2023届高考化学二轮复习化学实验基础与综合实验探究作业含答案
展开专题能力提升训练(十) 化学实验基础与综合实验探究
一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2022·聊城模拟)关于下列仪器使用的说法正确的是( D )
A.①、②均可以直接加热
B.③、④均可以量取10.00mLKMnO4溶液
C.⑤可用于蒸馏或分馏中冷凝液体
D.⑥可用于固体和液体在锥形瓶中反应时添加液体
【解析】 ②圆底烧瓶加热时需要垫上石棉网,A错误;④量筒是一种粗量仪器,精准度为0.1 mL,碱式滴定管能用于量取碱液,高锰酸钾溶液具有强氧化性,橡胶的主要成分是聚异戊二烯,烯类因含碳碳双键具有还原性,高锰酸钾溶液会与橡胶中的碳碳双键反应,所以高锰酸钾溶液不可以用碱式滴定管量取,B错误;球形冷凝管适用于回流蒸馏操作,多用于垂直蒸馏装置,直形冷凝管适用于蒸馏、分馏操作,主要用于倾斜式蒸馏装置,C错误;长颈漏斗的作用是用于固体和液体在锥形瓶中反应时添加液体药品,D正确。
2.(2022·汉中模拟)用如图所示的装置进行实验(夹持及尾气处理仪器略去),能达到实验目的的是( B )
选项
装置甲中试剂
装置乙中试剂
实验目的
装置
A
生石灰+浓氨水
无
制取并收集NH3
B
MnO2固体+双氧水
酸性淀粉KI溶液
证明氧化性:O2>I2
C
Na2SO3固体+浓硫酸
KMnO4溶液
证明SO2有漂白性
D
Na2CO3固体+盐酸
Na2SiO3溶液
比较元素非金属性:Cl>C>Si
【解析】 NH3的密度小于空气,应采用向下排空气法进行收集,故乙瓶导气管应该短进长出,A不能达到实验目的;MnO2固体可催化双氧水分解产生O2,O2能够氧化KI得到I2,I2使得淀粉溶液变蓝,B能达到实验目的;Na2SO3固体与浓硫酸反应生成SO2,SO2具有还原性,能够还原酸性高锰酸钾溶液使其褪色,与漂白性无关,C不能达到实验目的;盐酸具有挥发性,与碳酸钠反应时除了有二氧化碳生成,还有HCl溢出,两种气体溶于硅酸钠溶液均能使硅酸根沉淀,故不能判断碳酸与硅酸酸性的强弱,同时,元素的非金属性对应其最高价氧化物对应水化物的酸性,盐酸不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物,D不能达到实验目的。
3.(2022·芜湖模拟)下列各组实验中,用所给玻璃仪器和试剂不能完成实验目的的是(非玻璃仪器任选)( B )
实验目的
玻璃仪器
试剂
A
配制500mL1mol·L-1NaOH溶液
烧杯、玻璃棒、量筒、500mL容量瓶、胶头滴管
NaOH固体、蒸馏水
B
制备乙酸乙酯
试管、量筒、导管、酒精灯
冰醋酸、无水乙醇、饱和Na2CO3溶液
C
除去NaBr溶液中的少量NaI
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗
溴水、CCl4
D
模拟喷泉实验
圆底烧瓶、导气管、烧杯、胶头滴管
干燥的二氧化碳气体、浓NaOH溶液
【解析】 配制500 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液实验中需要用到的实验仪器是:烧杯、玻璃棒、量筒、500 mL容量瓶、胶头滴管,所用药品为NaOH固体、蒸馏水,能够完成实验目的,A不合题意;制备乙酸乙酯实验中需要浓硫酸作催化剂,题干药品中没有浓硫酸,故无法制得乙酸乙酯,B符合题意;除去NaBr溶液中的少量NaI,可以向混合溶液中加入适当过量的Br2水,发生反应:2NaI+Br2===2NaBr+I2,然后再用CCl4萃取出I2和过量的Br2,故实验仪器要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗,可以达到实验目的,C不合题意;由于CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O,可以使盛满CO2的圆底烧瓶中气体压强快速减小,形成喷泉,故用圆底烧瓶收集满一瓶CO2,用圆底烧瓶、导气管、烧杯、胶头滴管连接实验装置,可以形成喷泉,D不合题意。
4.(2022·广东高考)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( D )
