碳酸铈[Ce2(CO3)3]是制备稀土发光材料、汽车尾气净化催化剂的重要原料。碳酸铈可由铈的氯化物和碳酸氢铵反应制备。甲同学利用下列装置模拟制备Ce2(CO3)3:
已知:i.装置C中溶液为亚硫酸钠溶液;
ii.Ksp[Ce2(CO3)3]=1.00×10-28;
iii.Ce3+易被空气氧化成Ce4+。
(1)装置D中盛放稀盐酸的实验仪器名称为________,装置C中溶液的作用是________。
(2)装置A中发生的化学反应方程式为________。
(3)实验装置中有一处不合理,请针对不合理之处写出改进措施:________。
(4)装置B中制备Ce2(CO3)3反应的离子方程式为________。
(5)实验过程中当Ce3+沉淀完全时,溶液中为________。
(6)Ce2(CO3)3在装置B中沉淀,然后经过静置、过滤、洗涤、干燥后即可得到产品。检验产品是否洗涤干净的方法为________。
(7)为测定产品中Ce2(CO3)3的纯度,取产品加入稀硫酸、溶液至全部溶解,配成溶液,取溶液用的溶液滴定至终点(铈被还原成Ce3+),消耗溶液,则产品中Ce2(CO3)3的纯度为________。
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碘酸钙[Ca(IO3)2]广泛用于食品工业、口腔洗涤,防腐等领域,某化学兴趣小组在实验室利用碘在酸性条件下被氯酸钾氧化成碘酸氢钾(KIO3·HIO3),溶液经氢氧化钾中和后,与氯化钙发生复分解反应制备碘酸钙,其制备步骤及装置(水浴加热装置略去)如图:
物质的摩尔质量如下表:
物质 | I2 | KClO3 | Ca(IO3)2 |
摩尔质量/g·mol-1 | 354 | 122.5 | 390 |
请回答下列问题:
(1)加入b中盐酸后,碘在酸性条件下被氯酸钾氧化成碘酸氢钾(KIO3·HIO3),反应中有黄绿色的气体生成,该反应的化学方程式为___。
(2)步骤②与“直接加热”相比,“水浴加热”的优点为___。
(3)步骤④加入氯化钙后,得到白色悬浊液,说明KIO3的溶解度___(填“大于”“小于”或“等于”)Ca(IO3)2。
(4)步骤⑤冰水浴冷却的目的为___。
(5)步骤⑥的操作名称为___。
(6)步骤⑦洗涤后检验沉淀是否洗涤干净的方法为___。
(7)最终得到2..60g碘酸钙产品,则产率为___ %(保留2小数)。
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亚硝酰硫酸[M(NOSO4H)=127g·mol-1]主要用于分散染料重氮反应中取代亚硝酸钠,从而降低成本,提高产品质量。实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量NOSO4H,并测定产品的纯度。已知:NOSO4H遇水分解,但溶于浓硫酸而不分解。
(1)装置A制取SO2,则A中反应的化学方程式为___,导管b的作用是___。
(2)SO2与装置B中盛有的浓硫酸和浓硝酸的混合液在维持体系温度不得高于20℃的条件下,反应制得NOSO4H。反应过程中,亚硝酰硫酸和硝酸的物质的量随时间的变化如图所示。反应进行到10min后,反应速度明显加快,其可能的原因是___。
(3)装置C的主要作用是__。
(4)该实验装置存在可能导致NOSO4H产量降低的缺陷是__。
(5)测定亚硝酰硫酸NOSO4H的纯度
准确称取1.500g产品放入250mL的碘量瓶中,加入0.1000mol·L-1、60.00mL的KMnO4标准溶液和10mL25%H2SO4溶液,然后摇匀。用0.2500mol·L-1草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为20.00mL。
已知:2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
达到滴定终点时的现象为__,亚硝酰硫酸的纯度为__。
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乙酰基二茂铁常用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂等。某兴趣小组制备乙酰基二茂铁,流程如下:
已知:
a.反应原理:+(CH3CO)2O CH3COOH+
b.二茂铁熔点173℃,沸点249℃,100℃易升华。
c.乙酰基二茂铁熔点81℃,沸点163℃。不溶于水,易溶于有机溶剂。
请回答:
(1)步骤I,在50 mL圆底烧瓶中,加入新制的、经提纯后0.5 g二茂铁,5 mL乙酸酐,在振摇下滴入1 mL 85%磷酸,提纯二茂铁的方法为_______________。
(2)步骤II,加料毕,用装填有CaCl2的干燥管塞住圆底烧瓶瓶口。如图所示,其目的是__________。
(3)步骤IV,反应完毕后,将紫色混合物倾入含40 g碎冰烧杯中,并用10 mL冷水洗涤烧瓶,将洗涤液并入烧杯,在搅拌下加入NaHCO3(s),判断溶液呈中性的实验方法为__________。
(4)步骤V,包括结晶、吸滤、洗涤、干燥等多步操作。下列说法正确的是__________。
A.为较快地析出晶体,可以用玻璃棒摩擦烧杯内壁
B.吸滤装置由吸滤瓶、布氏漏斗、抽气泵组成
C.宜用乙醇洗涤,洗涤后乙醇易挥发
D.可在100℃红外灯下干燥
