(14分)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,因此实验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)为了使制气装置能“随开随用,随关随停”,上图A处制取CO2气体应选用的装置是 (填写“I”、“II”或“III”),其离子方程式是 。装置B和C中应盛放的试剂分别是 , 。
(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 ,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)请判断②中D装置生成固体的成分是钠的 (填“正盐”或“酸式盐”)。请用文字简要说明理由 。
3名同学在用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气的过程中,发现生成的气体有刺激性气味,针对这一“异常现象”进行了实验探究及分析。
(1)甲用湿润的KI-淀粉试纸检验上述生成的气体,观察到试纸变蓝,据此判断氧气中混有Cl2。用离子方程式解释甲判断试纸变蓝的原因 。
(2)乙认为上述现象只能说明混合气体具有 性,实验中使试纸变蓝的气体单质还可能是 。为了进一步验证甲的推测,乙补充了一个实验:将上述生成的气体冷却后通入盛有 溶液的洗气瓶中,若现象为 ,则甲的推测合理。
(3)丙查阅文献获知,这种方法制取氧气的过程中确有Cl2产生,并且查到了以下反应历程:
①2KClO3 + 2MnO2 → 2KMnO4 + Cl2 + O2↑
② 反应②
③K2MnO4 + Cl2 → 2KCl + MnO2 + O2↑
总反应 2KClO3→2KCl + 3O2↑
丙设计实验,通过观察MnO4-的特征颜色来验证反应历程中①的发生,具体实验操作为:将一定量的KClO3和MnO2混合于试管中,加热, 。写出历程中反应②的化学方程式 。
(4)另据文献记载:此法制取的氧气中除了含有Cl2,还混有化合物ClO2。ClO2具有强氧化性,可以将污水中的S2-氧化成SO42-,反应的离子方程式为 。
草酸晶体的组成可表示为H2C2O4·xH2O。实验室常用其加热分解制取CO气体,反应方程式为:H2C2O4·xH2O CO+CO2+(x+1)H2O。下图为分解草酸晶体,用干燥纯净的CO还原CuO制取Cu,并收集CO的实验装置(略去铁架台、铁夹等支撑加持装置),回答下列问题。
(1)A装置为加热分解草酸的装置,该装置错误是_________________,C装置中盛放的试剂是_______ (填化学式),E装置的作用是__________。
(2)实验过程中涉及到如下操作:
①点燃A处的酒精灯
②熄灭A处的酒精灯
③点燃D处的酒精灯
④熄灭D处的酒精灯。
这4步操作由先到后的顺序为_______(填序号)。点燃D处酒精灯前必须要进行的操作名称是__________。
(3)用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸晶体,求x的值。
实验步骤:准确称取1.17g 草酸晶体,配成100mL溶液;取出20.00mL于锥形瓶中,再向瓶中加入足量稀H2SO4;用0.0500mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定,滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液16.00mL。滴定时,所发生的反应为:2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 10CO2+2Mn2++8H2O。
①配制草酸溶液除需要玻璃棒、烧杯,还一定需要的玻璃仪器有_____________。
②x=________。
(4)为探究催化剂对化学反应速率的影响,在甲乙试管中分别加入下列物质
试管 |
0.01mol/L KMnO4 |
0.1mol/L H2C2O4 |
0.1mol/L H2SO4 |
MnSO4固体 |
甲 |
4 mL |
x mL |
1 mL |
无 |
乙 |
y mL |
2mL |
1 mL |
有 |
则x=_______,y=________。能够得出催化剂对该反应有影响结论的实验现象是___________________。
某研究性小组探究乙酸乙酯的反应机理,实验如下:
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
投料 1 : 1 CH3COOH转化率 65%
1 : 10 CH3COOH转化率 97%
(在120 ℃下测定)
已知:相关物理性质(常温常压)
|
密度g/mL |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
水溶性 |
乙醇 |
0.79 |
-114 |
78 |
溶 |
乙酸 |
1.049 |
16.2 |
117 |
溶 |
乙酸乙酯 |
0.902 |
−84 |
76.5 |
不溶 |
合成反应:
在三颈瓶中加入乙醇5 mL,硫酸5 mL,2小片碎瓷片。漏斗加入乙酸14.3 mL ,乙醇20 mL。冷凝管中通入冷却水后,开始缓慢加热,控制滴加速度等于蒸馏速度,反应温度不超过120 ℃。
分离提纯:
将反应粗产物倒入分液漏斗中,依次用少量饱和的Na2CO3溶液、饱和NaCl溶液、饱和CaCl2溶液洗涤,分离后加入无水碳酸钾,静置一段时间后弃去碳酸钾。最终通过蒸馏得到纯净的乙酸乙酯。
回答下列问题:
(1)酯化反应的机理
用乙醇羟基氧示踪
用醋酸羟基氧示踪
含氧18水占到总水量的一半,酯也一样。这个实验推翻了酯化反应为简单的取代反应。请你设想酯化反应的机理 。
(2)酯化反应是一个可逆的反应,120 ℃时,平衡常数K= 。
(3)如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是________(填正确答案标号)。
A.立即补加 B.冷却后补加 C.不需补加 D.重新配料
(4)浓硫酸与乙醇如何混合? 。
(5)控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸馏速度目的是? 。
(6)蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质? 。
饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸。如何判断是否除净? 。
用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液,为什么不用水? 。
(本题共14分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种应用非常广泛的高效漂白剂和氧化剂。某化学兴趣小组同学利用课余时间展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。
实验Ⅰ:制取NaClO2晶体
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体的是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO2)2可溶于水。利用下图所示装置进行实验。
(1)装置①的作用是 装置③的作用是 。
(2)装置②中产生ClO2的化学方程式为 。
(3)从装置④反应后的溶液获得晶体NaClO2的操作步骤为:
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③ ;④低于60℃干燥,得到成品。
(4)设计实验检验所得NaClO2晶体是否含有杂质Na2SO4,操作与现象是:取少量晶体溶于蒸馏水, 。
实验Ⅱ:测定某亚氯酸钠样品的纯度。
设计如下实验方案,并进行实验:
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(已知:ClO2-+ 4I-+4H+ =2H2O+2I2+Cl-)。将所得混合液配成100mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定,至滴定终点。重复2次,测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL(已知:I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-)。
(5)滴定中使用的指示剂是 ,达到滴定终点时的现象为 。
(6)样品中NaClO2的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示,式量:NaClO2 90.5)。
某同学设计如图所示装置(夹持装置已略去,量气管可上下移动)可分别进行下列实验探究
实验 |
药品 |
制取气体 |
量气管中液体 |
Ⅰ |
铜片,浓HNO3(过量) |
NO2 |
CCl4 |
Ⅱ |
|
NH3 |
煤油 |
Ⅲ |
MnO2,HCl(浓) |
Cl2 |
|
Ⅳ |
硅铁合金,NaOH溶液 |
H2 |
H2O |
请回答下列问题:
(1)实验前,某同学检查装置气密性的操作方法是:将活塞K关闭,再将量气管向上提高,其判断装置漏气或不漏气的现象分别是_____
(2)另一同学欲通过实验Ⅰ收集并测量NO2气体的体积来探究铜片的纯度,所测得的结果比真实值偏小(不考虑操作误差),你认为可能的原因是____。
(3)若进行实验II制NH3,则烧瓶和分液漏斗中应分别盛装适量的____。
(4)若进行实验III,该装置缺少的玻璃仪器是____;该反应的离子方程式是_________ 量气管中最好装的液体是_____(选填字母代号)。
a.NaOH溶液 b.水 c.饱和NaCl溶液 d.苯乙烯
(5)实验IV时,应对量气管多次读数,读数时应注意:①将实验装置恢复到室温,②_________,③读数时,视线与凹液面最低处水平相切。经多次重复实验,获得以下数据(所有气体体积均已换算成标准状况,忽略滴入液体体积对气体体积的影响)
编号 |
某硅铁合金质量 |
量气管第一次读数 |
量气管第二次读数 |
① |
1.0g |
10.0 mL |
346.3mL |
② |
1.0g |
10.0mL |
336.0mL |
③ |
1.0g |
10.0mL |
345.7mL |
根据上述数据,可计算出硅铁合金中硅的质量分数为____。
三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]×3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1 盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 ,现象是 。
(2)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1:全部是铁单质;假设2: ;假设3: 。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1: |
部分固体不溶解 |
步骤2: |
|
步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN。 |
|
亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,使用时必须严格控制其用量,某兴趣小组进行下面实验探究,查阅资料知道:
①2NO + Na2O2 = 2NaNO2
②2NO2 + Na2O2 = 2NaNO3
③酸性KMnO4溶液可将NO2-氧化为NO3-,MnO4-还原成Mn2+。
Ⅰ.产品制备与检验:用如下装置制备NaNO2:
(1)写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并标出电子转移
的方向和数目 。
(2)B装置的作用是 。
(3)有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠,还有碳酸钠和氢氧化钠,为制备纯净NaNO2应在B、C装置间增加一个装置,请在框内画出增加的装置图,并标明盛放的试剂。
(4)试设计实验检验装置C中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论) 。
Ⅱ.含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液,取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol/L酸性KMnO4溶液进行滴定,实验所得数据如下表所示:
滴定次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
KMnO4溶液体积/mL |
20.60 |
20.02 |
20.00 |
19.98 |
(5)第一组实验数据出现异常,造成这种异常的原因可能是 (双项选择)。
A.酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
B.锥形瓶洗净后未干燥
C.滴定终了仰视读数
D.滴定终了俯视读数
(6)根据表中数据,计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数 。
(结果保留4位有效数字)
(14分)某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质,设计如下实验。请回答下列问题:
(1)按上图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。仪器b的名称为________;实验过程中,装置B中观察的现象是_______________;装置C中有白色沉淀生成,该沉淀是______________(填化学式),原因是___________。
(2)装置A中还会产生CO2气体,请写出产生CO2的化学方程式:______________________。
(3)为了验证装置A中产生的气体中含有CO2,应先从下列①~④中选出必要的装置连接A装置中c处管口,从左到右的顺序为 (填序号);装置②的作用是 ;③的作用是 ;然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2,原因是_______________。
(4)某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体中还含有H2,理由是________(用离子方程式表示)。
已知氨气具有还原性,某校化学兴趣小组为了探究氨气能否和氢气一样还原金属氧化物,设计如下实验装置(夹持装置未画),请回答下列问题:
(1)仪器E的名称是____;F中的试剂最好是___(选填下列字母编号)。
A.饱和NH4Cl溶液 B.稀NaOH溶液 C.CaO
(2)有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法,想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气,你认为他能否达到目的?_________(填“能”或“否“),理由是_____________________。
(3)若氨气与金属氧化物MxOy反应生成M、N2、H2O,通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。
①按气流方向各仪器接口的顺序为(装置可重复使用):
a→____→____→b→c→____→____→____→____。
②实验中多余的NH3需吸收处理。以下各种尾气吸收装置(a、b、d装置中盛放的均是水)中能起到吸收氨气作用的是________。
③若实验中准确称取金属氧化物的质量为ng,完全反应后,测得生成水的质量为mg,则M的相对原子质量为__________(用含x、y、m、n的式子表示)。
(4)若金属氧化物MxOy为CuO。有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(2Cu+=Cu+Cu2+)。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O:________。
某研究性学习小组用下列装置(铁架台等支撑仪器略)探究氧化铁与乙醇的反应,并检验反应产物。
(1)装入试剂之前,需要进行什么操作: ;为快速得到乙醇气体,可采取的方法是 ;若实验时小试管中的溶液已经开始发生倒吸,你采取的措施是_________(填写编号);
a.取下小试管 b.移去酒精灯
c.将导管从乳胶管中取下 d.以上都可以
(2)盛Cu(OH)2悬浊液的试管中可能出现的现象为___________________。
(3)如图实验,观察到红色的Fe2O3全部变为黑色固体(M),充分反应后停止加热。为了检验M的组成,进行下列实验。
①M能被磁铁吸引;加入足量稀硫酸,振荡,固体全部溶解,未观察到有气体生成;
②经检验溶液中有Fe2+和Fe3+;
关于M 中铁元素价态的判断正确的是 (填写编号)。
a.一定有+3价和+2价铁,一定无0价铁 b.一定有+3价、+2价和0价铁
c.一定有+3价和0价铁,一定无+2价铁 d.一定有+3和+2价铁,可能有0价铁
(4)若M的成份可表达为FeXOY,用CO还原法定量测定其化学组成。称取a g M样品进行定量测定,实验装置如上图,步骤如下。
①组装仪器;②点燃酒精灯;③加入试剂;④打开分液漏斗活塞;
⑤检查气密性;⑥停止加热;⑦关闭分液漏斗活塞;⑧……。
正确的操作顺序是__________(填写编号)
a.①⑤④③②⑥⑦⑧ b.①③⑤④②⑦⑥⑧
c.①⑤③④②⑥⑦⑧ d.①③⑤②④⑥⑦⑧
实验装置中盛水的仪器名称是 ;试剂X为 。
(5)若实验中每步反应都进行完全,反应后M样品质量减小b g,则FeXOY中=_____。
菠菜营养丰富,在营养价值上是一种高效的补铁剂。但因草酸含量高,因而吃起来有涩味。某学校化学兴趣小组的同学拟通过实验探究以下问题:
①菠菜是否含有丰富的铁;
②菠菜中草酸及草酸盐的含量(以C2O42-计);
通过上网查询,获得以下资料:草酸又名乙二酸,其酸性比乙酸稍强,草酸及其盐具有较强的还原性,其中草酸钙不溶于水。
他们设计的实验步骤如下:
Ⅰ.取菠菜样品,按如下步骤进行实验,观察实验现象。
Ⅱ.另取一份菠菜样品研磨成汁后,在少量开水中煮沸2~3 min,冷却后过滤得滤液。向滤液中加入足量Ca(OH)2溶液,然后再加入足量试剂X,观察现象。并过滤得CaC2O4固体。
Ⅲ.用稀HCl溶解CaC2O4,并加水配制成100mL溶液.每次准确移取25.00mL该溶液,用0.0100mol•L-1KMnO4标准溶液滴定,平均消耗标准溶液VmL。(不考虑Cl-被KMnO4氧化。)
请回答以下问题:
(1)操作①中使用的仪器除三脚架、泥三角、酒精灯、玻璃棒外,还需要的硅酸盐质仪器 ,操作②的名称是 。
(2)通过资料分析,菠菜中的Fe是+2价还是+3价? 。
步骤I中 (填现象)可以证明该结论?
