- 研究型实验
- 共4868题
锂离子电池的广泛应用使同收利用锂资源成为重要课题,某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源叫收研究,设计实验流程如下:
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为________。
(2)第③步反应的离子方程式是______________________。
(3)第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有_______________。 若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:__________________、________________。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1 g,第③步反应中加入20.0 mL 3.0 moI·L-1的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3,则至少有_______g Na2CO3参加反应。
正确答案
(1)Al(OH)3
(2)4LiMn2O4+4H++O2 = 8MnO2+4Li++2H2O
(3)烧杯、漏斗、玻璃棒;玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损漏斗中液面高于滤纸边缘
(4)6.4(或6.36)
为了证明在实验室制备得到的Cl2中会混有HCl,甲同学设计了如下图所示的实验装置,按要求回答下列问题。
(1)请根据甲同学的示意图,实验装置从左至右的连接顺序为:
装置②→ → → ;
(2)装置②中主要玻璃仪器的名称___________、___________、___________;
(3)实验室制备Cl2的离子方程式为________________________________;
(4)装置③中Cu的作用 (用化学方程式表示);
(5)乙同学认为甲同学实验设计仍然存在缺陷,不能证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为此,乙同学提出气体通入装置①之前,要加装一个检验装置,以证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。你认为装置
应放入 。
(6)实验结束,处理多余Cl2的常用试剂是______________,有关反应的离子方程式为______________________________________________。
(7)实验用的AgNO3需配制,下列情况会使所配溶液浓度偏高的是(填序号) ____。
a.某同学观察液面的情况如图所示
b.没进对烧杯、玻璃棒进行洗涤操作
c.定容时,不慎超过了刻度线
d.AgNO3固体称量时,砝码上沾有杂质
e.容量瓶使用前内壁沾有水珠
正确答案
(1) ②→ ④→ ③→ ①;⑵ 分液漏斗 , 酒精灯 , 圆底烧瓶
(3) MnO2 +4H+ +2Cl-=Mn2+ +Cl2↑+2H2O (4) Cu + Cl2 = CuCl2
(5)湿的碘化钾淀粉试纸(湿的有色布条) (6) NaOH ,Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+ H2O
(7) a d
试题分析:(1)②为气体的制备装置,④为干燥装置,③为除去氯气的装置,①为证明气体中混有HCl;(3)实验室制取氯气的化学方程式为MnO2 +4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O(4)混有HCl的Cl2经过灼热的铜单质,Cl2与Cu发生氧化还原反应;(5)若气体进入①装置时含有Cl2,因Cl2+2H2O=HCl+HClO,①装置同样有白色沉淀产生,故不能证明气体中混有HCl;加装置⑤,若湿的碘化钾淀粉试纸不变色,则证明进入①装置中的气体为HCl。(7)所配溶液浓度增高,只有两种情况,一是溶剂加少了,如a;二是溶质加多了,如d。b、c是浓度偏低,而e是没有影响。
点评:对化学实验的考查是历年高考重点,考生在备考过程中应注意对化学实验的相关知识的积累,尤其是课本中涉及的制备实验,应多加关注。
(10分)请你参与下列探究:
[问题情景]某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中,发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。同学们都能解释红色固体物质的出现,请你写出生成红色固体物质的化学反应方程式 。但却对气体的生成产生了疑问,这激发了同学们强烈的探究欲望,生成的是什么气体?
