- 非金属及其化合物
- 共31702题
(8分)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。比Cl2更好。
⑴在ClO2的制备方法中,有下列两种制备方法:
方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O
用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水消毒,其主要原因是 。
⑵用ClO2处理过的饮用水(pH 5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2-)。
饮用水中的ClO2、ClO2-含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I-还原为ClO2-、Cl-的转化率与溶液pH的关系如下图所示。当pH≤2 .0时,ClO2-也能被I-完全还原为Cl-。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定;2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6 + 2NaI
①请写出pH≤2 .0时ClO2--与I-反应的离子方程式 。
②请完成相应的实验步骤:
步骤1:准确量取V mL水样加入到锥形瓶中。
步骤2:调节水样的pH为7.0~8.0。
步骤3:加入足量的KI晶体。
步骤4:加入少量淀粉溶液,用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V1mL。
步骤5: 。
步骤6:再用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
③根据上述分析数据,测得该饮用水中ClO2-的浓度为 mol·L-1(用含字母的代数式表示)。
正确答案
(8分)⑴方法二制备的ClO2中不含Cl2(2分)
⑵①ClO2-+4H++4I-=Cl-+2I2+2H2O(2分)
②调节溶液的pH≤2.0(2分) ③(2分)
略
二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气、氯化锰等,如图是制取并探究Cl2化学性质的装置图.
(1)写出圆底烧瓶中反应的化学方程式______.
(2)A中m管的作用是______;装置F的作用是______.
(3)若要得到干燥纯净的气体,则B中应盛放的试剂是______,C中应盛放的试剂是______.
(4)E中若装有FeCl2溶液,反应的离子方程式为______;E中若装有淀粉碘化钾溶液,能观察到的实验现象是______.
(5)实验中发现:浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气,稀盐酸与MnO2混合加热不生成氯气.针对上述现象,化学小组对“影响氯气生成的原因”进行了讨论,并设计了以下实验方案:
a.稀盐酸滴入MnO2中,然后通入HCl气体,加热
b.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入NaCl固体,加热
c.稀盐酸滴入MnO2中,然后加入浓硫酸,加热
d.MnO2与NaCl的浓溶液混合,加热
e.浓硫酸与NaCl固体、MnO2固体共热
①实验b的目的是______;实验c的目的是______.
②实验现象:a、c、e有黄绿色气体生成,b、d没有黄绿色气体生成.由此得出影响氯气生成的原因是______.
正确答案
(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
,注意稀盐酸和二氧化锰不反应.
故答案为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)只有有压强差时溶液才能从分液漏斗中流下,所以m管的作用是平衡气压,使分液漏斗中的液体顺利下滴;
氯气极易溶于氢氧化钠溶液而产生倒吸现象,为防止 倒吸,应有缓冲装置,所以F的作用是防止G中液体倒吸至E中.
故答案为:平衡气压,使分液漏斗中的液体顺利下滴;防止G中液体倒吸至E中.
(3)制取的氯气中混有氯化氢气体和水蒸气,氯化氢极易溶于水,氯气也能溶于水,所以不能用水除去氯化氢气体;氯气和 水反应生成盐酸和次氯酸,食盐水中含有氯离子,能抑制氯气的溶解,所以要想除去氯气中的氯化氢应饱和食盐水;浓硫酸常常干燥能和碱反应气体,故选浓硫酸.
故答案为:饱和食盐水(饱和NaCl溶液),浓硫酸.
(4)氯气有强氧化性,能把二价铁离子氧化为三价铁离子自身被还原为氯离子2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-; 能把碘离子氧化为碘单质,碘遇淀粉变蓝色,所以会看到无色溶液显蓝色.
故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-; 无色溶液显蓝色.
(5)①实验b:加入NaCl固体前后,溶液中浓度变化的离子是氯离子,所以探究的是氯离子浓度的影响;
实验c:加入浓硫酸前后,溶液中浓度变化的离子是氢离子,所以探究的是氢离子浓度的影响.
故答案为:探究Cl-浓度的影响;探究H+浓度的影响.
