工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
[探究一]
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移人硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是。
(2)另称取铁钉6.0放入15.0.浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液并收集到气体。
①甲同学认为中除外还可能含有。若要确认其中的,应先用选填序号)。
a.溶液和氯水 b.铁粉和溶液 c.浓氨水 d.酸性溶液
②乙同学取336(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:
然后加入足量溶液,经适当操作后得干燥固体2.33。由于此推知气体中的体积分数为。
[探究二]
分析上述实验中体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有和气体。为此设计了下列探究实验状置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置中试剂的作用是
(4)认为气体中还含有的理由是(用化学方程式表示)。
(5)为确认的存在,需在装置中添加于(选填序号)。
a. A之前 b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间
(6)如果气体中含有,预计实验现象应是
(7)若要测定限定体积气体中的含量(标准状况下约有28 ),除可用测量体积的方法外,可否选用质量称量的方法?做出判断并说明理由。
Ⅰ某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。
(1)提出假设:①该反应的气体产物是CO2。②该反应的气体产物是CO。③该反应的气体产物是
(2)设计方案:如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
(3)查阅资料:氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。
①请写出该反应的离子方程式: 。
②下列装置可用于实验室制取氮气的是 。
(4)实验操作及实验现象:
①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁与2.00g炭粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水变浑浊;
④待反应结束,再通一段时间的氮气。冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g。
(5)数据处理,经计算,参加反应的碳元素质量为0.48g,氧元素为0.96g。推断假设 成立。该实验中发生的化学方程式为 。
(6)实验优化:根据实验得出的结论,应对该实验装置进一步完善,你认为应作如何改进? 。
Ⅱ由碳的氧化物直接合成甲醇、乙醇燃料已进入工业生产。如:
反应① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
反应② 2CO(g)+4H2 (g)CH3CH2OH (g)+H2O (g)
某同学为了寻找合成甲醇的适宜条件[温度、压强、碳氢比n(CO)/n(H2)、催化剂质量],设计了如下对比实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中(每次实验,反应时间相同)。
实验编号 |
T(℃) |
n (CO)/n(H2) |
P(MPa) |
CO转化率(%) |
1 |
150 |
1/3 |
0.1 |
|
2 |
x |
1/3 |
5 |
|
(1)实验1、2的目的是探究 对合成甲醇的影响,则x = 。
(2)若要探究温度、压强、碳氢比n(CO)/n(H2)、催化剂质量对合成甲醇的影响,除实验1、2外,至少还需进行 次对比实验。
(3)上述合成甲醇、乙醇的两个反应更符合绿色化学理念的是反应 (填编号),另一反应的平衡常数表达式为 。
MnO2在酸性溶液中具有强氧化性,可被还原为Mn2+,它还对H2O2的分解具有良好的催化效果。某兴趣小组通过实验研究MnO2的性质
(1)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性,可行的是 。
A.把MnO2固体加入到FeSO4溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红 |
B.把MnO2固体加入到FeCl3溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红 |
C.把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中,再加入BaCl2观察是否有白色沉淀生成 |
D.把MnO2固体加入到稀盐酸中,观察是否有黄绿色气体生成 |
(2)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力,他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同,恒定实验温度在298K,设计如下对比试验。
实验 |
酸或碱 |
现象 |
A |
1滴0.2mol/LNaOH溶液 |
不变色 |
B |
1滴水 |
缓慢变浅棕褐色 |
C |
1滴0.1mol/L硫酸溶液 |
迅速变棕褐色 |
该小组从上述对比实验中,可以得出的结论是 。
写出在酸性条件下,MnO2氧化I-的离子方程式 。
