- 研究型实验
- 共4868题
CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.以含钴(Co)废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2•6H2O的一种新工艺,流程如图:
已知:
①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2↑
②CoCl2•6H2o熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴.
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
回答下列问题:
(1)在上述工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为______.
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是______.
(3)操作I包含3个基本实验操作,它们是______和过滤.
(4)制得的CoCl2•6H2O需减压烘干的原因是______.
(5)为测定产品中CoCl2•6H2O的含量,某同学将一定量的样品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量.通过计算发现产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是______.
(6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2•6H2O,采用的方法是______.
正确答案
(1)金属和盐酸反应生成氯化物,和硝酸反应生成硝酸盐,同时生成一氧化氮,导致氯化物中含有硝酸盐杂质,且生成有毒气体,污染环境,
故答案为:减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐;
(2)废料加入盐酸后生成氯化物,然后加入双氧水,二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子,根据沉淀的PH值表格知,当溶液的PH值为5.2时,铁离子和铝离子被完全沉淀,当溶液的PH值为7.6时,钴离子才开始产生沉淀,所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离,溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6,
故答案为:5.2≤a≤7.6;
(3)从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)根据题意知,CoCl2•6H2O常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴,为防止其分解,制得的CoCl2•6H2O需减压烘干,
故答案为:降低烘干温度,防止产品分解;
(5)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:1、含有杂质,导致氯离子含量大,2、结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,故答案为:可能是含有杂质,也可能是失去部分水;
(6)根据CoCl2•6H2O的性质选取方法,CoCl2•6H2o熔点86℃,易溶于乙醚,所以将产品溶于乙醚,过滤后再蒸馏,从而获得较纯净的CoCl2•6H2O,
故答案为:将产品溶于乙醚,过滤后再蒸馏.
过氧化氢对环境友好,性质多样,有很重要的研究和应用价值。
(1)实验室利用反应2H2O22H2O+O2↑可制备氧气。
① 取等物质的量浓度等体积H2O2溶液分别进行下列实验,研究外界条件对该反应速率的影响,实验报告如下表所示。
实验1、2研究的是______对H2O2分解速率的影响。实验2、3的目的是_____________。实验中可以表明该反应速率差异的现象是_________________。
② 实验室用MnO2做该反应的催化剂,使用如图所示装置的A部分制备O2,避免反应过于剧烈的操作是_____________________。
(2)Na2O2与水反应也可生成O2。某同学取4 g Na2O2样品与过量水反应,待反应完全终止时,得100 mL溶液X和448 mL O2(已折算为标准状况)。该同学推测样品中含有杂质或反应中生成H2O2,并进行实验研究。
① 取少量X于试管中,滴加FeCl2溶液,立即生成红褐色沉淀。则反应的离子方程式是______________________。
② 通过如上图所示整套实验装置测定Na2O2样品的纯度,假设所含杂质不参加反应。取25 mL X,滴入烧瓶内使其与过量KMnO4酸性溶液反应,最终生成56 mL O2(已折算为标准状况),则此样品中Na2O2的质量分数是____________。
正确答案
(1)①温度;比较FeCl3溶液和MnO2作为催化剂对H2O2分解反应速率影响的差异;产生气泡的快慢;②旋转分液漏斗的活塞,控制滴加H2O2溶液的速率
(2)① 2Fe2+ +4OH-+H2O2===2Fe(OH)3↓;② 97.5 %
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。
⑴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__________。
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。
⑵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。请写出该反应的离子方程式:______________。
⑶实验步骤
①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混均匀,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(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g。步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为_____________。
⑷数据处理试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:________________________。
正确答案
⑴CO2、CO的混合物
⑵NH4++NO2- N2↑+2H2O
