- 研究型实验
- 共4868题
硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时必需经处理后才能排放。某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量,分别采用以下方案:
【甲方案】如下图所示,图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时,立即关闭活塞A。
(1)洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D,其目的是______________________________。
(2)洗气瓶C中的溶液还可以用其他试剂代替,如酸性高锰酸钾溶液,你认为选择酸性高锰酸钾溶液的理由有________________________________________________________。
(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失后,若没有及时关闭活塞A,则测得的SO2含量____________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。若某实验小组同学测得的SO2含量总是偏低,可能的原因是__________________________________________________。(假设实验装置、测量仪器、药品和实验操作程序均合理)
【乙方案】:实验步骤如下面流程图所示:
(4)写出步骤②中反应的化学方程式____________________________________________。
(5)步骤③中判断沉淀已经洗涤干净的方法是_______________________________________。
(6)实验中若通过的尾气体积为33.6L (已换算成标准状况),最终所得固体质量为0.233g,试通过计算确定该尾气中二氧化硫的含量是否达到排放标准(写出计算过程)。
正确答案
(10分)(1)增大气体与溶液的接触面积,有利于SO2与碘水充分反应(1分)
(2)酸性高锰酸钾溶液能够充分吸收SO2并与之反应,反应终了时现象易于观察(或其他合理答案)(1分) (3)偏低 通入尾气速率过快,SO2吸收不充分(各1分)
(4)H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+2H2O(2分)
(5)取最后一次的洗涤液少许,用PH试纸测量PH值或加入Na2SO4溶液,看是否有浑浊出现(或其他合理答案)(2分)
(6)由硫守恒可知n(SO2)=n(BaSO4)="0.001" mol,得到SO2的体积分数为0.067%大于0.05%,未达标(2分)
试题分析:(1)多孔球泡D能增大气体与溶液的接触面积,有利于SO2与碘水充分反应。
(2)因为酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能够充分吸收SO2并与之反应,且酸性高锰酸钾溶液显紫红色,反应终了时现象易于观察。
(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失后,若没有及时关闭活塞A,则导致通过的气体偏多,因此测得的SO2含量偏低。测得的SO2含量总是偏低,可能的原因是通入尾气速率过快,SO2吸收不充分引起的。
(4)双氧水具有氧化性,能把SO2氧化生成硫酸,所以反应②的化学方程式是H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+2H2O。
(5)步骤③中判断沉淀已经洗涤干净的方法可以是沉淀法,也可以通过测量溶液的pH值,即取最后一次的洗涤液少许,用PH试纸测量PH值或加入Na2SO4溶液,看是否有浑浊出现(或其他合理答案)。
(6)最终所得固体是硫酸钡,其质量为0.233g,物质的量是0.233g÷233g/mol=0.001mol。又因为尾气的物质的量是33.6L÷22.4L/mol=1.5mol
所以该尾气中二氧化硫的含量是
即SO2的体积分数大于0.05%,未达标2尾气吸收的综合性实验判断
点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见考点,试题综合性强,侧重能力的培养和实验设计能力的训练,难度较大,学生不易得分。该类试题综合性强,理论和实践的联系紧密,有的还提供一些新的信息,这就要求学生必须认真、细致的审题,联系所学过的知识和技能,进行知识的类比、迁移、重组,全面细致的思考才能得出正确的结论。
工业上将纯净干燥的氯气通入到物质的量浓度为0.375mol/LNaOH溶液中得到漂水。某同学想在实验室探究Cl2性质
并模拟制备漂水,下图是部分实验装置。已知KMnO4与盐酸溶液反应可以制取Cl2。
(1)配制物质的量浓度为0.375 mol/LNaOH溶液时,主要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和 。
(2)浓硫酸的作用是 。
(3)装置E中发生化学反应的离子方程式为 。
(4)装置B中饱和NaCl溶液可用于除去Cl2中的HCl气体,已知氯气与水的反应是一个可逆反应,请简述饱和NaCl溶液除去Cl2