(3)欲探究MnO2的催化效果,需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)配制浓度3%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)100mL。其配制方法是:用量筒量取 mL30%H2O2溶液放入 (填仪器名称)中,再加入一定量的水,搅拌均匀。
(4)在实验时,某同学把1滴KI溶液误滴入到过量的5mL3%的H2O2溶液中,发现产生了大量气泡。该小组查阅到KI与H2O2可发生如下反应:2KI+H2O2=KOH+I2,认为有可能是反应产物I2起了催化H2O2分解的作用。请设计一个简单实验证明该假设是否正确。
。
(5)实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,下列仪器可作为该反应的反应容器的是 (填序号)。
A B C D
(6)二氧化锰可用于制作干电池,电池总反应为:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,则其正极的电极反应式为 。
某研究性学习小组为探究铜、锌与浓盐酸的反应,设计实验探究方案如下:
实验用品:纯锌片、铜片、37%的浓盐酸、蒸馏水、氯化钾溶液、稀硝酸溶液
实验记录:
背影资料:
|
|
猜想 |
验证方法 |
预测现象及结论 |
认为铜片中可能含有锌等杂质 |
|
|
(3)某同学对实验D中的白色沉淀进行分析:“不可能是CuCl2,因为CuCl2能溶于水且溶液显蓝色;也不可能是ZnCl2,因为稀释后溶液更稀,不会析出ZnCl2晶体。若利用资源卡片资料大胆猜想,白色沉淀可能是CuCl。请你帮他设计验证方案(若有多处方案,只设计两个)。
猜想 |
预计验证方法 |
猜想的现象与结论 |
白色沉淀是氯化亚铜 |
|
|
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|
(4)指导老师肯定了实验D中的白色沉淀是CuCl;并措出生成沉淀的原因,实际上是[CuCl4]2等离子与CuCl(s)、Cl三者之间所形成的沉淀溶解平衡移动的结果。请写出这一平衡关系式(用离子方程式表示): 。
为探究Cl2和SO2同时通入H2O中发生的反应,某化学兴趣小组设计了下图所示的实验装置。
(1)化学兴趣小组的同学采用Na2SO3粉末与70%的硫酸反应制取SO2气体,采用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2。已知SO2的溶解度比Cl2大40倍,在此实验中,E仪器的作用是
;发生装置B应选择以下三种装置中的 (填序号)
(2)资料显示等物质的量的Cl2和SO2同时通入H2O中恰好反应生成两种酸,请写出反应的离子方程式 。
(3)为了不影响产物的检验,小组成员认为上述整套装置有一处不合理,应在 装置之间(填代号)连接一装置,请在装置图右边的方框中画出简易装置图,并注明装置中盛有的试剂。
(4)已知干燥的SO2和Cl2在活性炭催化剂存在下反应生成液态的SO2Cl2,反应的方程式为:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l) △H=" -" 97.3KJ/mol;SO2Cl2溶于水得到的产物与上述实验结果相同。
①为了提高上述反应中Cl2的平衡转化率,下列说法合理的是 (填序号)
A.缩小容器体积 | B.使用催化剂 | C.增加SO2浓度 | D.升高温度 |
②已知20℃时,AgCl的溶解度为1.5×10-4g,Ag2SO4的溶解度为0.796g,则SO2Cl2溶于水所得溶液中逐滴加入AgNO3稀溶液时,最先产生的沉淀是 。
铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素,且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
① 按上图组装仪器,检查装置的气密性;
② 将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中,装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略);
③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2,待C装置出口处H2验纯后,点燃A处酒精灯;
④ 充分反应后,撤掉酒精灯,再持续通入氢气至完全冷却。
(1)装置C的作用为 。
(2)测的反应后装置B增重1.35g,则铁矿石中氧的百分含量为 。
(3)若将H2换成CO,则还需补充 装置。
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
(1)溶液A中铁元素可能的存在形式 ;请从以下试剂中选择最佳试剂用最简单的实验验证A中铁元素的存在形式,试剂为: 。
a.酸性KMnO4溶液 b.NaOH溶液 c.KSCN溶液 d.氯水
(2)步骤④中煮沸的作用是 。
(3)步骤⑤中用到的玻璃仪器有: 。
(4)下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是 。
a.因为碘水为黄色,所以滴定过程中不需加指示剂
b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d.锥形瓶不需要用待测夜润洗
e.滴定时,右手控制滴定管,左手摇动锥形瓶
f.滴定过程中,眼睛注视滴定管中液面变化
g.滴定结束后,待液面稳定后再读数
(5)若滴定过程中消耗0.5000mol·L−1的KI溶液20.00mL,则铁矿石中铁的百分含量为 。
Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为 。
(15分)某研究性学习小组将一定浓度溶液滴入溶液中得到蓝色沉淀。
甲同学认为两者反应生成只有一种沉淀;
乙同学认为这两者相互促进水解反应,生成一种沉淀;
