钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用.为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如图(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质).
已知:①物质溶解性:LiF难溶于水,Li2CO3微溶于水;
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见表.
Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al3+ | |
pH(开始沉淀) | 1.9 | 7.15 | ﹣0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
请回答:
(1)写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式: 。
(2)步骤Ⅲ中 Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH,应使溶液的pH不超过 ;废渣中的主要成分除了LiF外,还有 。
(3)NaF 与溶液中的Li+形成LiF沉淀,此反应对步骤Ⅳ所起的作用是 。
(4)在空气中加热5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如表.已知:M(CoC2O4·2H2O)=183g/mol
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 4.41 |
290~320 | 2.41 |
890~920 | 2.25 |
经测定,210~290℃过程中产生的气体只有CO2,此过程发生反应的化学方程式是 。温度高于890℃时,固体产物发生分解反应,固体产物为 。
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三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。探究过程如下:
查阅资料:Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO。
提出假设
假设1:红色粉末是Fe2O3;
假设2:红色粉末是Cu2O;
假设3:________。
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立,则实验现象是________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色,则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法是否合理,简述你的理由:________
________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是________,写出发生反应的离子方程式________。
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利用右图装置测定中和热的实验步骤如下:
①量取50mL 0.25mol•L-1硫酸倒入小烧杯中,测量温度;
②量取50mL 0.55mol•L-1NaOH溶液,测量温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,混合均匀后,测量混合液温度。请回答:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是_____________;
(2)NaOH溶液稍过量的原因_____________;
(3)加入NaOH溶液的正确操作是______(填字母).
A.沿玻璃棒缓慢加入 B.一次迅速加入 C.分三次加入
(4)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_______;
(5)设溶液的密度均为1g/cm3,中和后溶液的比热容c=4.18J/(g•℃),请根据实验数据写出该反应的热化学方程式 _____________;
温度 实验次数 | 起始温度t1/℃ | 终止温度 t2/℃ | 温度差平均值(t2-t1)/℃ | ||
H2SO4 | NaOH | 平均值 | |||
1 | 25.0 | 25.2 | 25.1 | 28.5 | |
2 | 24.9 | 25.1 | 25.0 | 28.3 | |
3 | 25.5 | 26.5 | 26 | 31.8 | |
4 | 25.6 | 25.4 | 25.5 | 29.0 | |
(6)上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母) _______
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
c.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
(7)______(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2代替氢氧化钠溶液和稀硫酸反应;若将含0.5molH2SO4的 浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量________(填“小于”、“等于”或“大于”)57.3kJ。原因是_______________________。
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三氯化磷()和三氯氧磷(POCl3)是两种遇水会强烈水解的物质。PCl3是合成药物的重要化工原料;POCl3用于制取染料中间体,有机合成的氯化剂、催化剂和阻燃剂,还常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。
I.白磷和Cl2化合制PCl3
