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四川省2024届高考化学一轮复习模拟题精选练习-14水溶液中的离子反应和平衡(实验题)
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这是一份四川省2024届高考化学一轮复习模拟题精选练习-14水溶液中的离子反应和平衡(实验题),共35页。试卷主要包含了实验题等内容,欢迎下载使用。
四川省2024届高考化学一轮复习模拟题精选练习-14水溶液中的离子反应和平衡(实验题)
一、实验题
1.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]俗称莫尔盐,是一种常见的补血剂,石室中学2023届的同学们分小组制取了莫尔盐晶体并对其热分解产物进行了探究。
I.莫尔盐晶体的制备
(1)用如图1的装置制备FeSO4。
①废铁屑需要先进行碱煮,目的是 。
②加入的废铁屑需过量,除废铁屑不纯外,主要原因是 。
③用离子方程式解释C中所盛试剂的作用: 。
(2)反应结束后趁热过滤,向滤液中加入H2SO4调节pH在1~2,迅速加入一定质量的(NH4)2SO4固体,在70~80℃条件下溶解后,趁热倒入50mL乙醇中,析出莫尔盐晶体。乙醇的作用为 。
II.莫尔盐晶体热分解产物探究
查阅文献得知:莫尔盐隔绝空气加热至500℃时可完全分解,产物复杂。
[提出猜想]
(3)莫尔盐晶体受热分解,同学们认为分解产物可能有以下几种情况:
A.FeO、NH3、SO3、H2O
B.FeO、NH3、SO2、H2O
C.Fe2O3、NH3、SO3、H2O
D.FeO、N2、SO2、H2O
E.Fe2O3、NH3、SO3、SO2、H2O
F.Fe2O3、NH3、SO3、SO2、N2、H2O
经认真分析,通过推理即可确定猜想 (填序号)不成立。
[实验探究]
(4)甲组同学设计如图2的实验装置,观察到A中固体逐渐变为红棕色,B中白色固体变蓝,D中酚酞溶液变红色,由此可知莫尔盐分解的产物中有H2O、 (填化学式)。进一步实验证实A中充分反应后的固体残留物中不含FeO,操作方法及实验现象:取少量A中固体残留物于试管中, 。
(5)乙组选用甲组实验中的装置A和图3所示的装置进行实验,验证了莫尔盐分解的产物中还有SO2、SO3和N2。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序(用装置的字母表示)为A、E、 。(各装置中试剂均足量)
②实验中,准确称量莫尔盐7.8400g,加热充分反应后,测得装置A中固体残留物的质量为1.6000g,装置F中生成白色沉淀的质量为5.8250g。写出该条件下莫尔盐受热分解的化学方程式: 。(已M[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]=392g•mol-1,分解产物被充分吸收,不考虑其损失)
2.(2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测)甘氨酸亚铁是营养性饲料添加剂。实验室利用FeCO3与甘氨酸(H2NCH2COOH)制备甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe] (M=204g/mol), 实验装置如图所示(夹持和加热仪器已省略)
只查阅资料:
①甘氨酸易溶于水,微溶于乙醇。
②甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇。
③柠檬酸易溶于水和乙醇,具有较强的还原性。
实验过程:
I.装置C中盛有17.4gFeCO3和200mL1.0mol·L-1甘氨酸溶液。实验时,先打开活塞a,待装置C中空气排尽后,再向三颈烧瓶中滴加柠檬酸溶液,加热。
II.经过一系列操作得到产品。
(1)A装置的特点是“随开随用、随关随停”,下列实验中可利用该装置制备的气体是 (填序号)。
①二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
②锌粒与稀硫酸反应制备氢气
③亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制备二氧化硫
④硫化亚铁(FeS)固体与稀盐酸反应制备硫化氢
(2)过程1中,先打开活塞a,待 时 说明装置c中空气排尽,再向三颈烧瓶中滴加柠檬酸溶液,加热。仪器b的名称 。
(3)过程I中,加入柠檬酸可促进FeCO3溶解并调节溶液pH,体系pH与甘氨酸亚铁产率的关系如图。由图象可知pH过低或过高均会导致产率下降,写出pH过低时有关的离子方程式 。
柠檬酸除了可以促进FeCO3溶解并调节溶液pH外,还可以 。
(4)完成过程II的实验操作:反应结束后过滤,将滤液进行蒸发浓缩加入 、过滤、洗涤、干燥。
(5)已知浓度为0.1mol·L-1的甘氨酸亚铁溶液的导电能力远小于0.1mol·L-1的FeSO4溶液的导电能力,其原因可能是 。
(6)最终得到的产品质量为16.32g,该实验产率为 % (保留2位有效数字)。
3.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)NCl3可用于面粉的漂白和杀菌。已知:NCl3为黄色油状液体,在热水中易水解,熔点为-40°C,沸点为70°C,95°C以上易爆炸。实验室可用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3所用装置如下:
完成下列填空:
(1)仪器a的名称是 。D装置盛装的物质是 ,D装置的作用是_ 。
(2)NCl3水解的反应液有漂白性,写出NCl3水解的化学方程式: 。
(3)向NH4Cl溶液中通入过量Cl2,B装置中反应的化学方程式为 ,待反应至油状液体不再增加,关闭A、B装置间的止水夹,控制水浴加热的温度范围为 ,将产品NCl3蒸出。
待反应结束,为测定溶液中残留的NCl3的物质的量浓度,进行如下操作:
i.取仪器a中的反应液25.00mL,加入过量饱和Na2SO3溶液充分反应后,再加入过量30%的NaOH溶液,微热。
ii.用25.00mL0.050mol·L-1的稀硫酸吸收产生的NH3,得到溶液A。
iii.用0.100mol·L-1的NaOH标准溶液滴定溶液A至滴定终点,消耗VmLNaOH标准溶液。
(4)滴定至终点时溶液中溶质仅有(NH4)2SO4和Na2SO4,滴定过程中水的电离程度_ (填序号)。
a.先增大后减小 b.先减小后增大 c.增大 d.减小
(5)用含V的代数式表示溶液中残留的NCl3的物质的量浓度为 mol·L-1。
4.(2022·四川成都·校考模拟预测)磁性Fe3O4纳米粒子(粒径1~100nm)因其独特的物理化学性质如电学特性、磁学特性等引起广泛的研究。通过共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法如下:
I.连接好如图装置;
I.取10 mL0.5mol/LFeSO4,溶液和20mL0.5 mol/LFeCl3溶液于反应容器B,并向装置中通入N2;
III.在不断搅拌的条件下,向混合溶液中逐滴加入60mL12 mol/L的氨水,溶液中逐渐出现黑色物质;
IV.充分反应后,从混合液中分离出纳米粒子,并反复洗涤干燥后得到磁性Fe3O4纳米粒子。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 ,反应容器B的最佳规格为 (填序号)。
a.100 mL b.250 mL c.500 mL
