某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质。
已知:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
任务1:利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)E装置中制取NO2反应的化学方程式是 。
(2)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是 。
(3)实验过程中,未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因,认为可能是:
①NH3还原性较弱,不能将NO2还原;
②在此条件下,NO2的转化率极低;
③ 。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是 。
任务2:探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。
(5)实验前,该小组同学提出三种假设。
假设1:二者不反应;
假设2:NO2能被Na2O2氧化;
假设3: 。
(6)为了验证假设2,该小组同学选用任务1中的B、D、E装置,将B中的药品更换为Na2O2,另选F装置(如图所示),重新组装,进行实验。
①装置的合理连接顺序是 。
②实验过程中,B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。经检验,该白色物质为纯净物,且无其他物质生成。推测B装置中反应的化学方程式为 。
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目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境。这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。
【实验Ⅰ】 硫的质量确定:
按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.1 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L-1 的草酸(H2C2O4)进行测定剩余KMnO4溶液浓度的滴定。记录数据如下:
滴定次数 | 待测溶液 体积/mL | 草酸溶液体积/mL | |
滴定前刻度 | 滴定后刻度 | ||
1 | 25.00 | 1.50 | 23.70 |
2 | 25.00 | 1.02 | 26.03 |
3 | 25.00 | 0.00 | 24.99 |
相关反应:①2Mn+2H2O+5SO22Mn2++5S+4H+
②2Mn+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O
【实验Ⅱ】 铁的质量确定:
将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.6 g固体。
试回答下列问题:
(1)检查“实验Ⅰ”中装置气密性的方法是 。
(2)滴定终点的判断方法是 。
(3)试管C中品红溶液的作用是 。
有同学提出,撤去C装置,对实验没有影响,你的看法是 (选填“同意”或“不同意”),理由是 。
(4)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为 。
【问题探究】 滴定过程中,细心的小明发现该KMnO4颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究快的原因,甲同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:
编号 | 温度/℃ | 酸化的H2C2O4 溶液/mL | KMnO4 溶液/mL | 溶液褪 色时间/s |
1 | 25 | 5.0 | 2.0 | 40 |
2 | 25 | 5.0(另加少量可溶 于水的MnSO4粉末) | 2.0 | 4 |
3 | 60 | 5.0 | 2.0 | 25 |
(5)分析上述数据,滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是 。
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I.回答下列问题:
(1)欲量取20.00 mL KMnO4酸性溶液,应选用的仪器是________________。
(2)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、_____________、___________。
(3)在测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验中,称量操作至少要进行__________次。
II.氢氧化铜是一种常用试剂。例如,利用新制氢氧化铜验证醛类物质的还原性。
(1)新制氢氧化铜悬浊液的配制。实验室制取氢氧化铜悬浊液的操作方法:在试管里加入10%的氢氧化钠溶液2 mL,滴入2%的硫酸铜溶液4~6滴,振荡即成。这样操作的目的是________________________________________________________________________________。
下面是三个研究性学习小组分别从不同层面开展的研究性学习活动:
(2)研究性学习小组甲:对教材实验结论“乙醛与新制氢氧化铜反应生成的红色沉淀是Cu2O”提出质疑,他们认为红色沉淀不一定是氧化亚铜。为了确定红色沉淀的成分,开展了如下研究,提出猜想:_______________________________________________。
查阅资料:①氧化亚铜属于碱性氧化物;②+1价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应,生成+2价的铜离子和单质铜;③在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。
设计方案:
方案1:取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化。
方案2:取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中,观察是否有残渣。
方案3:称取红色沉淀a g,在空气中充分灼烧至完全变黑,并在干燥器里冷却,再称量,反复多次至固体恒重,称得质量为b g,比较a、b关系。
方案4:取该红色固体沉淀装入试管里,加入酸化的硝酸银溶液,观察是否有银白色银析出。
你认为合理的方案是____________________________。
(3)研究性学习小组乙针对甲的质疑,设计新的探究方案,装置如下图所示。
你认为要测定上述红色沉淀成分必须测定下列哪些物理量(只填序号):________________。
①通入氢气体积;②反应前,红色沉淀 + 硬质玻璃管的总质量;③完全反应后红色固体 + 硬质玻璃管的总质量;④实验前,干燥管质量;⑤硬质玻璃管质量;⑥锌粒质量;⑦稀硫酸中含溶质的量;⑧实验后,干燥管质量。
(4)研究性学习小组丙上网查阅新闻得知:“2005年诺贝尔化学奖授予了三位研究绿色化学的科学家”。绿色化学强调对环境友好,实现零排放。“变废为宝”符合绿色化学要求。他们收集上述红色沉淀制备化学试剂:蓝矾。请你帮助他们设计一个简单且符合绿色化学要求的实验方案:____________________________________________________________________________。
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高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途,实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾,其部分流程如下:
Ⅰ(1)第①步加热熔融应在铁坩埚中进行,而不用瓷坩埚的原因是 (用化学程式表示)。
(2)第④步通人适量CO2,发生反应生成KMn04和Mn02和碳酸盐,则发生反应的离子方程式为______________________。
(3)第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时,停止加热,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,干燥过程中,温度不宜过高,其原因是_____________________
(4)H2O2和KMn04都是常用的强氧化剂,若向H2O2溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,则酸性高锰酸钾溶液会褪色,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
Ⅱ.某小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去),分别研究S02和Cl2的性质。
(5)若从左端分别通人SO2和Cl2,装置A中观察到的现象是否相同? (填“相同”或“不相同”);
(6)若装置B中装有5.0 mL l.0 mol/L的碘水,当通入足量Cl2完全反应后,共转移了5.0×10-2 mol电子,该反应的化学方程式为
(7)探究SO2的性质时,E装置中以NaOH溶液吸收尾气,实验结束后,E装置中可能含有的溶质为___________________(以化学式作答).