[提出猜想]从物质组成元素的角度,放出的气体可能是O2、SO2、H2。
[查阅资料]SO2易溶于水,它能与过量的NaOH溶液反应,生成Na2SO3。
[方案设计]依据上述猜想,实验小组同学分别设计了如下方案:
(1)甲同学认为是O2,则较简单的检验方法是 。
(2)乙同学认为是SO2,则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中,称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO2与过量的NaOH溶液反应的化学方程式 。
(3)甲、乙同学实验的结果表明气体中既不含O2也不含SO2。丙同学根据以上实验结果推测气体是H2。
[实验探究]丙同学为了检验H2,收集了一试管气体,用拇指堵住试管口且管口略向下倾斜靠近火焰移开拇指点火,听到很小的声音。然后再将气体用带尖嘴的导管导出点燃且用冷而干燥的烧杯罩在火焰上方,气体在空气中安静的燃烧,产生淡蓝色火焰,烧杯壁上有水珠生成,接触烧杯的手能感觉到发热。
结论:铁粉与硫酸铜的溶液反应时,产生的气体是 。
[思维拓展]由上述实验可以推出,硫酸铜溶液中可能含有 物质。
正确答案
[问题情景] Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
[方案设计](1)用带火星的木条检验气体能否使之复燃 (2)SO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
[实验探究] H2
[思维拓展]酸性
(1)铁的金属性强于铜,能和硫酸铜反应置换出铜,方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)经验氧气最简单的方法是用带火星的木条,是木条复燃的是氧气。
(3)SO2是酸性氧化物,能和氢氧化钠溶液反应,方程式为SO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
(4)根据反应中的现象可以判断,该气体是氢气。由于铁是活泼的金属能和酸反应产生氢气,这说明溶液中含有酸性的物质。
(12分)实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:
4NH4++6HCHO3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与1 mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤Ⅰ 称取样品1.500 g。
步骤Ⅱ 将样品溶解后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容、充分摇匀。
步骤Ⅲ 移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,加入10 mL 20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。
(1)根据步骤Ⅲ填空:
①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察________。
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时,酚酞指示剂由________色变成______色。
(2)滴定结果如下表所示:
滴定次数 待测溶液的体积/mL 标准溶液的体积/mL
滴定前刻度 滴定后刻度
1 25.00 1.02 21.03
2 25.00 2.00 21.99
3 25.00 0.20 20.20
若NaOH标准溶液的浓度为0.101 0 mol·L-1,则该样品中氮的质量分数为________。
正确答案
(1)①偏高 ②无影响 ③B ④无 粉红(或浅红)
(2)18.85%
由4NH4++6HCHO===3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与1 mol H+相当]可知,4 mol NH4+与甲醛反应产生的H+与(CH2)6N4H+可消耗4 mol NaOH,则消耗的NaOH的物质的量等于NH4+的物质的量,若碱式滴定管没有用标准溶液清洗,则NaOH溶液浓度变小,滴定时用去NaOH溶液的体积增加,计算出的NH4+的物质的量偏大,滴定时反应的实质为H++OH-===H2O,是物质的量相等,所以锥形瓶中加水不会影响反应结果,滴定时锥形瓶中的溶液是由酸性变为中性,在酚酞为指示剂的情况下,溶液颜色由无色变为浅粉色。N的质量分数为
×100%,NaOH的体积利用三次测得的平均值为20.00 mL,代入上式可得结果。
某烧碱样品含有少量不与酸作用的杂质,为了滴定其纯度,进行以下滴定操作:
A.在250mL的容量瓶中配制250mL烧碱溶液
B.用碱式滴定管量取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中滴加几滴酚酞做指示剂
C.在天平上准确称取烧碱样品Wg,在烧杯中用蒸馏水溶解
D.将物质的量浓度为C的标准盐酸溶液装入酸式滴定管,调整液面记下开始读数为V1mL
E.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定至红色刚好消失为止,且颜色不再变化,记下读数V2mL
回答下列问题:
(1)正确操作步骤的顺序是(填字母): → → → D → 。
(2)操作E中的锥形瓶下垫一张白纸的作用是 。
(3)操作D中液面应调整到 ,尖嘴部分应 。
(4)某学生实验时把锥形瓶用烧碱溶液润洗,使测定的浓度 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),原因是 。
(5)当用酸滴定碱时,下列操作中使测定结果(碱的浓度)偏低的是 。
A.酸式滴定管滴至终点时,俯视读数
B.碱液移入锥形瓶后,加了10 ml蒸馏水再滴定
C.酸式滴定管用蒸馏水润洗后,未用操作液润洗
D.酸式滴定管注入酸液后,尖嘴留有气泡,开始滴定
(6)该烧碱样品纯度的计算式为 。
正确答案
(1)C、A、B、E; (2)便于观察溶液颜色的变化。
(3)“0”或“0”以下某一刻度;充满溶液,无气泡;
(4)偏高;该错误操作将导致多消耗标准酸溶液;
(5)A
(6)
(1)考查中和滴定实验操作。
(2)白纸能使溶液颜色的变化更清晰,便于观察溶液颜色的变化。
(3)滴定管的刻度是自上而下逐渐增大的,所以液面应该调节到“0”或“0”以下某一刻度。滴定管的尖嘴部分应该是充满溶液,无气泡。
(4)锥形瓶用烧碱溶液润洗,则锥形瓶内碱的物质的量增加,消耗酸的体积增大,测定结果偏高。
(5)俯视读数,则读数偏小,即酸的体积偏小,测定结果偏低。将碱液稀释,并没有改变OH-的物质的量,所以测定结果不变。没有用标准液润洗,则相当于稀释了酸,因此消耗酸的将偏大,测定结果偏高。尖嘴留有气泡,则说明起始读数偏小,因此测定结果偏高,答案选A。
(6)消耗酸的体积,所以原样品中氢氧化钠的质量是
,所以烧碱样品纯度的计算式为
。
(14分)把18.0mol·L-1的浓硫酸稀释成2.00mol·L-1的稀硫酸100ml,实验操作如下:
E.用少量蒸馏水洗涤烧杯2-3次,并将洗涤液也全部转移到容量瓶中;
F.将已冷却至室温的硫酸溶液沿玻璃棒注入 mL的容量瓶中;
G.改用胶头滴管逐滴加蒸馏水,使溶液凹面恰好与刻度相切;
H.继续向容量瓶中加蒸馏水,直到液面接近刻度线 cm处。
请回答:
(1)填写上述步骤中的空白:C , F , H 。
(2)请按正确的操作步骤进行排序 。
(3)试分析下列操作会使所配溶液的浓度是大于还是小于、等于2.00 mol·L-1浓度?
①若在操作中没有将硫酸溶液冷却至室温,就转移到容量瓶中,之后进行定容,最终会使稀硫酸溶液的浓度 (大于,小于,等于) 2.00 mol·L-1。
②若加蒸馏水超过了刻度线,倒出一些溶液,再重新加蒸馏水到刻度线,会使稀硫酸溶液的浓度(大于,小于,等于) 2.00 mol·L-1。
③若摇匀后发现液面低于刻度线,又加水至刻度线,会使稀硫酸溶液的浓度(大于,小于,等于) 2.00 mol·L-1。
正确答案
(15分)(1) 11.1ml 100 1-2
(2) C D F E H G B A
(3) ①大于 ②小于 ③小于
略
(共7分)欲配制 250 mL0.1 mol·L-1的NaOH溶液,回答下列问题:
(1)写出图4-1仪器的名称 ,使用此仪器前要检查它是否 。
(2)用托盘天平称取NaOH固体的质量 g。
(3)转移溶液时,应将已冷却的NaOH溶液沿 注入右图所示的仪器中。
(4)若称量前NaOH已部分潮解,则配制的溶液的浓度 (偏大或偏小)。
(5)在配制该NaOH溶液时必须用到的实验仪器是(填序号) 。(2分)
①500mL的量筒 ②烧杯 ③托盘天平 ④250mL的容量瓶 ⑤玻璃棒
⑥1000mL的容量瓶 ⑦胶头滴管 ⑧250mL的量筒
正确答案
(1)容量瓶,漏水;(3)玻璃棒;(4)偏小
(2)1.0; (5)②③④⑤⑦
略
1,2,3,4-四氢化萘的结构简式如,分子式是C10H12.常温下为无色液体,有刺激性气味,沸点207℃,不溶于水,是一种优良的溶剂,它与液溴发生反应:C10H12+4Br2→C10H8Br4+4HBr.生成的四溴化萘常温下为固态,不溶于水,有人用四氢化萘、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料,制备少量饱和氢溴酸溶液,实验步骤如下:
①按一定质量比把四氢化萘和水加入适当的容器中,加入少量纯铁粉.