丙同学认为生成和两种沉淀。
(查阅资料知:和均不带结晶水)
I.按照乙同学的理解溶液和溶液反应的化学反应方程式为 ;
在探究沉淀物成分前,须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作为①过滤②洗涤③干燥。
Ⅱ.请用下图所示装置,选择必要的试剂,定性探究生成物的成分。
(1)各装置连接顺序为 → → 。
(2)装置C中装有试剂的名称是 。
(3)能证明生成物中有的实验现象是 。
Ⅲ.若和两者都有,可通过下列所示装置的连接,进行定量分析来测定其组成。
(1)装置C中碱石灰的作用是 ,实验开始时和实验结束时都要通入过量的空气其作用分别是 。
(2)若沉淀样品的质量为m克,装置B质量增加了n克,则沉淀中的质量分数为: 。
|
白云石(主要成分为CaCO4,MgCO2)可用作碱性耐火材料和高炉炼铁的溶制等。
(1)甲同学利用加热法测定白云石中MgCO2的含量,某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO2发生反应,推测活泼金属钠也能与CO2发生反应,因此兴趣小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究(尾气处理装置已略去)。已知:常温下,CO能使一些化合物中的金属离子还原
例如:PdCl2 + CO + H2O=Pd↓+ CO2 +2HCl 。反应生成黑色的金属钯,此反应也可用来检测微量CO的存在。
请回答下列问题:
(1)通常实验室制取CO2气体的离子方程式是 ,为了使制气装置能“随开随用,随关随停”,上图A处应选用的装置是___ (填写 “Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。若要制取干燥、纯净的CO2气体,装置B中应盛放的试剂是 溶液,装置C中应盛放的试剂是________ 。
(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是_____________。检查装置的气密性完好并装入药品后,在点燃酒精喷灯前,必须进行的操作是____________________。待装置______(填写字母)中出现 现象时,再点燃酒精喷灯,这步操作的目的是 。
(3)假设CO2气体为足量,在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况,请分析并回答问题:
①若装置F中溶液无明显变化,装置D中生成两种固体物质,取少量固体生成物与盐酸反应后,有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是 。
②若装置F中有黑色沉淀生成,装置D中只生成一种固体物质,取少量该固体与盐酸反应后,也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是 。
(4)请用文字简要说明你判断②中D装置生成固体的成分是钠的正盐或酸式盐的理由。 。
某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如下图所示的方法来制备KMnO4。
已知:①3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O
②几种物质的溶解度:
温度 |
溶解度/g |
||
K2CO3 |
KOH |
KMnO4 |
|
20℃ |
111 |
112 |
6.38 |
60℃ |
127 |
154 |
22.1 |
请回答下列问题:
⑴第一步固体熔融时除三脚架、泥三角、细铁棒、坩埚钳外,还需下列仪器中的 ▲ 。
A.蒸发皿 | B.烧杯 | C.酒精灯 | D.铁坩埚 |
⑵反应Ⅰ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 ▲ ;该反应中可以循环利用的产物是 ▲ 。
⑶反应Ⅱ的条件为电解,写出反应Ⅱ的化学方程式 ▲ 。
⑷途径一、二中的操作a、b相同,均包括 ▲ 、过滤等3步。
⑸通过用草酸滴定KMnO4溶液的方法可测定KMnO4粗品的纯度(质量分数)。
①实验时要将草酸晶体(H2C2O4·2H2O)配成标准溶液,则配制100mL1.5mol·L—1的草酸溶液,需要称取草酸晶体的质量为 ▲ 。
②该实验中除草酸晶体的质量外,还需要采集的数据有 ▲ 。
某化学学习小组用如图所示装置研究不同条件下铁与硝酸反应的情况。其实验
步骤如下:
①在大试管中先加入一小块铁(过量),再加入一定量的浓硝酸;
②用仪器a再加入适量的水;
③反应结束后取少量上层溶液于另一试管中,滴加几滴KSCN溶液;
④再用仪器a向③的试管中滴加适量的稀盐酸。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 。
(2)步骤①无明显现象,原因是 。
(3)步骤④的主要现象是 ,有关反应的离子方程式是 。
(4)学习小组在进行实验后发现该实验装置存在着一种明显的缺陷,请给出一种简单
的消除此缺陷的措施: 。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得。已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。
(1)某研究小组设计了制备Na2S2O3·5H2O装置和部分操作步骤如下。
I.打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热。
II.C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少。
当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应,停止加热。
III.过滤C中的混合液。
