- 三氧化硫的物理性质
- 共739题
现有某铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物),某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了下图所示的实验装置(夹持仪器已省略)和实验方案进行实验探究。
I.测定铁的质量分数:
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在E装置后面连上一根
导管,然后________________________________________,则证明装置的气密性良好。
(2)称量E的质量,并将a g铁碳合金样品放入装置A中,再加入足量的浓硫酸,待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重,E增重bg。铁碳合金中铁的质量分数为_____________________________________________(写表达式)。
(3)装置C中反应的离子方程式为________________________________________。
(4)甲同学认为,依据此实验测得的数据,计算合金中铁的质量分数可能会偏低,原因是空气中CO2、H2O进入E管使b增大。你认为改进的方法是____________________________________.
(5)乙同学认为,即使甲同学认为的偏差得到改进,依据此实验测得合金中铁的质量分
数也可能会偏离。你认为其中的原因是_________________________________________。
Ⅱ.探究浓硫酸的某些性质:
(6)往A中滴加足量的滚硫酸,未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象,其原因是:
_____________________________________________________________________。
(7)将A中固体换为金属铜则与浓硫酸发生反应的化学方程式是__________________
_______________________,反应中浓硫酸表现出的性质是______________________。
正确答案
(1)把导管放入盛水的水槽中,微热烧瓶,如果导管口有气泡产生,停止加热后导管口产生一段稳定的水柱。(2分)
(2)(11a-3b)/11a×100℅(2分)
(3)2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+(2分)
(4)在装置E的后边再连接一个与E相同的装置。(2分)
(5)反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中,导致b偏低。
(6)常温下,铁被浓硫酸钝化,碳不与浓硫酸反应。(2分)
(7) 2H2SO4(浓)+CuCuSO2+ SO2↑+2H2O; (2分) 酸性和强氧化性(2分)
试题分析:(1)用微热法检验密封装置的气密性。
(2)E增重bg,是CO2的质量,可以计算碳的质量3b/11g,铁的质量 (a-3b/11)g, 铁的质量分数为(11a-3b)/11a×100℅.
(3)装置C中是K MnO4溶液,有强氧化性,能和有还原性的SO2反应,离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+。
(4)为防止空气中CO2、H2O进入E管,可以在E的后边再连接一个与E相同的装置,吸收空气中CO2、H2O。
(5)反应结束后,装置内还有生成的气体残留。
(6) 常温下,铁被浓硫酸钝化,碳不与浓硫酸反应。
(7) 铜与浓硫酸加热的条件下发生反应,生成CuSO2和 SO2。
有甲、乙两位同学根据所学化学知识,设计了由铜和硫酸为原料制取硫酸铜的两种方案:①铜与浓硫酸加热直接反应,即Cu→CuS04
②将铜加到热的稀硫酸中并通入空气来制备硫酸铜,即由Cu→CuO→CuSO4,
试回答:
(1)、写出方案①的化学反应方程式
这两种方案,你认为哪一种方案比较合理? 。(答编号),理由是
(2)、实验室采用方案①取6.4 g铜片和10 mL 18 mol·L-1浓硫酸,放在试管中共热时发现,铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液,而是在试管底部看到灰白色沉淀。甲、乙两位同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分,设计下列实验:
实验步骤:倾倒掉上层液体后,向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水,边加边搅拌
实验现象:_____________________________________________
实验结论:所得灰白色固体的化学式为_ _______
直到最后反应完毕,发现试管中还有铜片剩余。可两位同学仍然认为试管中还有硫酸剩余,他们这样认为的理由是___________ _____
正确答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
② 无污染空气的SO2生成,节约H2SO4
(2)灰白色物质溶解,溶液变为蓝色 CuSO4
随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐变小,由浓变稀,稀硫酸不能与铜发生反应
试题分析:(1)方案②合理,原因是不产生污染物二氧化硫、生成同质量硫酸铜消耗硫酸少。
(2)铜与浓硫酸反应时,硫酸过量,生成硫酸铜、二氧化硫和水。随着反应进行,硫酸由浓变稀,铜与稀硫酸不反应。向灰白色固体中加水,固体溶解,若溶液呈蓝色,说明灰白色固体是硫酸铜。
点评:评价实验方案优劣可从以下几个方面进行:1.对环境是否友好;2.原料来源是否广泛、原料是否经济;3.生成等质量的产品所需原料越少越好。
