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简答题

(19分)下表是实验室制备气体的有关内容:

(1)上述气体中,从反应中有无电子转移的角度看,明显不同于其他气体的是       ,写出实验室制取该气体的化学方程式                        

(2)根据表中所列实验原理,从下列装置中选择合适的发生装置,将其编号填入上表的空格中。   

(3)若用上述制备O2的装置制备NH3,应选择的试剂为              

(4)在浓CaCl2溶液中通人NH3和CO2可以制得纳米级碳酸钙,制取时应先通入的气体是   ,制取纳米级碳酸钙的化学方程式为                。试设计简单的实验方案,判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级                       

(4)制备Cl2需用8mol·L-1的盐酸100mL,现用12mol·L-1的盐酸来配制。

①需要用量筒量取12mol·L-1的盐酸的体积为             mL;

②实验室提供有如下仪器,为完成配制需要选择的仪器为(填序号)       

A.100mL量筒           B.托盘天平               C.玻璃棒                   D.50mL容量瓶

E.10mL量筒             F.胶头滴管                G.100mL烧杯           H.100mL容量瓶

③下列实验操作中。不正确的是       (填写标号)。

A.使用容量瓶前,检查它是否漏水

B.容量瓶用蒸馏水洗净后,再用待配溶液润洗

C.配制溶液时,用量筒量取浓盐酸并沿玻璃棒倒入容量瓶中,缓慢加人蒸馏水到距离刻度线1~2cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水直到凹液面的最低点和刻度线相平

D.定容后盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,用另一只手托住瓶底,把容量瓶倒转和摇动多次

正确答案

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简答题

硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得。已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。

(1)某研究小组设计的制备Na2S2O3·5H2O的装置和部分操作步骤如下。

Ⅰ.打开K1关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热。

Ⅱ.C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少,当C中溶液的pH 接近7时,打开K2,关闭K1即停止C中的反应,停止加热。

Ⅲ.过滤C中的混合液。

Ⅳ.将滤液经过              、过滤、洗涤、烘干,得到产品Na2S2O3·5H2O。

①Ⅱ中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是                             (用离子方程式表示)。

②Ⅳ中,操作步骤是                      

③装置B中盛放的试剂是(填化学式)           溶液。

④有一小组在实验中发现,二氧化硫气体产生缓慢以致后续现象不明显,但又不存在气密性问题,请你推测可能的原因                                                                                                                                               

(2)常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2的浓度,步骤如下:取废水25.00 mL,控制适当的酸度加入足量 K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤、洗涤后,用适量稀盐酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过KI溶液,充分反应后得混合溶液V mL,将其平均分成4等份,加入淀粉溶液作指示剂,用0.001 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定,反应完全时,相关数据记录如下表所示:

 

部分反应离子方程式为:

①Cr2O72-+6I+14H=2Cr3+3I2+7H2O;

②I2+2S2O32-=2I+S4O62-

则判断达到滴定终点的现象是                                                                                                                                               ,废水中Ba2的物质的量浓度                                                     _。

正确答案

(1)①S2O32-+2H=S↓+SO2↑+H2O ②蒸发浓缩 冷却结晶 ③NaOH

④浓硫酸浓度不够或铜被氧化或固体中含不与浓硫酸反应的杂质等合理答案均可

(2)加入最后一滴Na2S2O3标准溶液后,蓝色消失,且半分钟内颜色不改变  9.6×10-4  mol·L-1  

(1)制取Na2S2O3·5H2O的原理为SO2首先与C装置中的Na2CO3溶液反应生成Na2SO3,然后发生反应S+Na2SO3=Na2S2O3,过量的SO2会产生酸性环境,根据题意Na2S2O3在酸性条件下易发生反应S2O32-+2H=S↓+SO2↑+H2O,一部分S2O32-反应时消耗H可使溶液pH增大,最后过滤除去硫单质,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,过滤即可得Na2S2O3·5H2O。装置B的作用是处理尾气,其中所盛液体为NaOH溶液。

