- 研究型实验
- 共4868题
某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是
________________。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是 __________________________________。再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是_________________________。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是_______,理由是____________________________。
(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2,操作步骤为_____________________________________,实验现象为____________________________;但此实验的不足之处是___________________________。
正确答案
(1)检查装置气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;反应变缓,气体颜色变淡
(3)丙;耗酸量最少,无污染
(4)向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸;c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气
不同浓度的硫酸与锌反应时,硫酸可以被还原为SO2,也可被还原为氢气。某校研究性学习小组拟设计实验验证这一事实,并进行数据测定和相关计算。
(1)该小组设计了如上图所示的实验装置,检查该装置气密性的操作是____________________
(2)若在烧瓶中放入1.30 g锌粒,与c mol/L H2SO4反应,为保证实验结论的可靠,量气管的适宜规格是(填字母)____。
A.100 mL B.200 mL C.400 mL D.500 mL
(3)若1.30 g锌料完全溶解,氢氧化钠洗气瓶增重0.64 g(烧瓶中残留气体忽略不计,下同),则圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________。
(4)若烧瓶中投入ag锌且完全反应,氢氧化钠洗气瓶增重bg,量气管中收集到V mL气体(标准状况),请用一个代数式表示出a、b、V之间的关系:____________。
(5)若撤走盛有无水氯化钙的U形管,则n(H2)/n(SO2)的数值将_________(填 “偏大”“偏小”或“无影响”)。
(6)反应结束后,为了准确地测量气体体积,读数时应注意的事项是_____________、____________
正确答案
(1)关闭分液漏斗活塞,向右侧球形管中加入水,一段时间后观察球形管和量气管之间的液面差有无变化
(2)D
(3)Zn+2H2SO4 =ZnSO4+SO2↑+2H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(或2Zn+3H2SO4=2ZnSO4+SO2↑+H2↑+2H2O)
(5)偏小
(6)①待冷却至室温再开始读数;②读数前使量气管左右液面相平(或眼睛视线与液面最低处相平)
菠菜是一种高效的补铁剂。长期以来民间流传有“菠菜不能与豆腐同食”“菠菜根比菠菜茎叶更有营养”等说法。 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菠菜是否含有草酸类物质?
③菠菜根中铁的含量是否比菠菜茎和叶的高?
该同学通过上网查询,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.
Ⅱ.取菠菜根ag使用相同仪器、试剂,重复I中实验,观察实验现象。
Ⅲ.将菠菜在少量开水中煮沸2~3 min,冷却后滤去菠菜,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。请回答以下问题:
(1)操作①中使用的仪器除三脚架、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳、泥三角外还需要________,操作②的名称是________;
(2)可以说明菠菜中含Fe元素的现象是____;可以说明菠菜根中Fe元素含量要比菠菜茎叶中多的现象是
____________________。
(3)菠菜中的Fe元素是+2价还是+3价?____________________
(4)通过步骤Ⅲ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后观察到的现象是________________。
(5)你认为“菠菜不能与豆腐同食”的原因是________________。
正确答案
(1)坩埚;过滤
(2)步骤I中得到溶液加KSCN后显的红色;步骤Ⅱ中得到溶液的红色比步骤I中得到溶液的红色深
(3)+2价
(4)CH3COOH;沉淀部分溶解
(5)菠菜中的草酸与豆腐中的Ca2+反应生成草酸钙
医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量等杂质)生产医药级二水合氯化钙(
的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下
(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~8.5,以除去溶液中的少量。检验
是否沉淀完全的试验操作是___________________。
(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的约pH为4.0,其目的有:
①将溶液中少量的转化为
;
②防止在蒸发时水解;
③___________________。
(3)测定样品中含量的方法是:
a.称取0.7500g样品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用0.05000溶液滴定至终点,消耗
溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有___________________。
②计算上述样品中的质量分数为___________________。
③若用上述办法测定的样品中的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有__________________;___________________。
正确答案
