- 氨硝酸硫酸
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(6分)一种名为苹果醋(ACV)的浓缩饮料多年来风靡美国。ACV是一种由苹果发酵而成的酸性饮品,是具有明显药效的健康食品,解毒、降脂、减肥和止泻功能。苹果酸是这种饮料的主要酸性物质,分离提纯后的化学分析如下:
①元素分析证明该酸只含C、H、O三种元素,其中C、H、O的质量比为24∶3∶40;该酸蒸气的密度是同温同压下氢气的67倍。②0.1 mol该酸与足量NaHCO3反应放出4.48 L CO2,与足量金属钠反应放出3.36 L H2(气体体积均为标准状况下测定)。请完成下列问题:
(1)该酸的分子式为______________,结构简式为___________________。
(2)写出该酸在Cu/Ag催化剂条件下,被氧气氧化的化学反应方程式:___________________。
(3)写出该酸在一定条件下,每两个分子发生分子间脱水生成环酯的所有结构简式_______
_________。
正确答案
(1)C4H6O5 HOOCCH(OH)CH2COOH
(1)由“该酸蒸气的密度是同温同压下氢气的67倍”得它的相对分子质量为:Mr=2×67=134;又因为其中C、H、O的质量比为24∶3∶40,结合相对分子质量可知:n(C)∶n(H)∶n(O)==4∶6∶5,因此苹果酸的实验式为:C4H6O5,设分子式为(C4H6O5)n,134n=134,n=1,因此苹果酸的分子式是C4H6O5;又由“0.1 mol该酸与足量NaHCO3反应放出4.48 L CO2,与足量金属钠反应放出3.36 L H2”知该酸分子中含有两个羧基和一个羟基,结构简式为HOOCCH(OH)CH2COOH。
(2)该酸中的—OH可以在催化剂存在条件下被氧化成酮:
(3)苹果酸分子中含有—OH和—COOH,因此可以发生分子间酯化反应,分子间形成环酯共有三种情况。
(4分)A和B两种有机物,各取0.1mol 充分燃烧,都生成4.48L CO2(标准状况)和3.6g H2O。已知A对氢气的相对密度为14,B中碳元素的质量分数为40%,且B的水溶液具有导电性。试求A和B的分子式,并写出它们的结构简式
正确答案
CH2=CH2 CH3COOH
在一定条件下,某些化学反应可用下图表示,请回答下列问题
(1)若A、C、D均含有氯元素,且A的化合价介于C与D之间,写出该反应的离子方程式:______________________________。
(2)若A是一种淡黄色固体,具有漂白作用,D是融雪剂的主要成分之一,在我国南方抗击雪灾的“战役”中发挥了巨大作用,则D的化学式是______________。
(3)若C、D均为气体且都能使澄清石灰水变浑浊,则A与B的组合是______________________。
(4)若C是一种极易溶于水的气体,盐D是一种干燥剂,试写出A和B反应生成C、D和水的化学方程式:
__________________________ 。
(5)若A为单质,B为第二周期某种元素的最高价氧化物的水化物,写出符合上述框图反应关系的化学方程式:__________________________。(写出其中的一个即可)
正确答案
(1)Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O (其他合理答案即可)
(2)NaCl
(3)C,浓H2SO4(填物质名称也可)
(4)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (其他合理答案即可)
(5)Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
某些金属氧化物跟熔融烧碱反应生成盐。根据以下化学反应框图填空
(1)单质F是______________。
(2)写出由E生成G的离子反应方程式(或化学方程式)____________________________。
(3)溶液I中所含金属离子是______________。
(4)由C→E+F,若改用浓酸,则不能选用的浓酸是(写分子式)____________________________。
正确答案
(1)H2
(2)4Fe2++8NH3·H2O+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓+8NH4+或Fe2++2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+;
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(3)Al3+和Na+
(4)浓H2SO4、浓HNO3