(2)平行测定的四组数据中有一组为“离群数据”,舍去,其他三组数据取平均值为18.00 mL。根据题意可得关系式:Ba2~BaCrO4Cr2O72-I2~3Na2S2O3。故废水中Ba2的物质的量浓度为

c(Ba2)==9.6×10-4  mol·L-1

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安徽省从2013年12月1日零时起,车用汽油升级为“国Ⅳ”标准,对二氧化硫的排放有了大大的改善。已知SO2可以用Fe( NO3)3溶液吸收, 0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=2。某学习小组据此展开如下相关探究:

【探究I】铜与浓硫酸的反应探究:

(l)取12.8g铜片于三颈烧瓶中,通N2一段时间后再加入20 mL 18 mol•L-1的浓硫酸,加热。装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成,装置B中产生白色沉淀,充分反应后,烧瓶中仍有铜片剩余。

①该小组同学认为烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余,其原因是: ___________________  

②该小组同学欲通过测定产生气体的量来求余酸的物质的量,设计了多种实验方案。下列方案不可行的是______         

A.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重

B.将产生的气体缓缓通入足量硫酸酸化的高锰酸钾溶液后,再加入足量的BaCl2溶液,测量所得沉淀的质量

C.用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)

【探究II】装置B中产生沉淀的原因探究:

(2)加入浓硫酸之前先通N2一段时间,其目的是____                                 

(3)经过讨论,该小组对装置B中产生沉淀的原因,提出下列猜想(不考虑各因素的叠加):

猜想1: 装置A中的白雾进入B参与反应

猜想2:SO2被Fe3+氧化为SO42-

猜想3:                                  

(4)甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C,就可以排除装置A中白雾影响,则C中盛放的试剂是                      

(5)乙同学取出少量装置B中清液,加入几滴酸性高锰酸钾,发现紫红色褪去,据此认为猜想2成立。你是否同意其结论?并说明理由:                                    

【思考与交流】

(6)实验结束后,若使烧瓶中铜片继续溶解,下列方案(必要时可加热)可行的是         

A.打开弹簧夹,通入O2                  B.由分液漏斗加入H2O2溶液

C.由分液漏斗加入NaNO3溶液           D.由分液漏斗加入Na2SO4溶液

正确答案

(1)①随着反应进行,硫酸变稀,与铜片不反应    ②A B

(2)排除空气的干扰

(3)酸性条件下,SO2被NO3-氧化为SO42-

(4)NaHSO3饱和溶液

(5)不同意;溶解的SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色

(6)A B C

试题分析:(1)①Cu只与浓硫酸发生反应。随着反应的进行硫酸变为稀硫酸,就与铜片不反应。所以烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余。②A.发生在加热条件下进行。所以产生的气体除了有SO2外,还有水蒸汽,因此缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重称量的质量是SO2和水蒸汽的质量和。无法计算剩余硫酸的质量。错误。B.高锰酸钾能把SO2氧化为硫酸,由于是用硫酸酸化,所以再加入足量的BaCl2溶液,测量所得沉淀是SO2氧化的硫酸和加入的硫酸共同产生的硫酸钡。故不能确定SO2的多少,进而不能确定有多少硫酸没有乘积反应。错误。C.由于SO2不能在饱和NaHSO3溶液中溶解。所以可以用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)。来确定发生还原反应的硫酸的物质的量,进而可以计算出未参加反应的硫酸的物质的量。正确。选项为AB。(2)加入浓硫酸之前先通N2一段时间,其目的是驱赶装置中的空气,排除空气的干扰。(3)根据题意可知:猜想3是酸性条件下,SO2被NO3-氧化为SO42-。(4)甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C,就可以排除装置A中白雾影响,则C中盛放的试剂应该只吸收SO3但是不溶解或反应消耗SO2,可以是NaHSO3饱和溶液。(5)乙同学取出少量装置B中清液,加入几滴酸性高锰酸钾,发现紫红色褪去,据此认为猜想2成立这种认识是错误的、不同意;因为溶解的SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 (6)A 通入氧气,发生反应:2Cu+ O22CuO;CuO + H2SO4= CuSO4 + H2O.正确。B由分液漏斗加入H2O2溶液H2O2加热分解产生氧气,作用同A。正确。C由分液漏斗加入NaNO3溶液。在酸性条件下发生反应:3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO↑+4H2O。Cu溶解。正确。D.由分液漏斗加入Na2SO4溶液不会发生任何反应。错误。因此选项为A B C。2的性质及检验的知识。