【解析】 浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意;氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意;湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意。
5.(2021·西安模拟)用KIO3与H2S反应制备KI固体,装置如图所示。实验步骤:①检查装置的气密性;②关闭K,在各装置中加入相应试剂,向装置B中滴入30%的KOH溶液,制得KIO3;③打开K,通入H2S直至饱和可制得KI,同时有黄色沉淀生成;④关闭K,向所得溶液滴入稀硫酸,水浴加热,充分逸出H2S;⑤把装置B中混合液倒入烧杯,为除去硫酸,加入足量碳酸钡,再经过一系列操作可得成品。下列有关该实验的叙述错误的是( C )
A.步骤②可观察到固体溶解,溶液由棕黄色变为无色
B.步骤③装置B中发生反应的离子方程式为3H2S+IO===3S↓+3H2O+I-
C.步骤⑤中一系列操作为过滤,洗涤,合并滤液和洗液,蒸馏
D.装置A也可用于实验室制备H2和CO2
【解析】 步骤②中滴入30%氢氧化钾溶液后,发生反应:3I2+6KOH===KIO3+5KI+3H2O,溶液由棕黄色(碘水颜色)变成无色,A正确;步骤③中装置B生成黄色沉淀为S,反应方程式为3H2S+IO===3S↓+3H2O+I-,B正确;步骤⑤中把装置B中混合液倒入烧杯,为除去硫酸,加入足量碳酸钡,得到硫酸钡沉淀,过滤、洗涤,合并滤液和洗液,蒸发结晶得到成品,C错误;装置A为启普发生器,适用于制取的气体要符合以下三个条件:块状固体与液体反应制取气体;反应不需要加热;制取的气体难溶于水。由于H2、CO2制取反应原理符合上述条件,因此也可以用于实验室制备H2和CO2,D正确。
6.(2021·华南师大附中模拟)实验室探究SO2与Fe(NO3)3溶液反应的原理,装置如图,实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是( B )
A.滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹,通入一段时间N2
B.Y中产生的白色沉淀是BaSO4和BaSO3
C.在X装置中浓硫酸不体现氧化性
D.若将Fe(NO3)3换成氨水,Y中也能产生白色沉淀
【解析】 通入一段时间N2,目的是为了赶走装置中的空气,防止Na2SO3和生成的SO2气体被氧化,故A正确;二氧化硫气体溶于水,溶液显酸性,在酸性溶液中其能被NO、Fe3+氧化成SO,则Y中产生的白色沉淀只能是BaSO4,故B错误;在X装置中反生的反应是H2SO4(浓)+Na2SO3===Na2SO4+H2O+SO2↑,此反应不是氧化还原反应,不能体现浓硫酸氧化性,故C正确;若将Fe(NO3)3换成氨水,通入SO2后,SO2和水反应生成的亚硫酸会和氨水继续反应生成亚硫酸铵,生成的亚硫酸铵和氯化钡反应生成BaSO3沉淀,故D正确。
7.(2022·自贡模拟)用下列装置进行实验,仪器选择正确且能达到实验目的的是( D )
A.图①除去Fe(OH)3胶体中的Na+、Cl-
B.图②可证明SO2有漂白性
C.图③用石墨作电极电解饱和食盐水生产NaClO
D.图④测量生成氢气的体积
【解析】 图①中,Fe(OH)3胶体可以通过滤纸,故不能用过滤除去Fe(OH)3胶体中的Na+、Cl-,可以用渗析除去Fe(OH)3胶体中的Na+、Cl-,A错误;图②可证明SO2具有还原性,不能证明SO2有漂白性,B错误;图③用石墨作电极电解饱和食盐水,阳极上产生Cl2,阴极上产生NaOH和H2,其中Cl2和NaOH反应产生NaClO,则图③的电源应颠倒,即电源正极在下,负极在上,以确保Cl2尽可能与NaOH反应,C错误;锌粒和硫酸反应产生H2,气体会推动针管活塞,可通过针管活塞的移动来测生成氢气的体积,D正确。
8.(2022·德阳模拟)下列气体去除杂质的方法中,能实现目的的是( B )
气体(杂质)
方法
A
SO2(HCl)
通过饱和亚硫酸钠溶液
B
O2(NH3)
通过浓硫酸
C
CO(CO2)
通过氯化钡溶液
D
Cl2(H2O)
通过过氧化钠固体