中HCl气体的原理(用离子方程式表示和文字说明) 。
(5)实验时装置D中湿润的红色纸条褪色,干燥部分没有褪色,放置一段时间后,纸条全部褪色。该同学认为Cl2的密度比空气大,
可能是试管下部Cl2的浓度大于试管上部Cl2的浓度所导致的。请判断该解释是否合理,并分析产生上述实验现象的原因 ;
如需改进,请简述设计方案 (若认为合理。则此问可不答)。
正确答案
(12分)(1)容量瓶 (2)干燥氯气
(3)Cl2 + 2OH— = Cl— + ClO— + H2O
(4)HCl溶于水电离出的H+和饱和NaCl溶液中的Cl—都会对反应Cl2 + H2O H+ + Cl—+ HClO 起到抑制作用
(5)不合理;实验进行中Cl2与湿润红色纸条中的水反应生成HClO使湿润的红色纸条褪色,干燥部分没有HClO,所以纸条不褪色,放置一段时间,由于水分子运动会导致整个纸条湿润而褪色。
取一塑料板将干燥的红色纸条和湿润的红色纸条分别贴在塑料板两侧,将该装置放入装置D中。或将氯气先通入装有干燥的红色纸条的试管,再通入装有湿润的红色纸条的试管中。
实验目的是制氯气并检验氯气的性质。Cl2(HCl/H2O)饱和氯化钠溶液吸收氯气中的氯化氢气体,浓硫酸干燥氯气。使纸条褪色的是次氯酸,不是氯气。
3H2O+N2,而氮化镁遇水即反应生成Mg(OH)2和NH3,下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种实验方案示意框图(实验前系统内的空气已排除,图中箭头表示气体的流向)。
(1)甲、乙两生提出的实验方案是否能制得氮化镁?(填“能”或“不能”)甲______乙_____。
(2)具体说明不能制得氮化镁的原因(如果两个方案都能制得氮化镁,此小题不用回答)。
答:________________________________________。
正确答案
(1)甲不能,乙能(2)甲方案中反应产生的NH3全部被浓H2SO4吸收,不能进行后续反应
甲方案制得的NH3经过碱石灰干燥,再经过浓H2SO4时和硫酸反应生成(NH4)2SO4,使得反应到此终结,后边反应由于没有NH3无法进行,因此不能得到氮化镁,在这里,甲方案可以立即予以否定,即使本方案第4步也不合理,但已无须考虑和提出了。乙方案改正了甲方案的两点错误,NH3被CuO氧化成N2后,经过水洗除去未反应的NH3,最后氮气经浓H2SO4干燥后与高温镁粉反应得氮化镁,该方案是可行的。
四氯化锡常温下是无色液体,在空气中极易水解,熔点-36℃,沸点114℃;金属锡的熔点为231℃,拟用以下仪器,设计组装一套实验装置,用熔融的金属锡跟干燥的氯气直接作用制取无水四氯化锡(此反应过程放出大量的热)请回答下列各个问题。
E.已知四氯化锡遇水强烈水解,产物之一是固态二氧化锡,那么四氯化锡水解的化学方程式为_______。
F.如果将制取的四氯化锡少许暴露于空气中,预期可看到的现象是________。
G.为了防止污染空气,在装置的最后应_______。
正确答案
A.(B)接(J)、(I)接(K)、(A)接(C)、(D)接(G)、(H)接(E)或(F)
B.除去Cl2中的HCl和水气防止空气中水蒸气进入收集SnCl2的瓶内
C.Q.P
D.I,231,锡粒熔化
E.SnCl4+2H2O====SnO2+4HCl↑
F.有白色烟雾产生
G.用盛有NaOH溶液的烧杯吸收多余Cl2
本题要完成的反应是:Sn(溶)+2Cl2(气)=SnCl4。
为此,应首先使(1)Sn熔化;(2)制备干燥纯净的Cl2气,并且根据题目的提示;要防止SnCl4水解和加热启动反应后由于放出热量大应停止继续加热。
审查题目所给的6个装置,依次为Ⅰ.反应装置;Ⅱ.造气装置;Ⅲ.冷凝装置,Ⅳ.干燥装置;Ⅴ.接受装置;Ⅵ.净化装置。
由此可以回答:A连接顺序:造气—净化—反应—冷凝—接收—干燥防潮,即Ⅱ—Ⅵ—Ⅰ—Ⅲ—Ⅴ—Ⅳ并找出正确接口,B,Ⅵ是净化Cl2的装置,当然应先经过饱和NaCl溶液,后经过浓H2SO4,如果接反了,将带出水气,使反应产率降低或失败,C,冷凝管斜置,夹套中的冷却水总是由下端Q进入,上端P流出,以提高冷却效率,D,启动反应应该先使金必属锡熔化,题目已给出了Sn的熔点,加热温度当然必须高于该温度,由于反应是在该蒸馏烧瓶中进行,而且跟Cl2反应,将会放出大量热量,所以当金属Sn熔化后,即应停止加热,E,四氯化锡的水解反应,应该是取代反应。
SnCl4+2H2O====SnO2+4HCl↑
F,SnCl4暴露在空气中,将吸收水气,生成SnO2白色微小固体,形成白烟,同时放出HCl气体,形成白雾,故有白色烟雾产生,G,反应中,难免有多余的Cl2逸出,因此,最后接上一个盛有碱液的吸收尾气的装置,反应为:
Cl2+2NaOH====NaClO+NaCl+H2O
孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3还含少量二价铁和三价铁的氧化物及硅的氧化物。以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O晶体的流程图:
(1)试剂A的化学式是__________;操作I的名称是_________;操作Ⅱ用到的仪器有
酒精灯、玻璃棒、_________、坩埚钳和三角架。
(2)生成气体X的化学方程式为 。