(5)①粗产品中含有杂质为___________,可以用来鉴别的仪器是___________。
②分离提纯粗产品后,用薄层层析来测定Rf值。选出其正确操作并按序列出字母:a→c→_______→_______→________→_________→g。
a.制备薄层色谱板
b.用少量纯二茂铁和提纯后的产品分别溶于2 mL甲苯中,配成浓溶液
c.用细玻璃管拉制两根微量滴管(尖端处约0.7mm)
d.将色谱板插入盛有乙醚的槽内,盖上盖子
e.待溶剂上升到色谱板3/4高度时,取出色谱板,并标记溶剂所到高度
f.分别用微量滴管浸入两浓溶液,在色谱板两原点处点样,待干燥后,再重复点样
g.计算Rf值
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硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是一种稳定的还原剂,常用作分析化学中的滴定剂。某课题组采用下列方案制备该晶体,并对其热稳定性进行了如下实验。
Ⅰ.硫酸亚铁铵晶体的制备:
铁粉FeSO4溶液结晶硫酸亚铁铵晶体
(1)硫酸浓度过大,反应过快同时会使FeSO4溶液中混有_____________(填离子符号)。
(2)利用FeSO4溶液与(NH4)2SO4晶体制备该晶体的化学方程式_____________。
Ⅱ.硫酸亚铁铵晶体的热分解产物探究:该小组同学选用如图所示部分装置进行实验(夹持装备略)。查阅资料:隔绝空气加热至500℃硫酸亚铁铵能完全分解,产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。
(3)点燃A处的酒精灯之前,先打开弹簧夹,通一段时间N2,其目的是____________。
(4)选用上述部分必要的装置完成下列相应实验,填写横线上的内容。
检验可能产物 | 装置连接顺序 | 装置作用 | 实验现象 | 实验结论 |
H2O、NH3 | ACBGD | ①B的作用______ | ②C中________; D中__________。 | 有H2O、NH3 |
SO2、SO3 | ③___________ | ④E中HCl的作用 ___________ | E中没有明显现象,F中溶液褪色 | ⑤___________ |
(5)为证明热分解完全后残留的固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4,需要选用的试剂有__________(选下列字母);简述利用所选试剂进行实验证明的方案____________。
A.稀硫酸 B.稀硝酸 C.KSCN溶液 D.H2O2溶液 E.K3[Fe(CN)6]溶液
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工业上处理含苯酚废水的过程如下。回答下列问题:
Ⅰ.测定废水中苯酚的含量。
测定原理:+3Br2→↓+3HBr
测定步骤:
步骤1:准确量取待测废水于锥形瓶中。
步骤2:将浓溴水(量)迅速加入到锥形瓶中,塞紧瓶塞,振荡。
步骤3:打开瓶塞,向锥形瓶中迅速加入溶液(过量),塞紧瓶塞,振荡。
步骤4:滴入2~3滴指示剂,再用标准溶液滴定至终点,消耗溶液(反应原理:)。待测废水换为蒸馏水,重复上述步骤(即进行空白实验),消耗溶液。
(1)“步骤1”量取待测废水所用仪器是________。
(2)为了防止溴的挥发,上述步骤中采取的措施包括迅速加入试剂和________。
(3)“步骤4”滴定终点的现象为________。
(4)该废水中苯酚的含量为________(用含、的代数式表示)。如果空白实验中“步骤2”忘记塞紧瓶塞,则测得的废水中苯酚的含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同);如果空白实验中“步骤4”滴定至终点时俯视读数,则测得的废水中苯酚的含量________。
Ⅱ.处理废水。采用基为阳极,不锈钢为阴极,含苯酚的废水为电解液,通过电解,阳极上产生羟基(·),阴极上产生。通过交排列的阴阳两极的协同作用,在各自区域将苯酚深度氧化为和。
(5)写出阳极的电极反应式:________。
(6)写出苯酚在阴极附近被深度氧化的化学方程式:________。
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某学习小组根据高中知识设计如下测定室内甲醛含量的装置(夹持装置已略)。
I.配制银氨溶液
(1)盛装AgNO3溶液的仪器D的名称_________。
(2)关闭K2和K3,打开K1和分液漏斗活塞,将饱和食盐水滴入到圆底烧瓶中,当观察到D中最初生成的白色沉淀恰好完全溶解时,关闭K1和分液漏斗活塞。请写出A装置中发生反应的化学方程式____;饱和食盐水的用途是_______。
(3)已知银氨溶液的成分是Ag(NH3)2OH,写出D中生成银氨溶液的化学方程式_________ 。
II.测定室内空气中甲醛含量
(4)用热水浴加热D,打开K3,将滑动隔板由最左端抽到最右端,吸入1L室内空气,关闭K3,后续操作是___________。共计进行上述操作十次。
(5)装置中毛细管的作用是_____________ 。
(6)已知甲醛被银氨溶液氧化的化学方程式为HCHO+4Ag(NH3)2OH=(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3↑+2H2O,测得共生成Ag 2.16mg。则空气中甲醛的含量为________mg • L-1(空气中其它物质不与银氨溶液反应)。