②由实验现象知,氢离子的浓度越大,越有氯气生成,氢离子的浓度越小,越没有氯气生成,由此得出影响氯气生成的原因是氢离子的浓度.
故答案为:H+浓度的大小.
(20分)氯气是一种重要的化工原料,自来水的消毒、农药的生产、药物的合成等都需要用到氯气。工业上通常采用电解法制氯气:观察下图,回答:
Ⅰ(1)若饱和食盐水中含有酚酞,通电后_____(填a或b)侧先变红。
(2)电解反应的化学方程式为__________________
Ⅱ某学生设计如下图所示的实验装置,利用氯气与潮湿的消石灰反应制取少量漂白粉(这是一个放热反应),据此回答下列问题:
(1) 在A装置中用固体二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气,反应化学方程式为 ,若在标准状态下收集到22.4升的氯气,则被氧化的HCl的物质的量是 。
(2) 漂白粉将在U形管中产生,其化学方程式是 。
(3) C装置的作用是 。
(4) 此实验所得漂白粉的有效成分偏低,该学生经分析并查阅资料发现,主要原因是在U形管中还存在两个副反应。
①温度较高时氯气与消石灰反应生成Ca(ClO3)2,为避免此副反应的发生,可采取的措施是 。
②试判断另一个副反应(用化学方程式表示) 。为避免此副反应的发生,可将装置作何改进 。
(5)家庭中使用漂白粉时,为了增强漂白能力,可加入少量的物质是 。
正确答案
略
(12分)工业上将纯净干燥的氯气通入到物质的量浓度为0.375mol/L的NaOH溶液中得到漂水。某同学在实验室利用下述实验装置探究Cl2性质并模拟制备漂水。
(1)配制470mL物质的量浓度为0.375 mol/L的NaOH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,请简述用饱和NaCl溶液除去Cl2中HCl气体的原理(用离子方程式表示,并配必要的文字说明)
。
(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_________________
_________________________________________。
(6)如果制得氯元素含量为10%的漂水溶液35.5g,那么其中含NaClO的物质的量为____mol。
正确答案
(12分)】
(1)500mL容量瓶(1分,不写规格不给分)
(2)干燥氯气 (2分)
(3)Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O (2分)
(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 (2分)
(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,由于烧杯中的水蒸气过来或纸条下端的水分子运动导致纸条上端湿润而褪色(3分)
(6)0.05(2分)
略
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60时反应制得。某学生拟有左下图所示的装置模拟制取并收集ClO2。
(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 。
(2)A必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、 ;B也必须添加温度控制装置,应该是 (选填“冰水浴”或“热水浴”)装置。
(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据右上图所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤:
① ;② ;③洗涤;④干燥。
(4)NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液,分别与足量FeSO4溶液反应时,消耗Fe2+的物质的量相同,从电子守恒的角度解释其原因是 。
ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了下列实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,稀释成100.00 mL试样;量取V1 mL试样加入到锥形瓶中;
步骤2:调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;
步骤3:加入淀粉指示剂,用c mol·L—1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知2 Na2S2O3 + I2 →Na2S4O6 + 2NaI)
(5)判断滴定终点的现象 。原ClO2溶液的浓度为 g / L(用步骤中的字母代数式表示)。
正确答案
(1)2KClO3+ H2C2O4 K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O (2分)
(2)温度计 冰水浴 (2分)
(3)蒸发结晶 趁热过滤 (2分)
(4)根据氧化还原反应过程中电子转移守恒,反应整个过程中氯元素最终为-1价,所以FeSO4所失去的电子数相等,消耗的FeSO4的量也相等。 (2分)