⑶步骤②中是为了排尽空气,步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收
⑷2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑
某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。
(2)常温下5% H2O2溶液的pH约为6,H2O2的电离方程式为___________________。
(3)实验①和②的目的是___________________________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是______________________________。
(4)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。 分析上图能够得出的实验结论是_____________________________________________。
正确答案
(1)降低了反应所需的活化能
(2)H2O2H++HO2-
(3)探究浓度对反应速率的影响 ;向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)
(4)碱性环境能加快H2O2分解的速率,酸性环境能减慢H2O2分解的速率
“套管实验”具有装置简洁便利等优点,结合下面的图示回答有关问题。
(1)欲利用图A比较碳酸氢钠和碳酸钠的热稳定性,并检验分解产物,最好应在大试管内底部加入 ____(填化学式),石灰水变浑浊的烧杯是 ___(填“甲”或“乙”)。
(2)欲利用图B验证铜与浓硝酸的反应产物,该装置除简洁外,你认为最明显的一个优点是___。
(3)用锌粒和稀硫酸用图C仪器制取并收集一试管氢气,锌粒和稀硫酸应放在____(填“大”或 “小”)试管中组成发生装置,理由是____, 该反应的离子方程式为____。
正确答案
(1) Na2CO3 ;乙
(2)污染物未排入大气,便于控制 反应的进行与停止
(3)小 ;便于收集H2 ;Zn+ 2H+=Zn2++H2↑
已知浓硫酸具有强氧化性,可与炭粉反应。
(1)写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式:___________________
(2)试用如图所示装置设计一个实验来验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序是
_____→_____→______→_______(填编号)。
(3)装置②中所加固体药品是____,可确定的产物是____。确定装置②在整套装置中的位置,理由是____________________。
(4)③中所盛溶液是____,可验证的产物是___。
正确答案
(1)C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O
(2)④;②;①;③
(3)无水CuSO4;水蒸气;由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气,所以②必须在①、③之前
(4)澄清石灰水;CO2
工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收.
A.浓H2SO4 B. 氨水 C.NaOH溶液 D.稀HNO3
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,检验溶液中还存在Fe2+的方法是______(注明试剂、现象).
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为______.
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是______.
a.粗铜接电源正极,发生氧化反应 b.溶液中Cu2+向阳极移动
c.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 d.电能全部转化为化学能
(5)利用反应2Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O可制得CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为______.
正确答案
(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体,
a、浓H2SO4不能吸收二氧化硫,故a错误;
b、氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,故b正确;
c、NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,故c正确;
d、稀HNO3可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故d错误;
故答案为:bc;
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe3+;Fe2+具有还原性,可以利用KMnO4溶液检验,取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,
故答案为:取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去;
(3)由流程图转化可知,Cu2O与Al反应置换反应生成Al2O3与Cu,反应方程式为3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu,
故答案为:3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu;
(4)a.精炼铜时,粗铜做阳极,连接电源正极,发生氧化反应故a正确;
b.溶液中Cu2+向阴极移动,故b错误;
c.Ag、Pt、Au不如铜活泼,铜放电后Ag、Pt、Au从粗铜脱落,利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属,故c正确;
d.反应中有热能产生,所以电能不是全部转化为化学能,故d错误;
故答案为:ac;
(5)利用反应2Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O可制得CuSO4,若将该反应设计为原电池,正极上是过氧化氢得到电子发生还原反应,酸性溶液中以水的形式存在,其正极电极反应式为:2H++H2O2+2e-=2H2O,故答案为:2H++H2O2+2e-=2H2O.
