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简答题

某同学设计如下实验装置用于制取纯净的无水FeCl3

(1)图中盛放浓盐酸的实验仪器的名称为______,A中发生反应的化学方程式为______

(2)各装置的正确连接顺序为:a→______________________________→c→______(填字母代号),

(3)装置E的作用是______,装置C的作用是______

(4)装置D中所发生反应的离子方程式为______

(5)装置A中,如果反应产生氯气的体积为2.24L(标准状况),则反应中被氧化的HCl的质量为______

正确答案

解:该实验目的是用Cl2和Fe反应制取FeCl3固体,实验室用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,因为要制取纯净干燥的FeCl3,所以生成的Cl2必须是干燥、纯净的,浓盐酸、水都具有挥发性,所以生成的Cl2中含有HCl、H2O,用饱和食盐水除去HCl、用浓硫酸干燥Cl2,氯气有毒,不能直接排空,应该用碱液吸收Cl2

(1)图中盛放浓盐酸的实验仪器的名称为分液漏斗,实验室用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,二者反应生成氯化锰、氯气和水,反应方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:分液漏斗;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;

(2)各装置的正确连接顺序为气体制备装置、洗气装置、干燥装置、氯化铁制备装置、尾气处理装置,所以其连接顺序是a→g→h→d→e→b→c→f,

故答案为:g;h;d;e;b;f;

(3)装置E的作用是吸收挥发出的HCl,装置C的作用是干燥气体,防止得不到干燥的氯化铁,故答案为:除去氯气中的氯化氢;干燥氯气;

(4)装置D中氯气和碱反应生成氯化物、次氯酸盐和水,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;

(5)装置A中,如果反应产生氯气的体积为2.24L(标准状况),其物质的量==0.1mol,根据Cl原子守恒计算反应中被氧化的n(HCl)=2n(Cl2)=2×0.1mol=0.2mol,被氧化m(HCl)=nM=0.2mol×36.5g/mol=7.3g,故答案为:7.3g.

解析

解:该实验目的是用Cl2和Fe反应制取FeCl3固体,实验室用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,因为要制取纯净干燥的FeCl3,所以生成的Cl2必须是干燥、纯净的,浓盐酸、水都具有挥发性,所以生成的Cl2中含有HCl、H2O,用饱和食盐水除去HCl、用浓硫酸干燥Cl2,氯气有毒,不能直接排空,应该用碱液吸收Cl2

(1)图中盛放浓盐酸的实验仪器的名称为分液漏斗,实验室用浓盐酸和MnO2加热制取Cl2,二者反应生成氯化锰、氯气和水,反应方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:分液漏斗;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;

(2)各装置的正确连接顺序为气体制备装置、洗气装置、干燥装置、氯化铁制备装置、尾气处理装置,所以其连接顺序是a→g→h→d→e→b→c→f,

故答案为:g;h;d;e;b;f;

(3)装置E的作用是吸收挥发出的HCl,装置C的作用是干燥气体,防止得不到干燥的氯化铁,故答案为:除去氯气中的氯化氢;干燥氯气;

(4)装置D中氯气和碱反应生成氯化物、次氯酸盐和水,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;

(5)装置A中,如果反应产生氯气的体积为2.24L(标准状况),其物质的量==0.1mol,根据Cl原子守恒计算反应中被氧化的n(HCl)=2n(Cl2)=2×0.1mol=0.2mol,被氧化m(HCl)=nM=0.2mol×36.5g/mol=7.3g,故答案为:7.3g.

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I.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂,生产工艺如图1:

已知:

①温度较低时:2KOH+Cl2→KCl+KClO+H2O

②温度较高时:6KOH+3Cl2→5KCl+KClO3+3H2O

③Fe(NO33+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平)

(1)该生产应在温度______的情况下进行(填“较高”或“较低”).

(2)请配平反应③并回答有关问题:

______Fe(NO33+______KClO+______KOH→______K2FeO4+______KNO3+______KCl+______H2O

当生成396克K2FeO4理论上需要______L Cl2(标况下),整个过程中转移的电子数目为______

(3)在“反应液I”中加KOH固体的目的是______

A.为下一步反应提供反应物

B.与“反应液I”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO

C.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率

D.使副产物KClO3转化为 KClO

II.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色、纯净的Fe(OH)2沉淀.应用如图2的电解实验可制得纯净的Fe(OH)2沉淀.两电极的材料分别为石墨和铁.