②慢慢滴入液溴,不断搅拌,直到反应完全.
③取下反应容器,补充少量四氢化萘,直到溶液颜色消失.过滤,将滤液倒入分液漏斗,静置.
④分液,得到的“水层”即氢溴酸溶液.回答下列问题:
(1)如右图所示的装置,适合步骤①和②的操作的是______;
(2)步骤③中补充少量四氢化萘的目的是______;
(3)步骤③中过滤后得到的固体物质是______.
(4)在④获得的浓溶液中加入乙醇并加热,可获得一种不溶于水的有机物,写出该反应的方程式______;实验室制取乙炔可用上图中的装置D,这时分液漏斗中的液体通常是______.
(5)乙炔能被酸性高锰酸钾溶液氧化,请配平其相应的方程式:
______C2H2+______KMnO4+______H2SO4=______K2SO4+______MnSO4+______CO2+______H2O.
正确答案
(1)按照步骤①,本实验是把四氢化萘、水和铁粉加入同一容器中反应,所以B不正确.若用A中的装置进行反应,溴蒸气和刺激性气味的四氢化萘都会污染环境,同样C装置在步骤②反应时,也会造成环境污染,所以A、C都不对,故选D装置,
故答案为:D;
(2)由于步骤②加入了过量的液溴,步骤③中补充少量四氢化萘除掉剩余的溴单质,
故答案为:反应掉多余的Br2;
(3)由于生成的四溴化萘常温下为固态,所以过滤后得到的固体物质是四溴化萘和铁粉,
故答案为:四溴化萘和铁粉;
(4)在④获得的浓溶液中含有溴化氢,溴化氢与乙醇在加热条件下生成溴乙烷,反应的方程式为:CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O,
实验室制取乙炔可用上图中的装置D,为了减小反应速率,这时分液漏斗中的液体通常使用饱和食盐水,
故答案为:CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O;饱和食盐水;
(5)反应中,化合价变化的是乙炔和高锰酸钾,乙炔中的C元素化合价变化为:-1→+4,化合价升高[4-(-1)]×2=10价;高锰酸钾中的Mn元素化合价变化为:+7→+2,化合价降低5价,化合价变化的最小公倍数为10,所以乙炔的化学计量数为1,高锰酸钾的计量数为2,然后利用观察法配平气体物质,
配平后的化学方程式为:C2H2+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+2CO2+4H2O,
故答案为:1、2、3、1、2、2、4.
(10分)成都七中文艺青年小组进行了关于“活泼金属与酸反应”的实验,得出了一些有趣的想法,请你帮助他们,完成一些判断。将5.4g铝片投入500mL 0.5 mol·L-1的硫酸溶液中,下图为反应产氢速率与反应时间的关系图。
(1)关于图像的描述不正确的是_③_____(2分)
①a→c段产生氢气的速率增加较快可能是表面的氧化膜逐渐溶解,加快了反应的速率
②a→c段产生氢气的速率增加较快可能是该反应放热,导致温度升高,加快了反应
③c以后,产生氢气的速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
(2)书写O→a段所对应的离子方程式____________________________________(2分)
(3)若其他条件不变,现换用500mL1mol·L-1盐酸,产生氢气速率普遍较使用500mL 0.5mol·L-1硫酸的快,可能的原因是_②④_______(2分)
①盐酸中c(H+)的浓度更大 ②Cl—有催化作用 ③SO42—有催化作用
④SO42—有阻化作用 ⑤Al3+有催化作用
(4)根据所学,若要加快铝片与硫酸溶液制H2的反应速率,小组成员提出一系列方案,比如:①加入某种催化剂;②滴加少量CuSO4溶液;③将铝片剪成100条;④增加硫酸的浓度至18mol/L;⑤加入蒸馏水;⑥加入少量KNO3溶液;⑦_____________。(2分)
其中,你认为不合理的方案有_____________(2分),并请你再补充一种合理方案,填入空白⑦处。
正确答案
(1)③(2分) (2)Al2O3+6H+="2" Al3++3H2O(2分)
(3)②④(2分) (4)⑦升高温度(2分) ④⑤⑥(2分)
(1)在反应的后期,由于硫酸的浓度逐渐降低,导致反应速率逐渐降低。铝是固体,其质量多少不能影响反应速率,所以③是错误的,其余都是正确的,答案选③.