(2)生成磁性Fe3O4纳米粒子的离子方程式为 。
(3)实验过程中通入N2的目的是 。
(4)从反应后的混合液中分离出Fe3O4纳米粒子,最简便的方法是 (填序号);用水洗涤Fe3O4纳米粒子后,需要用无水乙醇洗涤,其原因是 。
a.磁分离 b.过滤 c.分液
(5)产物中混杂的Fe2O3会降低纳米粒子的磁性,为了测定产品中Fe2O3的含量,采取如下实验方法:
准确称取0.3120g产品于锥形瓶中,用稀硝酸充分浸取,再加热使过量的硝酸全部逸出,冷却后加入足量KI溶液充分混合反应后,用0.2000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至溶液颜色明显变浅,加入几滴淀粉溶液,继续滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液的体积为20.00mL。
已知滴定过程中发生反应的离子方程式为I2+2S2O = 2I—+S4O。
①滴定终点的现象为 。
②所取样品中Fe2O3的质量为 g(结果保留4位小数);若加入KI溶液的量不足,则会导致测定结果 (填 “偏高”“偏低”或“不变”)。
5.(2022·四川遂宁·射洪中学校考模拟预测)碱式氯化铜 [Cum(OH)xCly]为绿色或墨绿色的结晶性粉末,难溶于水,溶于稀酸和氨水,在空气中十分稳定。
Ⅰ.模拟制备碱式氯化铜。向CuCl2溶液中通入NH3,同时滴加稀盐酸,调节pH至5.0~5.5,控制反应温度于70~80℃,实验装置如图所示(部分夹持置已省略)。
(1)实验室利用装置B制备NH3,圆底烧瓶中盛放的固体药品可能是 (填名称);仪器b的作用是 。
(2)反应过程中,在装置A中除观察到溶液蓝绿色褪去外,还可能观察到的现象是 。
(3)若滴入稀盐酸过量会导致碱式氯化铜的产量 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)反应结束后,将装置A 中反应容器内的混合物过滤,滤渣经提纯得产品无水碱式氯化铜;从滤液中还可以获得的一种副产品,该副产品的用途是 (写出一种即可)。
Ⅱ.无水碱式氯化铜组成的测定。称取产品12.87 g,加稀硝酸溶解,并加水定容至500 mL,得到待测液。
(5)铜的测定:取50mL待测液,加入足量的氢氧化钠,经过滤,洗涤,低温烘干,称量得到的蓝色固体质量为1.176g。则称取的样品中n(Cu2+)为 mol。
(6)采用沉淀滴定法测定氯,步骤如下:
a.准确量取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入20ml 0.2 mol/L AgNO3溶液,充分反应;
b.向其中加入少量硝基苯,使沉淀表面被有机物覆盖;
c.加入指示剂NH4Fe(SO4)2,用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液;
d.重复实验操作三次,消耗0.1 mol/L NH4SCN溶液的体积平均为10.00 mL。
已知Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12
其中加入硝基苯的作用是 。
(7)根据上述实验结果可推知该碱式氯化铜的化学式为 。
6.(2022·四川成都·树德中学校考模拟预测)碱式氯化铜[Cum(OH)xCly]为绿色或墨绿色的结晶性粉末,难溶于水,溶于稀酸和氨水,在空气中十分稳定。
I.模拟制备碱式氯化铜。向CuCl2溶液中通入NH3,同时滴加稀盐酸,调节pH至5.0~5.5,控制反应温度于70~80℃,实验装置如图所示(部分夹持置已省略)。
(1)实验室利用装置B制备NH3。仪器b的作用是 。
(2)反应过程中,在装置A中除观察到溶液蓝绿色褪去外,还可能观察到的现象是 。
(3)若滴入稀盐酸过量会导致碱式氯化铜的产量 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)反应结束后,将装置A中反应容器内的混合物过滤,滤渣经提纯得产品无水碱式氯化铜;从滤液中还可以获得的一种副产品,该副产品的用途是 (写出—种即可)。
II.无水碱式氯化铜组成的测定。称取产品12.87g,加稀硝酸溶解,并加水定容至500mL,得到待测液。
(5)铜的测定:取50mL待测液,加入足量的氢氧化钠,经过滤,洗涤,低温烘干,称量得到的蓝色固体质量为1.176g。则称取的样品中n(Cu2+)为 mol。
(6)采用沉淀滴定法测定氯,步骤如下:
a.准确量取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入20ml 0.2mol/L AgNO3溶液,充分反应;
b.向其中加入少量硝基苯,使沉淀表面被有机物覆盖;
c.加入指示剂,用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液;
d.重复实验操作三次,消耗0.1mol /L NH4SCN溶液的体积平均为10.00mL。
已知Ksp(AgCl) = 3.2×10-10,Ksp(AgSCN) = 2.0×10-12
①加入硝基苯的作用是 。
②滴定选用的指示剂是 。
(7)根据上述实验结果可推知该碱式氯化铜的化学式为 。
7.(2022·四川成都·成都外国语学校校考二模)3-苯基乳酸是一些重要的化学合成物前体,并广泛应用于医药、化工、生物合成等领域,可作为日常食品的防腐剂。实验室通过苯丙氨酸的重氮化及水解反应制取3—苯基乳酸,方法如下:
HNO2(M=47):弱酸,不稳定,遇热即分解,水溶液无色。苯丙氨酸(M=165):白色固体,溶于水,熔点270~275℃。3—苯基乳酸(M=166):白色晶体,微溶于水,易溶于有机溶剂,熔点122~124℃。
实验步骤:
①三颈烧瓶中加入6.0g苯丙氨酸,再加入70mL稀硫酸,冷却至5℃,边搅拌边滴加60mLNaNO2溶液(0.1g·mL-1),维持温度搅拌50min,然后改成35℃热水浴再搅拌10min。
②往烧瓶中加入25mL乙酸乙酯,搅拌后将混合液中的水分离,干燥得到粗产品5.0g。
③取粗产品0.5g于锥形瓶中,加入1mL95%的乙醇,溶解后再加入25mL蒸馏水、2滴酚酞试剂,用0.1mol·L-1NaOH标准溶液滴定至终点,重复3次实验,平均消耗VNaOH=28.10mL
(1)仪器a的名称为 ,配制60mL0.1g·mL-1NaNO2溶液需要的玻璃仪器有 、胶头滴管、玻璃棒、烧杯。
(2)加入稀硫酸的作用是 ,涉及到的化学方程式 。
(3)步骤①中先在5℃温度下搅拌50min,后改为35℃搅拌10min的原因是 。
(4)步骤②中乙酸乙酯的作用是 ,后续提纯粗产品的方法是 。
(5)滴定终点的现象是 ,计算得产品的纯度是 。(保留3位有效数字)
8.(2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考模拟预测)无水四氯化锡(SnCl4)用于制作FTO导电玻璃,FTO玻璃广泛用于液晶显示屏、光催化、薄膜太阳能电池基底等;军事上四氯化锡蒸气与NH3及水汽混合呈浓烟状,可制作烟幕弹。实验室可用熔融的金属锡与干燥氯气利用下图装置制备四氯化锡。
有关信息如下表:
化学式
Sn
SnCl2
SnCl4
熔点/℃
232
246
−33
沸点/℃
2260
652
114
其他性质
银白色固体金属
无色晶体,Sn(Ⅱ)易被氧化
无色液体,易水解
(1)A中发生反应的离子方程式为 。
(2)先慢慢滴入浓盐酸,待观察到丁装置内充满黄绿色气体现象后,开始加热装置丁。反应开始生成SnCl4时,需熄灭酒精灯,可能的原因是 。
