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题型05 综合实验题
1.(22-23高一下·江苏扬州广陵区红桥高级中学·期中)已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜,用下面示意图中的装置可以实现该反应。
试回答下列问题:
(1)请写出A中反应的化学方程式为 。
(2)仪器B中盛放 作为干燥剂去除气体中的水蒸气。
a.碱石灰 b.浓硫酸
(3)实验时在C中加入CuO,发生反应的化学方程式是 。
(4)反应结束后取下D试管,向其中滴加几滴酚酞试液,观察到的现象是 ,产生该现象的原因是 。(用恰当的化学用语表示)
(5)装置E中收集到的物质是 。(填化学式)
(6)向10gCu和CuO组成的混合物中,加入一定量的稀硝酸溶液,恰好使混合物完全溶解,同时收集到标准状况下NO2.24L。请回答以下问题:
①写出Cu与稀硝酸反应的离子方程式 。
②计算原混合物中铜的质量分数 。
【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a
(3)2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
(4) 溶液变成红色 NH3·H2O+OH−
(5)氮气
(6) 3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 96%
【分析】本实验的目的,验证NH3的还原性。首先用NH4Cl与Ca(OH)2反应制取NH3,将NH3干燥后,再还原CuO,将反应生成的水蒸气及未反应的NH3冷凝后,收集产生的N2。
【详解】(1)在A中,NH4Cl与Ca(OH)2反应生成CaCl2、NH3等,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(2)装置A中,制得的NH3中混有水蒸气,仪器B中若盛放浓硫酸,则会吸收NH3,所以只能盛放碱石灰,故选a。答案为:a;
(3)实验时在C中加入CuO,NH3将CuO还原为Cu等,同时生成N2,发生反应的化学方程式是2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O。答案为:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O;
(4)反应结束后取下D试管,试管内的液体为氨水,氨水中的一水合氨电离产生OH-等,从而使溶液显碱性,向其中滴加几滴酚酞试液,观察到的现象是溶液变成红色,产生该现象的原因是:NH3·H2O+OH−。答案为:溶液变成红色;NH3·H2O+OH−;
(5)反应后所得混合气体中含有N2、NH3和水蒸气,混合气冷凝后,NH3和水蒸气形成氨水,装置E中收集到的物质是氮气。答案为:氮气;
(6)①Cu与稀硝酸反应,生成Cu(NO3)2、NO等,反应的离子方程式为3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O。
②在原混合物中加入适量稀硝酸,发生反应:CuO+2H+=Cu2++H2O、3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,n(NO)=,则n(Cu)==0.15mol,铜的质量分数为=96%。答案为:3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;96%。
【点睛】铜与稀硝酸反应,即便生成NO2,也会与水反应,生成硝酸和NO,所以最终产物为NO等。
2.(23-24高一下·江苏徐州·期中)水合肼()是无色、有强还原性的液体,能与水、醇以任意比例混合,不溶于乙醚和氯仿。实验室制备水合肼的原理为。据此,某学生设计了下列实验。
已知:①NaClO受热易分解为NaCl和NaClO3;②的沸点约118℃。
Ⅰ.制备NaClO溶液(下图)
(1)用烧碱固体配制30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器除量筒外,还有_______(填字母)。
A.容量瓶 B.烧杯 C.漏斗 D.玻璃棒
(2)B中饱和食盐水的作用是 。C中用冰水浴控制温度在25℃以下,写出C中发生反应的离子方程式 。