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简答题

为探究铜与浓硫酸的反应,甲、乙两同学分别设计了图1、图2所示装置,将足量铜和10 mL 18 mol·L-1浓硫酸共热,直到无气体生成为止(假定反应前后试管中溶液的体积不变)。

     

图1                              图2

(1)比较两实验装置,图2装置的优点是:①           ;②            

(2)①甲根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。甲认为硫酸剩余的理论依据是    

②下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有硫酸剩余的是_______。(选填编号)

(3)乙在拆除图2装置前,不打开胶塞,为使装置中的残留气体完全被吸收,应当采取的操作是          

(4)为定量测定当剩余硫酸浓度不大于何值时,铜与硫酸就不能反应,甲、乙两位同学进行了如下设计:

①甲方案:将产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有     的干燥管,反应结束后再次称量,干燥管质量增加m g。其余酸浓度为       mol·L-1

②乙方案:分离出反应后的溶液并加蒸馏水稀释至1 000 mL,取20.00 mL于锥形瓶中,滴入2~3滴      ,(选填“酚酞”、“甲基橙”)用0.1000mol·L-1标准NaOH溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5),用去NaOH溶液V mL。其余酸浓度为      mol·L-1

③甲、乙两方案比较,你认为误差较大的是      ,理由是                           

正确答案

(1)①能更好地吸收有毒气体SO2,防止其污染环境

②停止加热时,能防止倒吸或平衡压强

③通过铜丝的上下抽动可以控制反应的发生和停止 。

(2)①随着反应的进行,浓硫酸会变成稀硫酸,而稀硫酸不与铜反应。

②A D

(3)从导管口向A中大量鼓气 。

(4)①碱石灰;  [18-25m/8] 。

②甲基橙;  0.25v 。

③甲; 被碱石灰吸收的除了SO2外还有水蒸气,导致SO2的质量偏大,计算出的余酸浓度偏小。

试题分析:

(1)比较两实验装置,图2装置的优点是:①通过铜丝的上下抽动可以使反应随时发生,也可以是反应随时停止,这样就可以控制化学反应的进行;②用品红溶液检验后用NaOH来吸收SO2,可以减少有毒气体的排放,更环保。③由于在图2装置中有一根玻璃导管。当停止加热时,它能平衡压强,这样就可以防止倒吸现象的发生。

(2)①Cu与浓硫酸发生反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O随着反应的进行,浓硫酸会变成稀硫酸,而稀硫酸不与铜反应。因此还有一定量的硫酸剩余。②A、若有硫酸剩余,则加入Fe粉时会发生反应:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。冒气泡。正确。B.无论是否有硫酸剩余,在溶液中都含有SO42-加入氯化钡溶液时发生反应:Ba2++ SO42-=BaSO4↓。产生白色沉淀。错误。C. 在金属活动性顺序表中Ag在H的后面,不能把酸中的H置换出来。错误。D.酸性H2SO4 >H2CO3,所以加入碳酸氢钠溶液时发生反应H2SO4+ 2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2↑。冒气泡。正确。故正确选项为A 、D。