(3)装置己的作用有 。
(4)Cl2和Sn的反应产物可能会有SnCl4和SnCl2,为防止产品中带入SnCl2,除了通入过量氯气外,应控制温度在 范围内。(填标号)
a.114~232℃ b.232~652℃ c.652~2260℃
(5)为了确认丁中SnCl2的生成,可选用以下 检验。(填标号)
a.稀盐酸 b.滴有KSCN溶液的FeCl3溶液 c.酸性高锰酸钾溶液
(6)碘氧化法滴定分析产品中Sn(Ⅱ)的含量。准确称取11.90g产品于锥形瓶中,用蒸馏水溶解,淀粉溶液做指示剂,用0.1000mol/L碘标准溶液滴定。若滴定前有气泡,滴定后无气泡,会使测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象为 ,此时消耗碘标准溶液50.00mL,则产品中Sn(II)的质量分数为 。(保留两位有效数字)
9.(2022·四川成都·校联考模拟预测)草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)是一种淡黄色晶体,难溶于水。某小组以工业废铁屑为原料制备草酸亚铁晶体,并测定其结晶水含量。
I.制备FeC2O4·xH2O晶体
步骤一:取适量工业废铁屑,用试剂A煮沸并水洗以除去油污,再加入稍过量H2SO4至反应完全;
步骤二:向步骤一中溶液加入适量(NH4)2SO4溶液,调pH范围为1~2,反应一段时间;
步骤三:蒸发溶液至出现较多晶体时,经操作B,得到FeSO4(NH4)2SO4·6H2O晶体;
步骤四:称取6gFeSO4·(NH4)2SO4·6H2O晶体于200mL烧杯中,加入30mL水和2mL稀硫酸,加热溶解,随后加入40mL1mol·L-1的H2C2O4溶液,加热至沸腾,不断搅拌,待有黄色沉淀析出后,静置,过滤,洗涤,晾干,得到FeC2O4·xH2O晶体。
已知:i.当pH>4时,Fe2+易被氧气氧化;
ii.几种物质的溶解度S(g/100gH2O)随温度T(C)变化的曲线如下图所示;
iii.氧化性:MnO>Fe3+>CO2。
(1)步骤一中试剂A的名称是
(2)步骤二中用稀硫酸调溶液pH至1~2的目的是抑制Fe2+与NH水解和
(3)步骤三中操作B是
(4)步骤四中生成晶体的离子方程式为
II.测定草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)中的x值
(5)溶液配制:称取mg样品,用新煮沸并冷却的稀硫酸在 (填仪器名称,下同)中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL 中,定容。
(6)取25.00mL溶液,用KMnO4酸性溶液滴定,当 时为滴定终点。平行滴定3次,消耗cmol·L-1酸性KMnO4溶液的平均用量为VmL,则FeC2O4·xH2O中x的值为 (用含m、c、V的式子表示)。
10.(2022·四川·校联考模拟预测)无水CrCl3可用于制铬酸盐、催化剂等。实验室制备无水CrCl3的反应原理为:Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2。相关实验装置如图(夹持装置略)。
实验的主要步骤为:
I.加热并维持A的温度在60~65℃;
II.打开K,通入N2并保证锥形瓶中每分钟有250个左右的气泡逸出;
III.点燃B处酒精喷灯,使瓷舟温度升至720℃左右,恒温反应2h;
IV.先后停止加热A、B;
V.冷却,并继续通入一段时间的N2。
已知:①CCl4的沸点是76.8℃。
②COCl2(俗称光气)有剧毒,遇水发生反应:COCl2+H2O=CO2+2HCl。
回答下列问题:
(1)装置A的锥形瓶中盛放的物质是 (填化学式)。
(2)仪器C的名称是 ,其中无水CaCl2的作用是 。
(3)步骤V中“继续通入一段时间N2”的主要目的是 。
(4)D中发生反应的化学方程式为 。
(5)CrCl3纯度的测定:称取ag瓷舟中制得的样品,配制成100mL溶液,移取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入Na2O2,充分反应,然后加入过量的稀H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以存在,充分加热煮沸后,冷却至室温,加入KI溶液,塞紧塞子,摇匀,静置,加入2滴淀粉溶液,用碱式滴定管盛装cmol·L-1硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液,滴定至终点。重复滴定多次,平均消耗标准溶液体积为VmL。
已知:+6I-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O;I2+2= +2I-。
①充分加热煮沸的目的是 ,判断滴定终点的依据是 。
②如图是碱式滴定管的内部构造,滴定时,手指应该捏住乳胶管中玻璃球的 部位(填“a”“b”或“c”),然后挤捏乳胶管,溶液即可流出。
③样品中CrCl3的纯度为 (用含a、V和c的计算式表示)。
11.(2021·四川成都·成都七中校考一模)氧帆(IV)碱式碳酸铵晶体难溶于水,其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]•10H2O,是制备热敏材料VO2的原料。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧帆(IV)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示:
已知:+4价钒的化合物易被氧化。
(1)装置D中盛放VOCl2溶液的仪器名称是 ;实验室可用浓盐酸与V2O5混合制备VOCl2溶液同时生成一种浅黄绿色的气体,该反应化学方程式为 。
(2)制备步骤如下:
①连接仪器:顺序是e→ (按气流方向,用小写字母表示);
②检查装置的气密性;
③加入药品,连接好装置,先关闭K2,打开K1,当观察到 (填实验现象)时,关闭K1,打开K2,进行实验;
④分离粗产品,具体的操作方法是 (填操作名称);洗涤粗产品。
(3)测定粗产品中钒的含量。实验步骤如下:称量xg产品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后,加入0.02mol/LKMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加1%的NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量NaNO2,后用ymol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为zmL。(已知:VO+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)
①NaNO2溶液的作用是 ,滴定时可选用的指示剂是 。
②粗产品中钒的质量分数表达式为 %。
③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,会使测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
12.(2021·四川成都·树德中学校考模拟预测)最新研究发现新型催化剂M可稳定催化纯甲酸(HCOOH)脱氢生成H2和CO2,且M在室温下即可生效,95°C催化活性达最大值,有水存在的情况下催化活性略有降低。实验室利用该方法使纯甲酸分解并收集所得气体的装置如图所示,请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 ,其作用是 。
