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简答题

(18分)某校化学兴趣小组为研究Cu与浓硫酸反应并制备少量硫酸铜,进行如下实验。

该小组同学在实验中发现使用教材所提供的铜和浓硫酸反应的实验装置不仅安全性差而且易造成环境污染。经过同学们的讨论以及老师的指导,该小组设计了如图所示的装置并进行实验。

请回答:

(1)请写出长导管B的作用                                       (只写一点就可);

(2)写出检查该装置气密性的方法                                              

(3)D、E试管中CCl4的作用                   

(4)写出A中发生反应的化学方程式并标出电子转移的方向与数目                  

                                                  

(5)对试管A进行加热,发现E试管中有气泡逸出,品红溶液很快褪色,但最终未见D试管中氢氧化钡溶液出现浑浊,为探究D试管中未出现浑浊的原因,该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据:

请你应用类比研究方法帮他们预测D试管未出现浑浊的原因:                 

(6)为验证D试管中溶液的组成,进行了下列实验,请你帮助完成下列实验报告:

正确答案

(18分)(1)平衡压强,防止C中液体倒吸或防堵塞或反应结束通入N2排出SO2,防污染          (只写一点就可);

(2)在A、E中分别加入适量的水至浸没导气管,如图连好装置,微热试管A ,若E中有气泡出现,且停止加热后E中导气管中有一段水柱,则气密性良好。

(3)防倒吸 (4) (或双线桥法)

(5)生成了溶解度较大的Ba(HSO3)2(6)(答案合理即给分)

① 湿润的品红试纸   ②试管中有气泡产生,品红试纸褪色 ③ NaOH溶液  ④溶液变浑浊  

)(1)根据装置图可知B的主要有平衡压强,防止C中液体倒吸或防堵塞或反应结束通入N2排出SO2,防污染。

(2)根据装置的特点可知,检查该装置气密性的方法是在A、E中分别加入适量的水至浸没导气管,如图连好装置,微热试管A ,若E中有气泡出现,且停止加热后E中导气管中有一段水柱,则气密性良好。

(3)由于SO2易溶于水,而难溶在四氯化碳中,且四氯化碳被溶于水,所以主要可以防止倒吸。

(4)浓硫酸和铜的反应中,硫酸是氧化剂,铜是还原剂,转移2个电子,所以反应的方程式是

(5)根据已知碳酸钙和碳酸氢钙的溶解度可知,应该是生成了溶解度较大的Ba(HSO3)2,所以得不到白色沉淀亚硫酸钡。

(6)亚硫酸盐和盐酸反应生成SO2,所以检验的方法是用湿润的品红试纸,现象是试管中有气泡产生,品红试纸褪色;亚硫酸钡能和氢氧化钠反应生成白色沉淀亚硫酸钡,所以加入的试剂是氢氧化钠溶液,而现象是溶液变浑浊。

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简答题

(8分)某研究性学习小组对双氧水开展如下研究。

(1)图1中仪器①的名称        ,该装置中发生的化学方程式为             

              。图1装置也可以用于实验室制          气体(只填一种即可)

(2)小杨同学将MnO2与水泥按一定比例加水混合、凝固,制作成小块状固体,加入图2装置中制氧气,以方便实验结束回收二氧化锰。实验前检查该装置气密性的方法是:

打开旋塞,从长颈漏斗口注水至                 ,关闭旋塞,继续注水,使漏斗中液面略高于试管中液面,一段时间后,高度差不变,说明气密性良好。其中块状固体应放置在                   处(填“A”或“B”)

(3)利用图2装置反应一段时间后,需停止反应,其操作是               

(4)Cu与稀硫酸不能直接反应,但滴加H2O2溶液并加热,能生成水和一种蓝色溶液。则该反应的化学方程式为                                   

正确答案

(1)分液漏斗;2H2O22H2O+O2↑;H2或CO2

(2)浸没漏斗下端(或形成液封);A;(3)关闭旋塞。(每空1分)

(4)Cu+H2SO4+H2O2CuSO4+2H2O(2分)