(1)a电极材料应为______,电极反应式为______

(2)电解液c可以是______.(填编号)

A.纯水    B.NaCl溶液    C.NaOH溶液    D.CuCl2溶液

(3)d是苯(C6H6),其作用为______

(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是______.(填编号)

A.改用稀硫酸做电解液       B.适当增大电源的电压

C.适当减小两电极间距离     D.适当降低电解液的温度

(5)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除在电极上可以看到气泡外,混合物中另一明显现象为______

正确答案

解:I.(1)由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3.由信息①可知,在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO.故选择低温较低,

故答案为:温度较低;

(2)反应③中铁元素从+3价升到+6价,氯元素从+1价降到-1价,根据化合价升降法及元素守恒可知反应方程式为:2Fe(NO33+3KClO+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O,根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,可得关系式2K2FeO4~3Cl2,396克 K2FeO4的物质的量为2mol,根据关系式可知氯气的物质的量为3mol,标况下体积为3mol×22.4mol/L=67.2L,反应③中铁元素从+3价升到+6价,2molK2FeO4转移的电子数目为6mol,

故答案为:2、3、10、2、6、3、5;67.2L;6mol;

(3)KOH和氯气反应生成KClO,除去未反应的氯气,且只有碱性条件下,铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性,

故答案为:A、B;

II.(1)制纯净的Fe(OH)2沉淀,则Fe为阳极,失去电子,a与电源正极相连,则a为阳极,发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+

故答案为:Fe;Fe-2e-=Fe2+

(2)纯水导电性太差,影响物质的制备,而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电,可生成Fe(OH)2沉淀,电解液为CuCl2溶液,发生Fe+CuCl2=Cu+CuCl2,则电解液c可选择BC,

故答案为:BC;

(3)苯的密度水的小,不溶于水,可隔绝空气,防止氢氧化亚铁被氧化,为防止氢氧化亚铁被氧化,

故答案为:隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化;

(4)短时间内看到白色沉淀,适当增大电源电压、适当缩小两电极间距离可增大反应的速率,而改用稀硫酸不能生成沉淀,降低温度反应速率减慢,

故答案为:B、C;

(5)反接电源时,电解方程式是2H2O2H2↑+O2↑,生成的O2会将Fe(OH)2氧化,其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,

故答案为:白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色.

解析

解:I.(1)由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3.由信息①可知,在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO.故选择低温较低,

故答案为:温度较低;

(2)反应③中铁元素从+3价升到+6价,氯元素从+1价降到-1价,根据化合价升降法及元素守恒可知反应方程式为:2Fe(NO33+3KClO+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O,根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,可得关系式2K2FeO4~3Cl2,396克 K2FeO4的物质的量为2mol,根据关系式可知氯气的物质的量为3mol,标况下体积为3mol×22.4mol/L=67.2L,反应③中铁元素从+3价升到+6价,2molK2FeO4转移的电子数目为6mol,

故答案为:2、3、10、2、6、3、5;67.2L;6mol;

(3)KOH和氯气反应生成KClO,除去未反应的氯气,且只有碱性条件下,铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性,

故答案为:A、B;

II.(1)制纯净的Fe(OH)2沉淀,则Fe为阳极,失去电子,a与电源正极相连,则a为阳极,发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+

故答案为:Fe;Fe-2e-=Fe2+

(2)纯水导电性太差,影响物质的制备,而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电,可生成Fe(OH)2沉淀,电解液为CuCl2溶液,发生Fe+CuCl2=Cu+CuCl2,则电解液c可选择BC,

故答案为:BC;

(3)苯的密度水的小,不溶于水,可隔绝空气,防止氢氧化亚铁被氧化,为防止氢氧化亚铁被氧化,

故答案为:隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化;

(4)短时间内看到白色沉淀,适当增大电源电压、适当缩小两电极间距离可增大反应的速率,而改用稀硫酸不能生成沉淀,降低温度反应速率减慢,

故答案为:B、C;

(5)反接电源时,电解方程式是2H2O2H2↑+O2↑,生成的O2会将Fe(OH)2氧化,其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,

故答案为:白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色.