(3)使用试剂B的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+,试剂B最好选用_______(填选项序号)。
A.酸性KMnO4溶液 B.双氧水 C.浓硝酸 D.氯水
写出相应反应的离子方程式: 。
(4)已知
试剂C的使用是为了调节溶液的pH,使Fe3+转化为沉淀予以分离。试剂C宜选用 ___________(填选项序号);
A.稀硫酸 B.NaOH溶液 C.氨水 D.CuO
为完全除去溶液c中的Fe3+而又不使Cu2+沉淀,则应调节溶液pH的范围为_________。
(5)请设计一种实验方案检验溶液中Fe3+是否完全除去(写出操作步骤、现象和结论)______ 。
正确答案
(共15分)
(1)H2SO4(1分) , 过滤(1分), 蒸发皿(1分)
(2)Cu2(OH)2 CO3 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 3H2O + CO2↑(2分)
(3)B (2分)2Fe2+ + 2H+ + H2O2=2Fe3+ + 2H2O(2分)
(4)D (2分) 3.7~4.8(2分)
(5)取待检溶液少许,加入KSCN溶液,若溶液不变红色,说明Fe3+已完全除去;若溶液变红色,则说明Fe3+未完全除去 (2分)
试题分析:试剂A的化学式是H2SO4要反应掉孔雀石,而且要制备胆矾,不引人杂质,所以只能是硫酸;操作I的名称是过滤;操作Ⅱ用到的仪器有,酒精灯、玻璃棒、蒸发皿、坩埚钳和三角架。
生成气体X的化学方程式为Cu2(OH)2 CO3 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 3H2O + CO2↑。
使用试剂B的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+,试剂B最好选用双氧水,不会引入杂质;相应反应的离子方程式:2Fe2+ + 2H+ + H2O2=2Fe3+ + 2H2O ;试剂C的使用是为了调节溶液的pH,使Fe3+转化为沉淀予以分离。试剂C宜选用CuO不会引入杂质,为完全除去溶液c中的Fe3+而又不使Cu2+沉淀,则应调节溶液pH的范围为3.7~4.8;检验溶液中Fe3+是否完全除去可用以下方法: 取待检溶液少许,加入KSCN溶液,若溶液不变红色,说明Fe3+已完全除去;若溶液变红色,则说明Fe3+未完全除去。
点评:根据题中所给出的信息可以知道,此题的实验目的是以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O晶体,所以整个流程就很清楚了。
“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子),若以它为原料,按如下工艺流程图,即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低,流程中所用试剂或PH值控制可参考下列附表确定
轻质氧化镁生产工艺流程图
表1 生成氢氧化物沉淀的PH值
*)注:Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常常将它氧化成为Fe3+,生成
Fe(OH)3沉淀而去除之。
表2 化学试剂价值表
请填写以下空白:
(1)在步骤②加入的试剂X,最佳选择应是 ,其作用是 。
(2)步骤③加入的试剂Y应是 ;之所以要控制pH=9.8,其目的是 。
(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是:
正确答案
(l)漂液,使Fe2+Fe3+
(2)NaOH使杂质离子(Fe3+、Mn2+)沉淀完全又尽量减少Mg2+损失
(3)
在题目第一段阅读中要明确试题要求:(1)由卤块(含杂质的MgCl2)制得“轻质氧化镁”(不含杂质Fe2+、Fe3+、Mn2+离子)(2)成本较低。在阅读观察工艺流程图要明确:(3)杂质离子在步骤③加入Y(NaOH)强调PH=9.8除(成为 Fe(OH)3、Mn(OH)2沉淀)(4)步骤④、⑤、⑥是由MgCl2(含Na+)到轻质氧化镁的转化、制备过程。(3)通过逆向思维:MgOMg(OH)2MgCO3。因此步骤③所得滤液中应加Z是Na2CO3(步骤④)所得沉淀物为MgCO3,经过步骤⑤在水中煮沸,MgCO3水解生成 Mg(OH)2,并放出CO2气体。
在阅读附表1时需结合试题分析(5)在步骤②需加氧化剂使Fe2+转化为Fe3+以便沉淀完全容易除去。(6)步骤③控制PH=9.8是为了使Mn(OH)2沉淀完全,虽然Mg(OH)2已开始沉淀会影响产率,但保证了产品纯度,且原料卤块价格比较低廉。(7)在阅读附表2时可以从成本较低的角度考虑步骤②
本题结合工业生产实际考查无机化合物(轻质氧化镁)的转化生成、分离、提纯问题。涉及了金属元素(Mg、Fe、Mn)及其化合物相互转化的知识和信息加工、迁移能力,逻辑推理和逆向思维能力。
某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如图1),以环己醇制备环己烯
已知:
(1)制备粗品将12.5mL环己醇加入试管A中,再加入1mL浓硫酸,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全,在试管C内得到环己烯粗品.