(5)加到最后一滴时,溶液的颜色突然由蓝色变为无色,且半分钟不变化(2分) 135cV2/V1(2分)
试题分析:(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,加热60℃,氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水,反应方程式为:2KClO3+H2C2O4=K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O;
(2)要控制温度必须使用温度计测量温度,在60℃时反应制得,应用水浴加热,可用烧杯(或水浴锅),二氧化氯的熔点较低,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行,所以应该采用冰水浴,故答案为:冰水浴; 烧杯(或水浴锅),温度计;
(3)根据信息NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据右上图所示的NaClO2的溶解度曲线,随着温度升高溶解度增大,因此请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤为蒸发结晶和趁热过滤。
(4)根据氧化还原反应过程中电子转移守恒,反应整个过程中氯元素最终为-1价,所以FeSO4所失去的电子数相等,消耗的FeSO4的量也相等。
(5)判断滴定终点的现象为滴定终点时,I2完全反应,溶液由蓝色变为无色,故答案为:蓝色变为无色且半分钟不变化;
(6)设原ClO2溶液的浓度为x,
20.(9分)有关物质存在如下图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质,G为紫黑色固体单质.实验室中,常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H。
请回答下列问题;
(1)反应①的化学方程式为 ;
(2)反应②的离子方程式为 ;
(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式 ;
(4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀.此沉淀的Ksp=7.1×10-9mol·L-3.将0.01 mol·L-1的D溶液与0.001 mol·L-1的Pb(NO3)2溶液等体积混合,你认为能否形成沉淀 (填“能”或“不能”),请通过计算说明 。
正确答案
略
某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。请按要求填空:
Ⅰ.探究氯气与氨气的反应
(1)为制取干燥氨气,可将装置C与________(填装置编号)连接;装置C中的烧瓶内固体宜选用________。
a.碱石灰 b.氯化钙 c.五氧化二磷 d.生石灰
(2)装置A、E、E连接可制取纯净、干燥的氯气,则两个E装置内的药品依次是________________。
(3)装置F可用于探究氯气与氨气(已知氯气与氨气可发生反应:3Cl2+2NH3===N2+6HCl)的反应。实验时打开弹簧夹1、3,关闭2,先向烧瓶中通入________,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体。实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子______________________________________________________________________________。
Ⅱ.探究某些物质的性质
(4)利用装置A、E,可设计实验比较Cl-和Br-的还原性强弱,能证明结论的实验现象是______________________________________________________。
(5)若利用装置A、E进行乙烯与溴水反应的实验,写出反应的化学方程式________________________________________________________________。
(6)将装置B、C分别与F相连后,进行H2S与SO2反应的实验。F的烧瓶中发生反应的化学方程式为______________________;F的烧杯所起的作用是________________________________________________________________。
正确答案
(1)D ad (2)饱和食盐水、浓硫酸
(3)氯气 取少量固体于试管中,加入适量浓NaOH溶液并加热,在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若湿润的红色石蕊试纸变蓝,[或用蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒放在试管口,若有白烟生成],证明固体中有NH4+
(4)装置E中的NaBr溶液变橙红色
(5)CH2==CH2+Br2―→Br—CH2—CH2—Br
(6)SO2+2H2S===3S↓+2H2O 吸收尾气