用实验确定某酸HA是弱电解质。甲乙两个同学由于手上药品不同(玻璃仪器蒸馏水均有),甲同学有pH试纸,乙同学有锌粒,请补全两同学的方案(包括能证明HA是弱电解质的实验现象结论):
(1)甲:①称取一定量的HA配制0.1mol/L的溶液100mL;
②________________ 能证明HA是弱电解质的实验结论是______________。
(2)乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL;
②__________________________;
③______________________________;能证明HA是弱电解质的实验结论是______________
(3)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是__________。
正确答案
(1)用pH试纸测出该溶液的pH值 ;若测出该溶液的pH值大于1,证明HA为弱酸
(2)乙:
②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;(稀释相同倍数即可)
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象 ;
HA溶液中放出氢气速率明显快于盐酸(或者与过量锌反应产生氢气HA溶液明显多于盐酸),说明HA是弱电解质
(3)100mL容量瓶
某同学用下面装置实现铜与浓、稀硝酸反应,过程如下:
I.取一段铜丝,用稀硫酸除去铜锈[主要成分是Cu2(OH)2CO3]。
Ⅱ.将洗涤后的铜丝做成匝数较多的螺旋状。
Ⅲ.按下图所示连接仪器、检查气密性、装入化学试剂。
(1)过程I发生反应的离子方程式是__________________。
(2)过程Ⅱ将铜丝做成螺旋状的目的是______________________
(3)过程Ⅲ的后续操作如下:
①为使浓硝酸与铜丝接触.操作是_____________________。当红棕色气体较多时,轻抽注射器使反应停止,关闭a,取下注射器。
②换入另一注射器后,打开b和分液漏斗活塞,玻璃管充满稀硝酸时,关闭b打开a,可见无色气体产生。稀硝酸充满玻璃管的实验目的是_________________。
(4)已知:NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O,NO和NO2的混合气体的组成可表示为NOx。将该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时,x的取值范围应为_________________。
正确答案
(1)Cu2(OH)2CO3+4H+==2Cu2++CO2↑+3H2O
(2)增大铜丝与酸的接触面积,提高化学反应速率
(3)打开止水夹a和b,从注射器中推入空气;将玻璃管中的NO2排出
(4)
某校实验小组进行实验研究(实验装置示意图如下)。
(1)制取氧气可选用的发生装置是_________(填字母序号)。该小组用制取的氧气进行硫在氧气中燃烧的性质实验时,在集气瓶底加入了少量氢氧化钠溶液。盛放该溶液的目的是__________________。
(2)①该小组用装置b制得NH3。其反应的化学方程式为__________________。
②该小组用装置b进行铁和水蒸气的反应,其化学方程式为__________________。
(3)该小组用装置c可进行的实验有__________________(写出一个即可)。
正确答案
(1)a、b;充分吸收生成的二氧化硫,减少污染空气
(2)①2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑;②3Fe +4H2O
Fe3O4 + 4H2
(3)浓硫酸和铜反应
某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。请回答下列问题
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是_____________,其中发生反应的化学方程式为________________
(2)实验过程中,装置B、C中发生的现象分别是_____________、_____________,这些现象分别说明SO2具有的性质是_________和__________。装置B中发生反应的离子方程式为____________________。
(3)装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象:_________________。
(4)尾气可采用__________溶液吸收。
正确答案
(1)蒸馏烧瓶;Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)溶液由紫红色变为无色;无色溶液中出现黄色浑浊;还原性;氧化性;5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++
5SO42-+4H+ (3)品红溶液褪色后,关闭分液漏斗的旋塞,点燃酒精灯加热,溶液恢复为红色
(4)NaOH
类比是化学学习中常用的方法之一,已知硝酸能把铁氧化成Fe(NO3)3,但当铁过量时,产物是Fe(NO3)2。某同学受此启发,提出一个相似的观点:氯气与铁粉反应,当Cl2足量时生成FeCl3,当铁粉过量时产物是FeCl2。为验证该观点是否正确,该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃,取其表面生成物并分别编号为A、B,然后通过实验确定其成分。
探究过程如下:
提出假设:A是FeCl3,B是FeCl2。
(1)设计实验方案:分别取A、B的溶液进行以下实验,但实验现象相同。请填写下表中的相应空格。