(2)铝是活泼的金属极易被氧化生成一层致密的氧化膜,所以开始没有氢气此时,是因为硫酸和氧化铝反应导致的,方程式为Al2O3+6H+="2" Al3++3H2O。
(3)根据浓度可知氢离子的浓度是相同的,所以①不正确,反应中都生成铝离子,④不正确。由于酸中阴离子是不同的,盐酸反应快,这说明Cl—有催化作用,或者是SO42—有阻化作用,答案选②④。
(4)考查外界条件对反应速率的影响。一般增大反应物的浓度、升高温度、或加入催化剂、或提高原电池反应、或增大反应物的接触面积等都能加快反应速率。浓硫酸和铝不能产生氢气,④不正确,⑤是稀释降低氢离子浓度,反应速率降低。在酸性溶液中,硝酸钾能和铝反应但产生的气体是NO,而不是氢气,所以⑥不正确。
(12分)在室温下,化学反应I–(aq) + OCl–(aq) = OI–(aq) + Cl–(aq)的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示:
已知表中初始反应速率与有关离子浓度关系可以表示为v=" k" [I–]1 [OCl–]b [OH–]c(温度一定时,k为常数)
①为了实施实验1,某同学取5mL0.02mol·L-1碘化钾溶液、5mL0.015 mol·L-1次氯酸钠溶液、40mL某浓度氢氧化钠溶液混合反应。则该氢氧化钠溶液物质的量浓度为 ________________(2分)
②实验2中,a= (2分)
③设计实验2和实验4的目的是 ;(2分)
④计算b、c值:b= ;c= (4分)
⑤若实验编号4的其它浓度不变,仅将溶液的酸碱值变更为pH = 13,反应的初始速率v= 。(2分)
正确答案
(1)1.25mol/L(2)4×10-3(3)探究OCl-浓度对反应初始速率的影响,解出b
(4)b=1 c=-1 (5)v=7.2×10-3 mol·L-1·S-1
(1)因为碘化钾的浓度是0.02mol/L,而混合后是0.002mol/L,所以混合后溶液的体积是 ,解得V是50ml。所以碱的体积是50ml-5ml-5ml=40ml,因此
,解得c=1.25mol/L。
(2)将实验2中的有关数据代入v=" k" [I–]1 [OCl–]b [OH–]c可得,a=4×10-3mol/L。
(3)实验2和实验4相比不同的是Ocl-的初始浓度,实验目的是探究OCl-浓度对反应初始速率的影响。
(4)将实验1和实验4的数据分别代入v=" k" [I–]1 [OCl–]b [OH–]c可得,b=1。同样将实验3和实验4的有关数据代入v=" k" [I–]1 [OCl–]b [OH–]c可得c=-1。
(5)pH = 13,则c(OH-)=0.1mol/L。所以V=k [I–]1 [OCl–]b [OH–]c=[I–]1 [OCl–]b ×(0.1)-1。又因为k[I–]1 [OCl–]b×(1)-1=7.2 × 10–4,解得v=7.2×10-3 mol·L-1·S-1。
某课外活动小组为探究CO2与过量的NaOH溶液确实发生了化学反应,甲、乙、丙三位同学设计了下列三种实验装置,请回答下列问题:
(1)甲装置中CO2与过量的NaOH反应的离子方程式______.
(2)丙装置实验现象是______,解释产生该实验现象的原因______.
(3)甲、乙、丙同学设计的三个方案中,有一个方案在实际操作中安全性存在问题,该方案是______ (填甲、乙或丙),原因是______.
(4)请设计一个实验检验生成的产物Na2CO3中的阴离子.(简述操作步骤、所用试剂、实验现象和结论.)