(1)制取NH3,可用浓氨水的分解制备,然后再用碱石灰或生石灰干燥,但不能用CaCl2,因为CaCl2可结合NH3生成CaCl2·8NH3。(2)制取干燥纯净的Cl2,可用饱和食盐水除HCl,再用浓H2SO4干燥Cl2。(3)应向烧瓶中先通Cl2,再通NH3,因为Cl2有颜色,便于观察;一开始若通NH3,由于弹簧夹3打开,容易形成喷泉。证明NH4+要注意“操作→现象→结论”,同时还要注意细节,如浓NaOH,加热,湿润等。(4)可利用Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,证明还原性Br->Cl-。(5)CH2==。(6)SO2+2H2S===3S↓+2H2O;F可用来吸收剩余的SO2或H2S。
浓硫酸在高中化学实验中有着很重要的作用
(1)①铜与浓硫酸反应实验时,发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色固体。倒去试管中的浓硫酸,将剩余固体(含少量浓硫酸)倒入盛有少量水的烧杯中,发现所得溶液为蓝色,黑色固体未溶解。过滤、洗涤后,向黑色固体中加入过量浓硝酸,黑色固体溶解,溶液呈蓝色,所得溶液加BaCl2溶液后有白色沉淀生成。则黑色固体中含有________元素。
②实验室利用浓硫酸分别与氯化钠固体和碘化钾固体加热反应制取所需物质,分析这两个反应中浓硫酸作用的异同点:_________________________________ 。
(2)探究浓硫酸的吸水性。某同学把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸(用10mL 98%的硫酸与10mL水配成)约20mL分别放入两个相同的大表面皿中,根据室温环境下实验的数据绘成的曲线如图。由右图曲线你能得到的实验结论有哪些?(写两点)______、_______________。
(3)苯与浓硝酸、浓硫酸制硝基苯的实验中,三种原料混合的顺序是_____________;要得到纯净的硝基苯,需经过:水洗 → 5%NaOH溶液洗涤 → 水洗 → 无水CaCl2干燥→________(填写操作),得到纯硝基苯。
(4)探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用。
问题提出:浓硫酸存在条件下酯化反应是否进行得更快。
设计实验:____________________。实验现象:___________________ 。
(5)浓硫酸与蔗糖反应的演示实验装置修改如下:实验时在大试管中先放入2g细小颗粒的蔗糖,滴加2—3滴碳酸钠浓溶液,再加入1.5mL 98%的浓硫酸,迅速塞紧带干燥管的单孔橡皮塞。可以看到,蔗糖迅速变黑,体积急剧膨胀,形成多孔海绵状固体物质——“黑面包”。分析实验效果更加明显的原因:____________________________________________________ 。
(6)苯分子等芳香烃化合物里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基(—SO3H)所取代的反应,称为磺化反应。浓硫酸有时也用SO3代替浓硫酸,其优点是____________________、__________________。(至少写出两点)
用浓硫酸吸收SO3可得发烟硫酸(H2SO4·SO3)。某化工厂用1.5m3 98.3%的浓硫酸(密度为1.84g/mL)吸收SO3形成发烟硫酸,再与水混合,可得到95%的硫酸(密度为1.79g/mL)________m3(保留2位小数)。
正确答案
(1)Cu、S;相同点均为难挥发性的酸,不同点后者还有强氧化性。
(2)98%硫酸和63.3%硫酸都具有吸水性; 98%硫酸吸水能力比63.3%硫酸强(吸水速度快、吸水量大)
(3)在浓硝酸中慢慢注入浓硫酸,摇匀冷却,在混合酸中慢慢滴入苯,使其混合均匀;蒸馏
(4)比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应进行的快慢;相同时间内有浓硫酸的反应收集到的油状物较多,无浓硫酸存在的反应几乎收集不到油状物。
(5)碳酸钠与浓硫酸反应及浓硫酸遇水均是放热过程,使体系温度升高,同时浓硫酸与碳酸钠反应产生二氧化碳使脱水后生成的炭更加疏松多孔。
(6)磺化时不生成水,废液少、反应快,三氧化硫用量可接近理论量。3.49 。
试题分析:
(1)①向黑色固体中加入过量浓硝酸,黑色固体溶解,溶液呈蓝色,证明溶液中含有Cu元素;向所得溶液加BaCl2溶液后有白色沉淀生成。证明溶液中含有SO42-,则又黑色固体中含有S元素。因此该固体中含有Cu、S量元素。
②浓硫酸与两种物质发生的反应为2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑;2NaI+2H2SO4(浓)
Na2SO4+2H2O+SO2↑+I2。在这两个反应中都利用了浓硫酸的难挥发性,不同的是后者还同时利用了它的强氧化性。
(2)由图中曲线能得到的实验结论有98%的硫酸和63.3%的硫酸都有吸水性;98%硫酸吸水能力比63.3%硫酸强;相同的时间98%的硫酸吸水量大;吸水相同量时98%的硫酸消耗时间短。