(1)取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3沉淀完全
(2)防止溶液吸收空气中CO2(3)①酸式滴定管;②99.9%;③样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2·2H2O失水
某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如下图所示
请按要求回答下列问题
(1)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是_______。
A. Na2SO3溶液与HNO3B. Na2SO3固体与浓硫酸
C. 固体硫在纯氧中燃烧
D. 高温煅烧硫铁矿
(2)装置C的作用是____________。
(3)若要从A中所得溶液提取晶体,必须进行的实验操作步骤:加热浓缩、冷却结晶、________、洗涤、自然干燥。在这一系列操作中没有用到的仪器有(填序号)____。
A.蒸发皿 B.分液漏斗 C.漏斗 D.玻璃棒 E.冷凝管
(4)为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,在上图装置中通入过量的SO2后,取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入酸性KMnO4溶液,紫色褪去;
方案②:往第二份试液中加入KSCN溶液不变红,再加入新制的氯水,溶液变红;
方案③:往第三份试液中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述不合理的方案是____________,原因是__________________。
(5)本实验中能表明SO2的还原性比I-的还原性强的现象是__________________,其反应的离子方程式为
______________。
正确答案
(1)B
(2)除去尾气中的SO2 (3)过滤;BE
(4)方案①;因为SO2易溶于水,A溶液中含有的SO2也能使KMnO4溶液褪色
(5)B中溶液的蓝色褪去;SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
用下图所示的装置制取较多量的饱和氯水并探究饱和氯水的有关性质。
回答下列问题:
(1)写出装置丁中发生的化学反应方程式:_____________________。
(2)证明氯水已饱和的现象是________________。
(3)制取结束时,装置丙中的液体含有的微粒是________________(用微粒符号表示);
(4)测定饱和氯水的pH方法是____。若撤去装置乙,直接将装置甲和丙相连。这样做对实验测定结果的影响是____________________。
(5)饱和氯水与石灰石反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。如图所示:
Ⅰ在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20 mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液黄绿色褪去。
Ⅱ过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其比氯水的漂白性更强。
Ⅲ为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:
第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;
第二份与稀盐酸混合,立即产生大量无色气体;
将第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。
①能用饱和氯水与石灰石反应制备较浓HClO溶液的原因是____。
②依据上述实验可推知,Ⅱ的滤液中的溶质除CaCl2、HClO和极少量的氯气外,还含有_____________(写化学式)。
③写出步骤Ⅲ中,第二份滤液发生的离子反应方程式:____________________。
正确答案
(1)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(2)丙中液体呈黄绿色,丙上部空间呈黄绿色,有黄绿色气体进入丁中
(3)H2O、Cl-、H+、Cl2、HClO、OH-、ClO- (4)用pH计直接测定(用pH试纸测定不给分);由于氯化氢未除尽会导致制得的氯水酸性增强,测得的pH偏小
(5)①饱和氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OHCl+HClO反应,加入过量石灰石后,与溶液中的盐酸反应,使盐酸浓度减小,平衡向正反应方向移动,最终生成HClO
②Ca(HCO3)2③H++HCO3-=H2O+CO2↑
某同学用下图所示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。
a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液,将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b.关闭止水夹,点燃红磷,伸入瓶中,塞好胶塞。
c.待红磷充分燃烧,一段时间后打开分液漏斗旋塞,向烧杯中滴入300 mL 6.00 mol/L的稀硝酸,铁粉恰好完全溶解。
(一)气体产物成分探究:
(1)燃烧红磷的目的是________。
(2)为证明气体产物为NO,步骤c后还缺少的一步主要操作是_____________。
(二)产物中铁元素价态探究:
(3)提出合理假设:假设1:产物中有+3价铁;假设2.________________; 假设3.________________;
(4)设计实验:分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙,在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液;在乙试管中滴加KSCN溶液,观察现象。推测实验现象与结论:
①若现象为:____________,则假设1正确;
②若现象为:____________,则假设2正确;
③若现象为:____________,则假设3正确。
(5)a值范围为_______。
正确答案
(1)除去广口瓶内的氧气,避免干扰气体检验
(2)打开止水夹,向瓶内通入少量氧气
(3)产物中只有+2价铁元素;产物中既含+2价又有+3价铁元素
(2)①甲试管溶液无明显变化,乙试管溶液变红色;②甲试管溶液紫色褪去,乙试管没有明显变化;
③甲试管溶液紫色褪去,乙试管溶液变红色
(3)25.2≤a≤37.8
铁是日常生活中最常见的金属,某班同学在学习铁的知识时,有下列问题:
问题1:铁为何称为黑色金属?