Ⅱ.制取水合肼(下图)
(3)实验中要滴入NaClO溶液 (填“需要”或“不需要”)打开玻璃塞b。
(4)反应过程中,若将滴加到NaClO中,将会产生大量氮气,降低水合肼的产率,原因是 (用化学方程式表示)。充分反应后,把“合成装置”内的溶液经过 (填操作)处理,即可得到水合肼的粗产品。
Ⅲ.定量测定
(5)称取馏分0.30g,加水配成30.00mL溶液,在一定条件下,用I2的标准液进行滴定。水合肼与I2反应的化学方程式为。实验测得消耗I2溶液的平均值为30.00 mL。计算馏分中的质量分数,并写出计算过程 。
【答案】(1)BD
(2) 吸收氯气中的HCl气体
(3)不需要
(4) 蒸馏
(5)消耗的I2的物质的量为mol,故样品中的物质的量为 mol,其质量分数为
【详解】(1)配制30%NaOH溶液时需要用的玻璃仪器为:量筒、烧杯、玻璃棒,故答案为BD;
(2)浓盐酸具有挥发性,故制备的氯气中混有挥发的氯化氢气体,装置B中饱和食盐水的作用为吸收氯气中残留的氯化氢气体。在冰水中氯气和氢氧化钠溶液反应的离子方程式为;
(3)该装置为恒压滴液漏斗,侧管能起到平衡压强的作用,不需要打开玻璃塞b;
(4)将滴加到NaClO中,由于溶液中的NaClO过量,其生成的会和NaClO发生反应生成氮气,其反应的化学方程式为;生成的易溶于水,要将其分离,应采用蒸馏的方法;
(5)由化学方程式可知,参加反应的和碘单质的物质的量之比为1:2,根据题意可知消耗的消耗的I2的物质的量为mol,故样品中的物质的量为 mol,其质量分数为。
3.(23-24高一下·江苏常州·期中)某氮肥中混有。为测定该氮肥的含氮量,研究性学习小组在如图所示实验装置图中进行实验。
(1)仪器X的名称是 。
(2)甲同学提出,,实验中应加入足量氢氧化钠溶液。若加入少量氢氧化钠溶液,可能无氨气生成,仅发生反应: (写离子方程式)。
(3)乙同学提出,在检查好装置气密性,并装好药品后,应先 (填具体操作),再打开分液漏斗活塞,逐滴滴加氢氧化钠溶液,在液体临近流完时,及时关闭活塞,并开始加热。
(4)装置中碱石灰的作用是 。
(5)广口瓶内四氯化碳的作用是 。
(6)指导老师指出,用该装置进行实验,即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外逸,测得的样品含氮量仍然将偏低,其原因可能是 。
(7)同学们改进实验装置后(改进实验装置图略)进行实验。称取16.00g上述样品与足量氢氧化钠溶液混合,完全溶解后,加热充分反应(此温度下铵盐不分解),并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收,测得氨气的质量为3.40g。则样品中氮元素的质量分数为 %。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)
(3)打开分液漏斗上方的塞子
(4)吸收氨气中的水蒸气
(5)防止倒吸
(6)残留在反应装置中的氨气未被稀硫酸吸收
(7)17.5%
【分析】氮肥与过量氢氧化钠溶液反应,逸出氨气,先用碱石灰干燥,同时将氨气通入到四氯化碳中再用稀硫酸吸收,防止倒吸,由此分析回答;
【详解】(1)由装置图可知,仪器X的名称是圆底烧瓶;
(2)某氮肥中混有,若加入少量氢氧化钠溶液,则氢离子与氢氧根反应生成水,离子方程式为;
(3)为保证液体顺利流下,应先打开分液漏斗上方的塞子,再打开活塞,滴加氢氧化钠溶液;
(4)生成的氨气中含有水分,用碱石灰吸收氨气中的水分;
(5)氨气极易溶于水,容易发生倒吸,所以广口瓶内四氯化碳用于防止倒吸;
(6)用该装置进行实验,即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外泄,由于装置内的氨气不能完全被稀硫酸吸收,测得的样品含氮量仍将偏低;
(7)根据氮原子守恒:氮原子的物质的量就等于氨气的物质的量,所以样品中氮元素的质量分数为:。
4.(23-24高一下·江苏扬州邗江区·期中)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备并对其性质进行探究。
(1)的制备
已知:,
①实验时需控制和的物质的量,过量导致产率降低的原因为 。
②装置中将氧化成的离子方程式为 ;加入稀盐酸调节溶液会促进转化为,原因为 。