【解析】 SO2和HCl都可以和饱和亚硫酸钠溶液反应,故A不能达到实验目的;氨气为碱性气体,能被浓硫酸吸收,氧气不能被浓硫酸吸收,故B能达到实验目的;二氧化碳不能和氯化钡溶液反应,故C不能达到实验目的;水能和过氧化钠固体反应生成氧气,引入新杂质,故D不能达到实验目的。
9.(2022·湖南高考)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1mol·L-1)。
实验
操作与现象
①
在5mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色。
②
在5mLFeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀。
③
在5mLNa2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀。
依据上述实验现象,结论不合理的是( D )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
【解析】 铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,故A正确;在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液,根据现象和分析可知,Fe3+既发生了水解反应,生成红褐色的氢氧化铁,又被亚硫酸根离子还原,得到亚铁离子,加入铁氰化钾溶液后,出现特征蓝色沉淀,故B正确;实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度少量FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍发生铁离子的水解反应,但未来得及发生铁离子的还原反应,即水解反应比氧化还原反应速率快,故C正确;结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,因证据不足,不能说明亚硫酸离子对铁离子的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,故D错误。
10.(2022·昆明模拟)下列实验操作对应的现象和结论均正确的是( A )
选项
操作
现象
结论
A
向淀粉水解液中加入碘水
溶液不变蓝
淀粉完全水解
B
向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末,过滤,在滤渣中加入盐酸
产生气泡,固体部分溶解
Ksp(BaCO3)
向久置发黄的浓硝酸中通入O2
黄色褪去
O2具有漂白性
D
向某溶液中加入稀氢氧化钠溶液,用湿润的红色石蕊试纸检验
无明显现象
溶液中无NH
【解析】 淀粉遇碘变蓝色,加入碘水不变蓝色,说明不含淀粉,则淀粉完全水解,故A正确;常温下,向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,因c(Ba2+)·c(CO)>Ksp(BaCO3),而产生BaCO3沉淀,加入盐酸产生气泡,不能说明Ksp(BaCO3)、Ksp(BaSO4)的关系,故B错误;浓硝酸不稳定,分解生成二氧化氮溶解在浓硝酸中使溶液变黄,则通入O2时二氧化氮、氧气与水发生氧化还原反应生成硝酸,溶液变为无色,故C错误;加入稀NaOH溶液,不加热,生成一水合氨,不会生成氨气,应利用浓NaOH并加热,然后检验氨气,故D错误。
二、非选择题(本题包括4小题)
11.(2022·黄山模拟)二氯异氰尿酸钠(NaC3N3O3Cl2,摩尔质量为220g/mol)是一种高效广谱杀菌消毒剂,它常温下为白色固体,难溶于冷水。其制备原理为2NaClO+C3H3N3O3NaC3N3O3Cl2+NaOH+H2O,请选择下列部分装置制备二氯异氰尿酸钠并探究其性质。
请回答下列问题:
(1)选择合适装置,按气流从左至右,导管连接顺序为 fghabe (填小写字母)。
(2)将D中试剂换成氯酸钾后发生反应的化学方程式为 KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O 。
(3)仪器X中的试剂是 NaOH(或氢氧化钠溶液) 。