①A中碎瓷片的作用是______,导管B除了导气外还具有的作用是______.
②试管C置于冰水浴中的目的是______.
(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等.加入饱和食盐水,振荡、静置、分层,环己烯在______层(填上或下),分液后用______(填入编号)洗涤.
a.KMnO4溶液b.稀H2SO4c.Na2CO3溶液
②再将环己烯按图2所示装置蒸馏,冷却水从______口进入,目的是______.
③收集产品时,控制的温度应在______左右,实验制得的环己烯精品质量低于理论产量,可能的原因是______
a.蒸馏时从70℃开始收集产品
b.环己醇实际用量多了
c.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法,合理的是______.
a.用酸性高锰酸钾溶液b.用金属钠c.测定沸点.
正确答案
(1)①根据制乙烯实验的知识,发生装置A中碎瓷片的作用是防止暴沸,由于生成的环己烯的沸点为83℃,要得到液态环己烯,导管B除了导气外还具有冷凝作用,便于环己烯冷凝.故答案为:防止暴沸;冷凝;
②冰水浴的目的是降低环己烯蒸气的温度,使其液化,故答案为:进一步冷却,防止环己烯挥发.
(2)①环己烯是烃类,不溶于氯化钠溶液,且密度比水小,振荡、静置、分层后环己烯在上层,由于分液后环己烯粗品中还含有少量的酸和环己醇,联想:制备乙酸乙酯提纯产物时用c(Na2CO3溶液)洗涤可除去酸;故答案为:上层;c;
②为了增加冷凝效果,蒸馏装置要有冷凝管,冷却水从下口(g)进入,冷却水与气体形成逆流,冷凝效果更好;更容易将冷凝管充满水;以防蒸汽入口处骤冷骤热使冷凝管破裂,故答案为:g;冷却水与气体形成逆流,冷凝效果更好;更容易将冷凝管充满水;以防蒸汽入口处骤冷骤热使冷凝管破裂;
③根据表中数据可知,馏分环己烯的沸点为83℃,故收集产品应控制温度在83℃左右;
a、蒸馏时从70℃开始收集产品,提前收集,产品中混有杂质,实际产量高于理论产量,故a错误;
b、环己醇实际用量多了,制取的环己烯的物质的量增大,实验制得的环己烯精品质量高于理论产量,故b错误;
c、若粗产品中混有环己醇,导致测定消耗的环己醇量增大,制得的环己烯精品质量低于理论产量,故c正确;,故选c;
故答案为:83℃;c;
(3)区别粗品与精品可加入金属钠,观察是否有气体产生,若无气体,则是精品,另外根据混合物没有固定的沸点,而纯净物有固定的沸点,通过测定环己烯粗品和环己烯精品的沸点,也可判断产品的纯度,故答案为:bc.
某校研究性学习小组同学在实验时把SO2通入装有1mol/L BaCl2溶液的试管中,出现了白色浑浊物.
(1)实验小组的同学根据沉淀溶解平衡原理查阅了工具书上的相关数据,经过计算推导得出:常温下即使把SO2通入1mol/LBaCl2溶液中至饱和,也不可能生成BaSO3沉淀,故白色浑浊物只能是BaSO4.你认为所查阅的数据为:BaSO3的溶度积或BaSO3的溶解度或Ksp(BaSO3).