③将氮氧化物与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理,其转化过程如图所示。若该过程中,每消耗转移电子,则为 。
(2)产品中纯度的测定
用电子天平称取样品,配成样品溶液。向锥形瓶中准确移入样品溶液,滴加适量的溶液酸化,加热至40∼50℃,冷却后,用溶液进行滴定(已知:),至恰好完全反应,消耗溶液。产品中纯度为 (写出计算过程)。
(3)的性质探究
为验证具有氧化性,请补全实验方案:取置于试管中,加入适量蒸馏水至完全溶解,滴加2~3滴酸化, 。
(实验可选用的药品和仪器:溶液、溶液、淀粉溶液)
【答案】(1) 过量使生成的的物质的量大于NO,多出的与碳酸钠反应生成硝酸钠 酸性条件下,的氧化性增强,从而促进转化为 1.6
(2)73.6%
(3)继续滴加KI溶液,充分振荡后,再滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,说明具有氧化性
【分析】装置A中NO和氧气化合生成NO2,NO、NO2通入到饱和碳酸钠溶液中生成亚硝酸钠,最后利用次氯酸钠溶液吸收尾气,据此解答。
【详解】(1)①过量使生成的的物质的量大于NO,多出的与碳酸钠反应生成硝酸钠,导致产率降低;
②装置中将氧化成,次氯酸根离子被还原为氯离子,根据得失电子守恒得反应离子方程式为;加入盐酸提高溶液的酸性,可增强的氧化性,从而促进转化为;
③转化为氮气,1mol反应时转移2xmol电子,可知2x=3.2,则x=1.6;
(2)样品溶液消耗溶液,则样品中的物质的量为mol,原样品中的物质的量为mol,产品中纯度为;
(3)验证的氧化性,应选用具有还原性的KI溶液以及淀粉溶液检验,因此后续步骤为,继续滴加KI溶液,充分振荡后,再滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,说明具有氧化性。
5.(23-24高一下·江苏南京部分学校·期中)某实验小组同学用铜与浓硫酸反应制取SO2,验证SO2性质并制备NaHSO3,设计如图所示实验装置。
回答下列问题:
(1)①仪器a的名称是 。②C中的实验现象是 。
(2)确认浓硫酸与铜反应后的产物中含有Cu2+的操作方法 。
(3)试管D中发生反应的离子方程式为 。
(4)向装置E中通入SO2可制得NaHSO3.已知:Na2SO3水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图1所示,Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通入SO2的实验操作为测量溶液的pH,当pH约为 时,停止通入SO2 。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: ,干燥,密封包装。
【实验中须使用的试剂有1.0 mol ·L-1 NaOH溶液、无水乙醇】
【答案】(1) 分液漏斗 紫色石蕊溶液变为红色
(2)冷却后,将反应后混合溶液缓慢倒入水中,并不停地搅拌
(3)5SO2+2+2H2O=5+2Mn2++4H+
(4) 4 边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34℃条件下趁热过滤,用少量无水乙醇洗涤
【分析】由实验装置可知,A中铜与浓硫酸反应生成SO2,B是安全瓶,有防倒吸的作用;C中石蕊试液变红色,检验二氧化硫水为酸性氧化物;D中酸性高锰酸钾溶液褪色,检验二氧化硫检验还原性;SO2继续通入E中碳酸钠溶液,反应生成NaHSO3,F装置进行尾气处理;
【详解】(1)①仪器a是分液漏斗;②由分析可知,C中的实验现象是紫色石蕊溶液变为红色;
(2)确认反应后的产物中含有Cu2+的操作方法是冷却后,将反应后混合溶液缓慢倒入水中,并不停地搅拌,得到蓝色溶液,说明含有Cu2+;
(3)D中SO2与酸性高锰酸钾溶液反应,使其褪色,反应的离子方程式为:5SO2+2+2H2O=5+2Mn2++4H+;
(4)①由图1可知,当pH约为4时,的含量最高,此时应停止通SO2;
②由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3,可边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34℃条件下趁热过滤,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