(2)实验中为了使催化剂M的活性达到最大值,采用的措施有 、 、 。
(3)若要将分解所得的气体中的CO2除去并收集氢气,可调节三通阀的位置将气体导出,并依次通过下列装置:装NaOH溶液的洗气瓶装浓硫酸的洗气瓶→氢气收集装置→装有碱石灰的干燥管→酒精灯点燃尾气。其中收集氢气应采用的方法是 ,可选择的装置是 (填标号)。
(4)实验室可以用碘量法测定工业甲酸的含量(杂质不参与反应),具体操作:称取6.000g工业甲酸配成250mL溶液,量取25.00mL于锥形瓶中,先加入30mL 0.5000mol/L的次溴酸钠溶液与甲酸反应生成CO2和NaBr,再用足量KI与过量的次溴酸钠反应生成I2和NaBr,加入几滴淀粉溶液后用0.4000mol/L 的Na2S2O3标准溶液滴定I2(2Na2S2O3+I2 =2NaI+ Na2S4O6),至滴定终点时消耗Na2S2O3溶液12.50mL。
①由次溴酸钠固体配制0.5000mol/L 的次溴酸钠溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、 (从下列图中选择,写出名称);次澳酸钠溶液与甲酸反应的离子方程式是 。
②滴定终点的标志是 。
③该工业甲酸中甲酸的质量分数是 (保留三位有效数字)。
13.(2021·四川成都·成都七中校考模拟预测)硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称海波、大苏打,是重要的化工原料,工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O,某化学兴趣小组在实验室中用如图所示装置(加热装置及部分夹持装置已略去)模拟其生产过程并探究其化学性质。
烧瓶C中发生如下反应:
①Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)
②2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)
③S(s)+Na2SO3(aq) Na2S2O3(aq)
I.制备Na2S2O3·5H2O
(1)加入药品之前须进行的操作是 ;装置D的作用是 ;装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的试剂最好选用 (填字母)。
A.蒸馏水 B.饱和Na2SO3溶液 C.饱和NaHSO3溶液 D.饱和NaHCO3溶液
(2)为保证硫代硫酸钠的产量,实验中产生的SO2不能过量,原因是 ;该实验不使用过浓或过稀的硫酸,而使用70%的硫酸的原因是 。
II.测定产品纯度
准确称取wg产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.10mol∙L-1I2的标准溶液滴定。反应原理为2+I2=+2I-
(3)滴定至终点时的现象: 。滴定起始和终点时I2的标准溶液液面位置如图所示,则消耗I2的标准溶液的体积为 mL。产品的纯度为 %(设Na2S2O3·5H2O的相对分子质量为M,列出用M、w表示的表达式)。
III.探究Na2S2O3的部分化学性质
(4)
实验操作
实验结论或现象
现象解释(用离子方程式表示)
用pH试纸测Na2S2O3溶液酸碱性
溶液pH=8
向溴水中滴入适量Na2S2O3溶液
溴水褪色
实验结论: 。
IV.Na2S2O3的应用
(5)可与一些金属离子形成稳定的络离子,常用于除重金属离子和照相行业的定影剂。已知AgBr可溶于Na2S2O3溶液,生成配位数为2的络合物,请写出该化学方程式: 。
14.(2021·四川·校联考模拟预测)碳粉、CO、H2均可作为实验室还原CuO的还原剂,实验小组对CuO的还原反应及还原产物组成进行探究。
查阅资料:
I .CuO还原反应中相关信息如表所示:
还原剂
反应温度/℃
产物性状
碳粉
>800
可能混有砖红色固体或黑色固体
CO
>500
可能混有砖红色固体
H2
300左右
紫红色固体
II .CuO高温分解生成Cu2O,Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;
II .PdCl2溶液能吸收CO,生成黑色Pd沉淀和一种氢化物、一种氧化物。
回答下列问题:
(1)实验室还原CuO适宜选用的还原剂为 ,理由为 。
(2)小组同学用如图所示装置探究碳粉与CuO反应的产物。
①仪器a的名称为 。
②试剂X的作用为 。
③若气体产物中含有CO,则观察到的现象为 ;其中反应的化学方程式为 。
(3)某小组同学为测定碳粉还原CuO后固体混合物中单质Cu的质量分数,设计如下实验:准确称取反应管中残留固体8.000g,溶于足量稀硝酸,过滤、洗涤、干燥,所得沉淀的质量为0.160 g;将洗涤液与滤液合并,配成500mL溶液;量取所配溶液25.00mL,加入适当过量的KI溶液;以淀粉为指示剂,用0.500 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液的体积为12.00mL。已知:2Cu2++5I-=2CuI↓+,+2=+3I-。
①溶解样品时,不能用稀硫酸代替稀硝酸的原因为 .。
②通过计算说明还原产物中是否含有Cu2O: 。
③若CuI吸附部分,会导致所测Cu单质的质量分数 .(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
15.(2021·四川成都·校考一模)金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼(Mo)的常见化合价为+6、+5、+4。由钼精矿(主要成分是MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O),部分流程如图所示:
已知:钼酸微溶于水,可溶于碱液和氨水。回答下列问题:
(1)钼精矿焙烧时,每有1 mol MoS2反应,转移电子的物质的量为 。
(2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是 ,请你提出一种实验室除去该尾气的方法 。
(3)操作2的名称为 。由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是 。
(4)操作1中,加入碳酸钠溶液充分反应后,碱浸液中c(MoO)=0.80 mol·L-1,c(SO)=0.04 mol·L-1,在结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO。当BaMoO4开始沉淀时,SO的去除率是 。[Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,溶液体积变化可忽略不计]
(5)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉,如图为各炉层固体物料的物质的量的百分数(φ)。
①x= 。
②焙烧炉中也会发生MoS2与MoO3反应生成MoO2和SO2的反应,若该反应转移6 mol电子,则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为 、 。
参考答案:
1.(1) 除去废铁屑表面的油污 防止亚铁离子被氧化 Cu2++H2S=CuS↓+2H+