(2)二氧化硫通入氯化钡溶液中理论上不产生沉淀,而实际受到空气和溶液氧气的影响很快便能观察到沉淀现象.为了避免产生沉淀,某化学小组设计了如下验装置,实验操作步骤如图:
①气密性检查完好后,在装置A中的多孔隔板上放上锌粒,通过长颈漏斗注入稀硫酸.打开活塞,将产生的氢气导入到后续装置.
②D中气泡均匀冒出并验纯D中气泡均匀冒出后后关闭活塞,将装置D的导管插入烧杯中.
③通过装置B的分液漏斗滴加浓硫酸,产生的气体进入到BaCl2溶液中,溶液保持澄清.
④打开活塞,将产生的氢气导入后续装置一段时间.
⑤将盛有BaCl2溶液的试管从装置中取出,拔去橡皮塞用胶头滴管伸入到苯层下方滴加双氧水,随即出现白色浑浊,滴加稀盐酸并振荡,白色浑浊不消失.
⑥拆卸装置,清洗仪器,处理剩余药品.
请回答下列问题
(2)实验步骤①和③的空白处使用的仪器名称分别为______、分液漏斗;
(3)反应开始前,先向制取SO2的装置中通入纯净的A中产生的氢气,其作用是:______.
(4)装C中苯的作用是______,
(5)装置D的目的除去SO2防止污染______;
(6)写出实验步骤⑤试管中发生反应的化学方程式______、SO2+H2O2=H2SO4、H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.
正确答案
(2)可以通过长颈漏斗实现锌粒和酸的接触,分液漏斗的结构和长颈漏斗有很大异,分液漏斗有盖有旋塞,长颈漏斗都没有,故答案为:长颈漏斗;分液漏斗;
(3)A装置获取氢气的作用是将装置中的气体赶尽,亚硫酸钠易被氧气氧化,故答案为:将装置中的气体赶尽,防止二氧化硫通入氯化钡溶液后的现象受到空气和溶液中氧气的影响;
(4)苯密度比水小,在氯化钡溶液的上层,可以起到隔离空气的作用,故答案为:将BaCl2溶液与空气隔离;
(5)二氧化硫有毒,为了防止造成污染,在实验结束时要再次打开活塞,将产生的氢气导入后续装置一段时间,让SO2全部被氢氧化钠吸收以防止污染,
故答案为:除去SO2防止污染;
(6)双氧水具有氧化性,可以将二氧化硫氧化为硫酸,进而和氯化钡反应生成沉淀,故答案为:SO2+H2O2=H2SO4、H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.
某化学课外小组模拟工业生产制取HNO3,设计下图所示装置,其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球.
请回答下列问题:
(1)写出装置A中主要反应的化学方程式______.
(2)检查装置A的气密性:先将A中导管下端浸入水中,再______.
(3)已知1molNO2与液态水反应生成HNO3溶液和NO气体放出热量45.5kJ,写出该反应的热化学方程式______,该反应是一个可逆反应,欲要提高NO2的转化率,可采取的措施是______
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强
(4)实验结束后,关闭止水夹b、c,将装置D浸入冰水中,现象是______.
(5)装置C中浓H2SO4的作用是______.
(6)请你帮助该化学小组设计实验室制取NH3的另一方案______(用化学反应方程式表示).