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实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:

CH3CH2OHCH2═CH2

CH2═CH2+Br2→BrCH2CH2Br

可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚.用少量的溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示:

有关数据列表如下:

回答下列问题:

(1)在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是______;(填正确选项前的字母)

a.引发反应    b.加快反应速度     c.防止乙醇挥发   d.减少副产物乙醚生成

(2)在装置C中应加入______,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)

a.水    b.浓硫酸       c.氢氧化钠溶液       d.饱和碳酸氢钠溶液

(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是______

(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在______层(填“上”、“下”);

(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用______洗涤除去;(填正确选项前的字母)

a.水    b.氢氧化钠溶液    c.碘化钠溶液    d.乙醇

(6)若产物中有少量副产物乙醚.可用______的方法除去;

(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是______;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是______

正确答案

解:(1)乙醇在浓硫酸140℃的条件下,发生分子内脱水,生成乙醚,所以在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是减少副产物乙醚生成,故d正确,

故答案为:d;

(2)浓硫酸具有强氧化性,将乙醇氧化成二氧化碳,自身被还原成二氧化硫,二氧化碳、二氧化硫能和氢氧化钠溶液反应,所以装置C中为氢氧化钠溶液,

故答案为:c;

(3)乙烯和溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷为无色,则溴的颜色完全褪去时,该制备反应已经结束,

故答案为:溴的颜色完全褪去;

(4)1,2-二溴乙烷和水不互溶,1,2-二溴乙烷密度比水大,所以振荡后静置后产物应在分液漏斗的下层,

故答案为:下;

(5)常温下Br2和氢氧化钠发生反应:2NaOH+Br2═NaBr+NaBrO+H2O,

故答案为:b;

(6)1,2-二溴乙烷与乙醚的沸点不同,两者均为有机物,互溶,需要用蒸馏的方法将它们分离,

故答案为:蒸馏;

(7)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,否则会凝固而堵塞导管,

故答案为:避免溴的大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点(凝固点)低,过度冷却会凝固而堵塞导管.

解析

解:(1)乙醇在浓硫酸140℃的条件下,发生分子内脱水,生成乙醚,所以在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是减少副产物乙醚生成,故d正确,

故答案为:d;

(2)浓硫酸具有强氧化性,将乙醇氧化成二氧化碳,自身被还原成二氧化硫,二氧化碳、二氧化硫能和氢氧化钠溶液反应,所以装置C中为氢氧化钠溶液,

故答案为:c;

(3)乙烯和溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷为无色,则溴的颜色完全褪去时,该制备反应已经结束,

故答案为:溴的颜色完全褪去;

(4)1,2-二溴乙烷和水不互溶,1,2-二溴乙烷密度比水大,所以振荡后静置后产物应在分液漏斗的下层,

故答案为:下;

(5)常温下Br2和氢氧化钠发生反应:2NaOH+Br2═NaBr+NaBrO+H2O,

故答案为:b;

(6)1,2-二溴乙烷与乙醚的沸点不同,两者均为有机物,互溶,需要用蒸馏的方法将它们分离,

故答案为:蒸馏;

(7)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,否则会凝固而堵塞导管,

故答案为:避免溴的大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点(凝固点)低,过度冷却会凝固而堵塞导管.

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简答题

工业上SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:

提示:①已知在酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式.