某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用下图所示的装置进行实验:
请回答下列问题:
(1)B是用来收集实验中产生气体的装置,但未将导管画全,请将装置图补充完整。
(2)实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol·L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应停止,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组中的同学认为还有一定量的硫酸剩余。
①写出铜与浓硫酸反应的化学方程式: __________________________________,实验中若有mg铜参加了反应,则有_________mol硫酸被________(填“氧化”或“还原”),电子转移数目为_______mol。
②下列试剂中,能证明反应停止后烧瓶中有硫酸剩余的是__________(填写字母编号)。
A.硫酸钠溶液 B.氯化钡溶液 C.银粉 D.碳酸钠溶液
③为什么有一定量的硫酸剩余但未能使铜片完全溶解?你认为的原因是 _________________________________________________________________。
(3)为了测定剩余硫酸的物质的量浓度,该兴趣小组设计了三个实验方案:
方案一:将装置A产生的气体缓缓通过已称量过的装有碱石灰的干燥管,反应停止后再次称量,两次质量差即是吸收的二氧化硫。
方案二:将装置A产生的气体缓缓通入足量的用硫酸酸化的高锰酸钾溶液,再加入足量的氯化钡溶液,过滤、洗涤、干燥,称得沉淀的质量即是二氧化硫转化为硫酸钡沉淀的质量。
方案三:当铜和浓硫酸的反应结束后,在装置A中加入足量的锌粉,用排水法测得产生氢气的体积为V L(已换算为标准状况)。实际上,以上方案一、二均不可取,请你说出原因?
方案一 ;
方案二 。
方案三:写出剩余硫酸的物质的量浓度的计算式(假设反应后溶液的体积仍为12mL) _________________________。
正确答案
(1)“略”
(2)① Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+ 2H2O;m/64 ;还原;m/32
②D
③稀硫酸不与铜反应
(3)方案一:产生的气体中含有水蒸气,干燥管中的质量差不仅仅是SO2的质量(或烧瓶中的二氧化硫不能完全排出)
方案二:沉淀的质量一部分是由高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸与氯化钡反应而产生的
方案三: V/(22.4×0.012) mol/L
在一支试管中放入一块很小的铜片,再加入少量浓硫酸,然后把试管固定在铁架台上。把一小条蘸有品红溶液的滤纸放入带有单孔橡皮塞的玻璃管中。塞紧试管口,在玻璃导管口处缠放一团蘸有溶液的棉花。给试管加热,观察现象。当试管中的液体逐渐透明时,停止加热。回答下列问题:
(1)写出a处反应的化学方程式________________________________________________ 。
(2)试管中的液体反应一段时间后,处滤纸条的变化为_______________________________________ 。待试管中反应停止后,给玻璃管放有蘸过品红溶液的滤纸处微微加热,滤纸条的变化为______________________________。
(3)待试管中的液体冷却后,将试管上层液体倒去,再慢慢加入少量水,可观察溶液呈__________色。
(4)玻璃导管口处缠放一团蘸有溶液的棉花所起的作用是_______________________ ,反应的方程式________________________________________ 。
(5)如果浓硫酸的浓度为,铜片是过量的,加热使之反应,当被还原的硫酸为
。则浓硫酸的实际体积_____ (填写“大于”、“等于”或“小于”)
。
正确答案
(1)(浓)
(2)品红褪色;滤纸变红
(3)蓝色
(4)吸收二氧化硫,防止污染;
(5)大于
为探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应,某活动小组设计并完成以下实验:
(1)实验目的:分析铁与浓硫酸在加热条件下的反应.
①洗气瓶中浓硫酸的作用是______.
②写出加热条件下铁与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式______.
活动小组预测随着反应的进行,硫酸的浓度降低,可能还会有氢气产生,为进一步确认气体的成分还需要进行进一步的实验.
(2)实验目的:检验气体的成分.
