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简答题

已知:①Br2与Cl2一样能氧化氨气.3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl

②镁条能在N2中燃烧生成黄绿色固体,遇水剧烈反应生成两种碱.

某化学学习小组设计下列装置来制取氨气并完成相关实验.

(1)实验步骤:

①点燃E处酒精灯;

②打开A中分液漏斗活塞;

③连接装置,检查装置气密性;

④通入惰性气体,排出装置内空气;

⑤装入各仪器药品.

其操作顺序是______.(填序号)

(2)A处固体CaO的作用是______

(3)写出B处反应方程式______

(4)C处亚硫酸钠的作用是:______(用文字及相关离子方程式叙述);

(5)能说明反应过程有N2生成的现象是______

(6)此装置不足之处是______

正确答案

解:(1)图示装置,A制取氨气,B制取氮气,C除去氮气中的Br2和NH3,因镁条能在N2中燃烧生成黄绿色固体,遇水剧烈反应生成两种碱,所以D干燥氮气,E为氮气和镁反应,据此分析,第一步③连接装置,检查装置气密性,第二步⑤装入各仪器药品;第三步④通入惰性气体,排出装置内空气,因氧气和镁能反应,干扰镁和氮气反应;第四步①点燃E处酒精灯;最后②打开A中分液漏斗活塞开始反应,

故答案为:③⑤④①②;

(2)氨水中存在平衡NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-,浓氨水易挥发,CaO固体与水反应放出大量的热,导致温度升高,使得氨气在水中的溶解度进一步减少,平衡向氨气逸出方向移动,以气体的形式逸出,制得氨气,

故答案为:CaO吸水且放出大量热,有利于氨气逸出;

(3)A装置制取氨气,通过B装置,B装置装有浓溴水,Br2与Cl2一样能氧化氨气.3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl,将氯换成溴即可得到B处反应方程式:3Br2+8NH3=N2+6NH4Br,

故答案为:3Br2+8NH3=N2+6NH4Br;

(4)C装置中装有亚硫酸钠,亚硫酸钠中+4价的硫具有还原性能和B装置中排出的多余的溴反应,Br2+SO32-+H2O=SO42-+2Br-+2H+,生成的酸可和氨气反应,H++NH3=NH4+,所以C装置的作用为除去氮气中的Br2和NH3

故答案为:除去氮气中混有少量的Br2和NH3,Br2+SO32-+H2O=SO42-+2Br-+2H+,H++NH3=NH4+

(5)E为氮气和镁反应的装置,只要有氮气生成3Mg+N2Mg3N2,Mg3N2为绿色固体,所以能说明反应过程有N2生成的现象是E中有黄绿色固体生成,

故答案为:E中有黄绿色固体生成;

(6)该装置是利用氨气进行相关的实验,氨气是大气污染物,需尾气处理装置,氮化镁遇水剧烈反应生成两种碱,而E装置排气部分无法阻止空气中的水蒸气进入,

故答案为:不能阻止空气中水蒸气进入,使生成物不纯,且产生氨气污染空气.

解析

解:(1)图示装置,A制取氨气,B制取氮气,C除去氮气中的Br2和NH3,因镁条能在N2中燃烧生成黄绿色固体,遇水剧烈反应生成两种碱,所以D干燥氮气,E为氮气和镁反应,据此分析,第一步③连接装置,检查装置气密性,第二步⑤装入各仪器药品;第三步④通入惰性气体,排出装置内空气,因氧气和镁能反应,干扰镁和氮气反应;第四步①点燃E处酒精灯;最后②打开A中分液漏斗活塞开始反应,

故答案为:③⑤④①②;

(2)氨水中存在平衡NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-,浓氨水易挥发,CaO固体与水反应放出大量的热,导致温度升高,使得氨气在水中的溶解度进一步减少,平衡向氨气逸出方向移动,以气体的形式逸出,制得氨气,

故答案为:CaO吸水且放出大量热,有利于氨气逸出;

(3)A装置制取氨气,通过B装置,B装置装有浓溴水,Br2与Cl2一样能氧化氨气.3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl,将氯换成溴即可得到B处反应方程式:3Br2+8NH3=N2+6NH4Br,

故答案为:3Br2+8NH3=N2+6NH4Br;

(4)C装置中装有亚硫酸钠,亚硫酸钠中+4价的硫具有还原性能和B装置中排出的多余的溴反应,Br2+SO32-+H2O=SO42-+2Br-+2H+,生成的酸可和氨气反应,H++NH3=NH4+,所以C装置的作用为除去氮气中的Br2和NH3

故答案为:除去氮气中混有少量的Br2和NH3,Br2+SO32-+H2O=SO42-+2Br-+2H+,H++NH3=NH4+

(5)E为氮气和镁反应的装置,只要有氮气生成3Mg+N2Mg3N2,Mg3N2为绿色固体,所以能说明反应过程有N2生成的现象是E中有黄绿色固体生成,

故答案为:E中有黄绿色固体生成;

(6)该装置是利用氨气进行相关的实验,氨气是大气污染物,需尾气处理装置,氮化镁遇水剧烈反应生成两种碱,而E装置排气部分无法阻止空气中的水蒸气进入,

故答案为:不能阻止空气中水蒸气进入,使生成物不纯,且产生氨气污染空气.

