- 三氧化硫的物理性质
- 共739题
硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称保险粉,可用于照相业作定影剂,也可用于纸浆漂白
作脱氯剂等。实验室可通过如下反应制取:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2。
(1)用图所示装置制取Na2S2O3,其中NaOH溶液的作用是 。如将分液漏斗中的H2SO4改成浓盐酸,则三颈烧瓶内除Na2S2O3生成外,还有 (填化学式)杂质生成。
(2)为测定所得保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数,可用标准碘溶液进行滴定,反应方程式为2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
①利用KIO3、KI和HCl可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式: 。
②准确称取一定质量的Na2S2O3·5H2O样品于锥形瓶中,加水溶解,并滴加 作指示剂,滴定终点的现象是 。
③若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则测量的Na2S2O3·5H2O的质量分数会 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)本实验对Na2S的纯度要求较高,利用图所示的装置可将工业级的Na2S提纯。已知Na2S常温下微溶于酒精,加热时溶解度迅速增大,杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为:
①将已称量好的工业Na2S放入圆底烧瓶中,并加入一定质量的酒精和少量水;
②按图所示装配所需仪器,向冷凝管中通入冷却水,水浴加热;
③待烧瓶中固体不再减少时,停止加热,将烧瓶取下;
④趁热过滤;
⑤ ;
⑥将所得固体洗涤、干燥,得到Na2S·9H2O晶体。
正确答案
(1)吸收SO2尾气,防止污染空气 NaCl(或S,或NaCl、S)
(2)①IO3-+5I-+6H+= 3I 2+3H2O 淀粉
②溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
③偏低
(3)将所得滤液冷却结晶,过滤
试题分析:(1)实验中使用污染性气体SO2,防止其逸出污染空气,故用碱液吸收;浓盐酸引入了氯离子,故有NaCl杂质,还可能有硫元素的归中反应产物S;(2)①发生归中反应,IO+5I-+6H+=3I2+3H2O;有碘单质参与或生成的反应均用淀粉做指示剂;实验是用碘溶液滴定Na2S2O3·溶液,滴定前溶液为无色,滴定终点后碘与淀粉显蓝色,且要保证试剂充分反应故应让现象半分钟内不褪色;③该现象会有Na2S2O3没反应完全,导致碘标准液量偏少,计算出Na2S2O3也偏少,结果偏低;(3)根据信息提示Na2S提纯应在温度高的情况下溶解于酒精,趁热过滤除去杂质,然后冷却结晶过滤洗涤干燥得到纯净的产品。
为研究铜与浓硫酸的反应,某化学兴趣小组进行如下实验。
实验Ⅰ 反应产物的定性探究
实验装置如图所示。(固定装置已略去)
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)F烧杯中的溶液通常是 。
(3)实验过程中,能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是 。
(4)实验结束后,证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。
(5)为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断,还须进行一次实验。实验方案为 。
实验Ⅱ 反应产物的定量探究
(6)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,经查阅文献获得下列资料。
资料1:
资料2:X射线晶体分析表明,铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。仅由上述资料可得出的正确结论是 __。
a.铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个
b.硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质
c.该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L-1
d.硫酸浓度越大,黑色物质越快出现、越难消失
(7)为测出硫酸铜的产率,将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液,取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡,以淀粉溶液为指示剂,用b mol·L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2,3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL。若反应消耗铜的质量为a g,则硫酸铜的产率为 _。(已知:2Cu2++4I-=2CuI+I2,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)
正确答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液等)
(3)D装置中黑色固体颜色无变化,E中溶液褪色
(4)将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁(或玻璃棒)缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,看溶液是否变蓝
(5)使用上述装置,不放入铜丝进行实验,观察无水硫酸铜是否变蓝
(6)abd (7)%
(1)反应的还原产物为SO2;(2)该实验尾气为SO2,可以用强碱或者强氧化剂溶液吸收;(3)要证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素则需证明A中还原产物为SO2而非H2,产物为SO2则D中黑色固体颜色不变,E中品红溶液会褪色;(4)若含有Cu2+则溶于水显蓝色;(5)对比实验中,不加入铜丝则反应不会发生,由现象可以判断反应外的因素对实验是否存在影响;(6)生成物可能不止一种,则反应可能不止一个,a项正确;硫酸浓度越低,黑色物质出现的温度越高,消失的温度越低,则硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质,b项正确;只要控制在合适的温度,浓硫酸浓度小于15 mol/L也可与铜反应,c项错误;硫酸浓度越大,黑色物质出现温度越低,消失温度越高,d项正确;(7)滴定反应溶液中铜离子的物质的量为 mol,滴定I2消耗的Na2S2O3的物质的量为