(1)根据仪器的构造可知,①是分液漏斗,该装置是制取氧气的,方程式是2H2O22H2O+O2↑;根据装置的特点可知,还可以制取氢气或CO2

(2)由于是分液漏斗,所以需要浸没漏斗下端(或形成液封);为了能使风云榜随意停止和开始,块状固体应该放在A处。

(3)需停止反应,关闭旋塞,在压力的作用下,固体和溶液分离,反应即停止。

(4)根据反应物和生成物块状,反应的方程式应该是Cu+H2SO4+H2O2CuSO4+2H2O。

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简答题

(18分)I.实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。

(1)装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→ ____→ ____ →____→____f。

(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________。

(3)验证产生的气体是SO2的方法是________________________________________。

II.SO2气体为无色气体,有强烈刺激性气味,大气主要污染物之一,具有一定的还原性,探究SO2气体还原Fe3、I2可以使用的药品和装置如图所示:

(1)装置A中的现象是__________。在SO2还原Fe3的反应中SO2和Fe3的物质的量之比是_______。

(2)装置C的作用是____________________________________。

(3)若要从A中的FeCl3溶液中提取晶体,必须进行的实验操作步骤:加热浓缩、冷却结晶、过滤,在这一系列操作中没有用到的玻璃仪器有(  )

(4)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3发生了氧化还原反应,取A中的溶液,分成两份,并设计了如下实验:

方案①:往第一份试液中加入少量酸性KMnO4溶液,紫红色褪去。

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。

上述方案不合理的是______,原因是___________________________________。

(5)能表明的还原性性弱于SO2的现象是________________________________________。

正确答案

I.(1)d→e→c→b (2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2

(3)将气体通入品红溶液,溶液褪色,加热恢复原色

Ⅱ.(1)溶液颜色由黄色逐渐变为浅绿色;1:2

(2)吸收SO2,防止SO2污染环境; (3)A

(4)①; SO2过量,SO2可使酸性KMnO4溶液褪色 (5)B中蓝色褪去

试题分析:I.(1)SO2密度比空气大,用向上排空气法收集,收集前需要浓硫酸干燥,最后还需要用氢氧化钠溶液吸收,因此正确的连接顺序为a→d→e→c→b→f。

(2)浓硫酸具有强氧化性,在加热的条件下与铜发生氧化还原反应,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑。

(3)SO2具有漂白性,因此检验SO2的方法是:将气体通入品红溶液,溶液褪色,加热恢复原色。

Ⅱ.(1)氯化铁具有氧化性,能把SO2氧化生成硫酸,而铁离子被还原为亚铁离子,因此装置A中的实验现象是:溶液颜色由黄色逐渐变为浅绿色;A中反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,因此参加反应的SO2和Fe3+的物质的量之比等于计量数之比,即为1:2。

(2)二氧化硫是酸性氧化物具有刺激性气味,直接排放污染大气,能和碱反应生成盐和水,所以可用碱液处理二氧化硫,故答案为:

(3)蒸发使用仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒;过滤使用仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,因此没有用到的仪器是烧瓶,答案选A。

(4)Fe2+使高锰酸钾溶液褪色,但实验中SO2是过量的,而二氧化硫有还原性,高锰酸钾有强氧化性,二氧化硫也能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色,因此方案①不合理。

(5)根据反应I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4可知,二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色,说明发生了氧化还原反应,碘是氧化剂,二氧化硫是还原剂,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,因此能表明的还原性性弱于SO2的现象是B中蓝色溶液褪色。2的制备、性质实验探究等

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(16分)某研究小组想研究碳与浓硝酸的反应。其实验过程如下。

(1)热的浓硝酸与红热的木炭接触会发生多个化学反应。

①碳与浓硝酸的反应,说明浓硝酸具有     性。

②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解,写出反应的化学方程式             

(2)实验现象中液面上木炭迅速燃烧,发出光亮。小组同学为了研究助燃气体是O2还是NO2,设计了以下实验。

Ⅰ.制取NO2气体。

①在虚线框内画出用铜与浓硝酸制取和收集NO2的装置简图(夹持仪器略)。

②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2,反应生成两种物质的量相等的正盐,写出这两种盐的化学式          