问题2:CuO在高温下可分解为Cu2O和O2,Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗?
(1)对于问题1,同学们上网查找,有两种解释:
A.因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属
B.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属
①你认为正确的说法是__________。
②若有一黑色粉末,如何鉴别是铁粉,还是Fe3O4?______________________________________。
③若有一黑色粉末,为铁和四氧化三铁的混合物,如何证明其中有Fe3O4(只要求简述实验方法)?
____________________________________。
(2)对于问题2,同学们准备实验探究,他们设想了两种方法:
A.将三氧化二铁高温灼烧,看灼烧前后颜色是否变化。
B.将三氧化二铁高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。
①实验中应将Fe2O3放在__________(填仪器名称)中灼烧。
②方法A中,如果高温灼烧后颜色由__________变为__________,说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗?__________,理由是________________________。
③方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧前后质量比应为________,但是,实验结果固体灼烧前后质量比为30∶29,则高温灼烧后生成物是____________________。
④比较两种方法,你认为较好的方法是__________。
正确答案
(1)①A;②取黑色粉末少许于试管中,加适量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生则原黑色粉末为铁,若无气泡产生则原粉末为Fe3O4;③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应,用无水硫酸铜检测是否有水产生(或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应,用澄清石灰水检测是否有二氧化碳产生)(其他合理答案也可)
(2)①坩埚;②红棕色;黑色;不能;也可能为Fe3O4;③10/9;Fe3O4;④B
某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验,并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)
(1)装置B中发生反应的化学方程式是_________________________。
(2)装置E中的现象是________________。
(3)停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤。简述检验滤液中Fe3+的操作方法:________________。
(4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体,设计流程如下:
① 步骤I中通入Cl2的作用是________________。
② 步骤II从FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的主要操作包括:________________
③ 该流程中需保持盐酸过量,主要原因是(结合离子方程式简要说明) _________________________
正确答案
(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)黑色固体变为红色,管壁有水珠
(3)取少量滤液,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色
(4)①将滤液中含有的Fe2+氧化成Fe3+;②加热浓缩、冷却结晶、过滤;③FeCl3会发生水解反应,即
3Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,过量盐酸能抑制FeCl3的水解
下图是某化学兴趣小组同学设计的研究铜和稀硝酸反应速率[υ(NO)]的实验装置图。试回答下列问题
(1)写出铜和稀硝酸反应的离子方程式_____________________________。
(2)为测定铜和稀硝酸反应速率[υ(NO)],本实验需要记录的实验数据为: _________、________
(3)实验前怎样检验装置的气密性:___________________________________。
(4)为保证实验的成功,加入一定量稀硝酸是很重要的操作,你认为应怎样进行为好?