(2)(降低溶剂的极性)使硫酸亚铁铵在乙醇一水的混合溶剂中的溶解度更小,有利于晶体析出
(3)BC
(4) Fe2O3、NH3 加入稀硫酸(或稀盐酸)溶解,再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不产生蓝色沉淀[或加入稀硫酸(此处不能填稀盐酸)溶解,再滴入KMnO4稀溶液,溶液不褪色]
(5) G、F、H 4[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]2Fe2O3+3SO3+5SO2↑+N2↑+6NH3↑+31H2O
【分析】本实验的目的是制备摩尔盐并验证其分解产物,首先将铁屑进行碱煮除去表面的油污,然后依次加入稀硫酸和硫酸铵固体,控制温度在70~80℃条件下反应一段时间,趁热倒入50mL乙醇中,即可制备出莫尔盐晶体。通过观察加热后剩余固体的颜色推测产物之一为氧化铁,通过酚酞变红推测生成了氨气,SO3会干扰SO2的检验,应先检验SO3,装置G中足量的盐酸可以除掉气体中的NH3,足量BaCl2可以检验SO3并吸收SO3;装置F中H2O2将SO2氧化为并用BaCl2检验、吸收,装置H收集并检验N2 ,据此作答。
【详解】(1)①废铁屑表面有油污,油污可以在碱性溶液中发生水解,所以对废铁屑进行碱煮的目的是除去废铁屑表面的油污。
②Fe2+易被空气中的氧气氧化为铁离子,Fe可以和铁离子发生反应:2Fe3++Fe=3Fe2+,因此过量的废铁屑能防止亚铁离子被氧化。
③废铁屑中含有少量FeS.和稀硫酸反应会生成有毒的硫化氢气体,装置C的作用为除去反应产生的H2S气体。离子方程式为:Cu2++H2S=CuS↓+2H+;
(2)乙醇的作用为使硫酸亚铁铵在乙醇一水的混合溶剂中的溶解度更小,有利于晶体析出。
(3)莫尔盐中Fe元素的化合价是+2,莫尔盐分解发生氧化还原反应或非氧化还原反应,根据氧化还原反应的规律,反应产物中有化合价升高的元素的同时也有化合价降低的元素,而B、C猜想中只有化合价升高或降低的元素,不符合氧化还原反应规律,所以不成立的是猜想B和C。
(4)A中固体逐渐变为红棕色可知为氧化铁,D中酚酞溶液变红色说明有氨气;
证明固体残留物中不含FeO.即证明该固体残留物溶于酸后,溶液中不含亚铁离子,则取少量A中固体残留物放入试管中,加入足量稀硫酸完全溶解后,再加入高锰酸钾溶液,溶液不褪色;或滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不产生蓝色沉淀,证明不含亚铁离子。
(5)①SO3会干扰SO2的检验,应先检验SO3,装置G中足量的盐酸可以除掉气体中的NH3,足量BaCl2可以检验SO3并吸收SO3;装置F中H2O2将SO2氧化为并用BaCl2检验、吸收,装置H收集并检验N2 ,所以连接的合理顺序为AEGFH。
②7.8400g莫尔盐的物质的量为;A中固体残留物的质量为1.6000g,则生成氧化铁0.01mol,失电子0.02mol;F中生成白色沉淀的质量为5.8250g,说明生成0.025 molSO2,得电子0.05mol;根据得失电子守恒,可计算生成N2的物质的量为;根据N元素守恒可得生成氨气的物质的量是0.03 mol,根据硫元素守恒可得生成SO3的物质的量为0.015mol。因此莫尔盐受热分解的化学方程式:4[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]2Fe2O3+3SO3+5SO2↑+N2↑+6NH3↑+31H2O 。
2.(1)②④
(2) D中澄清石灰水变浑浊 恒压滴液漏斗
(3) H2NCH2COOH + H+→HOOCCH2NH[或(H2NCH2COO)2Fe+ 2H+ =2H2NCH2COOH+ Fe2+] 防止Fe2+被氧化
(4)无水乙醇(或乙醇)
(5)甘氨酸亚铁是弱电解质,不能完全电离,其溶液中自由移动的离子浓度小
(6)80
【分析】首先利用启普发生器产生二氧化碳排净装置中的空气, B装置的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢,在C装置中发生反应:FeCO3+2H2NCH2COOH=(H2NCH2COO)2Fe+H2O+CO2↑制备甘氨酸亚铁,滴加柠檬酸不仅可以调节溶液pH,还可以防止Fe2+被氧化,最后的澄清石灰水是用于鉴别装置中的空气是否排净,据此作答。
【详解】(1)启普发生器适用于块状固体和液体,且不需要加热来制备气体的反应。Na2SO3易溶于水,且是粉末状的,因此不能在启普发生器中制备SO2。二氧化锰和浓盐酸反应需要加热也不能用启普发生器,故选②④。
(2)c中空气排尽后D中澄清石灰水才会变浑浊,故D中澄清石灰水变浑浊就可说明装置c中空气排尽;
仪器b的名称恒压滴液漏斗;
(3)pH过低会导致H2NCH2COOH中的氨基被氢离子反应掉导致反应物的量减少,从而降低了产率,其方程式为:H2NCH2COOH + H+→HOOCCH2NH;
柠檬酸具有较强的还原性,可防止Fe2+被氧化;
(4)甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,因此加入乙醇,可以使甘氨酸亚铁结晶析出,然后进行过滤、洗涤、干燥最终得到产品。
(5)0.1mol·L-1的甘氨酸亚铁溶液的导电能力远小于0.1mol·L-1的FeSO4溶液的导电能力其原因是因为甘氨酸亚铁是弱电解质,不能完全电离,其溶液中自由移动的离子浓度小。
(6)根据制备反应 FeCO3+2H2NCH2COOH=(H2NCH2COO)2Fe+H2O+CO2↑,可以计算出甘氨酸亚铁的理论产量为20.4g,因此产率为=80%(注意制备反应中FeCO3过量)。
3.(1) 蒸馏烧瓶 碱石灰 吸收尾气,同时防止空气中的水蒸气进入装置C中
(2)NCl3+3H2O3HClO+NH3↑
(3) 3Cl2+NH4ClNCl3+4HCl 70°C≤TKsp(AgSCN),AgCl易转化为AgSCN,加入硝基苯使氯化银沉淀表面被有机物覆盖,防止滴加NH4SCN溶液时将AgCl转化为AgSCN。
②SCN-遇Fe3+溶液变红,加入Fe(NO3)3作指示剂,溶液变红时达到滴定终点。
(7)碱式氯化铜中的氯离子、SCN-共与20ml 0.2mol/L AgNO3溶液恰好反应;反应消耗0.1mol /L NH4SCN溶液的体积平均为10.00mL,则称取的样品中n(Cl-)=[0.02L× 0.2mol/L-0.1mol /L ×0.01L]=0.06mol,样品中含有0.12molCu2+、0.06mol Cl-,根据电荷守恒,样品中含有0.18molOH-,则碱式氯化铜的化学式为Cu2(OH)3Cl。
7.(1) 恒压滴液漏斗 100mL容量瓶
(2) 溶解苯丙氨酸、产生HNO2 H2SO4 + NaNO2 =Na2SO4 + 2HNO2
(3)低温条件下进行重氮化反应可防止HNO2分解,该温度下反应速率慢,反应所需时间长,重氮化反应结束后,升高实验温度至35℃,以便水解反应顺利进行
(4) 作萃取剂提取3-苯基乳酸 重结晶
(5) 当最后一滴NaOH标准溶液滴入锥形瓶,溶液由无色变为粉红色,且30s内不褪色 93.2%
【分析】配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤:计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶,根据配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤来确定需要的仪器;3-苯基乳酸微溶于水,易溶于有机溶剂,乙酸乙酯可作萃取剂萃取3-苯基乳酸;滴定时酚酞作指示剂,当到达滴定终点时溶液由无色变为粉红色,且30s内不褪色。