(5)实验室中若需用44.8L(标准状态)CO2,现用含CaCO390%石灰石与足量的盐酸反应,至少需要这种石灰石______g(结果保留一位小数).
正确答案
(1)甲装置中CO2与过量的NaOH反应生成碳酸钠和水,反应的离子方程式为:CO2+2OH-=CO32-+H2O;
故答案为:CO2+2OH-=CO32-+H2O;
(2)丙装置中滴入氢氧化钠溶液和二氧化碳气体反应,丙内压强减小,烧杯中水会倒吸到锥形瓶,
故答案:当NaOH溶液滴入锥形瓶之后,烧杯中的水倒吸入锥形瓶;NaOH与CO2反应,导致锥形瓶内压强降低,在大气压的作用下,烧杯中的水倒吸入锥形瓶;
(3)甲、乙、丙同学设计的三个方案中,乙方案在实际操作中安全性存在问题,因为氢氧化钠滴入和二氧化碳反应后压强减小,气球会膨胀,有可能爆炸,
故答案为:乙;NaOH与CO2反应,锥形瓶内压强降低,在大气压的作用下,气球胀大,可能会发生爆炸;
(4)碳酸钠可以利用加入盐酸生成额一氧化碳气体的现象分析,操作步骤为:取少量生成物的溶液于试管,加入盐酸,生成无色无味的气体,则溶液中含有CO32-;
故答案为:取少量生成物的溶液于试管,加入盐酸,生成无色无味的气体,则溶液中含有CO32-;
(5)实验室中若需用44.8L(标准状态)CO2,物质的量为2mol,依据碳元素守恒得到,碳酸钙物质的量为2mol,质量为200g;现用含CaCO390%石灰石与足量的盐酸反应,至少需要这种石灰石质量==222.2g;
故答案为:222.2;
某研究性学习小组在网上收集到如下信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧.他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
【实验】将燃烧的钠迅速伸入到盛有装满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上粘附着白色物质.
(1)通过钠在CO2气体中燃烧的实验,你认为燃烧的条件是______.
(2)燃烧的本质是______.
(3)2010年8月初发生的俄罗斯森林大火有比伦敦市还要大的面积.控制森林火灾是世界性难题.根据燃烧的条件,请你解释为什么设置森林防火隔离带能有效阻止森林火灾的蔓延?______.
【提出假设】假设1:白色物质是Na2O.
假设2:白色物质是Na2CO3.
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物.
【设计实验方案.验证假设】该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:
【思考与交流】
(4)甲同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是______.
(5)乙同学认为方案2得到的结论正确,白色物质为______.
(6)通过方案1和方案2的实验,你认为上述三个假设中,______成立.你的理由是______.
(7)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为______.
(8)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠.你是否同意丙同学的观点,并简述理由:______.
正确答案
(1)物质燃烧依据钠在二氧化碳中的燃烧分析需要物质本身能燃烧,在一定条件下达到着火点发生氧化还原反应,故答案为:一定要有可燃物存在,二是要有助燃物存在;三是可燃物必须达到着火点;
(2)热水的本质是可燃物发生的剧烈的发光放热的氧化还原反应,故 答案为:发光、放热的剧烈的氧化还原反应;
(3)设置隔离带无可燃物,去掉了物质燃烧的一个条件,可燃物不存在,也就无所谓燃烧现象,故答案为:设置森林防火隔离带,消除了燃烧的条件之一--可燃物的存在;
(4)取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞试液溶液变红,原因有,可以是生成的氧化钠溶于水和水反应生成氢氧化钠溶液的作用,也可以碳酸钠溶液水解显碱性的作用,也可以是二者的混合物,所以方案1不正确;故答案为:Na2CO2溶液显碱性,也会使酚酞变红;
(5)取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液,出现白色沉淀,说明含有碳酸钠,静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液无变化,说明一定无氧化钠,因为氧化钠和水反应一定生成氢氧化钠溶液,故答案为:Na2CO3;
(6)依据上述分析和现象判断,假设2正确;因为取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液,出现白色沉淀,说明含有碳酸钠,静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液无变化,说明一定无氧化钠,因为氧化钠和水反应一定生成氢氧化钠溶液;故答案为:假设2(1分)方案2①中出现的白色沉淀是CaCO3,所以燃烧后的白色产物中有Na2CO3存在;方案2②中滴加无色酚酞试液无明显现象,说明燃烧后的白色产物中没有Na2O存在;
(7)依据现象和实验分析判断钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质,反应的化学方程式为:4Na+3CO2═2Na2CO3+C;故答案为:4Na+3CO2═2Na2CO3+C;
(8)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠.是错误的,在反应过程中,是钠在二氧化碳气体中 的燃烧反应,无氢元素的存在,实验依据元素守恒可置换不可能生成氢氧化钠,故答案为:不同意,因为反应物中无氢元素;
实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸,反应式如下:
已知:
①苯甲酸在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃)
②乙醚沸点34.6℃,相对密度0.7138,易燃烧,当空气中含量为1.83~48.0%时易发生爆炸.