6.(23-24高一下·江苏南京·期中)某化学自主实验小组通过实验探究的性质。
探究Ⅰ.利用如图所示装置探究能否被还原(为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)盛装浓氨水的仪器名称为: 。
(2)利用A装置制取,其中生石灰的作用是 。
(3)甲、乙分别是 (填标号)。
a.浓硫酸、碱石灰 b.碱石灰、碱石灰 c.碱石灰、无水氯化钙 d.五氧化二磷、五氧化二磷
(4)若能够被还原生成气体单质和无色液体,预期C装置中能观察到的现象是 ,写出发生反应的化学方程式 。
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是 。
探究Ⅱ.以如图装置收集混合气体探究其喷泉实验。
(6)G装置中的虚线导管若要描出实线,右边导管应该比左边 。(填“长”或“短”)
【答案】(1)分液漏斗
(2)生石灰吸水且与水反应放热,促使浓氨水分解放出氨气
(3)c
(4) 混合气体颜色变浅、瓶壁上有小液滴 8NH3+6NO27N2+12H2O
(5)缺少尾气吸收装置
(6)短
【分析】探究I:A装置用于制备氨气,B装置用于干燥氨气,E装置用于制备NO2,D装置用于干燥NO2,C装置中NO2与NH3发生反应;
探究Ⅱ:F装置用于制取氧气,H装置用于制取NO2,G装置用于混合NO2、O2气体,干燥NO2、O2,并观察气泡的速率,以便于控制混合气体的比例,圆底烧瓶用于收集NO2、O2气体,据此分析回答问题。
【详解】(1)盛装浓氨水的仪器名称为:分液漏斗。
(2)利用A装置制取,其中生石灰的作用是:生石灰吸水且与水反应放热,促使浓氨水分解放出氨气。
(3)甲、乙均为固体干燥剂,干燥氨气只能用碱石灰,五氧化二磷会吸收碱性气体氨气,氨气容易与无水氯化钙形成;干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或者无水氯化钙,但是不能用碱石灰,因为二氧化氮可与碱石灰发生反应;故选c。
(4)若能够被还原生成气体单质和无色液体即生成氮气和水,NO2为红棕色气体,若NO2能被氨气还原,则预期C装置中能观察到的现象是:装置C中的混合气体颜色变浅、瓶壁上有小液滴,反应化学方程式:8NH3+6NO27N2+12H2O_。
(5)氨气和二氧化氮均会对环境造成污染,此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气吸收装置。
(6)氧气和二氧化氮的密度均比空气密度大,故应进气管短,出气管长。G装置中的虚线导管若要描出实线,右边导管应该比左边短。
7.(23-24高一下·江苏镇江实验高级中学·期中)过多的NOx排放,往往会产生污染。某研究性小组探究与炽热的铜粉反应,设计如下
已知:能被酸性高锰酸钾溶液氧化成NO,此体系中产生的NO浓度较稀。
(1)实验开始前,检查装置气密性涉及到以下操作,给出合理的操作顺序: 。
将F中的长导管插入液面以下→_______→_______→_______→_______→_______(操作可重复使用)。
①关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b ②观察F中的现象 ③用酒精灯加热A中三颈烧瓶 ④撤走酒精灯
(2)写出A中反应的化学方程式 。装置B的作用是 。
(3)反应一段时间后,装置D中铜粉变黑,写出装置D中发生反应的化学方程式 。
(4)实验过程中,装置E中溶液颜色变浅,则装置E发生的离子方程式为 ;
(5)实验前和实验结束时,都需通一段时间的,实验结束时目的是 。
(6)有同学发现装置A溶液呈绿色,而不显蓝色;甲认为是该溶液中硝酸铜质量分数较高所致,而乙认为是该溶液溶解了生成的气体所致。设计方案来判断甲或乙哪种合理,下列方案中不可行的是_______。
A.加热该绿色溶液,观察颜色变化
B.加水稀释绿色溶液,观察颜色变化
C.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
D.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化某研究性实验小组
【答案】(1)①③②④②
(2) 将NO2转化为NO