_______________后将弯曲的铜丝迅速伸入溶液并开始_____________。
(5)该兴趣小组同学对实验数据进行处理后得到用NO表示铜和稀硝酸的反应速率和时间的关系图如图所示。
则:
①a→b,υ(NO)变化的主要原因是________________________
②b→c,υ(NO)变化的主要原因是_________________________。
正确答案
(1)3Cu+8H++2NO3-==3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)NO的体积;反应时间
(3)关闭分液漏斗盖b和活塞a,从U管长管处注水至U管长管中液面高于短管中液面,过一会,若液面差保持不变,则装置气密性良好
(4)打开分液漏斗盖b和活塞a,从U管右端注入稀HNO3至排尽U管左端空气,关闭活塞a;记录时间
(5)①铜和稀硝酸反应是放热反应,体系温度升高,反应速率加快
②反应进行一段时间后,体系与环境的温差大,散热加快,体系温度变化不大甚至有所下降,c(HNO3)降低,反应速率降低
(12分)鸡蛋壳中含有大量钙、少量镁和钾等元素。实验室可用图示流程测定鸡蛋壳中钙、镁元素含量。依据的反应可以表示为:Ca2++Y2-=CaY、Mg2++Y2-=MgY。回答下列问题。
(1)测定Ca2+、Mg2+总含量时,控制溶液pH=10。若pH过大,测定结果将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”);
(2)测定Ca2+含量的关键是控制溶液的pH,使溶液中Mg2+形成沉淀,若要使溶液中c(Mg2+)不大于1.2×10-7mol/L,则溶液pH应不小于 (已知:Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11,上述实验均在室温下进行)。
(3)如果鸡蛋壳粉质量为mg,溶液中Y2+浓度为c mol/L,则鸡蛋壳样品中镁元素质量分数是 。
(4)有同学提出可采用如下装置、通过测定鸡蛋壳与盐酸反应产生的二氧化碳的量就能测定鸡蛋壳中的钙的总含量。
①采用该方法进行实验,各装置从左到右的连接顺序依次:
1—2—__ ________________(填各装置对应接口的数字序号)。
②若排除实验仪器和操作的影响因素,此实验方法测得的结果是否准确?
答:________(填“准确”、“不一定准确”或“无法判断”)。
原因是___________________ __
。
正确答案
(12分)(1)偏小(2分) (2)12 (2分) (3)(3分)
(4)①6—7—4—5—3或6—7—5—4—3(2分)②不一定准确。
(1分)如果蛋壳中钙元素全部以碳酸钙形式存在,且不再含有能与盐酸反应产生酸性气体的其他物质,则测定结果准确;否则不准确。
(开放性试题,只要合理均酌情给分)(2分)
(1)如果pH过大,会生成Mg(OH)2沉淀,从而使消耗Y2-的体积偏小,测定结果偏小;
(2)Ksp=c2(OH-)c(Mg2+),c(OH-)= =0.01mol/L,故pH不小于12;
(3)镁消耗Y2-的体积为(V2-V1)ml,n(Mg2+)=c×(V2-V1)×10-3mol,m(Mg2+)=c×(V2-V1)×10-3×24g;故质量分数为
(4)①反应→干燥(浓硫酸)→吸收CO2(碱石灰)→防止空气中水、二氧化碳进入;故答案为6—7—4—5—3或6—7—5—4—3;
②不一定准确,不能保证钙元素全部以碳酸钙形式存在,且不再含有能与盐酸反应产生酸性气体的其他物质,则测定结果准确;否则不准确。
检验某溶液中是否含有SO42-时,需使用的试剂有:①稀盐酸;②BaCl2溶液.首先加入______(填序号),没有明显现象,该试剂的作用是:______;再加入的试剂是______(填序号),如有______产生,由此可以确定原溶液中含有SO42-.
正确答案
检验某溶液中是否含有SO42-时,需先加盐酸,若加盐酸,没有现象,则盐酸的作用为排除其它离子的干扰;然后加氯化钡,若生成不溶于水和酸的白色沉淀,则说明含SO42-,故答案为:①;排除其它离子的干扰;②;白色沉淀.
聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2(OH)nCl6-n•XH2O]m,它是一种高效无机水处理剂,它的制备原理是调节增大AlCl3溶液的pH,通过促进其水解而结晶析出.其制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质.聚合氯化铝生产的工艺流程如下:
(1)搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式为:______;______.