Ⅱ.探究实验。

实验操作:在空气中引燃木炭,使其燃烧并带有火焰,将带火焰的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中。

实验现象:木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。

①根据实验现象写出碳与NO2气体反应的化学方程式     

②试分析:是否需要增加带火焰的木炭与纯净O2反应的实验      

③通过实验探究,你认为助燃气体是什么,简述理由     

正确答案

(1)① 强氧化性(1分)

②4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O(3分)

(2)Ⅰ①(3分)(两处导气管进出长短对各1分,漏斗对1分)

②NaNO2、NaNO3(2分)

Ⅱ①2NO2+2CN2+2CO2(3分)②当木炭燃烧时,体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度,所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验。(2分)③助燃气体既有NO2又有O2,因为两种气体均存在且均能助燃。(2分)

试题分析:(1)①碳与浓硝酸的反应,说明浓硝酸具有强氧化性。②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解,反应的化学方程式4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O。

(2)I.①铜与浓硝酸制取和收集NO2,可以在圆底烧瓶中进行,用分液漏斗滴加浓硝酸,同时用向上排气法收集NO2

②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2,根据氧化还原反应的特征,生成正盐中N的化合价一种应该小于+4,一种大于+4,又N最高价位+5价,故应有NaNO3,因为,反应生成两种物质的量相等的正盐,所以另一种应为NaNO2

II.①木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色,说明生成了CO2,那么另一种应该为氮气,反应方程式为:2NO2+2CN2+2CO2

②当木炭燃烧时,体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度,所以不用补充木炭在纯氧中燃烧的实验。

③通过实验探究可以知道:助燃气体既有NO2又有O2,因为两种气体均存在且均能助燃。

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填空题

浓硫酸具有以下A~F的性质:A酸性;B高沸点难挥发;C吸水性;D脱水性;E强氧化性;F溶于水放出大量热

(1)浓硫酸与铜共热发生反应的化学方程式为                             。实验中往往有大量蓝色固体析出,可见浓硫酸在该实验中表现的性质有       。(浓硫酸性质用“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”填空,下同)

(2)实验证明铜不能在低温下与O2反应,也不能与稀硫酸共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并通入空气来制备CuSO4溶液。铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为                     。硫酸在该反应中表现的性质是                       

(3)在过氧化氢与稀硫酸的混合溶液中加入铜片,常温下就生成蓝色溶液。写出有关反应的化学方程式:             。与(2)中反应比较,反应条件不同的原因是                       

(4)向蔗糖晶体中滴2~3滴水,再滴入适量的浓硫酸。发现加水处立即变黑,黑色区不断扩大,最后变成一块疏松的焦炭,并伴有刺激性气味的气体产生。写出产生有刺激气味气体的化学方程式:                 。该实验中浓硫酸表现的性质有                   

正确答案

(1)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O ACE

(2)2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O A

(3)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 过氧化氢的氧化性比氧气强

(4)2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O CDEF

(1)浓硫酸有强氧化性,与铜共热的化学方程式为2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O,反应中硫元素化合价由+6降到+4,浓硫酸表现了强氧化性,同时有一部分H2SO4中各元素化合价均未改变,表现出了酸性,浓硫酸吸收了反应生成的水,使反应中有大量蓝色固体出现,表现了吸水性。(2)废铜屑倒入热的稀硫酸中并通入空气制备CuSO4溶液的反应方程式为2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,硫酸表现出了酸性。

(3)过氧化氢有强氧化性,常温下向过氧化氢与稀硫酸的混合溶液中加入铜片发生反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O,由此可证明过氧化氢的氧化性大于氧气。(4)根据题给现象,说明浓硫酸有脱水性、吸水性、强氧化性,同时,浓硫酸溶于水会放出大量的热,可发生反应2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。

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简答题

已知盐酸加到品红溶液中,使品红溶液的红色加深。试推测:

(1)向品红溶液中通过量SO2的过程中的现象为__________;加热后的现象为_______。

(2)向品红溶液中通入过量Cl2的过程中,观察到的现象为____________。

(3)向品红溶液中通入物质的量比为1∶1且足量的SO2和Cl2后现象为___________。

正确答案

(1)溶液颜色先变深后又逐渐褪去 逐渐恢复原来的红色。

(2)溶液的颜色先变深后又逐渐褪去,不再恢复红色(或仍为无色)。

(3)溶液的红色比原来加深。

当向品红溶液中通入过量的SO2时,发生如下反应:SO2+H2OH2SO3,生成的酸能使品红溶液红色加深,因SO2过量,SO2与品红溶液结合成不稳定的无色物质而褪色,加热,无色物质分解又逐渐恢复到原来的红色。当向品红溶液中通入Cl2,因Cl2+H2O

HClO+HCl同样生成了酸,品红溶液红色加深,因Cl2过量,Cl2氧化有色物质而褪色,加热后不再恢复红色,当向品红溶液中通入1∶1的SO2和Cl2时,两者发生以下反应:Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4,因生成了酸,使品红溶液颜色加深。

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小刚同学探究二氧化硫分别与BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液反应的实验。

(1)少量SO2通入到Ba(OH)2溶液中的离子反应方程式为               ,过量的SO2通入到Ba(OH)2溶液中的离子反应方程式为                            

(2)请回答有关问题。小刚同学将SO2通入到BaCl2溶液中,出现了异常现象,看到了明显的白色沉淀,为探究该白色沉淀的成分,他设计了如下实验流程:

  

则操作①的名称为              ,试剂A的化学式为              

(3)实验表明,小刚加入试剂A后,白色沉淀未见溶解,则该白色沉淀的成分是______(填化学式),则产生该白色沉淀的离子方程式是__    _         ___。

正确答案

(1)SO2+Ba2++2OH==BaSO3↓+H2O   SO2+ OH==HSO3

(2)过滤,HCl(填H2SO4或HNO3均不正确)

(3)BaSO4   2SO2+2Ba2++O2+2H2O==2BaSO4↓+4H+

本题考查了二氧化硫、亚硫酸盐的性质。通过选取二氧化硫能否与氯化钡溶液反应这一知识点,以有别于通常所理解之现象为突破口,根据物质性质选取合理试剂完善实验方案。

白色沉淀可能是亚硫酸钡也可能是硫酸钡,鉴别其只能用盐酸,硫酸本身有硫酸根离子会干扰实验,硝酸可以氧化亚硫酸钡亦干扰实验。最后证明白色沉淀是硫酸钡,而理论上应是亚硫酸钡,这说明发生了氧化还原反应,考虑到实验条件,氧化剂当是空气里的氧气。

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简答题

(14分)利用下图装置进行木炭粉和浓硫酸的反应及其产物的检验。

已知:紫红色的酸性高锰酸钾溶液能与二氧化硫发生氧化还原反应,向酸性高

(1)组装好上述装置后,首先要进行的操作是:             

(2)写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式:               

(3)用图中的装置检验上述反应的全部产物,写出下面标号所表示的仪器中应加入试剂的名称及其作用:A中加入的试剂和作用是                 ;B中加入的试剂和作用是                        

(4)实验时,C中应观察到什么现象,才可以说明生成了二氧化碳:          

正确答案

(每空2分,共14分)(1)检查装置的气密性。(2)2H2SO4(浓)+C2SO2↑+CO2↑+2H2O

试题分析:(1)在有关气体的实验中,组装好仪器之后均要进行气密性的检查;(2)碳和浓硫酸在加热条件下生成二氧化碳、二氧化硫和水;(3)检验产物先用无水硫酸铜粉末检验水;再用品红溶液检验二氧化硫,除去二氧化硫之后,再通过澄清石灰水检验二氧化碳;(4)只有二氧化硫除干净了,澄清石灰水变浑浊才能说明有二氧化碳生成,根据装置图分析,只有酸性高锰酸钾颜色不褪尽才能说明二氧化硫已除干净。

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(11分)实验室用铜制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。

(1)理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为:      

(2)实际上,即使铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净,制得的CuSO4·5H2O中还是有可能存在的杂质是            ,除去这种杂质的实验操作称为                     

(3)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:

方案甲:以空气为氧化剂。将铜粉在___________(填仪器名称)中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应。

方案乙:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质甲调节pH ,铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5mol·L-1,就认为沉淀完全),然后过滤、浓缩、结晶。

已知:Ksp[Cu((OH)2]≈10-22, Ksp[Fe((OH)2]≈10-16,  Ksp[Fe((OH)3]≈10-38

请回答下列问题:

①为了使铁元素全部沉淀,应调节pH至少为_________;

②甲物质可选用的是             

③反应中加入少量FeSO4对铜的氧化可以起催化作用。其反应过程是:第1步,4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O,请写出其第2歩反应的离子方程式               

方案丙:将铜丝放到一定量的稀硫酸中,加入适量的H2O2,并控温在50℃~60℃,持续反应1 h,也能获得硫酸铜。请回答下列问题:

④反应时温度必须控制在50℃~60℃,温度不宜过高的主要原因是               

⑤写出该反应的化学方程式为                                

正确答案

(1)3∶2 (1分)   (2)Cu(NO3)2 (1分)   重结晶(1分)

(3)坩埚(1分)  ①3  (1分)  ②CD(1分)

③2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+(2分)

④防止双氧水分解(1分)  

⑤Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O(2分)

(1)得到1mol硫酸铜需要转移2mol电子,根据得失电子守恒可知,需要硝酸2/3mol,理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为3︰2。

(2)因为反应中硝酸不可能完全被还原,所以有可能存在硝酸铜,可通过重结晶来除杂。

(3)铜是固体,灼烧需放在坩埚中。当铁离子的浓度等于10-5mol·L-1时,根据[Fe((OH)3]≈10-38可得出OH的浓度为mol/L,所以其pH至少应为3。甲物质是用来调节溶液的酸碱性的,又因为不能引入新的杂质,所以选择CD。双氧水不稳定,易分解,且温度越高,越易分解。

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题型:填空题
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填空题

煤是一种常用的燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、NO2和NO等多种有害气体和烟尘,会对环境造成污染,因此需要对煤进行加工后再燃烧,或将废气净化后再排放。

(1)将煤直接进行燃烧,造成环境污染的主要原因之一是形成硝酸型酸雨。

①写出有关物质转化为硝酸的化学方程式____________________________。

②以下是对硝酸型酸雨的评价,其中正确的是_________________________(用序号填空)。

a.杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,破坏水生生态系统

b.对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害

c.破坏臭氧层

d.硝酸与土壤中的矿物质发生作用转化为硝酸盐,向植物提供氮肥

(2)如图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的基本流程示意图,试写出在废气脱硫并形成副产物的过程中所发生的主要化学反应的化学方程式_______。

(3)脱硫以后,在废气中含量明显增加的不良气体是(写物质名称)_______,它对环境的负面影响是____________________________________________。

(4)检验脱硫后废气中是否含有SO2的简单方法是_________________________。

正确答案

(1)①2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO ②a、b、d

(2)CaCO3+SO2=CaSO3+CO2

2CaSO3+O2=2CaSO4

CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O

(3)二氧化碳    使“温室效应”加剧,导致全球气候变暖

(4)将气体通入品红溶液观察品红溶液是否褪色,品红褪色,说明废气中还含有SO2;品红溶液不褪色,说明废气中不含SO2

(1)形成硝酸型酸雨,这说明煤燃烧生成了NO和NO2等氮氧化物,NO跟O2反应生成NO2,NO2跟H2O反应生成HNO3。硝酸型酸雨有它的危害性,但它所含有的氮元素又是植物所需要的主要元素之一。因此应该一分为二地评价酸雨的利与弊。这里不是对NO和NO2的评价,而是对硝酸型酸雨的评价,该酸雨对臭氧层没有破坏作用。

(2)由图可知,脱硫是硫元素转化为CaSO4,最终产品是石膏CaSO4·2H2O。

(3)通过问题(2)的解答可知,在脱硫的同时生成了CO2,并且CO2与SO2以等物质的量代换。

(4)检验SO2的高效试剂是品红溶液,并且这里没有干扰因素。

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