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某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。
实验Ⅰ:制取NaClO2晶体
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置进行实验。
(1)装置③的作用是________。
(2)装置②中产生ClO2的化学方程式为________;装置④中制备NaClO2的化学方程式为________。
(3)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为:
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③________________;④低于60℃干燥,得到成品。
实验Ⅱ:测定某亚氯酸钠样品的纯度。
设计如下实验方案,并进行实验:
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(已知:ClO2-+ 4I-+4H+ =2H2O+2I2+Cl-)。将所得混合液配成250mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定,至滴定终点。重复2次,测得平均值为V mL(已知:I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-)。
(4)达到滴定终点时的现象为________。
(5)该样品中NaClO2的质量分数为________(用含m、c、V的代数式表示)。
(6)在滴定操作正确无误的情况下,此实验测得结果偏高,原因用离子方程式表示为
________。
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废旧物的回收利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料,将废旧电池含锌部分转化成ZnSO4·7H2O,含锰部分转化成纯度较高的MnO2,将NH4Cl溶液应用于化肥生产中,实验流程如下:
(1)操作②中所用的加热仪器应选________(选填“蒸发皿”或“坩埚”)。
(2)将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9,使其中的Fe3+和Zn2+沉淀,请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式________。
(3)操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+。已知25℃时,
NH3·H2O的Kb | Zn2+完全沉淀的pH | Zn(OH)2溶于碱的pH |
1.8×10-5 | 8.9 | >11 |
由上表数据分析应调节溶液pH最好为________(填序号)。
a.9 b.10 c.11
(4) MnO2精处理的主要步骤:
步骤1:用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液将粗MnO2溶解,加热除去过量H2O2,得MnSO4溶液(含少量Fe3+)。反应生成MnSO4的离子方程式为________;
步骤2:冷却至室温,滴加10%氨水调节pH为6,使Fe3+沉淀完全,再加活性炭搅拌,抽滤。加活性炭的作用是________;
步骤3:向滤液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液,调节pH至7,滤出沉淀、洗涤、干燥,灼烧至黑褐色,生成MnO2。灼烧过程中反应的化学方程式为________。
(5) 查文献可知,粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡,然后制取MnCO3固体。
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下,浸泡温度对MnCO3产率的影响如图4,由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在________℃左右;
②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下,酸的浓度对MnCO3产率的影响如图5,由图看出硝酸的最佳浓度应选择________mol/L左右。
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索氏制碱又称氨碱法,其主要生产流程如右图:
用化学方程式表示沉淀池中发生的反应 ,排出液的主要成分是 。
氨碱法制得的纯碱样品中可能会含有杂质(如NaCl)。现用两个实验方案测定纯碱样品的纯度。
方案1气体法 :称取样品m克装入Y型试管左侧(如右图)
37.Y型试管另一端应装入试剂为 ,量气管中液体应为 。若最后读数时,发现水准管液面高于量气管(其他操作都正确),则计算所得纯碱样品的纯度值 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
方案2滴定法:
已知: 25℃时0.1 mol/L的NaHCO3溶液的pH约为8.3
0.1 mol/L的Na2CO3 溶液的pH约为11.6
38.指示剂选用酚酞,则该纯碱样品的纯度为 。(请用所给数据的字母符号表示)
氨碱法中钠利用率不高,一些化工专家开始研究有机胺制碱法,其工艺流程如下:
已知: NR3+ HCl →NR3 · HCl,且NR3 · HCl易溶于有机溶剂
NR3 · HCl+NH3→NR3 +NH4Cl
39.有机胺制碱法反应生成小苏打的化学方程式是 , 操作①是 。