试剂:氢氧化钠溶液、浓硫酸、氧化铜粉末、无水硫酸铜固体、品红溶液、高锰酸钾酸性溶液、碱石灰.
仪器如下图(可重复使用,可根据需要取用);
①连接仪器.将装置的字母填入□内,并将试剂名称填写在相应的括号内(可不填满)
②若混合气体中含有氢气,实验过程中能观察到的现象是______.
(3)实验目的:确定产物的含量.
①若混合气体中含有SO2和H2,为测定混合气体中各成分含量,需收集的数据有______.
②若反应后烧瓶中溶液含有的金属阳离子有Fe2+、Fe3+,其中检验是否含有Fe3+可采用的试剂为______;如果该过程中共消耗了11.2g铁,反应后的溶液能吸收标准状况下1.12L氯气,则原溶液中含有Fe3+的物质的量为______mol.
正确答案
(1)①浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂,故答案为:干燥;
②铁在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸铁和二氧化硫气体,反应的化学方程式为2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,
故答案为:2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O;
(2)①浓硫酸与铁在加热条件下反应生成二氧化硫气体,稀硫酸与铁反应生成氢气,检验二氧化硫气体可用品红溶液,用A装置,然后在A装置中用高锰酸钾溶液(或NaOH溶液)除去二氧化硫气体,再在A中用高锰酸钾酸性溶液(或品红)检验二氧化硫是否除尽,在A或C装置中干燥(用浓硫酸(或碱石灰))后通入D中(氧化铜粉末)吸收氢气,然后在E中用无水硫酸铜固体检验是否有水生成,为防止空气中的水进入E中影响实验结果,应最后连接A或C,
故答案为:A-A-A(或C)-D-E-A(或C)或A-A-A-A(或C)-D-E-A(或C);
品红溶液--高锰酸钾酸性溶液-浓硫酸(或石灰)-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸碱石灰,
或:品红溶液-高锰酸钾酸性溶液-高锰酸钾酸性溶液(或品红)-浓硫酸(或碱石灰)-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸或碱石灰,或:品红溶液-氢氧化钠溶液-高猛酸钾酸性溶液(或品红)-浓硫酸(或碱石灰)-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸或碱石灰;
②若混合气体中含有氢气,D中固体粉末由黑色变为红色,生成铜和水,E中固体由白色变为蓝色,
故答案为:D中固体粉末由黑色变为红色,E中固体由白色变为蓝色;
(3)①测定混合气体中各成分含量,应知道气体的总量和某一种气体的量,氢气的量可根据反应前D中氧化铜粉末质量反应后D中粉末的质量计算,
故答案为:混合气体的总体积;反应前后D中粉末质量的差值(反应前D中氧化铜粉末质量反应后D中粉末的质量);
②检验Fe3+可用KSCN溶液,n(Fe)==0.2mol,
则n(Fe2+)+n(Fe3+)=0.2mol,由2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,可知n(Fe2+)=2n(Cl2)=2×=0.1mol,
则n(Fe3+)=0.1mol,
故答案为:KSCN溶液;0.1.
化学探究小组的同学将过量锌粉与44mL浓硫酸在加热条件下充分反应,至不再产生气体时共收集到标准状况下11.2L的气体,其质量为19.6g.(若锌与浓硫酸在加热情况下发生的反应为:
Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O)
(1)试根据相关信息判断11.2L气体的成分,并计算气体中各成分的物质的量,填在以上表格内,每种气体只填一行(不一定填满).
(2)浓硫酸的物质的量浓度为______.
正确答案
充分反应至不再产生气体时共收集到标准状况下11.2L的气体即0.5mol,所以气体摩尔质量==39.2g/mol,SO2的摩尔质量是32g/mol,H2的摩尔质量是2g/mol,39.2g/mol介于二者之间,所以气体不是纯净物,应该是SO2和H2的混合物,锌先和浓硫酸反应生成SO2,当硫酸浓度减少,成为稀硫酸,则发生置换反应,生成H2.