正确答案
(1)装置为实验室制氨气的实验装置,目的是制取氨气,所以化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O;
(2)气密性检查是:将A中导管下端浸入水中,用双手紧握大试管底部,导管口有气泡产生,双手离开,导管产生一段水拄,说明装置A不漏气;
故答案为:用双手紧握大试管底部,导管口有气泡产生,双手离开,导管产生一段水拄,说明装置A不漏气;
(3)1molNO2与液态水反应生成HNO3溶液和NO气体放出热量45.5kJ,热化学方程式为3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)△H=-136.5kJ•mol-1,两种反应物,需加入一种物质的量来提高另一种物质的转化率,改变温度会改变平衡,对有气体参加的反应,改变压器平衡移动; 采取的措施:因反应是放热反应,所以降低温度平衡右移,二氧化氮转化率提高;反应前后气体体积减少,所以增大压强平衡右移,二氧化氮转化率提高;所以选BC;
故答案为:3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)△H=-136.5kJ•mol-1;BC;
(4)制得的二氧化氮气体会转化为四氧化二氮,形成化学平衡 2NO2⇌N2O4,正向是放热反应,二氧化氮气体是红棕色,四氧化二氮是无色气体,所以放入冰中温度降低,平衡右移,混合气体颜色变浅;故答案为:颜色变浅;
(5)浓硫酸具有吸水性,可以干燥与之不反应的气体,同时吸收过量的氨气;故答案为:干燥气体,吸收多余的NH3;
(6)利用浓氨水分解制取氨气,或把浓氨水滴入固体氢氧化钠,发生反应为NH3•H2O NH3↑+H2O;
故答案为:NH3•H2O NH3↑+H2O;
化学上常用燃烧法确定有机物的组成。下图装置是用燃烧法确定烃或烃的含氧衍生物分子式的常用装置,这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。(已知A中发生的反应为:2H2O2=2H2O+O2↑)
回答下列问题:
(1)C装置(燃烧管)中CuO的作用是 。
(2)写出E装置中所盛放物质的名称 ,
它的作用是 。
(3)若将B装置去掉会对实验结果造成什么影响? 。
(4)若准确称取1.20 g样品(烃或烃的含氧衍生物)。经充分燃烧后,E管质量增加1.76 g,D管质量增加0.72 g,则该有机物的实验式为 。
(5)从定量测定准确角度去考虑,该装置应怎样进一步改进
。
正确答案
(每空2分,共12分)
(1)使有机物充分氧化生成CO2和H2O
(2)碱石灰或氢氧化钠 吸收CO2气体
(3)造成测得有机物中含氢量偏高
(4)CH2O
(5)在E后再连一个干燥管,防止空气中的CO2和H2O进入E
试题分析:明确各装置的作用是解题的前提,A用来制取反应所需的氧气、B用来吸收水、C是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品、D用来吸收产生的水、E是防止空气中的水进入D;根据一氧化碳能与氧化铜反应,可被氧化成二氧化碳的性质可知CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO2;确定物质的化学式可借助元素的质量守恒进行解答。
(1)CuO的作用是使有机物充分氧化生成CO2和H2O。
(2)E装置中所盛放物质最好选用碱石灰或氢氧化钠,因为氢氧化钠可以完全吸收反应生成的二氧化碳.故填碱石灰或氢氧化钠.它的作用是吸收CO2气体。
(3)分析实验设计思路可知,B装置是用来吸收A中的水蒸气,若去掉B装置,从A中挥发出来的水会进入D中,对氢元素的测量结果会有影响,造成测得有机物中含氢量偏高。
(4)本实验需测定有机物中碳元素、氢元素的质量,原理是根据氢氧化钠吸收的二氧化碳的质量求碳元素的质量,有机物燃烧时可能也产生一氧化碳,为了测定精确,要将有机物不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO2,氧化铜通过与一氧化碳反应能保证有机物中的碳都转化为CO2;根据硫酸铜吸收的水的质量求氢元素的质量,然后根据碳、氢元素的质量和是否等于1.2克确定是否含有氧元素.过程如下:
E管质量增加1.76克说明生成了1.76克二氧化碳,可得碳元素的质量:1.76g×(12÷44)×100%=0.48g
D管质量增加0.72克说明生成了0.72克水,可得氢元素的质量:0.72g×(2÷18)×100%=0.08g
从而可推出含氧元素的质量为:1.2-0.48-0.08=0.64g
设最简式为CXHYOZ
12X:Y:16Z=0.48::0.08:0.64
X:Y:Z=1:2:1
最简式为 CH2O。
(5)因为外界的二氧化碳和水蒸气会进入到E装置中,所以改进的措施为在E后再连一个干燥管,防止空气中的CO2和H2O进入E。
点评:本题是一道较综合的实验题,主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力.增加了学生分析问题的思维跨度,强调了学生整合知识的能力。
某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时,甲同学认为产生的气体是二氧化硫;而乙同学认为除二氧化硫气体外,还可能产生氢气。为了验证甲、乙两同学的判断是否正确,丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X,且该反应装置已略去):
试回答:
(1)上述实验中生成二氧化硫气体的化学反应方程式为
_________________________________________________________。
(2)乙同学认为还可能产生氢气的理由是____________________ _____________________________________。
(3)丙同学在安装好装置后,必不可少的一步操作___________________________________________。
(4)B中加入的试剂是________,其作用是___________________ _____________________________________。
(5)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是:C中________,D中________。如果撤去装置B,是否还能根据D中的现象判断气体X中含有氢气?