(3)乙在拆除图2装置前,不打开胶塞,为使装置中的残留气体完全被吸收,应当采取的操作是从导管口向A中大量鼓气 。

(4)①由于SO2是酸性气体,能与碱发生反应,所以在甲方案:将产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,反应结束后再次称量,干燥管质量增加m g。n(SO2)=(64/m)mol,反应消耗的硫酸的物质的量为(32/m)mol.剩余的硫酸物质的量浓度为{18×10-2mol-(32/m)mol}÷10-2L=(18-25m/8)mol/L。

②乙方案:由于氢氧化铜开始沉淀的pH约为5甲基橙的变色范围为3.1~4.4.酚酞的变色范围是8.2~10.所以为了减少实验误差,在酸碱中和滴定时选择的指示剂为甲基橙。此时只发生酸碱中和反应。取20.00 mL稀释后的溶液。用0.1000mol/L标准NaOH溶液进行滴定用去NaOH溶液V mL。n(NaOH)= V×10-4mol.剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)= 5V×10-5mol,所以其余酸浓度为(1 000 mL÷20.00 mL) 5V×10-5mol ÷0.01L=0.25v mol/L。  

③甲、乙两方案比较,误差较大的是甲;因为该反应发生时产生的SO2气体中含有水蒸气,被碱石灰吸收的除了SO2外还有水蒸气,导致SO2的质量偏大,则计算出的余酸浓度偏小。

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简答题

实验室中,用如下图所示装置及所给药品(图中部分夹持仪器已略去)探究工业制硫酸接触室中的反应,并测定此条件下二氧化硫的转化率。已知SO3熔点为16.8℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略装置内空气中的CO2

(1)已知0.5molSO2被O2氧化成气态SO3,放出49.15 kJ热量,反应的热化学方程式为                                                        

(2)根据实验目的,请从上面右图中选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处合适的装置,将其序号填入空格中:装置Ⅰ          ,装置Ⅱ          ,装置Ⅲ          

(3)开始进行实验时,首先应进行的操作是                             

(4)加热硬质玻璃管时,若不断升高温度,SO2的转化率会           (填“增大”、“不变”或“减小”)。

(5)停止通入SO2,熄灭酒精灯后,为使残留在装置中的SO2、SO3被充分吸收,操作方法是                                                           

(6)实验结束后,若装置Ⅱ增加的质量为b g ,装置Ⅲ增加的质量为a g,则此条件下二氧化硫的转化率是            (用含字母的代数表示)。

正确答案

(1)2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g);△H=-196.6 kJ/mol (2分)

或 SO2(g)+O2(g)  SO3(g);△H=-98.3 kJ/mol

(2) B, A, D (3分)

(3)检查装置的气密性(1分)

(4)减小(1分)

(5)继续通入氧气一段时间(1分)

(6)(2分)

试题分析:(1)ΔH与反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中各物质的系数必须与ΔH相对应,如果系数加倍,则ΔH也要加倍。  

(2)图中Ⅰ装置的作用一是干燥气体;二是使SO2和O2均匀混合,所以选B、Ⅱ装置的作用是冷却SO3,使其变成液体,所以选A,、Ⅲ装置的作用除去尾气SO2,所以选D (3分)      

(3)一般说来,无论采用那种装置制取气体,在成套装置组装完毕装入反应物之前,必须检查装置的气密性,以确保实验的顺利进行。(1分)

(4)因为2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)是放热反应,升高温度,向逆向移动,所以转化率减小。(1分)

(5)继续通入氧气,可以使残留在装置中的SO2、SO3随着氧气流一起流动,最终全部被NaOH吸收。 (1分)

(6)实验结束后,若装置Ⅱ增加的质量为反应生成的SO3的质量,,装置Ⅲ增加的质量为末反应的SO2的质量,所以根据化学方程式,设反应的SO2质量为x;

2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)

128                       160

x                           b

x=b

所以二氧化硫的转化率为b/(a+b)=(2分)

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