mol,可知反应生成的I2的物质的量为
mol,反应生成的Cu2+的物质的量为
mol,则CuSO4的产率为
%。
硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一,反应原理为:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2(该反应△H>0)。某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O流程如下。
(1)吸硫装置如图所示。
①装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率,B中试剂是 ,表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液 。
②为了使SO2尽可能吸收完全,在不改变A中溶液浓度、体积的条件下,除了及时搅拌反应物外,还可采取的合理措施是 、 。(写出两条)
(2)假设本实验所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH,设计实验方案进行检验。(室温时CaCO3饱和溶液的pH=10.2)
限选试剂及仪器:稀硝酸、AgNO3溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管
(3)Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂,测定其浓度的过程如下:准确称取a g KIO3(化学式量:214)固体配成溶液,加入过量KI固体和H2SO4溶液,滴加指示剂,用Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL。则c(Na2S2O3)=_________mol·L-1。(只列出算式,不作运算)
已知:Cr2O72-+6I-+14H+= 2Cr3++3I2+7H2O 2S2O32-+I2=S4O62-+2I-
(4)某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的Na2S2O3浓度可能 (填“无影响”、“偏低”或“偏高”),原因是 。
正确答案
(1)①品红、溴水或KMnO4溶液;溶液颜色很快褪色或指出相应试剂的正确颜色(红色、黄色等)很快褪色也可得分。 (2分,每个1分)
②增大SO2的接触面积、控制SO2的流速、适当升高温度(答其中二条即可)(4分,每个2分)
(2)(8分,每个2分)
(3)6000a/214V 或3000a/107V (其它正确答案也给分) (2分)
(4)偏高;4I—+4H++O2=2I2+2H2O
试题分析:(1)①由于SO2具有还原性、漂白性,因此若 装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率,则B中试剂可以是品红、溴水或KMnO4溶液,表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液溶液颜色很快褪色。
②要使SO2尽可能吸收完全,在不改变A中溶液浓度、体积的条件下,除了及时搅拌反应物外,还可采取的合理措施是增大SO2的接触面积、控制SO2的流速、适当升高温度等。
(2)氯离子的检验可以利用硝酸酸化的硝酸银溶液;由于饱和碳酸钙溶液的pH=10.2,所以可以先进入氯化钙溶液,然后测量溶液的pH值进行对比即可,因此答案为:
(3)ag硝酸钾的物质的量是mol,则根据反应式IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O、2S2O32-+I2=S4O62-+2I-可知:IO3-~~~~~6S2O32-
1mol 6mol
mol
mol×6
所以c(Na2S2O3)=mol/L=
mol/L
(4)由于碘离子易被氧化:4I—+4H++O2=2I2+2H2O,因此如果第三步滴速太慢,则导致消耗的硫代硫酸钠溶液的体积增加,从而导致其浓度偏高。
工业废水随意排放会造成严重污染,根据成分不同可采用不同的处理方法。
(1)电池生产工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
②FeS高温煅烧产生的SO2气体通入下列溶液中,能够产生沉淀的是 (填序号)
③若将足量SO2气体通入0.2 mol·L-1的NaOH溶液,所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
(2)采用电解法处理含有Cr2O72-的酸性废水,在废水中加入适量NaCl,用铁电极电解一段时间后,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,从而降低废水中铬元素的含量。若阳极用石墨电极则不能产生Cr(OH)3沉淀,用必要的化学语言说明原因___________________。
(3)废氨水可以转化成氨,氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图,产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作 极(填“正”“负”“阴”或“阳”),其电极反应式为 ;T℃下,某研究员测定NH3·H2O的电离常数为1.8×10-5,NH4+的水解平衡常数为1.5×10-8(水解平衡也是一种化学平衡,其平衡常数即水解常数),则该温度下水的离子积常数为 ,请判断T 25℃(填“>”“<”“=”)。
正确答案
(1)①FeS(s)+Cu2+(aq)=" CuS(s)+" Fe 2+(aq)
②A C D
③c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。
(2)因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe2+,将溶液中Cr2O72-还原为Cr3+,Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O。若改用石墨电极,阳极产生的是Cl2,不能将Cr2O72-还原为Cr3+。
(3)负 2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O 2.7×10-13;>