(3)
(4)
(5)实验后通N2,排尽装置内的,防止拆卸时产生污染性气体
(6)B
【分析】装置A中铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,装置B中二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,一氧化氮通过五氧化二磷进行干燥,在装置D中一氧化氮与铜粉在加热条件下反应,装置E中酸性高锰酸钾溶液用于除去未反应的一氧化氮,据此回答。
【详解】(1)实验开始前,检查装置气密性的方法为:将F中的长导管插入液面以下,关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b,用酒精灯加热A中三颈烧瓶,观察F中是否产生气泡,然后撤走酒精灯,观察F中是否有液柱,若加热三颈烧瓶时F中产生气泡,撤走酒精灯后F中又出现液柱,说明装置气密性良好,因此顺序为:①③②④②;
(2)①装置A中铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,方程式为:;
②装置B中二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,将NO2转化为NO;
(3)反应一段时间后,装置D中铜粉变黑,说明一氧化氮与铜反应生成了氧化铜,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为:;
(4)已知NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化成,高锰酸钾被还原为锰离子,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应的离子方程式为:;
(5)一氧化氮能与氧气反应生成二氧化氮,加热条件下铜与氧气反应生成氧化铜,因此实验前通入一段时间氮气的目的是:排尽空气,防止空气中氧气干扰实验,一氧化氮有毒,会污染空气,因此实验结束时通入一段时间氮气的目的是:排尽装置内的NO,防止拆卸时产生污染性气体;
(6)A.若是因为溶解了生成的气体导致该溶液呈绿色,则加热该绿色溶液,二氧化氮气体逸出,可通过颜色的变化判断两位同学的观点是否正确,该方案可行,A正确;
B.加水稀释绿色溶液,硝酸铜浓度降低,同时二氧化氮和水反应,不能验证溶液颜色变化的原因,该方案不可行,B错误;
C.若是因为溶解了生成的气体导致该溶液呈绿色,则向该绿色溶液中通入氮气,可将二氧化氮气体排出,可通过颜色变化判断两位同学的观点是否正确,该方案可行,C正确;
D.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,若饱和溶液颜色变为绿色,可判断乙同学的观点是否正确,该方案可行,D正确;
故选B。
8.(23-24高一下·江苏连云港新海高级中学·期中)碱式氯化铜[]为绿色或墨绿色结晶性粉末,难溶于水,可溶于稀酸和氨水,在空气中能稳定存在。
Ⅰ.模拟制备碱式氯化铜
向溶液中通入,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(部分夹持装置已省略)。
(1)仪器b的作用是 。
(2)实验室利用装置B制备,圆底烧瓶中盛放的固体药品可以是 (填名称)。
(3)反应过程中,需控制盐酸不能过量的原因是 。
(4)反应结束后,将装置A中反应器内的混合物过滤,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是 (填化学式)。
Ⅱ.无水碱式氯化铜组成的测定。
(5)称取少量产品,加稀硝酸溶解,得到待测液。
①取100mL待测液,加入足量的氢氧化钠溶液,经过滤、洗涤、低温烘干,称量得到的蓝色固体质量为2.352g。
②取100mL待测液,加入0.400 溶液,完全沉淀时消耗溶液的体积为30.00mL。则该无水碱式氯化铜的化学式为 。(写出计算过程)
【答案】(1)导气、防倒吸
(2)NaOH或CaO或碱石灰
(3)产品碱式氯化铜会溶于过量的稀盐酸中,影响产率(答案合理即可)
(4)NH4Cl
(5)Cu(OH)1.5Cl0.5
【分析】氨气采用固液常温反应制取,加入氧化钙或者氢氧化钠遇水放热促进氨气的挥发,b除了导气,还可以防止倒吸,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℃,模拟制备碱式氯化铜,然后进行滴定测含量,据此回答。