(2)生产过程中B和D的操作名称分别是______和______(B和D均为简单操作).
(3)反应中副产品a是______.
(4)生产过程中可循环使用的物质是______(用化学式表示).
(5)调节pH至4.0~4.5的目的是______.
(6)实验室要测定水处理剂产品中n和x的值.为使测定结果更准确,需得到的晶体较纯净.生产过程C物质可选用______.
A.NaOH B.Al C.氨水 D.Al2O3 E.NaAlO2.
正确答案
(1)氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气,反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑.
故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;2Al+6H+=2Al3++3H2↑;
(2)铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣,最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作B和D的均为过滤.
故答案为:过滤、过滤;
(3)搅拌加热操作过程,加入盐酸,铝与盐酸反应,有氢气生成,加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),剩余气体为氢气,反应中副产品a为H2.
故答案为:H2.
(4)95°C加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),可进行循环使用.
故答案为:HCl;
(5)铝离子水解,Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,降低氢离子浓度促进铝离子水解,有利于聚合氯化铝晶体析出.
故答案为:促进AlCl3水解,使晶体析出;
(6)用氢氧化钠和氨水调节pH值,会引入新的杂质,引入钠离子和铵根离子.所以可以加入Al和氧化铝进行处理,它二者是固体,多了可以过滤掉的,所以可以使得到的晶体较纯净.
故答案为:BD.
(16分)某天然碱的化学组成可能为aNa2CO3·bNaHCO3·cH2O(a、b、c为正整数),为确定其组成,化学兴趣小组的同学进行了如下实验:
(1)定性分析
①取少量天然碱样品放入试管中,用酒精灯加热,在试管口有液体生成,该液体能使无水硫酸铜变蓝。能否说明样品中含结晶水,试简述理由。
②请你设计一个简单的实验方案,确认样品中含有CO32—离子。
(2)定量分析
该小组同学设计了下图所示装置,测定天然碱的化学组成。
A B C D E
实验步骤:
①按上图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后,首先进行的操作是 。
A处碱石灰的作用是 。
②称取天然碱样品7.3g,并将其放入硬质玻璃管中;称量装浓硫酸的洗气瓶的质量为 87.6g,装碱石灰的U型管D的质量为74.7g。
③打开活塞K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入空气数分钟。
④关闭活塞K1、K2,打开K3,点燃酒精灯加热,待不再产生气体为止。
⑤打开活塞K1,缓缓鼓入空气数分钟,然后称得装浓硫酸的洗气瓶质量为88.5g;装碱石灰的U型管D的质量为75.8g。该步骤中缓缓鼓入空气数分钟的目的是
。
计算推导:
该天然碱的化学式为 。
正确答案
(1)定性分析
①不能说明。因为天然碱样品中的“NaHC03”加热分解也可产生水。
②取少量天然碱样品溶于水,加入足量的CaCl2溶液(或BaCl2溶液),过滤并洗涤沉淀;向沉淀中加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清的石灰水中。若有浑浊现象,说明天然碱样品中含有CO32-离子。(每小题3分,共6分)
(2)定量分析 (每空2分,共6分)
实验步骤:
①检查装置的气密性 除去通入空气中的CO2和H2O
⑤使反应生成的CO2和H2O被充分吸收
计算推导:
Na2CO3·2NaHCO3·H2O (4分)
(1)①由于天然碱样品中的“NaHC03”加热分解也可产生水,所以不能说明。
②要检验CO32-可以利用沉淀法,即取少量天然碱样品溶于水,加入足量的CaCl2溶液(或BaCl2溶液),过滤并洗涤沉淀;向沉淀中加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清的石灰水中。若有浑浊现象,说明天然碱样品中含有CO32-离子。
(2)①装置连接好后,首先要检验装置的气密性。由于空气中含有水蒸气和CO2,会干扰实验,所以碱石灰的作用是除去通入空气中的CO2和H2O。
②由于反应中产生的气体会残留在装置中,所以通入空气的作用是使反应生成的CO2和H2O被充分吸收。
③浓硫酸和碱石灰分别增加的质量是0.9g和1.1g,所以水和CO2的物质的量分别是0.05mol和0.025mol。又因为、
解得a︰b︰c=1︰2︰1,所以化学式为Na2CO3·2NaHCO3·H2O。
(Ⅰ)已知常温下苯酚微溶于水,溶解度为8.2g/100g水,其饱和溶液的物质的量浓度约为0.8mol/L.为了探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子的活泼性,甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案:
甲:向两只试管中,分别注入0.8mol/L的乙醇和苯酚溶液3mL,各放入一小块金属钠,观察反应产生H2的速率.