②已知Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26

回答下列问题:

(1)SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是______,加入Sn粉的作用是______

(2)反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的离子方程式______

(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法______

(4)反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol•L-1,则应控制溶液pH

______

(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,请写出发生反应的离子方程式______

正确答案

解:SnCl2粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液,此时溶液中含有Sn2+、Sn4+,向其中加入Sn粉,Sn粉可以和H+发生反应,使溶液酸性减弱,调节了溶液pH值,另外Sn可以将被氧化生成的Sn4+还原成Sn2+,即防止Sn2+被氧化为Sn4+,过滤得SnCl2溶液,向其中加碳酸钠,将Sn元素以SnO形式沉淀,过滤洗涤得纯净的SnO,加稀硫酸,得SnSO4溶液,加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,制得SnSO4晶体,

(1)SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在平衡Sn Cl2+H2O⇌Sn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解;Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;

故答案是:抑制Sn2+水解; 防止Sn2+被氧化;

(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑,

故答案为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;

(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法是:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;

故答案为:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;

(4)根据 Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26=c(OH-2×c(Sn2+),将c(Sn2+)=1.0mol•L-1带人可得c(OH-)=10-13mol/L,c(H+)=0.1mol/L,故PH小于1,Sn2+完全沉淀;

故答案是:小于1;

(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,将Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O,

故答案为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O.

解析

解:SnCl2粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液,此时溶液中含有Sn2+、Sn4+,向其中加入Sn粉,Sn粉可以和H+发生反应,使溶液酸性减弱,调节了溶液pH值,另外Sn可以将被氧化生成的Sn4+还原成Sn2+,即防止Sn2+被氧化为Sn4+,过滤得SnCl2溶液,向其中加碳酸钠,将Sn元素以SnO形式沉淀,过滤洗涤得纯净的SnO,加稀硫酸,得SnSO4溶液,加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,制得SnSO4晶体,

(1)SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在平衡Sn Cl2+H2O⇌Sn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解;Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;

故答案是:抑制Sn2+水解; 防止Sn2+被氧化;

(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑,

故答案为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;

(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法是:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;

故答案为:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;

(4)根据 Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26=c(OH-2×c(Sn2+),将c(Sn2+)=1.0mol•L-1带人可得c(OH-)=10-13mol/L,c(H+)=0.1mol/L,故PH小于1,Sn2+完全沉淀;

故答案是:小于1;

(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,将Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O,

故答案为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O.

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实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:

CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O

CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br

可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚.用少量的溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据列表如下:

回答下列问题:

(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高170℃左右,其最主要目的是______

a.引发反应   b.加快反应速度    c.防止乙醇挥发      d.减少副产物乙醚生成

(2)判断该制备反应已经结束的最简单方法是______

(3)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在层______(填“上”、“下”).

(4)若产物中有少量副产物乙醚,可用的方法除去______

(5)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是______

正确答案

解:(1)乙醇在浓硫酸140℃的条件下,发生分子内脱水生成乙醚,2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O,要尽可能迅速地把反应温度提高170℃左右,其最主要目的是:减少副产物乙醚生成,

故答案为:d;

(2)溴水为橙黄色,乙烯和溴水发生加成反应反应为:CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br,生成的1,2-二溴乙烷为无色,溴的颜色完全褪去,表明该制备反应已经结束,

故答案为:溴的颜色完全褪去;

(3)1,2-二溴乙烷和水不互溶,1,2-二溴乙烷密度比水大,

故答案为:下;

(4)1,2-二溴乙烷与乙醚的沸点不同,两者均为有机物,互溶,用蒸馏的方法将它们分离,

故答案为:蒸馏;

(5)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,过度冷却会凝固而堵塞导管,

故答案为:避免溴大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点(凝固点)低,过度冷却会凝固而堵塞导管.

解析

解:(1)乙醇在浓硫酸140℃的条件下,发生分子内脱水生成乙醚,2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O,要尽可能迅速地把反应温度提高170℃左右,其最主要目的是:减少副产物乙醚生成,

故答案为:d;

(2)溴水为橙黄色,乙烯和溴水发生加成反应反应为:CH2=CH2+Br-Br→CH2Br-CH2Br,生成的1,2-二溴乙烷为无色,溴的颜色完全褪去,表明该制备反应已经结束,

故答案为:溴的颜色完全褪去;

(3)1,2-二溴乙烷和水不互溶,1,2-二溴乙烷密度比水大,

故答案为:下;

(4)1,2-二溴乙烷与乙醚的沸点不同,两者均为有机物,互溶,用蒸馏的方法将它们分离,

故答案为:蒸馏;

(5)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,过度冷却会凝固而堵塞导管,

故答案为:避免溴大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点(凝固点)低,过度冷却会凝固而堵塞导管.

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