【详解】(1)NH3极易溶于水,仪器b的作用除了导气,还可以防止倒吸。
(2)根据分析可知,圆底烧瓶中盛放的固体药品可能是NaOH或CaO或碱石灰,遇水放热促进氨气的挥发。
(3)反应过程中,需控制稀盐酸不能过量的原因是:产品碱式氯化铜会溶于过量的稀盐酸中,影响产率。
(4)该反应为氯化铜、氨气和盐酸反应,部分氨气会和盐酸反应生成氯化铵,即副产物为NH4Cl。
(5)n(Cu2+)=n[Cu(OH)2]= ,n(Cl-)=n(Ag+)=0.400mol/L×30.00 ×10-3L=0.012mol,根据电荷守恒,n(OH-)=0.024mol×2-0.012mol=0.036mol,1:x:y=0.024:0.036:0.012,即x=1.5、y=0.5,所以无水碱式氯化铜的化学式是Cu(OH)1.5Cl0.5。
9.(22-23高一下·江苏常州·期中)研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO,并进行NO的检验和性质探究实验。
已知:NO在溶液中发生反应(棕色),该反应可以用于检验NO。
(1)仪器a的名称是 。装置A内发生主要反应的离子方程式为 。
(2)实验开始前,向装置中通入一段时间的目的是 。
(3)装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是 、 。
(4)装置D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应,生成和另一种固体产物。该固体产物的化学式为 。
(5)进行实验时,装置E中的实验现象为 。
(6)装置F集气瓶中收集的气体是和 (填化学式)。
【答案】(1) 分液漏斗
(2)排除空气,防止NO被氧气氧化
(3) 吸收挥发出的硝酸蒸气 干燥NO
(4)Fe2O3
(5)溶液颜色变为棕色
(6)NO
【分析】A中稀硝酸和铜反应生成NO,B中水的作用是吸收挥发出的硝酸蒸气,C中无水氯化钙干燥NO,D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应,生成和另一种固体产物,方程式为:;E中盛放FeSO4溶液,检验NO,F中收集未反应完的NO和生成的N2。
【详解】(1)仪器a的名称是分液漏斗;装置A中的离子方程式为:;
(2)实验开始前,向装置中通入一段时间的目的是:排除空气,防止NO被氧气氧化;
(3)根据分析,装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是:吸收挥发出的硝酸蒸气、干燥NO;
(4)根据分析,D中固体产物的化学式为:Fe2O3;
(5)进行实验时,装置E中的实验现象为:溶液颜色变为棕色;
(6)反应为可逆反应,故NO反应不完全,装置F集气瓶中收集的气体是和NO。
10.(22-23高一下·江苏常州·期中)实验室在如下图所示装置(部分夹持装置已省略)中用氨气和金属钠反应制得氨基钠。
知:常温下氨基钠为白色晶体,熔点为210℃,沸点为400℃,露置于空气中遇水蒸气剧烈反应生成NaOH和。金属钠的熔点为97.8℃,沸点为882.9℃。
(1)实验时,应首先点燃装置 (填“①”或“③”)中的酒精灯。
(2)写出装置①中发生反应的化学方程式: 。
(3)装置④中冷凝管的进水口应接在 (填“a”或“b”)处。冷凝管主要用于冷凝回流的物质是 (填化学式)。
(4)装置⑤中球形干燥管,除干燥气体,便于后续点燃外,还起到 的作用。
(5)上述方法制得的氨基钠中往往混有杂质钠。称取0.1500g实验制得的样品溶于足量去离子水中,加热,使完全蒸出,并用50.00mL 的溶液充分吸收。再向吸收液中逐滴加入硫酸,恰好反应时消耗硫酸的体积为4.700mL。已知:、
计算该样品中氨基钠的质量分数 (写出计算过程)。
(6)一种新的制备方法是将金属钠溶解在液氨中,然后将溶液转移至反应釜中加热至所需温度。该方法方便快捷,所得产品纯度高。当液氨用量为120mL,反应相同时间,不同温度下金属钠用量对产品纯度的影响关系如图所示。实验测得,无论金属钠用量多少,温度在50℃时,产物中氨基钠含量均最高。这是由于当温度低于50℃时,反应速率较慢;当温度高于50℃时,产物中氨基钠含量降低的原因是 。