(4)实验时,先向A中通入氯气,生成高浓度的NaClO溶液后,再加入氰尿酸溶液。在加入氰尿酸溶液后还要继续通入一定量的氯气,其原因是通入Cl2与生成的NaOH反应,有利于NaC3N3O3Cl2的生成 。
(5)反应结束后,A中浊液经过滤、冷水洗涤 、干燥 得到粗产品mg。
(6)粗产品中NaC3N3O3Cl2含量测定。将mg粗产品溶于无氧蒸馏水中配制成100mL溶液,取10.00mL所配制溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5min。用cmol/LNa2S2O3标准溶液进行滴定,加入淀粉指示剂,滴定至终点,消耗VmLNa2S2O3溶液。(假设杂质不与KI反应,涉及的反应为C3N3O3Cl+3H++4I-===C3H3N3O3+2I2+2Cl-,I2+2S2O===2I-+S4O)
①滴定终点现象是滴加最后一滴标准溶液,锥形瓶中溶液蓝色褪去且半分钟不恢复 。
②则NaC3N3O3Cl2的含量为 %(用含m,c,V的代数式表示)。
【解析】 由二氯异氰尿酸钠的制备原理以及给定的装置可知,题干中所示的反应装置可以分为氯气的发生装置与二氯异氰尿酸钠的制备装置。具体反应流程为:用浓盐酸与Ca(ClO)2反应制Cl2;除去Cl2中因浓盐酸挥发而混合的HCl;将Cl2通入氢氧化钠溶液中制备NaClO,再与氰尿酸溶液反应生成二氯异氰尿酸钠;对尾气Cl2进行处理。据此可回答各个问题。(1)按照气流从左至右的顺序,制备二氯异氰尿酸钠首先需要制备Cl2,需要装置D,Cl2从f口流出;接下来需要除去Cl2中混合的HCl,需要装置E,气体从g口流入、h口流出;制备NaClO并与氰尿酸溶液发生反应需要装置A,气体从a口流入、b口流出;为了除去未反应完的Cl2,需要将尾气通入到氢氧化钠溶液中,需要装置C,气体从e口流入。故导管连接顺序为fghabe。(2)装置D为氯气发生装置,若利用氯酸钾与浓盐酸制备氯气,发生反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O。(3)仪器X中所加试剂的目的是与Cl2反应生成NaClO,故该试剂为NaOH或氢氧化钠溶液。(4)观察题干信息可知制备二氯异氰尿酸钠的反应可以生成NaOH,故继续通入一定量的氯气可以与生成的NaOH反应不断生成NaClO,有利于NaC3N3O3Cl2的生成。(5)考虑到二氯异氰尿酸钠难溶于冷水,A中的浊液经过滤后应再用冷水洗涤并干燥之后可以得到粗产品。故答案为:冷水洗涤;干燥。(6)①NaC3N3O3Cl2溶液可以与过量的KI溶液反应生成I2,I2遇淀粉显蓝色。随后加入Na2S2O3溶液与I2反应可使蓝色逐渐褪去,故滴定终点的现象为:滴加最后一滴标准溶液,锥形瓶中溶液蓝色褪去且半分钟不恢复;②由题干中给出的反应方程式:C3N3O3Cl+3H++4I-===C3H3N3O3+2I2+2Cl-,I2+2S2O===2I-+S4O可知各物质的物质的量之比为n(NaC3N3O3Cl2)∶n(I2)∶n(Na2S2O3)=1∶2∶4。即n(NaC3N3O3Cl2)=n(Na2S2O3)=×cV×10-3 mol。10 mL溶液中NaC3N3O3Cl2的质量为m=n×M=×cV×10-3 mol×220 g/mol=0.055cV g ,100 mL溶液中NaC3N3O3Cl2的质量为0.55cV g。则NaC3N3O3Cl2的含量×100%=%。
12.三氯化六氨合钴(Ⅲ){[Co(NH3)6]Cl3,钴为+3价}在钴化合物的合成中是重要原料。实验室以CoCl2为原料制备[Co(NH3)6]Cl3,步骤如下:
Ⅰ.CoCl2的制备。
CoCl2可以通过钴和氯气反应制得,实验室制备纯净CoCl2可用下图实验装置实现(已知:钴单质在300℃以上易被氧气氧化,CoCl2易潮解)。
(1)仪器X的名称为圆底烧瓶 。
(2)X中发生的离子方程式为 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 。
(3)装置的连接顺序为A→ ECD →B(按气流方向,用大写字母表示);反应开始前应先点燃A处的酒精灯,其目的是用氯气将装置内的空气排出,防止氧气氧化钴单质 。
Ⅱ.三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备。