(3)在苯与浓硝酸、浓硫酸制硝基苯的实验中,酸的混合时与浓硫酸的稀释相似,即先加入密度小的物质,再加入密度大的物质。由于两种酸混合时放出大量的热,而苯的沸点较低,因此要等酸混合液冷却后再加入苯。故三种原料混合的顺序是在浓硝酸中慢慢注入浓硫酸,摇匀冷却,在混合酸中慢慢滴入苯,使其混合均匀;制得的硝基苯中含有硫酸、硝酸、水。要得到纯净的硝基苯,需经过水洗(除去大量的酸) → 5%NaOH溶液洗涤(中和剩余残留的少量的酸) → 水洗(除去表面的盐离子) → 无水CaCl2干燥(吸水)→最后蒸馏即可。
(4)设计实验:在两只相同的试管中分别加入等体积的无水乙酸、乙醇,然后向其中的一个试管中加入5ml的浓硫酸,把导气管通到盛有饱和Na2CO3溶液的试管中,要始终保持导气管管口在液面以上,给试管加热。观察在盛有饱和Na2CO3溶液的试管液面上油状物的多少及气味,比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应进行的快慢;结果发现:相同时间内有浓硫酸的反应收集到的油状物较多,无浓硫酸存在的反应几乎收集不到油状物。结论:浓硫酸存在条件下酯化反应进行得更快。浓硫酸在该反应中起催化剂、吸水剂的作用。
(5)碳酸钠与浓硫酸反应是放热反应;浓硫酸遇水也是个放热过程,这会使体系温度升高,温度升高,浓硫酸的氧化性增强,温度升高,化学反应速率加快;同时浓硫酸与碳酸钠反应产生二氧化碳可以使脱水后生成的炭更加疏松多孔。因此实验效果更明显。
(6)用SO3代替浓硫酸,可以减少水的产生,反应速率快,废物少.由发烟硫酸的化学式及元素在稀释过程在守恒可得:2×{(1.84×1.5×106×98.3%)÷98}=(1.79V×106×95%)÷98.整理可得V=3.49。
(14分)实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示:
(1)实验室可以用B或C装置制取氨气,如果用C装置,通常使用的药品是 。检查C装置气密性是否良好的操作方法是
。
若用B装置制取氨气,用化学方程式表示制取氨气的反应原理 。
(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,应选用的气体发生装置是 ,用离子方程式表示制取氯气的反应原理 。
(3)若用A装置与D装置相连制取收集X气体,则X可能是下列气体中的
①CO2 ②NO ③Cl2 ④H2
其中在D装置中连接小烧杯的目的是 。发生反应的离子方程式为 。
(4)下图是某同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是
正确答案
(14分)(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等);(2分)
将导气管末端插入水槽中,用酒精灯微热或用手捂圆底烧瓶,导气管末端有气泡产生,停止加热或松开手后,导气管末端上升一段稳定的液柱,则说明气密性良好。(2分)
(2分)
(2)C(1分) (2分)
(3)③(1分) 吸收尾气,防止产生污染。(1分)
(2分)(4)d(1分)
略
(10分)用广谱高效的二氧化氯(ClO2)替代液氯进行消毒,可避免产生对人体健康有害的有机氯代物。
(1)工业上,ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加硫酸酸化后反应制得,在该反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为 ▲ 。
(2)有效氯含量是含氯消毒剂的一个重要指标,有效氯含量的定义为:从HI中氧化出相同量的I2所需Cl2的质量与指定含氯消毒剂的质量之比,常用百分数表示。则ClO2的有效氯含量是 ▲ 。
(3)化学小组的同学欲对用ClO2消毒过的自来水进行氯元素含量的测定(假定ClO2全部转化为Cl-),他们进行了如下实验:向30.00 mL水样中加几滴K2CrO4溶液作指示剂,用0.001000 mol·L-1 AgNO3溶液滴定,当有砖红色Ag2CrO4沉淀出现时,达滴定终点,此时用去AgNO3溶液12.12 mL。
①水样中Cl-的物质的量浓度是 ▲ 。
②已知Ksp(AgCl) = 1.78×10-10,Ksp(Ag2CrO4) = 2.00×10-12。如在滴定终点时,测得溶液中CrO42-的浓度是5.000×10-3 mol·L-1。试计算此时溶液中Cl-的浓度是多少。
正确答案
共10分。
(1)2︰1(2分) (2)263%(或2.63)(2分)
(3)①4.04×10-4 mol·L-1(2分)
②当c(CrO42-) = 5.00×10-3 mol·L-1出现砖红色沉淀时:
由Ksp(Ag2CrO4)和 c(CrO42-)=5.00×10-3,得c(Ag+) = 2.00×10-5 mol·L-1(2分)
所以,c(Cl-) = 8.90×10-6 mol·L-1(2分)
略
氯气是一种重要的化工原料,在工农业生产、生活中有着重要的应用.请你根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.把氯气通入紫色石蕊溶液中,可以观察到的现象是:______;氯气与水反应生成次氯酸(HClO)具有杀菌作用,常用于自来水消毒.请写出氯气与水反应的离子方程式______
Ⅱ.某化学兴趣小组计划用氯气和氢氧化钠制取简易消毒液.