【详解】(1)由图可知,仪器a为恒压滴液漏斗;配制60mL0.1g·mL-1NaNO2溶液的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶,由于实验室没有60mL规格的容量瓶,应选用100mL容量瓶,因此所需的玻璃仪器为:100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒,故答案为:恒压滴液漏斗;100mL容量瓶;
(2)加入稀硫酸,稀硫酸可以溶解苯丙氨酸,同时H2SO4与NaNO2反应生成HNO2,反应的化学方程式H2SO4 + NaNO2 =Na2SO4 + 2HNO2,故答案为:溶解苯丙氨酸、产生HNO2;H2SO4 + NaNO2 =Na2SO4 + 2HNO2;
(3)低温条件下进行重氮化反应可防止HNO2分解,该温度下反应速率慢,反应所需时间长,重氮化反应结束后,升高实验温度至35℃,以便水解反应顺利进行,因此步骤①中先在5℃温度下搅拌50min,后改为35℃搅拌10min,故答案为:低温条件下进行重氮化反应可防止HNO2分解,该温度下反应速率慢,反应所需时间长,重氮化反应结束后,升高实验温度至35℃,以便水解反应顺利进行;
(4)由于3-苯基乳酸微溶于水,易溶于有机溶剂,步骤②中乙酸乙酯的作用是作萃取剂提取3-苯基乳酸;得到含3-苯基乳酸的溶液,将溶剂蒸发后,得到3-苯基乳酸的白色固体,由于该物质微溶于水,可选择水为溶剂进行重结晶提纯,具体方法为:将3-苯基乳酸溶于热水,配成热的饱和溶液,再趁热过滤,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥,故答案为:作萃取剂提取3-苯基乳酸;重结晶;
(5)用NaOH溶液进行滴定,到达滴定终点时,溶液呈碱性,因此滴定终点的现象为:当最后一滴NaOH标准溶液滴入锥形瓶,溶液由无色变为粉红色,且30s内不褪色;3-苯基乳酸含有一个-COOH,所以滴定时与NaOH以1∶1进行反应,则样品中的3-苯基乳酸的质量为28.10 ×10-3L×0.1mol·L-1×166g/mol=0.466g,则产品的纯度为,故答案为:当最后一滴NaOH标准溶液滴入锥形瓶,溶液由无色变为粉红色,且30s内不褪色;93.2%。
8.(1)
(2)反应放出大量的热,可以维持反应继续进行;防止温度过高,变为气态混入产物中
(3)吸收尾气氯气等;防止空气中的水蒸气进入装置戊
(4)b
(5)b
(6) 偏高 当滴入最后一滴碘标准溶液时,溶液变蓝,且30s内颜色不变 5.0%
【分析】由图可知,甲中A为蒸馏烧瓶,发生2KMnO4+16HCl(浓)=5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O,乙中饱和食盐水可除去HCl,丙中浓硫酸干燥氯气,丁中Sn+2Cl2SnCl4,戊中冷却,冷凝管可冷凝回流、提高SnCl4的产率,己中碱石灰既能吸收尾气氯气,又能防止空气中的水蒸气进入装置戊,据此分析解题。
【详解】(1)由分析可知,甲中A为蒸馏烧瓶,发生2KMnO4+16HCl(浓)=5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O ,则A中发生反应的离子方程式为,故答案为:;
(2)将如图装置连接好,先检查装置的气密性,再慢慢滴入浓盐酸,待观察到丁装置内充满黄绿色气体现象后,开始加热装置丁,反应开始生成SnCl4时,需熄灭酒精灯,理由是反应放出大量的热,维持反应继续进行,且防止温度过高SnCl2变为气态,混入产物中,
故答案为:反应放出大量的热,维持反应继续进行,且防止温度过高SnCl2变为气态,混入产物中;
(3)由分析可知,装置己的作用有吸收尾气氯气等;防止空气中的水蒸气进入装置戊,故答案为:吸收尾气氯气等;防止空气中的水蒸气进入装置戊;
(4)Cl2和Sn的反应产物可能会有SnCl4和SnCl2,为防止产品中带入SnCl2,除了通入过量氯气外,由表中沸点数据可知应控制温度在232~652℃范围内,故答案为:b;
(5)因高锰酸钾可氧化氯离子,干扰实验;为了确认丁中SnCl2的生成,可选用滴有KSCN溶液的FeCl3溶液,观察红色是否褪去,故答案为:b;
(6)准确称取11.9g产品于锥形瓶中,用蒸馏水溶解,淀粉溶液做指示剂,用0.1mol•L-1碘标准溶液滴定,滴入最后一滴,出现溶液变蓝,且30s内颜色不变现象时达到滴定终点,若滴定前有气泡,滴定后无气泡,将导致消耗的标准液的体积偏大,会使测定结果偏高,此时消耗碘标准溶液50mL,由Sn2++I2═Sn4++2I-,可知n(SnCl2)=n(I2)=0.1mol/L×50×10-3L=0.005mol,Sn(II)的质量分数为×100%=5.0%,故答案为:偏高;滴入最后一滴,出现溶液变蓝,且30s内颜色不变;5.0%。
9.(1)碳酸钠
(2)防止Fe2+被氧气氧化
(3)过滤
(4)
(5) 烧杯 容量瓶
(6) 滴入最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变紫红色,且30s不褪色
【解析】(1)
由题意知试剂A的作用是除去油污,一般用热的纯碱去油污,因此A应为碳酸钠,故答案为:碳酸钠;
(2)
调pH范围为1~2既可以抑制Fe2+与NH水解,同时也为了防止pH超过4时Fe2+被氧气氧化,故答案为:防止Fe2+被氧气氧化;
(3)
蒸发析出大量晶体后,需冷却后进行过滤得到晶体,故答案为:过滤;
(4)
溶液中的亚铁离子与H2C2O4溶液反应生成晶体,反应的离子方程式为:,故答案为:;
(5)
配制一定物质的量浓度的溶液时固体样品要在烧杯中溶解,待恢复至室温后转移到容量瓶中,故答案为:烧杯;容量瓶;
(6)
用KMnO4酸性溶液滴定,当最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变紫红色,且30s不褪色,反应达到终点,FeC2O4·xH2O被氧化成三价铁和二氧化碳,1mol FeC2O4·xH2O转移3mol电子,KMnO4被还原成二价锰离子,1mol KMnO4转移5mol电子,由此可得关系式: ,消耗cmol·L-1酸性KMnO4溶液的平均用量为VmL,高锰酸钾的消耗量为cV×10-3mol,则 样品中FeC2O4·xH2O的物质的量为:mol,样品的质量为:,x=,故答案为:;
10.(1)CCl4
(2) 干燥管 吸水避免水蒸气进入B
(3)将剧毒COCl2尾气排入吸收装置D
(4)COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O
(5) 促使过氧化物全部转换为氧气除去,以避免KI被氧化 最后一滴(或半滴)标准溶液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且30s不复原 b ×100%
【分析】实验室制备无水CrCl3的反应原理为:Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2。利用氮气和热水加热将四氯化碳转化为气态进入硬质玻璃管与氧化铬反应得到氯化铬,利用无水氯化钙防止水蒸气进入硬质玻璃管,并用氢氧化钠溶液吸收COCl2。
(1)
从总反应Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2以及步骤I不难得出,装置A的锥形瓶中盛放的物质是CCl4;