在100mL锥形瓶内加入4.5g研细的二氯化钴CoCl2、3gNH4Cl和5mL水,加热溶解后加入0.3g活性炭作催化剂,冷却后,通入足量NH3,混合均匀;控制温度在10℃以下,缓慢加入10mL10%的H2O2,然后加热至60℃左右,恒温20分钟,适当摇动锥形瓶:在冰水中冷却所得溶液,即有晶体析出(粗产品)。
回答下列问题:
(1)该过程中控制温度为60℃的方法是水浴加热 。
(2)制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总反应化学方程式为 10NH3+2CoCl2+2NH4Cl+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O 。
Ⅲ.测定[Co(NH3)6]Cl3中钴的含量。
原理:利用Co3+能将KI氧化成I2,Co3+被还原后的产物为Co2+。然后用0.015mol/LNa2S2O3标准溶液滴定生成的I2,Na2S2O3所得产物为S4O。若称取样品的质量为0.27g,滴定I2时,达到终点消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为54.00mL。{提示:[Co(NH3)6]Cl3转化成Co3+的反应为[Co(NH3)6]Cl3+3NaOHCo(OH)3↓+6NH3↑+3NaCl、Co(OH)3+3H+===Co3++3H2O。}
回答下列问题:
(1)该氧化还原滴定指示剂为淀粉溶液 。
(2)该产品中钴元素的质量分数为 17.7% 。
【解析】 Ⅰ.(1)仪器X的名称为圆底烧瓶。(2)X中MnO2与浓盐酸反应加热生成Cl2,发生的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)A中MnO2与浓盐酸反应加热生成的Cl2中含有HCl和水蒸气,通过E的饱和食盐水、C的浓硫酸,除杂得纯净的Cl2;D中氯气与金属Co加热反应生成CoCl2,CoCl2易潮解,装置B中碱石灰的作用是防止水蒸气进入装置D中,同时吸收多余的Cl2。装置的连接顺序为A→ECD→B;反应开始前应先点燃A处的酒精灯,其目的是用氯气将装置内的空气排出,防止氧气氧化钴单质。Ⅱ.(1)为了受热均匀,便于控制加热温度,该过程中控制温度为60 ℃的方法是水浴加热。(2)用双氧水在不断通入氨气的条件下将CoCl2氧化生成三氯化六氨合钴(Ⅲ),制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总反应化学方程式为10NH3+2CoCl2+2NH4Cl+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。Ⅲ.(1)碘遇淀粉呈蓝色,该反应是Na2S2O3标准液滴定碘,滴入最后一滴Na2S2O3标准液,终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色;该氧化还原滴定指示剂为淀粉溶液。(2)发生的反应2Co3++2I-===I2+2Co2+,I2+2S2O===2I-+S4O,由此进行计算,关系式为2Co3+~I2~2S2O,n(Co3+)=n(S2O)=c×V×10-3 mol,m(Co3+)=0.015 mol/L×54.00×10-3 mol×59 g/mol=0.047 79 g,该产品中钴元素的质量分数为×100%=17.7%。
13.(2022·信阳模拟)硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是分析化学中的重要试剂,是一种复盐,一般亚铁盐在空气中易被氧化,形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐的溶解度都小,利用这一性质可以用等物质的量的(NH4)2SO4和FeSO4混合制备。请回答以下问题:
Ⅰ.硫酸亚铁铵晶体的制备
步骤一:称取3.0g铁屑,加入15mL10%Na2CO3溶液,小火加热30分钟,过滤洗涤、干燥、称量得固体m1g。
步骤二:将步骤一中的m1g固体转移至锥形瓶,加入15mL3mol·L-1H2SO4,加热至不再有气体生成,趁热过滤,洗涤固体,将滤液和洗涤液合并后转移至蒸发皿中备用,准确称量剩余固体质量得m2g。