乙:在两只试管中,分别放入1g乙醇和苯酚晶体,各注入3mL蒸馏水,振荡,得到乙醇溶液和苯酚浊液,再向两试管中逐滴加入5molL的NaOH溶液,观察其中的变化.
(1)苯酚溶液与钠反应的离子方程式为______.
(2)对于甲、乙两个实验方案,他们能否达到实验目的?理由各是什么?______.
(Ⅱ)在分析甲、乙两同学实验方案的基础上,丙同学进行了下列对比实验:
在两只试管中,分别放入2g无水乙醇和苯酚晶体,用约60℃的水浴加热,待苯酚熔成液态后,再向两试管中各放入一小块金属钠.在乙醇中,钠块能与乙醇反应产生气体,约3min后钠块消失,溶液保持澄清;在苯酚中,钠块表面有少量气泡,约2min后出现少量白色悬浮物,10min后白色悬浮物充满苯酚熔融液,振荡后发现钠块尚未完全消失.
(3)丙同学的实验表明,苯酚熔融液与钠的反应速率不如无水乙醇与钠的反应快,其主要原因是______,因此苯酚熔融液和无水乙醇与钠反应的有关事实______(填“能”或“不能”)作为判断分子里羟基上氢原子哪个更活泼的依据.
(4)请你设计一个探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子活泼性的实验方案:______.
正确答案
(1)苯酚溶液与钠反应的离子方程式为:2C6H5OH+2Na→2C6H5O-+2Na++H2↑,故答案为:2C6H5OH+2Na→2C6H5O-+2Na++H2↑;
(2)甲方案乙醇和苯酚溶液中含有水,加入钠先和水发生反应,不能观察反应现象判断乙醇和苯酚中的氢原子活泼性;
乙方案乙醇溶液和氢氧化钠不反应,苯酚溶液和氢氧化钠反应生成无色溶液,两溶液中无明显现象出现;
故答案为:甲:不能达到实验目的,因为水的存在使乙醇和苯酚与钠反应的速率难以比较;乙:不能达到实验目的,因为乙醇溶液与NaOH溶液混合时溶液保持澄清不能说明乙醇酸性的相对强弱;
(3)钠与苯酚反应生成苯酚钠和氢气,根据影响化学反应速率的因素,可是接触面积不如乙醇大,或者生成的苯酚钠将钠包起来,阻止了反应的进行;乙醇钠易溶于乙醇,而苯酚钠难溶于苯酚融液;因此苯酚熔融液和无水乙醇与钠反应的有关事实,不能作为判断分子里羟基上氢原子哪个更活泼的依据,
故答案为:乙醇钠易溶于乙醇,而苯酚钠难溶于苯酚融液;不能;
(4)探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子活泼性,可以取适量的乙醇和苯酚,分别配制成同物质的量浓度的溶液,测定溶液PH比较大小来分析羟基氢原子的活泼性,
故答案为:取适量的乙醇和苯酚,分别配制成同物质的量浓度的溶液,测定两溶液的pH,pH小的对应分子中羟基上的氢原子活泼.
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