实验步骤如下:
①向图1所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水,搅拌溶解.稍冷,加入10mL新蒸过的苯甲醛.开启搅拌器,调整转速,使搅拌平稳进行.加热回流约40min.
②停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20mL,摇动均匀,冷却至室温.反应物冷却至室温后,倒入分液漏斗,用乙醚萃取三次,每次10mL.水层保留待用.合并三次萃取液,依次用5mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤,10mL10%碳酸钠溶液洗涤,10mL水洗涤.
③分出醚层,倒入干燥的锥形瓶,加无水硫酸镁,注意锥形瓶上要加塞.将锥形瓶中溶液转入图2所示蒸馏装置,缓缓加热蒸馏除去乙醚.当温度升到140℃时改用空气冷凝管,收集198℃~204℃的馏分得产品A.将萃取后的水溶液慢慢地加入到盛有30mL浓盐酸和30mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体.冷却,过滤,得到粗产品,然后提纯得产品B.
根据以上步骤回答下列问题:
(1)步骤①中所加的苯甲醛为什么要是新蒸过的?______.
(2)步骤②萃取时用到的玻璃仪器有烧杯、______,饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去未反应完的苯甲醛,而碳酸钠溶液洗涤是为了除去______.
(3)步骤③中无水硫酸镁的作用是______,将锥形瓶中溶液转入图2所示蒸馏装置时涉及的实验操作为______.
(4)产品A为______,蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为______.提纯产品B所用到的实验操作为______.
正确答案
(1)苯甲醛不稳定易被氧化生成苯甲酸,从而会使苯甲醇的产量减少,所以为防止苯甲醇的产量减少,所以所加的苯甲醛是新蒸过的,
故答案为:保存时间较长的苯甲醛已部分氧化成苯甲酸会使苯甲醇的产量相对减少;
(2)用于萃取的仪器是分液漏斗,碳酸钠溶液呈碱性,能和酸反应生成二氧化碳,所以加入碳酸钠的目的是除去醚层中极少量的苯甲酸,
故答案为:分液漏斗;醚层中极少量的苯甲酸;
(3)加无水硫酸镁的作用是吸收水蒸气,起到干燥的作用,将锥形瓶中溶液转入图2所示蒸馏装置时涉及的实验操作为过滤,
故答案为:干燥剂;过滤;
(4)203℃~205℃的馏分,依据沸点判断馏出成分为苯甲醇;乙醚沸点34.6℃,蒸馏除乙醚的过程中采用的加热方式应用水浴加热,易于控制温度,实验步骤②中保留待用水层慢慢地加入到盛有30mL浓盐酸和30mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体,冷却,抽滤,得到粗产品,然后提纯得产品B,需要几次溶解后再结晶的操作,进行析出提纯,操作方法为:重结晶,
故答案为:苯甲醇;水浴加热;重结晶.
如图所示为实验室制取少量硝基苯的装置.根据题意完成下列填空:
(1)写出制取硝基苯的化学方程式______.