(1)其反应原理为:(用离子方程式表示)______.
(2)某同学帮助水质检测站配制500mL0.5mol.L-1NaOH溶液以备使用.
①该同学应称取NaOH固体______g
②上述实验需要的仪器除天平、药匙、烧杯、玻璃棒外,还必须用到的仪器有______、______.
③该配制实验两次用到玻璃棒,其作用分别是______、______.
④配制过程中出现以下情况,对所配溶液浓度有何影响(填“偏高”“偏低”“不影响”)
a、没有洗涤烧杯和玻璃棒______;
b、定容时俯视容量瓶瓶颈刻度线______.
⑤取上述配制的NaOH溶液______L才能与0.224L氯气(标准状况下)恰好完全反应.
(3)工业上常用廉价的石灰乳吸收工业氯气尾气制得漂白粉,用化学反应方程式可表示为______,漂白粉的有效成分是______.
正确答案
I.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,溶液中含有酸,紫色石蕊试液遇酸变红色,所以溶液呈现红色,但次氯酸有漂白性,所以溶液立即褪色,反应方程式为:Cl2+H2O=Cl-+ClO -+2H+,
故答案为:溶液先变红色后褪色,Cl2+H2O=Cl-+ClO -+2H+;
II.(1)氯气和氢氧根离子反应生成氯离子、次氯酸根离子和水,离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,
故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;
(2)①m=CVM=0.5mol/L×0.5L×40g/mol=10g,故答案为:10;
②根据各仪器的作用选取仪器,还需要配制溶液的500mL容量瓶,用于定容的胶头滴管,故答案为:500mL容量瓶、胶头滴管;
③玻璃棒有搅拌和引流的作用,故答案为:搅拌、引流;
④根据c=分析误差,
a、没有洗涤烧杯和玻璃棒,导致溶质的物质的量偏小,配制溶液浓度偏低;
b、定容时俯视容量瓶瓶颈刻度线,导致溶液体积偏小,配制溶液浓度偏高;
故答案为:偏低,偏高;
⑤根据Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O得,需要氢氧化钠的体积=×2÷0.5mol/L=0.04L,故答案为:0.04;
(3)氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,反应方程式为:Cl2+Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+H2O,漂白粉的有效成分是次氯酸钙,
故答案为:
Cl2+Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+H2O,次氯酸钙.