(15分)某学校课外活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的探究课题,并设计了如下方案进行实验:实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液。
请根据实验回答问题:
(1)首先根据下图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行 操作。
(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是
(填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中的目的是: 。
(3)加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是: 。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的 (填仪器名称)起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用。
(4)将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行 、 、 后称量固体的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的最低浓度是 。
(5)有同学提出在上面⑷中可以不必加入双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析 (填“需要”或“不需要”)加入双氧水,说明原因: 。
正确答案
⑴检验装置气密性 (1分) ⑵SO2 (1分) 防倒吸(1分) ⑶Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ( 2分) 长导管(1分)
⑷过滤、洗涤、干燥 (共3分) 12mol/L ( 2分)
⑸需要 ( 2分) 原因:在烧杯中生成的Na2SO3可能被部分氧化为Na2SO4,如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误。(2分)
(1)组装装置之后,不能立即装入试剂,二应该是首先检验装置气密性。
(2)SO2属于大气污染物,需要尾气处理。由于SO2易溶于水,如果导管口直接插入溶液中,容易导致液体倒流,所以倒置的漏斗起防倒吸作用。
(3)在加热的条件下,浓硫酸能氧化单质铜,方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。再加热的条件下,水蒸气易挥发,所以利用长导管,起冷凝回流作用。
(4)加入双氧水是氧化亚硫酸钠的。加入氯化钡能产生硫酸钡沉淀,所以需要通过过滤、洗涤、干燥操作。硫酸钡是13.98g,物质的量是13.98g÷233g/mol=0.06mol,则参加反应的硫酸0.12mol,所以剩余硫酸是18mol/L×0.02L-0.12mol=0.24mol,浓度是0.24mol÷0.02L=12mol/L。即能与铜反应的硫酸的最低浓度是12mol/L。
(5)由于亚硫酸钠不稳定,易被氧化生成硫酸钠,所以如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误,因此必须加入双氧水。
(14分)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
略
某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。
图1 图2
(1)比较两实验装置,图2装置的优点是:
①能更好地吸收有毒气体SO2,防止其污染环境;
② 。(2)导气管e有两个主要作用:一是在反应过程中,因导管插入液面下,可起到“液封”作用阻止SO2气体逸出而污染环境;二是 。(3)能说明有SO2气体产生的实验现象是 。(4)反应一段时间后,用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
Ⅰ:只含有Fe3+;Ⅱ:只含有Fe2+;Ⅲ:既有Fe3+又有Fe2+。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性,选用如下试剂,填写下列空格:
E.NaOH溶液 F.淀粉KI溶液
G.H2O2溶液
正确答案
验证Ⅱ:取试样,先滴加少量的 (填试剂序号,下同),振荡,再滴加少量的 ,根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。反应的离子方程式是 ,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。验证III:步骤1.取试样,滴加少量的 (填试剂序号),溶液的颜色变 色,则试样中含有Fe3+。步骤2.再取适量的试样滴加到少量的 (填试剂序号),观察到的现象为 ,则试样中含有Fe2+。(1)便于控制反应的进行
(2)停止加热时,防止倒吸或平衡压强(凡答案合理均可)
(3)品红溶液褪色
(4)验证Ⅱ: C G H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
验证III:C(或F) 红(或蓝)
D 紫色褪去或变浅
(1)图2装置除多了一个吸收装置外,还有一根可抽动的铁丝,抓住不同点进行分析即可;(4)验证Ⅱ首先加入KCSN溶液,验证溶液中无Fe3+,然后再加入氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,进行鉴别,因为KMnO4溶液有颜色,所以不能作为此反应的氧化剂;验证III首先加入KCSN溶液验证溶液中有Fe3+,然后再验证溶液中的Fe2+,因为原溶液中有Fe3+,所以不能用把Fe2+氧化为Fe3+,滴加KCSN溶液进行鉴别的方法,所以只能用KMnO4溶液鉴别。
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