已知白磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5;PCl3遇O2会生成POCl3;POCl3能溶于PCl3。实验室制取PCl3的装置示意图和有关数据如下:
实验过程中要加入白磷、通入CO2 、通入Cl2、加热,实验时具体的操作顺序是:打开K2,使体系中充满CO2,再加入白磷,打开K1,通入氯气,再加热。
(1)干燥管中碱石灰的作用是_______________。
(2)PCl3强烈水解的产物是H3PO3和HCl,PC13遇水所得溶液中除OH-之外其它离子的浓度由大到小的顺序是____________________(己知亚磷酸H3PO3是二元弱酸:H3PO3 H++ H2PO3-,H2PO3-H++HPO32-)。
(3)实验制得的粗产品中常含有POCl3、PC15等,PC15先用白磷除去后,再用____________方法除去PC13中的POCl3制备纯净的PCl3。
A.萃取 B.过滤 C.蒸馏 D.蒸发结晶
II.氯化水解法生产POC13
主要反应是:PC13+C12+H2O=POC13+2HCl,流程如下:
(1)若将0.01mol POCl3加到水中水解,再与含2.4gNaOH的溶液混合充分反应,并配成1L的溶液,取出少量的溶液于试管中,再向其中逐滴加入0.010mol/L的AgNO3溶液,则先产生的沉淀是_____________[已知Ksp(Ag3PO4)=1.4×10-16,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。
(2)通过下列方法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量,实验步骤如下:
A.取ag产品于锥形瓶中,加入足量NaOH 溶液,再加稀硝酸至酸性。
B.向锥形瓶中加入0.1000 mol/L的AgNO3溶液40.00mL,使Cl-完全沉淀。
C.向其中加入2mL硝基苯,用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖。
D.加入指示剂,用cmol/LNH4SCN溶液滴定过量Ag+至终点,记下所用体积bmL。
己知:AgSCN是白色沉淀,Ksp(AgSCN)=2×10-12
①滴定选用的指示剂是_____________(填字母序号),滴定终点的现象为_________________。
A.FeCl2 B.NH4Fe(SO4)2 C.淀粉 D.甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银,防止沉淀转化生成AgSCN而导致数据不准确。如无此操作,所测Cl元素含量将会______________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
③根据上面实验数据计算三氯氧磷产品中Cl元素的含量为______________。
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(12分)苯甲酸是一种重要的化工产品,某学习小组设计方案制备苯甲酸。反应原理如下:
C6H5-CH3+2KMnO4C6H5-COOK+KOH+2MnO2↓+H2O
C6H5-COOK+HCl → C6H5-COOH+KCl
已知甲苯的熔点为-95℃,沸点为110.6℃,易挥发,密度为0.866 g·cm-3;苯甲酸的熔点为122.4℃,在25℃和95℃下溶解度分别为0.3 g和6.9 g。
【制备产品】30.0 mL甲苯和25.0 mL 1 mol·L-1高锰酸钾溶液在80℃下反应30 min,装置如图所示:
(1)图中支管的作用是_______________________。
(2)在本实验中,三颈烧瓶最合适的容积是________(填字母)
A.50 mL B.100 mL C.200 mL D.250 mL
【分离产品】他们设计如下流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯:
(3)操作Ⅰ的名称是____;含杂质的产物经操作Ⅱ进一步提纯得无色液体A,则操作Ⅱ的名称是_______。
(4)操作Ⅲ的名称是____。检验B中是否含有Cl-的方法如下:取少量B溶于水,在上层清液中滴加稀硝酸酸化的________溶液,若产生白色沉淀,则B中含有Cl-。
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【加试题】实验室制取高纯NaI晶体(无色)可按下列步骤进行:按化学计量称取各原料,在三颈烧瓶中(如图)先加入适量的高纯水,然后按Na2CO3、I2和水合肼的投料顺序分批加入。
已知: I2 + Na2CO3 == NaI +NaIO +CO2↑; △H <0
3I2 + 3Na2CO3 == 5NaI +NaIO3 +3CO2↑; △H <0
I2(s) + I-(aq) I3-(aq) ;
水合肼(N2H4·H2O)具有强还原性,可分别将IO-、IO3-和I2还原为I-,本身被氧化为N2(放热反应);100℃左右水合肼分解为氮气和氨气等。
(1)常温常压时,I2与Na2CO3溶液反应很慢,下列措施能够加快反应速率的是 (填字母)。
a.将碘块研成粉末 b.起始时加少量NaI
c.将溶液适当加热 d.加大高纯水的用量
(2)I2与Na2CO3溶液反应适宜温度为40~70℃,温度不宜超过70℃,除防止反应速率过快,另一个原因是 。
(3)写出水合肼氧化IO-的离子方程式 。
(4)所得溶液(偏黄,且含少量SO42-,极少量的K+和Cl-)进行脱色、提纯并结晶,可制得高纯NaI晶体。实验方案为:
①、将溶液在不断搅拌下依次加入稍过量的Ba(OH)2溶液、稍过量的Na2CO3溶液、过滤,在滤液中加少量活性炭煮沸后 (填操作名称),这样操作的目的是 。
②、溶液在不断搅拌下加入 (填试剂名称)至溶液的PH约为6,然后 (填操作名称),再次过滤,用 洗涤晶体2~3次,在真空干燥箱中干燥。
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一氯甲烷(CH3C1)是一种重要的化工原料,常温下它是无色有毒气体,微溶于水,易溶于乙醇、CCl4等。
(1)甲组同学在实验室用下图所示装置模拟催化法制备和收集一氯甲烷。