步骤三:计算所得FeSO4的物质的量,计算等物质的量的(NH4)2SO4固体的质量,准确称取(NH4)2SO4。
步骤四:将(NH4)2SO4固体加入蒸发皿中,缓慢加热浓缩至表面出现结晶薄膜为止,放置冷却。
步骤五:经过一系列操作,最终得到较纯净的(NH4)2FeSO4·6H2O。
(1)碱煮30分钟的目的是除去铁屑表面油污 。
(2)步骤二中的加热,最佳加热方式为水浴加热 ,理由是反应有氢气生成,不能用明火直接加热 。
(3)关于步骤五中的一系列操作的相关表述,错误的是 AD (填字母)。
A.过滤时可使用玻璃棒搅拌的方式来缩短时间
B.过滤和洗涤的速度都要尽可能的快,可以减少产品的氧化
C.洗涤时使用无水乙醇既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以起到干燥作用
D.所得的产品可以采取电热炉烘干的方式彻底干燥
Ⅱ.硫酸亚铁铵的分解
已知硫酸亚铁铵在不同温度下加热分解产物不同。设计如图实验装置(夹持装置略去),在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全,确定分解产物的成分。
(4)B装置的作用是检验产物中是否有水生成 。
(5)实验中,观察到C中无明显现象,D中有白色沉淀生成,可确定分解产物中的某种气体,写出D中发生反应的离子方程式 SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+ 。若去掉C,是否能得出同样结论,并解释其原因否,若产物中有SO3也有白色沉淀生成 。
(6)A中固体完全分解后变为红棕色粉末,某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3而不含FeO。请填写表中的实验现象。
实验步骤
预期现象
结论
①取少量A中残留物于试管中,加入适量稀硫酸,充分振荡使其完全溶解;②将溶液分成两份,分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液
加入高锰酸钾溶液不褪色,加入KSCN溶液后变红
固体残留物仅为Fe2O3
【解析】 该实验的目的是制备硫酸亚铁铵,并探究硫酸亚铁铵的性质,由实验装置图可知,装置A为硫酸亚铁铵受热分解装置,装置B用于检验是否有水蒸气生成,装置C用于验证是否有三氧化硫生成,装置D用于验证是否有二氧化硫生成,装置E用于验证是否有氮气生成。(1)碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性,水解反应为吸热反应,煮沸时,水解平衡向正反应方向移动,溶液中氢氧根离子浓度增大,除去铁屑表面油污的能力增强,有利于除去铁屑表面油污,故答案为:除去铁屑表面油污;(2)步骤二发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,若用明火直接加热,反应生成的氢气与空气中的氧气遇明火可能发生爆炸,所以不能用明火直接加热,应选用水浴加热,故答案为:反应有氢气生成,不能用明火直接加热;(3)A.过滤时不能使用玻璃棒搅拌,否则玻璃棒将滤纸损坏会影响过滤效果,故错误;B.亚铁离子具有还原性,易被空气中的氧气氧化,所以过滤和洗涤的速度都要尽可能的快,减少产品的氧化,故正确;C.洗涤时使用无水乙醇既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以挥发时带走晶体表面的水,起到干燥作用,故正确;D.若所得的产品采取电热炉烘干的方式彻底干燥会使晶体脱去结晶水,也会使晶体发生分解导致产品变质,故错误;故选AD;(4)由分析可知,装置B用于检验硫酸亚铁铵受热分解是否有水蒸气生成,故答案为:检验产物中是否有水生成;(5)实验中,观察到C中无明显现象,D中有白色沉淀生成说明硫酸亚铁铵受热分解生成二氧化硫,没有生成三氧化硫,D中生成白色沉淀的反应为二氧化硫与过氧化氢和氯化钡混合溶液反应生成硫酸钡沉淀和盐酸,反应的离子方程式为SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+;若去掉C,不能确定生成的气体中存在二氧化硫,因为三氧化硫与混合溶液中的氯化钡反应也能生成硫酸钡白色沉淀,故答案为:SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+;否,若产物中有SO3也有白色沉淀生成;(6)若固体残留物中只有氧化铁,氧化铁溶于稀硫酸生成硫酸铁,分别加入滴加高锰酸钾溶液、硫氰化钾溶液可观察到的实验现象为加入高锰酸钾溶液的一份中,溶液不褪色,加入硫氰化钾溶液的一份中,溶液变红色,故答案为:加入高锰酸钾溶液不褪色,加入KSCN溶液后变红。