试题分析:(1) FeS尽管难溶,也有一定的溶解度,在溶液中存在着沉淀溶解平衡:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq) ,由于Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2>>Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2,所以当溶液中含有Cu2+时,Cu2+就会与FeS电离产生的S2-结合产生更难溶的沉淀CuS。Cu2++ S2-=CuS↓,FeS再溶解电离,产生的S2-再反应变为CuS沉淀。最终能够把溶液中的Cu2+完全沉淀除去。反应的两种方程式为:①FeS(s)+Cu2+(aq)=" CuS(s)+" Fe 2+( aq). ② SO2+H2O=H2SO3,溶液显酸性。A.当向其中加入Ba(NO3)2时,也就相当于存在硝酸。硝酸有强氧化性,能把H2SO3氧化产生H2SO4.故会产生BaSO4沉淀。正确。B.假如能与BaCl2发生反应,则反应的方程式为:B.BaCl2+ SO2+H2O=BaSO3↓+2HCl. BaSO3能与HCl发生反应,所以在酸性环境不存在。即该反应是不能发生的。换句话说就是不能发生反应产生沉淀。C.酸性氧化物SO2能与碱发生反应:Ba(OH)2+ SO2=BaSO3↓+ H2O.正确。D.首先发生反应:2NH3+ SO2+H2O= (NH4)2SO3,然后发生:(NH4)2SO3+BaCl2= BaSO3↓+ 2NH4Cl .正确。因此选项为A、C、D。③由于SO2足量。所以反应的方程式为:SO2+NaOH=NaHSO3。NaHSO3=Na++HSO3-。HSO3-在溶液中存在电离平衡HSO3-
H++SO32-和水解平衡HSO3-+ H2O
H2SO3+OH-。电离使溶液显酸性,水解使溶液显碱性。因为所得溶液呈酸性,所以电离大于水解。c (H+)>c(OH-).在溶液中除了存在水解平衡外还存在H2O
H++OH-,SO32-只有HSO3-电离产生,所以c (H+)>c(SO32-)。电解质的电离程度:HSO3-> H2O。因此c(SO32-)> c(OH-)。无论HSO3-是电离还是水解都要消耗,所以c(Na+)>c(HSO3-).因此溶液中各种离子的浓度关系为:c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。(2) 用铁电极电解一段时间后, Fe(OH)3沉淀生成,说明Fe与电源的正极相连接,作阳极,被氧化发生还原反应:Fe-2e-=Fe2+.产生的Fe2+有还原性,能将溶液中Cr2O72-还原为Cr3+,二者发生的反应为:Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3+与Fe3+水解产生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,从而可以降低废水中铬元素的含量。若阳极用石墨电极,则电极本身不参加反应,是溶液中的Cl-失去电子。在阳极产生的是Cl2,就不能将Cr2O72-还原为Cr3+。(3)氨设计成碱性燃料电池,产生的X气体可直接排放到大气中。则X为N2,a电极作负极,电极反应为2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O。通入空气的电极为正极,发生反应:O2+4e-+2H2O=4OH-。NH3·H2O
NH4++OH-,
- NH4++ H2O
H+ + NH3·H2O,
.将两式相乘,可得
。c (H+)·c(OH-)=K(电离) ·K(水解) ·c(H2O)="Kw." 所以在该温度下水的离子积常数Kw=2.7×10-13.水是弱电解质,升高温度,促进水的电离,水电离产生的离子浓度增大,水的离子积常数也增大。由于2.7×10-13>1.0×10-14.所以温度高于25℃。2的除去方法、含有Cr2O72-的酸性废水的电解法处理、原电池的反应原理及电极式的书写、弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡、水的离子积常数的计算的知识。
某校化学兴趣小组设计了图示实验装置(图中省略了夹持仪器)来测定某铁碳合金中铁的质量分数,并探究铁与浓硫酸的反应。
(1)m克铁碳合金中加入过量浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象,其原因是①常温下碳与浓硫酸不反应;② 。
(2)写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式 。
(3)B中的现象是: ;
C的作用是: 。
(4)待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重,E增重bg。则铁碳合金中铁的质量分数为 (写含m、b的表达式)。
⑸反应一段时间后,用滴管吸取A中的溶液滴入到适量水中作为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
A:只含有Fe3+;B:只含有Fe2+;C: 。
验证C的实验方法是
。
正确答案
(1) 常温下Fe遇浓硫酸发生钝化 (1分)
(2) C + 2H2SO4(浓) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O(2分)
(3) 品红溶液褪色,或“颜色变浅” (1分) 除尽反应产物中的SO2气体 (1分)
(4)(11m-3b)/11m (2分)
⑸既有Fe3+又有Fe2+ (1分)
取试样少许于试管中,先滴加少量的KSCN溶液,振荡后溶液显红色证明有Fe3+ (1分);再取试样少许于另一支试管中,滴加少量的酸性KMnO4溶液,若浅红色褪去,证明溶液中含有Fe2+(1分)。 (2分,检验Fe3+ 1分,检验Fe2+ 1分)
试题分析:(1)依据铁在常温下在浓硫酸中钝化,碳和浓硫酸需要加热反应分析可知,往铁碳合金中加入浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象。
(2)碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,则化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,
(3)气体中含有二氧化硫,通过品红溶液会褪色,通过高锰酸钾溶液可以除去二氧化硫,避免干扰二氧化碳的测定。
(4)根据CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,E增重b g,可算出碳的质量有 g,则铁的质量分数:
(5)由A、B假设可推出C假设为:既有Fe3+又有Fe2+;可用KSCN检验Fe3+、然后用酸性KMnO4溶液检验Fe2+。
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