氯水是实验室常需临时配制的一种试剂。图甲所示的是实验室配制氯水时的一种常用装置,图乙是某化学实验小组自行设计的一种配制氯水的装置(图中的鼓气球是一种具有气体单向阀的可用于向瓶中鼓入空气的仪器)。
(1)氯水需临时配制的原因是 (用化学方程式表示)。
(2)图甲所示装置中,烧杯内的液体是 。
(3)用图乙所示装置中配制氯水时,操作步骤如下:
①关闭活塞2 ,打开分液漏斗上口的玻璃塞,再打开活塞1 ,将少量浓盐酸注入大试管内。
②关闭活塞1 ,盖上分液漏斗上口玻璃塞。浓盐酸和大试管内的高锰酸钾粉末反应产生氯气。
③轻轻摇动瓶A ,使氯气不断溶入水中。用图乙装置能在较短时间内得到饱和氯水。除了在摇动过程中增大了气体和水的接触面以外,另一个重要原因是 。
分液漏斗中的浓盐酸应分数次加入试管内。若一次加入太多的浓盐酸,可能引起的后果是 。
(4)配制氯水完成后,不必拆卸装置即可从瓶A 中取用少量氯水,方法是 。
正确答案
(1)2HClO2HCl+O2↑
(2)NaOH溶液
(3)氯气在瓶内产生较大压强,增大了氯气的溶解度 瓶内产生过多的氯气,瓶内压强过大会使瓶A的橡皮塞弹开
(4)打开活塞2,关闭活塞1,用鼓气球向瓶A中鼓入空气
(1)氯水中的次氯酸在光照、受热条件下会分解,所以氯水需临时配制。
(2)图甲是把氯气通过水来制取氯水,烧杯内应该盛装能够吸收氯气的NaOH溶液。
(3)在大试管中注入浓盐酸后,生成的氯气通过大试管上的小孔进入瓶A内与水反应,此时瓶A组成一个密闭装置,压强增大利于氯气的溶解。如果加入浓盐酸过多,反应过于剧烈,瓶A内压强过大,就可能使瓶口的橡皮塞弹开。
(4)取用氯水时可以打开活塞2,通过鼓气球向瓶内鼓入空气,瓶内气体压强增大,氯水就会通过导管流出。
下图是一位学生设计的实验室制取和收集氯气并验证其性质的装置图。
(1)找出在此装置图中出现的错误加以改正。
(2)实验过程中,在D装置中观察到的实验现象是 ;在E装置中观察到的实验现象是 ,反应的化学方程式是 ;
(3)F装置的作用是 ,反应的离子方程式是 。
正确答案
(1)稀盐酸改用浓盐酸。B应在A的左边。C中进气管应该长,排气管应该短。(每空1分,共3分。)
(2)溶液先变红后褪色;(2分) 有白色沉淀生成,Cl2+H2O =HClO +HCl
HCl+AgNO3=AgCl↓ +HNO3(每个答案1分,共3分。写总反应、写离子方程式都可)。
(3)吸收多余的氯气,防止污染环境,(1分) Cl2+2OH—=ClO—+Cl—+H2O(2分)
试题分析:(1)观察装置图中试剂和仪器,出现的错误有:制取Cl2反应物为MnO2和浓盐酸,把装置图中的稀盐酸改为浓盐酸;应先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去H2O,所以B应在A的左边;Cl2的密度大于空气,收集时进气管应该长,排气管应该短。
(2)Cl2通入石蕊溶液,酸性使石蕊变化,Cl2与H2O反应生成的HClO具有漂白性,使石蕊褪色;Cl2与H2O反应生成的HCl与AgNO3反应生成白色AgCl沉淀,化学方程式有2个,首先是Cl2与H2O反应生成HCl和HClO,然后是HCl与AgNO3反应生成AgCl沉淀和HNO3。
(3)NaOH能与Cl2反应,所以NaOH溶液的作用是吸收多余的氯气,防止污染环境;Cl2与OH‾反应生成Cl‾、ClO‾和H2O,配平可得离子方程式。2实验室制法的实验仪器和试剂及作用、实验现象的观察、方程式的书写。
下图是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置:
(几种气体的溶解度:常温常压下,1体积水可溶解CO2、Cl2、HCl分别为1、2、500体积)
(1)A是氯气发生装置,其中的离子反应方程式为 ;
(2)要将C装置接入B和D之间,正确的接法是a→______,______ →d。