答: ___________________________________________________。
正确答案
(1)Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O
(2)在锌与浓硫酸的反应过程中,H2SO4被消耗,且有水生成,c(H2SO4)逐渐减小,由浓硫酸变成稀硫酸,锌与稀硫酸反应生成氢气
(3)检验装置气密性
(4)浓硫酸, 吸收水蒸气
(5)黑色氧化铜粉末变成红色, 无水硫酸铜粉末由白色变成蓝色,不能,混合气体通过KMnO4溶液时会带出水蒸气,干扰后续实验中H2的检验
试题分析:(1)浓硫酸具有强氧化性,和锌反应的化学方程式是:Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O。
(2)由于锌在与浓硫酸的反应过程中,H2SO4被消耗,且有水生成,导致c(H2SO4)逐渐减小。当浓硫酸变成稀硫酸后,锌就与稀硫酸反应生成氢气。
(3)任何实验装置连接好以后,都需要检验装置的气密性。
(4)由于要通过无水硫酸铜是否变蓝来证明气体是否含有氢气,所以在和氧化铜反应之前,首先要干燥气体,因此B中加入的试剂是浓硫酸,原来吸收水蒸气。
(5)如果实验中黑色氧化铜粉末变成红色,无水硫酸铜粉末由白色变成蓝色,即可以说明含有氢气;由于混合气体通过KMnO4溶液时会带出水蒸气,干扰后续实验中H2的检验,所以如果撤去装置B,就不能根据D中的现象判断气体X中含有氢气。
点评:化学是一门以实验为基础的学科,所以有化学实验即科学探究之说法。探究性实验的一般思路是:1.准确地把握实验目的;2.利用已学知识,分析如何实现这个目的――实验原理;3.结合实验材料,初步确定设计对策--实验方案。
(12分)用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)。有如下操作:
已知:在pH为4~5时,Fe3+几乎完全水解而沉淀,而此时Cu2+却几乎不水解。
(1)氧化剂A可选用_______(填编号,下同)
① Cl2 ② KMnO4 ③ HNO3 ④ H2O2
(2)要得到较纯的产品,试剂B可选用_______
① NaOH ② FeO ③ CuO ④Cu2(OH)2CO3
(3)试剂B的作用是______
① 提高溶液的pH ② 降低溶液的pH ③ 使Fe3+完全沉淀 ④ 使Cu2+完全沉淀
(4)从滤液经过结晶得到氯化铜晶体的方法是_________(按实验先后顺序选填编号)
① 过滤 ② 蒸发浓缩 ③ 蒸发至干 ④ 冷却
(5)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)中x值,某兴趣小组设计了两种实验方案:
方案一:称取m g晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水CuCl2的质量为n g。
方案二:称取m g晶体、加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止、冷却、称量所得固体的质量为n g。
试评价上述两种实验方案,其中正确的方案是______,据此计算得x = _________(用含m、n的代数式表示)。
正确答案
(12分)(1) ①④(2分)
(2) ③④(2分)
(3) ①③ (2分)
(4) ②④①(2分)
(5)二(2分); (2分)
试题分析:(1)四种试剂都具有强氧化性,为的是制取氯化铜晶体,选用的氧化剂反应后不能生成其它杂质离子,因此选用① Cl2 ④ H2O2。(2)试剂B与氧化剂A选择条件是相似的,因此选用③ CuO④Cu2(OH)2CO3。(3)选择的试剂B,通过与酸的反应生成Cu2+且提高溶液的pH。因在pH为4~5时,Fe3+几乎完全水解而沉淀,而此时Cu2+却几乎不水解。所以促使了Fe3+完全沉淀。(4)氯化铜晶体的生成,对滤液先加热蒸发使水份减少溶液浓缩,再冷却结晶,过滤就得到了氯化铜晶体。(5)氯化铜晶体灼烧的温度足以分解氯化铜,氯化铜经过灼烧是不能以氯化铜的形式存在的,会分解为CuO,CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl Cu(OH)2
CuO + H20,固体不可能为纯净的CuCl2,因此第一种方法不正确。第二方案中,最终生成的是CuO,根据铜原子守恒可得:
CuCl2•xH2O → CuO
135+18x 80
m n
(135+18x)/m = 80/n
x=(80m-135n)/18n
点评:解答本题找准考点是关键,考查了盐类水解,注意方案一中最终的固体不可能为纯净的CuCl2。
某学生设计了如下实验:
(1)该同学的实验目的是______;
(2)上图③操作步骤为______,④加入试剂为______;
(3)按此实验方案得到的NaCl固体中肯定含有______(填化学式)杂质;为了解决这个问题可以向过滤得到的滤液中加入适量的______;
(4)写出生成C的化学方程式______.