① 无水ZnCl2为催化剂,a瓶中发生反应的化学方程式为____________________________。
② 装置B的主要作用是____________________。
③收集到的CH3Cl气体在氧气中充分燃烧,产物用过量的V1mL、c1mol·L-1NaOH溶液充分吸收,以甲基橙作指示剂,用c2 mol·L-1盐酸标准液对吸收液进行返滴定(发生的反应为:
NaOH+HCl= NaCl+H2O ,Na2CO3+2HCl=2NaCl+2CO2↑+2H2O),最终消耗V2 mL盐酸。则所收集CH3Cl的物质的量为_____ _ mol。(已知:2CH3Cl+3O22CO2+2H2O+2HCl)
(2)乙组同学选用甲组A、B装置和下图所示的部分装置检验CH3Cl中的氯元素。
(已知:一卤代烷一般要在加热条件下才能与氢氧化钠溶液反应)
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A→B→________→__ → 。
②通入一段时间的CH3Cl气体,打开装置D中分液漏斗的活塞,观察实验现象。分液漏斗中盛放的试剂是_______和_________。
③能证明CH3Cl中含有氯元素的实验现象是_____________________________。
(3)查阅资料可知:AgNO3的乙醇溶液可以检验CH3X中的卤素原子。相关数据如下表:
①CH3X通入AgNO3的乙醇溶液中,除有沉淀生成外,还生成硝酸甲酯,请写出硝酸甲酯的结构简式:______________________________。
②将CH3Cl和CH3Br的混合气体通入AgNO3的乙醇溶液中,先出现淡黄色沉淀。请依据表中数据解释原因____________________________________。
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亚磷酸二乙酯[HPO(OC2H5)2]为重要的阻燃增塑剂。实验室采用三氯化磷和无水乙醇制备亚磷酸二乙酯PCl3 + 4C2H5OH → HPO(OC2H5)2 + HCl↑+2C2H5Cl + H2O;实验步骤如下:
①将40mL三氯甲烷和36.8g(0.8mol)无水乙醇混合后加入250mL三颈烧瓶中。
②从仪器A中滴加20mL三氯甲烷和27.5g (0.2mol)PCl3混合溶液,用冰水控温6~8℃,开动搅拌器,约1h滴加完毕。
③将反应物倒入烧杯中,用10%的碳酸钠溶液中和至pH为7~8,再用去离子水洗涤三次,在仪器B中分离。
④减压蒸馏,收集产品,得23.32g产品。
(1)装置图中仪器A叫做恒压滴液漏斗,与分液漏斗比,滴液时的优点是 ;步骤③中仪器B名称为 。图中NaOH溶液的作用为 。
(2)用碳酸钠溶液洗涤的目的是 ;用去离子水洗涤的目的是 。
(3)减压蒸馏除得到产品外还可回收的有机物有 (写两个的结构简式)。
(4)从无水乙醇利用角度计算,本次实验产率为 (填数值)。
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有酸溶液A,pH=a;碱溶液B,pH=b.为测定A、B混合后溶液导电性的变化以及探究A、B的相关性质,某同学设计了如图所示的实验装置.常温下,水的离子积
Kw=1×10﹣14.
(1)实验时,滴定管中应盛 (选A或B)溶液.
(2)若A为一元强酸,B为一元强碱,且a+b=14.该同学在烧杯中先加入其中一种溶液,闭合开关K,测得烧杯中灯泡的亮度为10(假设亮度由暗到亮表示为1、2、3、…10、11、12、…20).断开开关K,将滴定管中的溶液逐滴加入到烧杯中.当从滴定管滴入烧杯中的溶液体积和烧杯中盛有的溶液体积相等时,停止滴加溶液并闭合开关K,此时灯泡G的亮度约为 ,原因是 .烧杯中得到的溶液pH= .
(3)若A为强酸,B为强碱,且a+b=14.断开开关K,将滴定管中的溶液逐滴加入到烧杯中.当测得烧杯中溶液pH和“(2)”中最后得到的溶液pH相同时,停止滴加溶液.此时烧杯中的溶液中阳离子浓度大于阴离子浓度,原因可能是 .
(4)若A的化学式为HR,B的化学式为MOH,且a+b=14,两者等体积混合后溶液显酸性.则混合溶液中必定有一种离子能发生水解,该水解反应的离子方程为 .此时烧杯中的混合溶液中,微粒浓度大小关系一定正确的是 (填序号).
①c(MOH)>c(M+)>c(R﹣)>c(H+)>c(OH﹣)
②c(HR)>c(M+)>c(R﹣)>c(OH﹣)>c(H+)
③c(R﹣)>c(M+)>c(H+)>c(OH﹣)
④c(M+)>c(R﹣)>c(OH﹣)>c(H+)
⑤c(M+)+c(H+)=c(R﹣)+c(OH﹣)
⑥c(MOH)=c(H+)﹣c(OH﹣)
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(15分)对叔丁基苯酚工业用途广泛,可用于生产油溶性酚醛树脂、稳定剂和香料等。实验室以苯酚、叔丁基氯(CH3)3CCl等为原料制备对叔丁基苯酚。实验步骤如下:
步骤l:组装仪器,用量筒量取2.2 mL叔丁基氯(过量),称取1.6 g苯酚,搅拌使苯酚完全溶解,并装入滴液漏斗。
步骤2:向A中加入少量无水AlCl3固体作催化剂,打开滴液漏斗旋塞,反应有气体放出。
步骤3:反应结束后,向A中加入8 mL水和1 mL浓盐酸,即有白色固体析出。
步骤4:抽滤得到白色固体,洗涤,得到粗产物,用石油醚重结晶,得对叔丁基苯酚1.8 g。
(1)仪器A和B的名称分别为 ; 。
(2)步骤2中发生主要反应的化学方程式为 。该反应为放热反应,且实验的产率通常较低,可能的原因是 。
(3)图中倒扣漏斗的作用是 。苯酚有腐蚀性,能使蛋白质变性,若其溶液沾到皮肤上可用 洗涤。
(4)步骤4中用石油醚重结晶提纯粗产物,试简述重结晶的操作步骤:
(5)实验结束后,对产品进行光谱鉴定,谱图结果如下图。该谱图是 (填字母)。
A.核磁共振氢谱图 B.红外光谱图 C.质谱图
(6)下列仪器在使用前必须检查是否漏液的是 (填选项字母)。
A.量筒
B.容量瓶
C.滴定管
D.分液漏斗
E.长颈漏斗
(7)本实验中,对叔丁基苯酚的产率为 (请保留三位有效数字)。
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