(7)该设计装置存在一个明显的不足之处是_______。
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二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆炸。某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:
(1)以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-,写出制备ClO2的离子方程式__。
(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2,并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__,装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中,目的是__。
③通入氮气的主要作用有3个,一是可以起到搅拌作用,二是有利于将ClO2排出,三是__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__,装置E的作用是__。
(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的__(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,工作原理如图所示,写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
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Ⅰ.含CN-电镀废水的一种方法如图(CN-和CNO-中N的化合价均为-3价)
某学习小组依据上述方法,用如图实验装置进行该电镀废水处理的研究。
操作步骤:
ⅰ.先关闭装置甲的活塞,再将含CN-废水与过量NaClO溶液混合,取200mL混合液[其中c(CN-)相当于0.200mol·L-1]加入装置甲中。
ⅱ.待装置甲中充分反应后,打开活塞,使溶液全部流入装置乙中,关闭活塞。
ⅲ.测定干燥管Ⅰ增加的质量。
(1)装置甲玻璃仪器名称为________________;装置乙中反应的离子方程式为________________。
(2)装置丙中的试剂是________________,装置丁的作用是________________。
(3)假定上述实验中的气体都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重1.408g。则CN-被处理的百分率为________________。
(4)你认为用此装置进行实验,CN-实际被处理的百分率与(3)中比较会________________(填“偏高”、“偏低”、“无法确定”或“无影响”),简述你的理由________________。
Ⅱ.防治空气污染,燃煤脱硫很重要。目前,科学家对Fe3+溶液脱硫技术的研究已取得新成果。
(5)某学习小组为了探究“SO2与Fe3+反应的产物”,将过量的SO2通入FeCl3溶液中后,各取10mL反应液分别加入编号为A、B、C的试管中,并设计以下3种实验方案:
方案①:A中加入少量KMnO4溶液,溶液紫红色褪去。
方案②:B中加入KSCN溶液,溶液不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:C中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述实验方案中不合理的是________________(填方案编号)。
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苯甲醇是一种重要的化工原料,广泛用于香料、造纸、制药和印染等行业。实验室制备苯甲醇的反应原理和有关数据如图:
实验步骤:如图所示,在装有电动搅拌器的250mL三颈烧瓶里加入9.0g碳酸钾(过量),70.0mL水,加热溶解,再加入2.0mL四乙基溴化铵[(CH3CH2)4NBr]溶液和10.0mL氯化苄。搅拌加热回流反应1~1.5h。反应结束后冷却,并转入125mL分液漏斗中,分出有机层,水层用萃取剂萃取三次。合并萃取液和有机层,加入无水硫酸镁固体,静置、过滤。最后进行蒸馏纯化,收集200~208℃的馏分,得8.4mL苯甲醇。
回答下列问题:
(1)仪器X的名称是___,冷却水应从___(填“上口”或“下口”)通入。由于苯甲醇的沸点较高,在蒸馏纯化操作中最适宜选用的仪器之一是___(填字母)。
(2)本实验中加入无水硫酸镁的目的是___。从绿色化学角度考虑,萃取剂宜采用___(填字母)。
A.乙醇 B.乙酸乙酯 C.苯 D.氯仿
(3)某同学认为该装置中的电动搅拌器可以换成沸石,以防暴沸。该说法___(填“是”或“否”)正确,其理由是___。
(4)四乙基溴化铵没有直接参与反应,但大大提高了反应速率,其原因可能是___。
(5)本实验苯甲醇的产率为___%(计算结果保留一位小数)。
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