(2)长玻璃导管兼做冷凝管,冷凝的是______(填“物质名称”).
(3)用胶头滴管吸取少许上层反应液,滴到水中,当观察到油珠下沉时,表示硝基苯已生成.这样操作的理由是______.
(4)将除去混酸后的粗硝基苯先用冷水洗涤,再用10%碳酸钠溶液洗至不显酸性,最后用水洗至中性.洗涤和分离粗硝基苯的仪器是(填仪器名称)______.检验最后用水洗至中性的操作是______.
(5)经上述洗涤的硝基苯中仍含少量的间二硝基苯等杂质,提纯硝基苯的方法是______.硝基苯有毒,如果少量的液体溅在皮肤上,应用______擦洗.
A.苯B.酒精C.硫酸D.水.
正确答案
(1)实验室用浓硝酸和苯在浓硫酸作用下制备硝基苯,反应的化学方程式为,
故答案为:;
(2)苯和硝酸沸点较低,易挥发,可用长玻璃导管冷凝,故答案为:苯和硝酸;
(3)苯比水轻,硝基苯的密度比水大,且不溶于水,当观察到油珠下沉,说明有硝基苯生成,
故答案为:硝基苯和苯都比混合酸轻,但硝基苯比水重、苯比水轻且都不溶于水,所以若油珠下沉,说明有硝基苯生成;
(4)硝基苯和水互不相溶,可用分液的方法分离,可用pH试纸测定溶液的酸碱性,用胶头滴管(或玻棒)取最后一次洗涤液,滴到pH试纸上,测得pH=7,
故答案为:分液漏斗;用胶头滴管(或玻棒)取最后一次洗涤液,滴到pH试纸上,测得pH=7;
(5)硝基苯和间二硝基苯沸点不同,可用蒸馏的方法分离,酒精与硝基苯混溶,如果少量的液体溅在皮肤上,应用酒精洗涤,但不能用苯,苯对人体有害,
故答案为:蒸馏;B.
实验室采用不同的实验装置研究苯与液溴的反应类型并制取少量溴苯.试回答下列各小题:
Ⅰ.若用图甲装置进行进行制备实验,回答下列问题:
(1)写出下列仪器的名称:A______、B______.
(2)A中预先需加入的试剂是______,E中需加入的试剂是______.
(3)仪器B除导气外的作用是______,进水口为______(选填字母“a”或“b”).
Ⅱ.若用图乙装置进行制备实验,回答下列问题:
(1)C中盛放CCl4的作用是______;
(2)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,写出有关的离子方程式______,然后用______仪器分离出溴苯(仍含有少量苯);
(3)反应完毕后,向试管D中滴加AgNO3溶液有______(填现象)生成,此现象说明这种获得溴苯的反应属于______(填有机反应类型).
正确答案
Ⅰ.(1)用图甲装置进行进行制备实验,A为三颈烧瓶,B为冷凝管,故答案为:三颈烧瓶;冷凝管;
(2)苯与液溴的反应是需要催化剂溴化铁或铁粉,在催化剂作用下苯和溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢;E中需加入的试剂是吸收溴化氢的固体物质碱石灰,
故答案为:Fe或FeBr3;碱石灰;
(3)仪器B除导气外的作用还起到冷凝回流反应物,使反应物充分利用;水逆流冷凝效果好应从a口流入,
故答案为:冷凝反应物使之回流;a;
Ⅱ.(1)溴单质易溶解于四氯化碳中,通过CCl4的作用是吸收溴化氢中的溴单质,故答案为:吸收HBr中的溴蒸汽;
(2)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B氢氧化钠溶液中,吸收溴单质,充分振荡静置分层,利用分液漏斗分液分离出溴苯,
故答案为:Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O;分液漏斗;
(3)试管D中吸收的是溴化氢气体,生成了溴化氢溶于水中电离出溴离子和银离子,加入硝酸银反应生成淡黄色沉淀溴化银,说明溴单质和苯的反应是发生了取代反应,
故答案为:浅黄色沉淀;取代.
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