(3)实验开始时,先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处酒精灯,连接上E装置。Cl2通过C瓶后再进入D。D装置的硬质玻璃管内盛有炭粉,发生氧化还原反应,其产物为两种气体,且体积比为1∶4。试写出D中发生反应的化学方程式 ,装置C的作用是 ;为了使C装置发挥更好的作用,可向烧杯中加入浓硫酸,加入浓硫酸的作用是
。
(4)在A、B、C、D、E装置中有一处需要改进,说明需要改进的理由并画出改进后的
装置图 。
(5)D处反应完毕后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有Cl2产生,此时B中的现象是 。
正确答案
(1)4H++2Cl-+MnO2 ="==" Mn2++2H2O+Cl2↑
(2)c b(1分)
(3)2Cl2+2H2O(g)+C ="==" 4HCl +CO2
吸收Cl2中的HCl气体,提供D处所需水蒸气;
浓硫酸稀释时放出大量的热,促进试管里的水蒸发,减少氯气的溶解。(1分)
(4)尾气的吸收需要改进,否则容易出现因为HCl气体的极易溶解导致倒吸现象的出现;
防倒吸装置均可,图略。
(5)瓶中液面下降,长颈漏斗内液面上升。
试题分析:(2)C装置是洗气装置,应长导管进气,短导管出气。
(3)C中盛放的水,可以吸收随氯气挥发出的HCl,但同时也会有水蒸气混入Cl2中,因此和碳单质反应时,水蒸气也会参与,根据原子守恒,产生的气体只能是HCl和CO2,。根据产物的体积之比,可写出方程式。
C有提供反应所需水蒸气的作用,加入的浓硫酸在稀释时会放出大量热,可促进试管中水的蒸发,同时可减少氯气的溶解。
(4)尾气中含有易溶于水的HCl,直接通入水中易发生倒吸,因此应改为防倒吸装置。
(5)关闭K后,多余的氯气进入B中,使B中压强增大,因此B中液面下降,长颈漏斗中液面上升。
为了证明在实验室制备Cl2的过程中会有水蒸气和HCl挥发出来,甲同学设计了如图所示的实验装置,按要求回答问题:
(1)请根据甲同学的意图,连接相应的装置,接口顺序:b接 , 接 , 接
。
(2)U形管中所盛试剂的化学式为 。
(3)装置③中CCl4的作用是 。
(4)乙同学认为甲同学实验有缺陷,不能证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种,为了确保实验结论的可靠性,证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种,乙同学提出在某两个装置之间再加装置⑤。你认为装置⑤应加在 之间(填装置序号)。瓶中可以放入 。
(5)丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置,只需将原来烧杯中的AgNO3溶液换成其他溶液。你认为可将溶液换成 ,如果观察到 现象,则证明制Cl2时有HCl挥发出来。
正确答案
(1)e f d c a(或f e d c a)(2) 无水CuSO4 (3)吸收Cl2
(4)③① 淀粉KI溶液 (5)紫色石蕊试液 紫色石蕊试液变红而不退色
试题分析:(1)先验证制备的氯气中是否含有水蒸气,然后除去氯气,再检验是否含有氯化氢,所以相应的装置接口连接顺序为b,e,f,d,c,a。
(2)无水硫酸铜与水反应生成蓝色五水硫酸铜晶体,可用来检验水,即U形管中所盛试剂的化学式为CuSO4。
(3)氯气易溶于四氯化碳溶液,可用来吸收氯气,防止干扰HCl检验。
(4)①装置用来检验HCl气体,为了确保实验结论的可靠性,应排除氯气的干扰,在③吸收氯气之后要检验氯气是否完全除去,根据氯气具有强氧化性的性质,可用湿润的淀粉KI试纸检验,如不变色,说明已经完全除去。
(5)HCl呈酸性,使紫色石蕊试液变红,Cl2使紫色石蕊试液先变红后褪色.若只变红不褪色,说明制Cl2时有HCl挥发出来。
点评:本题以氯气的制备和性质的检验为载体,考查学生对实验方案设计评价,题目综合性较强合,难度中等。答题时关键理清实验原理和目的及各装置的作用,有利于培养学生规范严谨的实验设计能力和创新思维能力。
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