(2)
仪器C的名称是干燥管,其中无水CaCl2的作用是避免水蒸气进入B;
(3)
COC12(俗称光气)有剧毒,遇水发生反应:COCl2+H2O=CO2+2HCl;.上述通入一段时间氮气的主要目的是将残余的COCl2带到尾气吸收装置;
(4)
D中发生反应的化学方程式是COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O;
(5)
称取样品,加水溶解并定容于容量瓶中,移取一定体积溶液于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中,加入Na2O2,在一定条件下充分反应其目的是氧化三氯化铬,然后加入过量的稀H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以存在。
①充分加热煮沸后将过量过氧化物转换为氧气除去,加入KI溶液,塞紧塞子,摇匀,静置,此时,碘离子被氧化,加入1mL淀粉溶液,用硫代硫酸钠Na2S2O3溶液滴定至终点,溶液由蓝色转换为无色,且30s不复原。
②在使用碱式滴定管滴定时,手指应该捏住乳胶管中玻璃球的b处,使其与玻璃球之间形成一条缝隙,溶液即可流出。
③根据反应可以得出下列关系:2Cr3+~~3I2~6
则有:样品中CrCl3质量百分数为100%。
11.(1) 恒压漏斗 V2O5+6HCl=2VOCl2+ Cl2↑+3H2O
(2) e→a→b→f→g→c→d B中溶液变浑浊 过滤
(3) 除去过量的KMnO4 K4[Fe(CN)6] 偏高
【分析】装置C中发生反应生成CO2,将CO2通入装置A(盛装饱和NaHCO3溶液)用于除去CO2中混有的HCl气体,再将CO2通入装置D中,发生反应生成NH4HCO3,最后将气体通入装置B(盛装澄清石灰水),以检验CO2气体;
【详解】(1)装置D中盛放VOCl2溶液的仪器名称是恒压漏斗;浓盐酸与V2O5混合制备VOCl2溶液同时生成一种浅黄绿色的气体Cl2,Cl元素化合价升高了1,V元素化合价降低了1,反应化学方程式为:V2O5+6HCl=2VOCl2+ Cl2↑+3H2O;
(2)①装置C中发生反应生成CO2,化学方程式为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,将CO2通入装置A(盛装饱和NaHCO3溶液)用于除去CO2中混有的HCl气体,再将CO2通入装置D中,发生反应,最后将气体通入装置B(盛装澄清石灰水),以检验CO2气体,所以上述装置依次连接的合理顺序为e→a→b→f→g→c→d;
③实验开始时,先关闭K2,打开K1,当B中溶液变浑浊时,关闭K1,打开K2,进行VOCl2和NH4HCO3反应的实验;
④由于生成的氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水,所以实验完毕后,从装置D中分离产品的操作方法是过滤;
(3)①NaNO2中N元素为+3价,既有还原性,又有氧化性,本题中加入的NaNO2溶液的作用是除去过量的KMnO4,用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,加入即消耗Fe2+,当滴定至终点时Fe2+过量,可用K4[Fe(CN)6]试剂来做指示剂;
②粗产品中钒的质量分数以VO2计,由滴定原理VO+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,则有关系式:(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]•10H2O~6VO2~6VO~6Fe2+,所以钒的质量分数为:;
③若(NH4)2Fe( SO4)2标准溶液部分变质,Fe2+的浓度偏小,消耗的(NH4)2Fe( SO4)2溶液偏多,会使测定结果偏高。
12. 球形冷凝管 冷凝回流甲酸,提高原料利用率 95℃水浴加热控制温度 抽真空排除水蒸气干扰 用排硅油的方法收集气体以免引入水蒸气 向下排空气法 C 烧杯、量筒、托盘天平 HCOOH+NaBrO=NaBr+CO2↑+H2O 最后一滴Na2S2O3溶液滴入后,溶液由蓝色变为无色且30s内不恢复原来的颜色 95.8%
【详解】(1)分析图中装置可知一起a为球形冷凝管;其作用为对甲酸进行冷凝并让其流回到反应装置内,提高原料利用率;
(2)题中信息可知:“95℃催化活性达最大值,有水存在的情况下催化活性略有降低”,为使催化剂M的活性达到最大值,需控制温度和营造无水环境,采用的措施有:95℃水浴加热控制温度、抽真空排除水蒸气干扰、用排硅油的方法收集气体以免引入水蒸气;
(3)收集氢气前对气体进行干燥,收集氢气后,气体通入装有碱石灰的干燥管,也就是收集氢气前后,氢气都需干燥,所以收集氢气应采用的方法是向下排空气法,可选择的装置是C;
(4)①一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解(可用量筒量取水加入烧杯),并用玻璃棒搅拌,加速溶解,则需要的仪器有:药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、托盘天平;
由题给信息可知,次溴酸钠溶液与甲酸反应,生成CO2和NaBr等,则化学方程式为HCOOH+NaBrO=NaBr+CO2↑+H2O;
②滴加Na2S2O3前,溶液中含有I2,呈蓝色,故滴定终点的标志是最后一滴Na2S2O3溶液滴入后,溶液由蓝色变为无色且30s内不恢复原来的颜色;
③测定过程中发生反应HCOOH+NaBrO=NaBr+CO2↑+H2O、BrO-+2I-+2H+=Br-+I2+H2O,I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,可以得到关系式NaBrO(过量)~2 Na2S2O3,由反应顺序可知n(Na2S2O3)=0.4000mol/L×0.01250L=0.005mol,依据关系式NaBrO(过量)为0.0025mol,与HCOOH反应的NaBrO为0.030L×0.5000mol/L-0.0025mol=0.0125mol,从而得出n(HCOOH)=0.0125mol,故该工业甲酸中甲酸的质量分数是0.0125mol×46g/mol×
250mL/25mL÷6.000g×100%≈95.8%。
13. 检查装置气密性 防倒吸 c 若SO2过量,SO2会与Na2SO3溶液反应生成NaHSO3,导致产率降低 若浓度高于70%,溶液中氢离子浓度小,反应速率慢,不利于二氧化硫的生成;若浓度低于70%,易溶于水的二氧化硫气体溶于水,不利于二氧化硫的逸出 滴入最后一滴I2的标准溶液,溶液由无色变蓝色,且半分钟内不褪色 18.10 % S2O+H2OHS2O +OH— S2O+4Br2+5H2O=2SO+8Br-+10H+ Na2S2O3溶液呈碱性,且Na2S2O3具有还原性 AgBr+ 2S2O=Ag(S2O3)+Br—
【分析】由实验装置图可知,装置A中70%硫酸与亚硫酸钠固体反应制备二氧化硫,装置B中饱和亚硫酸氢钠溶液用于通过气泡的逸出多少观察二氧化硫的生成速率,起到控制二氧化硫生成快慢的作用,装置C中二氧化硫与亚硫酸钠和硫化钠的混合溶液反应用于制备硫代硫酸钠,装置D为空载仪器,用于起到防倒吸的作用,装置E中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收有毒的二氧化硫或硫化氢,防止污染环境。