40.副产品的成分是 ,本工艺流程中可循环利用的物质是 。
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CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生蓝绿色沉淀,以下是某兴趣小组对沉淀组成的探究。
【提出假设】
假设1:沉淀为Cu (OH)2
假设2:沉淀为________
假设3:沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO3·mCu (OH)2]
【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。
【定性探究】
步骤1:将所得悬浊液过滤,用蒸馏水洗涤,再用无水乙醇洗涤,风干;
步骤2:甲同学取一定量固体,用气密性良好的如下装置(夹持仪器未画出)进行定性实验;
(1)若反应后A中蓝绿色固体变黑,C中无明显现象,证明假设________成立。
(2)乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用下列某试剂后,便可验证上述所有假设,该试剂是________(填代号)。
a.浓硫酸 b.无水CuSO4 c.碱石灰 d.P2O5
(3)乙同学更换B试剂后验证假设3成立的实验现象是________。
【定量探究】
(4)乙同学进一步探究假设3中固体的组成:
①乙同学查得一些物质在20℃的数据(如下表)后,将C中的澄清石灰水改为Ba(OH)2溶液,其原因是________(双选,填代号)
溶解度(S)/g | 溶度积(Ksp) | 摩尔质量(M)/g·mol-1 | |||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaCO3 | BaCO3 | CaCO3 | BaCO3 |
0.16 | 3.89 | 2.9×10-9 | 2.6×10-9 | 100 | 197 |
a.Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2,能充分吸收CO2
b.Ba(OH)2为强碱,Ca(OH)2为弱碱
c.吸收等量CO2生成的BaCO3的质量大于CaCO3,测量误差小
d.相同条件下,CaCO3的溶解度明显大于BaCO3
②若所取蓝绿色固体质量为54.2 g,实验结束后装置B的质量增加5.4 g,C中的产生沉淀的质量为39.4 g。则该蓝绿色固体的化学式为________。
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(14分)硫是一种生命元素,组成某些蛋白质时离不开它。SO2是硫的一种重要氧化物,为探究SO2的性质,某化学兴趣小组的同学设计了如下系列实验:
(1)为验证SO2具有还原性。将SO2气体通入溴水中,溴水褪色。写出反应的化学方程式 。
(2)已知SO2与Na2O2的反应为进一步探究Na2O2与SO2的反应,用如图所示装置进行实验。
①写出A中反应的化学方程式 。
②B装置的作用是 。
③在F处检验到有O2生成,据此甲同学认为Na2O2与SO2发生了反应,反应的化学方程式为 。
④乙同学认为Na2O2与SO2反应除生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成,为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下实验方案。
上述方案 (“合理”或“不合理”),简要说明理由 。
⑤E装置中溶液呈碱性,为检验吸收液中其他阴离子,完成下列实验方案。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
取少量吸收液于试管中滴加BaCl2溶液至过量 | 白色浑浊 | |
固体部分溶解,产生气泡 |
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连二亚硫酸钠(Na2S2O4)又称保险粉,是印刷工业中重要的还原剂。某课题小组进行如下实验。
Ⅰ.查阅材料
(1)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是一种白色粉末,易溶于水,难溶于乙醇。
(2)2Na2S2O4+4HCl=4NaCl+S↓+3SO2↑+2H2O
Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2O
Ⅱ.制备方法
75℃时将甲酸钠和纯碱加入乙醇水溶液中,通入SO2进行反应,完成其反应方程式:
___HCOONa+___Na2CO3+_____=___Na2S2O4+___CO2+___
冷却至40-45℃,过滤,用______洗涤,干燥制得Na2S2O4
Ⅲ.Na2S2O4的性质
(1)Na2S2O4溶液在空气中易被氧化,课题小组测定0.050mol·L-1Na2S2O4溶液在空气中pH变化如右图:
0-t1段主要生成HSO3-,根据pH变化图,HSO3-的电离平衡 水解平衡(填“<”或“>”),课题小组推测Na2S2O4溶液在空气中易被氧化,0-t1发生离子反应方程式为______________,t3时溶液中主要阴离子符号是_________。
(2)隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和气体为__________(填化学式)。
请你设计实验验证产物有Na2S2O3存在,完成下表中内容:
(供选择的试剂:稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)
实验步骤(不要求写出具体操作过程) | 预期的实验现象和结论 |
高三化学实验题极难题查看答案及解析