(3)通过步骤Ⅱ可以确定菠菜中含有草酸类物质。由于滤液中含有CO32-,故需加入试剂X排除CO32-的干扰。
则X是 (写化学式),加入试剂X后可观察到沉淀部分溶解。
(4)步骤Ⅲ中用到的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、胶头滴管、玻璃棒外,还有 ,该步骤中滴定操作的终点如何判断________________;所涉及的离子反应方程式 。
(5)若样品的质量为W g,则菠菜中草酸及草酸盐(以C2O42-计)的质量分数为___ __。
(14分)已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验:
(1)装置的连接顺序为 。
(2)饱和食盐水的作用是 。
(3)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子反应方程式为_______。
②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是 。
(4)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。
①取褪色后溶液三份,第一份滴加FeCl3溶液无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红色;第三份滴加稀HCl和BaCl2溶液,产生白色沉淀。
②另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化。
实验①说明 ;
实验②的目的是 ;
得出结论:溶液褪色的原因是 。
(14分)某研究性学习小组研究HNO3的氧化性,设计了如下实验:
在盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液,观察现象,然后再滴入几滴浓HNO3,溶液的颜色变红,但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色,并产生红棕色气体,这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望,对此现象设计了探究性实验。
(1)甲同学认为是溶液中的Fe2+的干扰造成的,大家经过理性分析,认为可以排除Fe2+的干扰,理由是______________________________________________。
(2)乙同学认为红色消失,说明Fe(SCN)3被破坏,红棕色NO2说明了某些离子与HNO3发生了氧化还原,推测可能是KSCN与HNO3作用。KSCN溶液是一种无色液体,根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN-中碳原子的杂化轨道类型是_______杂化。
(3)根据乙同学的观点,设计了实验方案1,往浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液,实验开始时无明显现象,一段时间后溶液慢慢变红色至深红色,突然剧烈反应产生大量气泡,放出红棕色气体,而溶液红色消失变为浅绿色,溶液温度升高;继续滴入KSCN,溶液变为浅蓝色,最后变成无色。将产生的气体通入过量的Ba(OH)2溶液,产生浑浊,并剩余一种非极性气体;向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀,写出向浓HNO3中滴入KSCN的离子方程式______________________________。
(4)丙同学认为SCN-的性质还可进一步探究,设计了方案2,向Fe(SCN)3中分别滴加过量的氯水、溴水,溶液的红色均消失变为黄色,而加入碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图是____________。
(5)通过本次探究,可以得出以下结论:
a、用SCN-间接检验Fe2+时应注意__________;
b、与SCN-反应使溶液变红的______是Fe3+。
某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入MgSO4溶液中得到白色沉淀。甲同学认为两者反应只生成MgCO3一种沉淀;乙同学认为这两者相互促进水解,只生成Mg(OH)2一种沉淀;丙同学认为生成MgCO3和Mg(OH)2两种沉淀。(查阅资料知:MgCO3和Mg(OH)2均不带结晶水)
(1)按照乙同学的理解Na2CO3溶液和MgSO4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。
(2)请用下图所示装置,选择合适的实验装置和必要的试剂,证明沉淀物中只有碳酸镁。
各装置连接顺序为__________________(用装置编号表示);
②装置C中装有试剂的名称是______________;
③能证明生成物中只有MgCO3的实验现象是 _______。
(3)若Mg(OH)2和MgCO3两者都有,可通过下列所示装置的连接,进行定量分析来测定其组成。
实验结束时通入过量的空气的作用________________ 。
A装置和E装置的共同作用是__________________________。
实验过程中测定的数据有:W1:样品的质量,W2:反应后装置B中残渣的质量,W3:反应生成水的质量,W4:反应生成二氧化碳的质量,为了测定其组成,至少需要其中 个数据,请将可能的组合填入下表中(每个空格中填一种组合,至少填5个)。
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