可以用十字交叉法来计算:
气体 摩尔质量 差值
H2:2-----------24.8
平均:39.2
SO2:64-----------37.2
所以n(H2):n(SO2)==2:3
即0.5mol混合气体中H2有0.2mol,SO2有0.3mol,故答案为:
(2)Zn+2H2SO4(浓)═ZnSO4+SO2↑+2H2O,Zn+H2SO4(稀)═ZnSO4+H2↑,H2有0.2mol,需要硫酸0.2mol,SO2有0.3mol,需要硫酸0.6mol,硫酸共0.8mol,所以C==
=18.2mol/L,
故答案为:18.2 mol/L.
某中学高一课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,设计了如图所示装置进行有关实验。
(1)先关闭活塞a,将6.4g铜片和12mL某浓度的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余。再打开活塞a,将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶,最后铜片完全消失。写出上述过程中烧瓶内发生的化学方程式:
关闭活塞a______________________;打开活塞a______________________;
(2)该小组甲同学对"如何检验SO2中混有少许CO2"这个问题很感兴趣,他将A中铜片换作木炭粉,并在A、B之间连接了如下装置:
试剂:a.NaOH溶液 b.品红溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.Ca(OH)2溶液
请回答:
①该同学的实验装置A中发生的化学方程式:______________________。
②若要达到此目的,可以在:(填所提供试剂编号) D中加入___________;E中加入___________;F中加入___________。
(3)事实证实,第(1)问铜片完全消失后,硫酸仍有剩余,乙同学欲测定余酸的物质的量浓度,假设反应前后溶液体积变化忽略不计,他向反应后溶液中加入含溶质amol的NaOH溶液刚好使溶液中Cu2+全部沉淀。据此,他能求出余酸的物质的量浓度吗?若能,请写出余酸物质的量浓度的表达式:___________mol/L(用含a的代数式表达,若不能,该空不填)。
正确答案
(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;②2Cu+O2+2H2SO4
2CuSO4+2H2O (或分步写成:
2Cu+O22CuO;CuO+H2SO4==CuSO4+H2O)
(2)①C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;②c;b;d
(3)
盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”.现就三大酸与金属铜反应的情况,回答下列问题:
(1)稀盐酸不与Cu反应,若在稀盐酸中加入H2O2(常见氧化剂,作氧化剂时还原产物为水)后,则可使铜顺利溶解.该反应的化学方程式为:______.
(2)在一定体积的10mol•L-1的浓硫酸中加入过量铜片,加热使之反应,被还原的硫酸为0.9mol.则浓硫酸的实际体积______(填“大于”、“等于”或“小于”)180mL.若使剩余的铜片继续溶解,可在其中加入硝酸盐溶液(如KNO3溶液),则该反应的离子方程式为______.
(3)根据下图操作及现象推断酸X为______(填序号).
a、浓盐酸 b、浓硫酸 c、浓硝酸.
正确答案
(1)双氧水具有氧化性,在酸性环境下能将金属铜氧化,方程式为:Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O,用电解原理实现铜和盐酸的反应,根据电解原理阳极必须是金属铜,电解质必须是稀盐酸,故答案为:Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O;
(2)铜只能和浓硫酸反应和稀硫酸不反应,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+H2O,随着铜和浓硫酸的反应的进行,酸的浓度越来越小,不再产生二氧化硫,当被还原的硫酸是0.9mol,则18mol•L-1的浓硫酸的实际体积要大于180mL;若使剩余的铜片继续溶解,可向其中加入硝酸盐,应为溶液中有H+,再加入硝酸盐引入NO3-,相当于存在了硝酸,硝酸能将同溶解,反应实质为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:大于;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)因浓硫酸能使金属铁发生钝化,而稀硫酸能与铁发生反应,所以根据现象,可推断酸X为浓硫酸,故选:b.
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