14.(2022·齐齐哈尔模拟)某同学在实验室以FeS2、焦炭以及干燥纯净的O2反应制取单质硫,并检验产物中的CO,设计如下实验。回答下列问题:
(1)可用如图所示装置制取干燥纯净的O2
①仪器X的名称为分液漏斗 ,若其中盛放的是蒸馏水,锥形瓶中应加入的试剂可以是 Na2O2 (填化学式,下同);若锥形瓶中加入的是MnO2,则仪器X中应盛放的试剂为 H2O2 。
②若锥形瓶中加入的是酸性KMnO4溶液,仪器X中盛放的是H2O2溶液,则反应生成O2的离子方程式为 2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O 。
(2)利用如下装置(装置不可重复使用,部分夹持仪器已省略)制备单质硫并验证碳氧化后气体中的CO。
①正确的连接顺序为w→ef(或fe)→ ji→lk →cd(或dc)→g(填接口的小写字母)。
②能说明产物中有CO的现象是硬质玻璃管中黑色固体变红,生成的气体使澄清石灰水变浑浊 。
③若充分反应后装置D中的固体能被磁铁吸引,则装置D中FeS2与C的物质的量之比为1∶4时发生反应,生成CO和单质硫的化学方程式为 3FeS2+12C+8O2===Fe3O4+6S+12CO 。
(3)有文献记载,可用如下方法测定某气体样品中CO含量:将500mL(标准状况)含有CO的某气体样品,通入盛有足量I2O5的干燥管,一定温度下充分反应,用H2O—C2H5OH混合液充分溶解产物I2,定容100mL。取25.00mL于锥形瓶中,用0.0100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗溶液体积为20.00mL,气体样品中CO的体积分数为 8.96% (结果保留3位有效数字;已知2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,气体样品中其他成分不与I2O5反应)。
【解析】 (1)①根据仪器的构造可知,仪器X的名称为分液漏斗;由于是制取O2,水和Na2O2反应可以生成O2,故锥形瓶中应加入Na2O2,MnO2可催化分解H2O2产生O2,故仪器X中盛放的试剂是H2O2;②若锥形瓶中加入的是酸性KMnO4溶液,仪器X中盛放的是H2O2溶液,双氧水被氧化生成O2,高锰酸钾被还原生成硫酸锰,反应的离子方程式为2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O;(2)①在制取硫的过程中由于高温可能产生硫蒸气,为了避免硫蒸气干扰后续检验,需用浓NaOH溶液将其除去:3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O,但此时气体中仍含有杂质水蒸气,在进入硬质玻璃管之前,用无水CaCl2将水蒸气除去,故正确的连接顺序为w→ef(或fe)→ji→lk→cd(或dc)→g;②能说明产物中有CO的现象是:硬质玻璃管中黑色固体变红,生成的气体使澄清石灰水变浑浊;③若充分反应后装置D中的固体能被磁铁吸引,则生成四氧化三铁,则装置D中FeS2与C的物质的量之比为1∶4时发生反应,生成CO和单质硫的化学方程式为3FeS2+12C+8O2===Fe3O4+6S+12CO;(3)由题目信息可知,5CO+I2O5===5CO2+I2根据化学方程式可得对应关系:5CO~I2~2Na2S2O3,n(CO)=n(Na2S2O3)×4=10n(Na2S2O3)=10×0.010 0 mol/L×0.02 L=0.002 mol,则样品气中CO的体积分数为:×100%≈8.96%。
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