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简答题

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂.如图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程.

请回答下列问题:

(1)氯化铁有多种用途,请用离子方程式表示下列用途的原理.

①氯化铁做净水剂______

②用FeCl3溶液(32%~35%)腐蚀铜印刷线路板______

(2)吸收剂X的化学式为______;氧化剂Y的化学式为______

(3)碱性条件下反应①的离子方程式为______

(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品.该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4═K2FeO4+2NaOH,请根据复分解反应原理分析反应发生的原因______

(5)K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑.在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用______(填序号).

A.H2O                       B.稀KOH溶液、异丙醇

C.NH4Cl溶液、异丙醇        D.Fe(NO33溶液、异丙醇

(6)可用滴定分析法测定粗K2FeO4的纯度,有关反应离子方程式为:

①FeO42+CrO2-+2H2O═CrO42+Fe(OH)3↓+OH-

②2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O

③Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O

现称取1.980g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中,加入稍过量的KCrO2,充分反应后过滤滤液定容于250mL容量瓶中.每次取25.00mL加入稀硫酸酸化,用0.1000mol/L的(NH42Fe(SO42标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93mL.则上述样品中高铁酸钾的质量分数为______

正确答案

解:(1)①氯化铁为强酸弱碱盐,易水解,做净水剂是因为Fe3+水为Fe(OH)3胶体的缘故,原理为Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+

故答案为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+

②工业上常用FeCl3溶液腐蚀铜印刷线路板,是Fe3+氧化了Cu的缘故,反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

(2)吸收剂X的与Cl2反应的产物是FeCl3,X是FeCl2;Cl2与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl和水,其中NaClO能做氧化剂,则能氧化氯化铁的是次氯酸钠,所以Y为NaClO,

故答案为:FeCl2;NaClO;

(3)碱性条件下根据反应物和产物可知,反应①的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

故答案为:3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品,该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH,反应能发生的原因是K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;

故答案为:K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;

(5)K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,所以用碱液来洗涤,抑制水解,不引入新的杂质所以用稀KOH溶液(抑制水解平衡),异丙醇易挥发(减小溶解),

故选B;

(6)根据反应①②③可知:2FeO42-~~~~6Fe2+

                        1mol         3mol

                         n        0.1000mol/L×0.01893L          则n=6.31×10-4mol,

所以样品中高铁酸钾的质量分数为×100%=63.1%;

故答案为:63.1%.

解析

解:(1)①氯化铁为强酸弱碱盐,易水解,做净水剂是因为Fe3+水为Fe(OH)3胶体的缘故,原理为Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+

故答案为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+

②工业上常用FeCl3溶液腐蚀铜印刷线路板,是Fe3+氧化了Cu的缘故,反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

(2)吸收剂X的与Cl2反应的产物是FeCl3,X是FeCl2;Cl2与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl和水,其中NaClO能做氧化剂,则能氧化氯化铁的是次氯酸钠,所以Y为NaClO,

故答案为:FeCl2;NaClO;

(3)碱性条件下根据反应物和产物可知,反应①的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

故答案为:3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品,该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH,反应能发生的原因是K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;

故答案为:K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;

(5)K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,所以用碱液来洗涤,抑制水解,不引入新的杂质所以用稀KOH溶液(抑制水解平衡),异丙醇易挥发(减小溶解),

故选B;

(6)根据反应①②③可知:2FeO42-~~~~6Fe2+

                        1mol         3mol

                         n        0.1000mol/L×0.01893L          则n=6.31×10-4mol,

所以样品中高铁酸钾的质量分数为×100%=63.1%;

故答案为:63.1%.

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简答题

醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应如下,,实验装置如图所示.可能用到的有关数据如表:

合成反应:

在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸.b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃.

分离提纯:将馏出物倒入分液漏斗中依次用少量5%碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g.

回答下列问题:

(1)装置b的名称是______

(2)加入碎瓷片的作用是______,如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应该采取的正确操作是______(填正确答案标号)

A.立即补加     B.冷却后补加      C.不需补加       D.重新配料

(3)本实验中最容易产生的有机副产物为______

(4)在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的______(填“上口倒出”或“下口放出”).

