?zāi)康?,探究H2SO3的酸性強于HClO,因為H2SO3具有還原性,HClO具有氧化性,兩者不能通過直接混合判斷,可以間接,利用H2SO3的酸性強于H2CO3,H2CO3的酸性強于HClO,然后分析即可。
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