【详解】(1) 制备二氧化硫时,加入药品前应先检查装置的气密性;装置D为空载仪器,做安全瓶,起防倒吸的作用;装置B的作用是饱和亚硫酸氢钠溶液用于通过气泡的逸出多少观察二氧化硫的生成速率,起到控制二氧化硫生成快慢的作用,则二氧化硫不能溶于所盛溶液或与所盛溶液反应,二氧化硫不溶于亚硫酸氢钠溶液,与亚硫酸氢钠溶液不反应,则c符合题意,故答案为:检查装置气密性;防倒吸;c;
(2)由题给方程式可知,若二氧化硫过量,二氧化硫会与亚硫酸钠溶液反应生成不与硫反应的亚硫酸氢钠,使硫不能与亚硫酸钠溶液完全反应,导致产率降低;若用高于70%的浓硫酸,浓硫酸主要以硫酸分子存在,溶液中氢离子浓度小,与亚硫酸钠固体反应时,反应速率慢,不利于二氧化硫的生成,若用低于70%的浓硫酸,二氧化硫易溶于水,溶于水的二氧化硫难以逸出,不利于二氧化硫的制备,故答案为:若SO2过量,SO2会与Na2SO3溶液反应生成NaHSO3,产率降低;若浓度高于70%,溶液中氢离子浓度小,反应速率慢,不利于二氧化硫的生成;若浓度低于70%,易溶于水的二氧化硫气体溶于水,不利于二氧化硫的逸出;
(3)当硫代硫酸钠溶液与碘溶液完全反应后,再滴入碘溶液,碘遇淀粉溶液会变蓝色,则滴定至终点时的现象为滴入最后一滴碘的标准溶液,溶液由无色变蓝色,且半分钟内不褪色;由图可知,滴定起始液面读数为0.00mL,终点液面读数为18.10mL,则消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL,由方程式可知,产品的纯度为×100%=%,故答案为:滴入最后一滴I2的标准溶液,溶液由无色变蓝色,且半分钟内不褪色;18.10;%;
(4)由硫代硫酸钠溶液pH=8可知,硫代硫酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为S2O+H2OHS2O +OH—;由溴水褪色可知,硫代硫酸钠溶液与溴水发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸和氢溴酸,反应的离子方程式为S2O+4Br2+5H2O=2SO+8Br-+10H+,由实验现象可知,硫代硫酸钠具有还原性,水溶液呈碱性,故答案为:S2O+H2OHS2O +OH—;S2O+4Br2+5H2O=2SO+8Br-+10H+;Na2S2O3溶液呈碱性,且Na2S2O3具有还原性;
(5)由题意可知,溴化银与溶液中硫代硫酸根离子反应生成二硫代硫酸根络银离子和溴离子,反应的离子方程式为AgBr+ 2S2O=Ag(S2O3)+Br—,故答案为:AgBr+ 2S2O=Ag(S2O3)+Br—。
14. H2 反应温度低,产品纯度高 酒精喷灯 检验是否有CO2生成 D瓶中产生黑色沉淀 PdCl2+CO+H2O =Pd↓+CO2+2HCl 稀硫酸不能溶解铜单质 加入稀硝酸后,铜及铜的氧化物都发生溶解,则0.16g固体为过量的碳的质量,从而得出含铜元素物质的质量为8.000g-0.160g=7.84g;由反应可建立如下关系式:Cu2+——,则样品中含铜元素的质量为=7.68g<7.84g,故还原产物含有Cu2O 偏小
【分析】本实验的目的是探究CuO与碳的混合物高温条件下反应的产物,题给信息显示,产物中含有Cu、Cu2O、CO2,可用澄清石灰水检验CO2的存在,用PdCl2氧化CO从而除去CO气体,再用NaOH吸收反应生成的CO2等。固体产物可先用硝酸溶解,再用KI还原、Na2S2O3标准溶液滴定,从而确定固体产物的组成。
【详解】(1)题中信息显示,H2作还原剂时,所需温度低,且产物单一,所以实验室还原CuO适宜选用的还原剂为H2,理由为反应温度低,产品纯度高。答案为:H2;反应温度低,产品纯度高;
(2)①从图中可以看出,仪器a的名称为酒精喷灯;
②为判断反应是否发生,需检验产物CO2的存在,所以试剂X为澄清石灰水,作用为检验是否有CO2生成;
③试剂Y为PdCl2溶液,它能将CO氧化为CO2,同时自身被还原为黑色的Pd,所以若气体产物中含有CO,则观察到的现象为D瓶中产生黑色沉淀;其中反应的化学方程式为PdCl2+CO+H2O =Pd↓+CO2+2HCl。答案为:酒精喷灯;检验是否有CO2生成;D瓶中产生黑色沉淀;PdCl2+CO+H2O =Pd↓+CO2+2HCl;
(3)①溶解样品时,需要将Cu、Cu2O都溶解,不能用稀硫酸代替稀硝酸的原因为:稀硫酸不能溶解铜单质;
②加入稀硝酸后,铜及铜的氧化物都发生溶解,则0.16g固体为过量的碳的质量,从而得出含铜元素物质的质量为8.000g-0.160g=7.84g;由反应可建立如下关系式:Cu2+——,则样品中含铜元素的质量为=7.68g<7.84g,故还原产物含有Cu2O;
③若CuI吸附部分,会导致所用Na2S2O3标准溶液的体积小,铜元素的质量偏小,产品中氧元素的含量偏大,Cu2O的含量偏高,Cu单质的含量偏小,所测Cu单质的质量分数偏小。答案为:稀硫酸不能溶解铜单质;加入稀硝酸后,铜及铜的氧化物都发生溶解,则0.16g固体为过量的碳的质量,从而得出含铜元素物质的质量为8.000g-0.160g=7.84g;由反应可建立如下关系式:Cu2+——,则样品中含铜元素的质量为=7.68g<7.84g,故还原产物含有Cu2O;偏小。
【点睛】配制500mL溶液后,从中取出25.00mL做氧化还原滴定实验,解题时我们易忽视此体积的变化。
15. 14 mol 形成酸雨 可用氨水或氢氧化钠溶液吸收 过滤 坩埚 94.5% 64 MoO3 3 mol
【分析】根据流程:灼烧钼精矿,MoS2燃烧,反应方程式为,碱性条件下,MoO3和Na2CO3溶液反应,反应方程式为,溶液中的溶质为Na2MoO4,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后重结晶得到Na2MoO4.2H2O,Na2MoO4与足量盐酸反应生成钼酸,高温灼烧钼酸生成MoO3,氢气还原MoO3得到Mo。据此解答。
【详解】(1)钼精矿焙烧时,反应方程式为,
根据方程式每2molMoS2反应,转移电子28mol,故有1mol MoS2反应,转移电子14mol;故答案为:14mol;
(2)由流程图可知,钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物,其对环境的主要危害是形成酸雨,实验室可用氨水或NaOH溶液吸收SO2。故答案为:形成酸雨;可用氨水或氢氧化钠溶液吸收;
(3)根据题中的信息:钼酸微溶于水,操作2为过滤。灼烧用到的硅酸盐材料仪器为坩埚。故答案为:过滤;坩埚;
(4)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,=0.80mol•L-1,=0.04mol•L-1,当BaMoO4开始沉淀时,c(Ba2+)=,此时c(SO42-)=,SO42-的去除率=。故答案为:94.5%;
(5)①根据题图2可知,在炉层序号为6时,MoS2和MoO3的物质的量的百分数均为18%,则MoO2的物质的量的百分数为100%-18%×2=64%。故答案为:64%;
②根据反应MoS2+6MoO37MoO2+2SO2↑,则消耗的氧化剂的化学式为MoO3,反应转移6 mol电子时,消耗MoO3的物质的量为3 mol。故答案为:MoO3;3mol。
【点睛】解答第(4)小题时根据Ksp(BaMoO4)及可计算出开始沉淀时溶液中c(Ba2+),再根据c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)计算出此时溶液中,进而可求出的去除率。
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