(2)根据上述实验结论,写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式: ________________________
(3)为进一步探究FeCl3溶液的性质,他又利用A溶液做了如下一些实验,其中明显错误的是_____。
A.将A溶液滴入沸水中,并继续加热得到红褐色液体,该液体能产生丁达尔现象
B.向A溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色加深
C.在A溶加NaOH浓溶液,出现红褐色沉淀
D.将A溶液加热蒸干并灼烧,得到FeCl3固体
正确答案
(1)溶液均变红色;FeCl2
(2)2Fe+3Cl22FeCl3
(3)BD
某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量。实验步骤如下
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为ag。
②装好实验装置。
③检查装置气密性。
④加热,开始反应,直到产生一定量的气体。
⑤停止加热(如图,导管出口高于液面)。
⑥测量收集到气体的体积。
⑦准确称量试管和残留物的质量为bg。
⑧测量实验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中,洗净仪器,放回原处,把实验桌面收拾干净。
⑩处理实验数据,求出氧气的摩尔质量。回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?_________________________
(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤;
①调整量简内外液面高度使之相同;
②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;
③读取量简内气体的体积。
这三步操作的正确顺序是:____________(请填写步骤代号)。
(3)测量收集到气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?___________________
(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(25℃、1.0×105Pa)的,水蒸气的影响忽略不计,氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c,不必化简):M(O2)=_______________。
正确答案
(1)连接好装置,将导管放入水中,双手握住试管,若导管口有气泡冒出,松手后有倒吸现象,则气密性良好
(2)②①③
(3)调节量筒高度或调节水槽高度或调节水槽水位
(4)
某化学兴趣小组为了探究某些气体的化学性质,设计出如图所示的实验装置。实验时,将A、C中产生的气体都通入B中。
(1)实验前如何检查A部分装置的气密性?__________________。
(2)碱石灰的作用是___________。
(3)如果a、b分别是_____________,则实验过程中可能发生爆炸,必须禁止。
(4)如果a、b分别是浓磷酸(磷酸是高沸点酸)、NaI,在B中将会看到:______________________。
(5)如果在B中将会看到白烟生成,写出生成白烟的化学方程式:______________________。
正确答案
(1)用止水夹夹住A的导气管,关闭分液漏斗旋塞,向分液漏斗中加水,然后打开分液漏斗旋塞,当少许水滴入试管后停止滴水,说明装置不漏气
(2)吸收尾气
(3)稀硫酸(或稀盐酸)、Zn(或Fe)
(4)有紫黑色固体生成
(5)3Cl2+8NH3==6NH4Cl+N2
某化学研究性学习小组探讨Fe3+和SO32-之间发生怎样的反应,请你一起参与并协助他们完成实验。
(1)提出猜想:甲同学认为发生氧化还原反应,其反应的离子方程式为__________________;乙同学认为发生双水解反应,其反应方程式为:2Fe3++3SO32-+6H2O=2Fe(OH)3(胶体)+ 3H2SO3。
(2)实验验证:丙同学设计了下列实验来探究反应的可能性。
①为了检验所用Na2SO3是否变质,应选用的试剂是_______________;
②取5mL FeCl3溶液于试管中,逐滴加入Na2SO3溶液至过量,观察到溶液颜色由黄色变为红棕色(无气泡产生,也无沉淀生成);
③将②中溶液分成两等份,其中一份加入稀盐酸至过量,再加入BaCl2稀溶液,有白色沉淀生成,另一份 滴入几滴KSCN溶液,溶液变成血红色。
(3)得出结论:
①根据丙同学的实验得出的结论是_____________________;
②实验③中溶液变成血红色的离子方程式为____________________。
(4)拓展探究:
①丁同学在FeCl3溶液中加入Na2CO3溶液,观察到红褐色沉淀并且产生无色气体,该反应的离子方程式
是_____________________。
②从形式上看,Na2CO3和Na2SO3相似,但是从上述实验中可以看到,二者的水溶液与氯化铁溶液反应 的现象差别很大,其可能的原因除SO32-水解能力较CO32-小外,还有________________。
正确答案
(1)2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+ (2)①稀盐酸、BaCl2溶液
(3)①Fe3+与SO32-同时发生氧化还原反应和双水解反应;②Fe(OH)3(胶体)+3SCN-=Fe(SCN)3+3OH-
(4)①2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑;②SO32-有较强的还原性,而CO32-没有还原性
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