正确答案
(1)混合物A溶于水得到BaCl2和NaCl溶液,经过实验操作后得到BaCl2和NaCl,则实验目的是分离BaCl2和NaCl两种固体混合物,
故答案为:分离BaCl2和NaCl两种固体混合物;
(2)由溶液得到固体应用蒸发的操作分离,一般操作为蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得到BaCO3沉淀,加入盐酸,BaCO3与盐酸反应生成BaCl2溶液,经蒸发结晶可得到BaCl2固体,
故答案为:蒸发,结晶;过量(足量)稀盐酸;
(3)溶液加过量Na2CO3溶液,过滤与NaCl和Na2CO3的混合溶液,加入盐酸,蒸发可得到NaCl固体,
故答案为:Na2CO3;稀盐酸;
(4)溶液加过量Na2CO3溶液,生成BaCO3沉淀,发生反应的化学方程式为BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl,故答案为:BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl.
某化学小组为测定加碘盐中KIO3的质量分数,进行了如下实验。
已知:KIO3 + 5KI + 3H2SO4= 3K2SO4 + 3I2 + 3H2O
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
步骤一:准确称取a g加碘盐,配制成250mL溶液;
步骤二:取所配制溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀硫酸酸化,再加入足量的KI溶液;
步骤三:用bmol·L-1 Na2S2O3溶液的溶液滴定步骤二所得溶液至终点,记录数据;再重复滴定2次,平均消耗Na2S2O3溶液的体积为12.00mL。
(1)步骤一中配制250mL溶液,所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外,还有 。
(2)步骤三中进行滴定的过程中下列哪个操作正确 ,
选择 作为指示剂,到达滴定终点时的现象为 。
(3)实验测得此加碘盐中KIO3的质量分数= (KIO3的相对分子质量为214)。
正确答案
(1)250mL容量瓶
(2)B 淀粉
当滴入最后一或半滴Na2S2O3溶液时,溶液的蓝色褪去,且半分钟内溶液不恢复蓝色。
(3)(4.28b)/a × 100%
试题分析:(1)配制250mL溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、玻璃棒、烧杯、250mL容量瓶、量筒(可用可不用),故还需要的玻璃仪器有:250mL容量瓶,故答案为:250mL容量瓶;
(2)硫代硫酸钠显碱性,应使用碱式滴定管,因此选B。硫代硫酸钠遇到碘单质被碘氧化,可以使碘变成碘离子,因此使用淀粉作指示剂。到达滴下终点时的现象为:当滴入最后一或半滴Na2S2O3溶液时,溶液的蓝色褪去,且半分钟内溶液不恢复蓝色。
(3)25mL溶液消耗Na2S2O3的物质的量为b mol•L-1×0.012L=0.012mol,故250mL溶液应消耗Na2S2O3的物质的量为0.012bmol×10=0.12bmol,令250mL溶液中KIO3的物质的量为xmol,则:
KIO3~~~~3I2~~~~6Na2S2O3
1 6
xmol 0.12bmol
所以x=0.02b
故加碘盐中KIO3的质量分数:
(6分)小艾同学在妈妈买回的某食品包装内发现有一包白色颗粒状固体A的小纸袋,上面写着“生石灰干燥剂,请勿食用”。小艾同学随手将小纸袋放在窗台上,过一段时间后发现纸袋内的白色颗粒粘在一起成为块状固体B。小艾同学请你和同学们一起对块状固体B进行探究。
(1)猜想一:块状固体B中除氧化钙外,还可能有 (写两种);
(2)猜想二:块状固体B溶于水可能有 现象(填“放热”或“吸热”)。
(3)取块状固体B加入盛有一定量水的试管内,振荡、静置、过滤,得到少量白色固体C。就白色固体C同学们展开了热烈讨价,一起猜想。
小艾同学认为白色固体C可能是氢氧化钙,小聪同学认为白色固体C可能是碳酸钙;你认为白色固体C还可能是 (任写一种)。
正确答案
(1)Ca(OH)2 CaCO3 (2)放热 (3)Ca(OH)2 和CaCO3的混合物(开放性试题,其他符合题意的猜想也可) (每小题2分)
(1)氧化钙极易吸水生成氢氧化钙,而氢氧化钙易吸水CO2生成碳酸钙,所以块状固体B中除氧化钙外,还可能有Ca(OH)2 、CaCO3。
(2)氧化钙或氢氧化钙溶于水都是放热的。
(3)根据物质的性质可判断,C可能是Ca(OH)2 、CaCO3的混合物。
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