IV.将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,得到产品。
①I中,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是 。
②II中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是 。
“停止C中的反应”的操作是 。
③III中,“过滤”用到的玻璃仪器是(填仪器名称) 。
④装置B中盛放的试剂是(填化学式) 溶液,其作用是 。
(2)依据反应2S2O32-+I2=S4O2-6+2I-,可用I2的标准溶液测定产品的纯度。取5.5g产品,配制成100mL溶液。取10mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.050mol/LI2的标准溶液进行滴定,相关数据记录如下表所示。
编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
溶液的体积/mL |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
消耗I2标准溶液的体积/mL |
19.99 |
19.98 |
17.13 |
20.03 |
①判断达到滴定终点的现象是 。
②Na2S2O3·5H2O在产品中的质量分数是(计算结果保留1位小数) 。
(Na2S2O3·5H2O的式量为248)
某班学生在老师指导下探究氮的化合物的某些性质。
(1)同学甲在实验室利用下列装置制取氨气和氧气的混合气体,并完成氨的催化氧化。
A中加入浓氨水,D中加入碱石灰,E内放置催化剂(铂石棉),请回答:
①仪器B的名称:_____________。B内只需加入一种固体试剂,该试剂的名称为__________,B中能产生氨气和氧气混合气体的原因(结合化学方程式回答)_ __。
②按气流方向连接各仪器 (填接口字母)
(2)同学乙拟用甲同学得到的混合气体X(NO及过量的NH3),验证NO能被氨气还原并测算其转化率(忽略装置内空气的影响)。装置如下:
①装置C的作用可能是 ____________
②若进入装置A的NO共268.8mL(已折算为标准状况,下同),氨气过量,最后收集到标准状况下190.4 mL N2,则NO的转化率为
(3)N2O3是一种新型硝化剂。一定温度下,在恒容密闭容器中N2O3可发生下列反应:2N2O3+O24NO2(g);△H>0,下表为反应在某温度下的部分实验数据
t/s |
0 |
500 |
1000 |
c(N2O3)/mol·L-1 |
5.00 |
3.52 |
2.48 |
计算在t=500s时,NO2的反应速率为
某兴趣小组对如何延长硫酸亚铁溶液的保质期展开了研究。
(1)制备硫酸亚铁溶液,最合适的试剂组为___________(填编号);
a.过量铁屑和稀硫酸 b.过量稀硫酸和铁屑 c.过量硫酸铁溶液和铁屑
(2)实验室保存硫酸亚铁溶液的一般方法是_____________________________________;
该兴趣小组取等体积的硫酸亚铁溶液分别加入三个烧杯中,各滴入3 滴KSCN试剂,然后进行如下实验:
烧杯编号 |
① |
② |
③ |
加入试剂 |
铁粉0.1g |
铁粉0.1g,0.1mol/LH2SO43mL |
0.1mol/LH2SO43mL |
红色出现时间(天) |
1天 |
4天左右 |
8天以上 |
(3)在烧杯②中加入2种试剂后,即可观察到的现象为_____________________________;
(4)通过比较上述3组实验,可以得出的结论为___________________________________;
(5)硫酸亚铁溶液在空气中易氧化,氧化产物易水解生成Fe(OH)3,导致溶液酸性增大。
①试用一个离子方程式表示上述反应过程中的变化_________________________;
②硫酸亚铁溶液在空气中变质的反应为可逆反应,试用化学平衡理论解释烧杯③出现红色最晚的原因____________________________________________________。
硫酸亚铁蓉易被氧化,而硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]较稳定,常用于代替硫酸亚铁作还原剂。
现以铁屑为主要原料制备硫酸亚铁铵晶体,其反应如下:
Fe+H2SO4(稀) FeSO4+H2↑
FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
步骤l:在盛有适量铁屑的锥形瓶审加入某种试剂除去油污,加热,充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量,铁屑质量为。
步骤2:将处理过的铁屑加入到一定量的稀H2SO4中,加热至50℃—80℃充分反应,趁热过滤并用少量热水洗涤,滤液及洗涤液都转移至蒸发皿中。滤渣于燥后称重,剩余铁屑质量为。
步骤3:准确称取所需质量的硫酸铵晶体加入“步骤2”的蒸发皿中,搅拌使之溶解,缓缓加热一段时间,将其冷却气结晶、过滤。用无水乙醇洗涤晶体并自然干燥,称量所得晶体质量为。
回答下列问题:
(1)能够甩于除去铁屑表面油污的试剂是 (填字母)。
A.纯碱溶液 | B.烧碱溶液 | C.明矾溶液 | D.稀硫酸 |
(2)实验中三次用到过滤操作,完成该操作的玻璃仪器有 。
步骤2中趁热过滤的目的是 。
(3)硫酸亚铁在潮湿的空气中易被氧化生成一种物质(碱式硫酸铁),该反应的化学方程式为 。
(4)铁屑表面常有少量的铁锈(Fe2O3·H2O),对FeSO4的制备 (填“有”、“无”)影响,理由是(用离子方程式回答) 。
(5)若忽略铁锈的影响,上述实验中硫酸亚铁铵晶体的产率为 。
(6)请设计一个简单的实验,检验硫酸亚铁铵晶体中含有结晶水(简述实验操作、现象和结论)。
。