(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是______

(6)本实验所得到的环己烯产率是______

正确答案

解:(1)装置b是冷凝环己烯的仪器,该仪器名称是冷凝管,

故答案为:冷凝器;    

(2)碎瓷片的存在可以防止在加热过程中产生暴沸现象,补加碎瓷片时需要待已加热的试液冷却后再加入,

故答案为:防止暴沸;B;     

(3)加热过程中,环己醇除可发生消去反应生成环己烯外,还可以发生取代反应,分子间发生脱水反应生成二环己醚,

故答案为:

(4)分液过程中,为避免上层液体被下层液体污染,上层液体从上口倒出,由于环己烯的密度比水的密度小,故应该从分液漏斗的上口倒出,

故答案为:上口倒出;

(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是利用无水氯化钙吸收产物中少量的水,

故答案为:吸收产物中少量的水;       

(6)最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g,环己醇为0.2mol,理论上可以得到0.2mol环己烯,其质量为16.4g,所以产率=×100%=×100%=61%,

故答案为:61%.

解析

解:(1)装置b是冷凝环己烯的仪器,该仪器名称是冷凝管,

故答案为:冷凝器;    

(2)碎瓷片的存在可以防止在加热过程中产生暴沸现象,补加碎瓷片时需要待已加热的试液冷却后再加入,

故答案为:防止暴沸;B;     

(3)加热过程中,环己醇除可发生消去反应生成环己烯外,还可以发生取代反应,分子间发生脱水反应生成二环己醚,

故答案为:

(4)分液过程中,为避免上层液体被下层液体污染,上层液体从上口倒出,由于环己烯的密度比水的密度小,故应该从分液漏斗的上口倒出,

故答案为:上口倒出;

(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是利用无水氯化钙吸收产物中少量的水,

故答案为:吸收产物中少量的水;       

(6)最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g,环己醇为0.2mol,理论上可以得到0.2mol环己烯,其质量为16.4g,所以产率=×100%=×100%=61%,

故答案为:61%.

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简答题

(2015秋•潍坊校级月考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂.其生产工艺如图:

已知:①2KOH+Cl2═KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)②6KOH+3Cl2═5KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高)

回答下列问题:

(1)该生产工艺应在______(填“温度较高”或“温度较低”)的情况下进行,在溶液I中加入KOH  固体的目的是______

(2)从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为______

(3)洗涤除去K2FeO4晶体表面的杂质,应选择的最佳试剂为(填代号)______

a.水       b.KOH溶液    c.饱和K2FeO4溶液    d.异丙醇

(4)目前,人们针对K2FeO4的稳定性进行了大量的探索,并取得了一定的进展.下列物质中可能提高化合物K2FeO4水溶液稳定性的是(填代号)______

a.亚硫酸钠     b.KOH  c.醋酸     d.Fe(NO32

(5)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质,写出该反应的离子方程式:______

(6)请你设计一个实验,用化学方法区分KClO溶液与KClO3溶液,写出实验简要步骤,观察到的现象和结论______

正确答案

解:(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,由工艺流程可知,第①步氯气过量,第③步需要碱性条件,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,为下一步反应提供反应物,

故答案为:温度较低;与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,为下一步反应提供碱性环境;

(2)反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,离子方程式为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,

故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(3)a.高铁酸钾在水溶液中不稳定生成碱,所以不能水洗涤,故a错误;

b.由于是在强碱性条件下反应制得,在KOH溶液中洗涤可以提高其稳定性,但能使高铁酸钾晶体损失,故b不选;

c.饱和K2FeO4溶液,高铁酸钾在水溶液中不稳定水解,故c不选;

d.异丙醇为有机溶剂,能洗涤除去K2FeO4晶体表面的杂质,且K2FeO4晶体不反应不损失,故d选;

故答案为:d;

(4)a.高铁酸钾具有氧化性,亚硫酸钠具有还原性,会被高铁酸钾氧化,所以不能提高高铁酸钾的稳定性,故a错误;

b.高铁酸钾在水溶液中不稳定,由于是在强碱性条件下反应制得,在溶液中加KOH可以提高其稳定性,故b正确;

c.高铁酸钾在水溶液中不稳定生成碱,与酸反应,加速其变质,故c错误;

d.加Fe(NO33不能提高溶液的碱性,所以不能提高高铁酸钾的稳定性,故d错误;

故答案为:b;

(5)高铁酸钾(K2FeO4)在水中形成Fe(OH)3胶体,该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价,其转移电子数为6,根据转移电子相等、电荷守恒配平方程式为4FeO42-+10H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-

故答案为:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-

(6)KClO溶液在溶液中电离出钾离子和次氯酸根离子,KClO3在溶液中电离出氯酸根离子和钾离子,用化学方法区分KClO溶液与KClO3溶液,可用次氯酸根离子的漂白性区分,取样,向两溶液里滴加适量稀硫酸酸化,再滴加品红溶液,能使品红褪色的是KClO溶液,

故答案为:取样,向两溶液里滴加适量稀硫酸酸化,再滴加品红溶液,能使品红褪色的是KClO溶液.

解析

解:(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,由工艺流程可知,第①步氯气过量,第③步需要碱性条件,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,为下一步反应提供反应物,

故答案为:温度较低;与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,为下一步反应提供碱性环境;

(2)反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,离子方程式为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,

故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(3)a.高铁酸钾在水溶液中不稳定生成碱,所以不能水洗涤,故a错误;

b.由于是在强碱性条件下反应制得,在KOH溶液中洗涤可以提高其稳定性,但能使高铁酸钾晶体损失,故b不选;

c.饱和K2FeO4溶液,高铁酸钾在水溶液中不稳定水解,故c不选;

d.异丙醇为有机溶剂,能洗涤除去K2FeO4晶体表面的杂质,且K2FeO4晶体不反应不损失,故d选;

故答案为:d;

(4)a.高铁酸钾具有氧化性,亚硫酸钠具有还原性,会被高铁酸钾氧化,所以不能提高高铁酸钾的稳定性,故a错误;

b.高铁酸钾在水溶液中不稳定,由于是在强碱性条件下反应制得,在溶液中加KOH可以提高其稳定性,故b正确;

c.高铁酸钾在水溶液中不稳定生成碱,与酸反应,加速其变质,故c错误;

d.加Fe(NO33不能提高溶液的碱性,所以不能提高高铁酸钾的稳定性,故d错误;

故答案为:b;

(5)高铁酸钾(K2FeO4)在水中形成Fe(OH)3胶体,该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价,其转移电子数为6,根据转移电子相等、电荷守恒配平方程式为4FeO42-+10H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-

故答案为:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-

(6)KClO溶液在溶液中电离出钾离子和次氯酸根离子,KClO3在溶液中电离出氯酸根离子和钾离子,用化学方法区分KClO溶液与KClO3溶液,可用次氯酸根离子的漂白性区分,取样,向两溶液里滴加适量稀硫酸酸化,再滴加品红溶液,能使品红褪色的是KClO溶液,

故答案为:取样,向两溶液里滴加适量稀硫酸酸化,再滴加品红溶液,能使品红褪色的是KClO溶液.

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用A、B、C三种装置都可制取溴苯.请仔细分析三套装置,然后回答下列问题:

(1)写出三个装置中都发生反应的化学方程式:____________

(2)B、C装置已连接好,并进行了气密性检验,也装入了合适的药品,接下来要使反应开始,对C应进行的操作是______,反应过程中,B中盛放硝酸银试管中观察到的现象是______

(3)A中存在加装药品和及时密封的矛盾,因而在实验中易造成的不良后果是:______

(4)通过以上反应得到粗溴苯后,要用如下的操作精制:

①蒸馏  ②水洗  ③用干燥剂干燥   ④10%NaOH溶液洗  ⑤水洗,正确的操作顺序是______(填下列选项).

A   ②④①⑤③B.②④⑤③①C.④②③①⑤

正确答案

解:(1)A、B、C三种装置都可制取溴苯,三个装置中都发生都会发生铁与溴的反应、苯与溴的取代反应

反应的化学方程式为2Fe+3Br2=2FeBr3

故答案为:2Fe+3Br2=2FeBr3

(2)反应需要铁做催化剂,要使反应开始,应向C中加入铁粉,即托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中;未被吸收的HBr进入硝酸银溶液,发生反应HBr+AgNO3=AgBr↓+HNO3,生成AgBr淡黄色沉淀,

故答案为:托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中;生成淡黄色沉淀;

(3)苯与溴都易挥发,并且有毒,苯与溴逸入空气会造成环境污染,

故答案为:Br2和苯的蒸气逸出,污染环境.

(4)产品精制,应先水洗,溶解混有的酸,再加入碱中和,然后水洗、干燥,最后蒸馏,故正确的顺序为②④⑤③①,

故答案为:B.

解析

解:(1)A、B、C三种装置都可制取溴苯,三个装置中都发生都会发生铁与溴的反应、苯与溴的取代反应

反应的化学方程式为2Fe+3Br2=2FeBr3

故答案为:2Fe+3Br2=2FeBr3

(2)反应需要铁做催化剂,要使反应开始,应向C中加入铁粉,即托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中;未被吸收的HBr进入硝酸银溶液,发生反应HBr+AgNO3=AgBr↓+HNO3,生成AgBr淡黄色沉淀,

故答案为:托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中;生成淡黄色沉淀;

(3)苯与溴都易挥发,并且有毒,苯与溴逸入空气会造成环境污染,

故答案为:Br2和苯的蒸气逸出,污染环境.

(4)产品精制,应先水洗,溶解混有的酸,再加入碱中和,然后水洗、干燥,最后蒸馏,故正确的顺序为②④⑤③①,

故答案为:B.

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