【答案】(1)①
(2)
(3) a 氨基钠
(4)吸收多余的氨气,同时防止空气中水分进入③中
(5)18.3%(过程见解析)
(6)温度较高时,平衡逆向移动,产物中氨基钠含量降低
【分析】①中用氯化铵和氢氧化钙制取氨气,然后经过②中的干燥装置去除氨气中的水蒸气,氨气和钠在③中发生反应生产氨基钠,反应为2NH3+ 2Na2NaNH2+ H2↑,④为冷凝回流装置,⑤吸收多余的氨气,并作为干燥装置,对氢气进行干燥,同时防止空气中水分进入③中,氢气点燃进行尾气处理。
【详解】(1)装置中有空气,会影响实验,故实验时,应先点燃①处酒精灯再点燃③处酒精灯,排尽装置内的空气;
(2)装置①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下生成氨气,方程式为:;
(3)为了达到比较好的冷凝效果,装置④中冷凝管的进水口应接在a处;根据题给信息可知,氨基钠沸点较低,故冷凝管主要用于冷凝回流的物质是氨基钠;
(4)由分析可知,装置⑤中球形干燥管,除干燥气体,便于后续点燃外,还起到吸收多余的氨气,同时防止空气中水分进入③中;
(5)根据题给信息可得以下关系式,2NaNH2~~,则n(NaNH2)=n(H2SO4)=×0.3×4.7×10-3=7.05×10-4mol;其质量=39×7.05×10-4=0.0275g,该样品中氨基钠的质量分数=;
(6)可以从温度对平衡移动的影响来 分析,该反应为放热反应,温度较高时,平衡逆向移动,产物中氨基钠含量降低。
11.(22-23高一下·江苏灌云县·期中)某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成气体外,还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数。为此,他们设计了如图所示的装置。(已知:的沸点为21℃;NO的沸点为-152℃)
(1)写出A中Ag与浓硝酸反应的化学方程式 。
(2)反应前要先打开活塞持续通入一段时间的,其理由是 ;若缺少装置B,对实验的影响是 。
(3)确认A中有NO生成,依据的现象是 。
(4)装置E的作用是 。
(5)已知Cu、Ag合金的质量为mg,且溶解完全。只利用A装置中反应后的溶液进行一系列简单的操作,即可以确定合金中Cu的质量分数。其实验操作过程为:向A装置所得溶液中加入 。(须用试剂:NaCl溶液、蒸馏水)
【答案】(1)Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O
(2) 避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮 二氧化氮和水反应生成一氧化氮
(3)D中生成红棕色气体
(4)吸收氮氧化物,防止空气污染
(5)NaCl溶液
【分析】某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成气体外,还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数,实验开始前先通入氮气是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮,Cu、Ag合金和浓硝酸在A中反应,B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收生成气体中的水蒸气,的沸点为21℃;NO的沸点为-152℃,C装置的作用是使冷凝除去,A中的反应停止后,打开D中的活塞K2再通入氧气,若反应中确有NO产生,一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体,以此解答。
【详解】(1)Ag和浓硝酸反应生成二氧化氮,反应的化学方程式为:Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O。
(2)通入氮气是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮;B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气,若缺少装置B,对实验的影响是:二氧化氮和水反应生成一氧化氮。
(3)A中的反应停止后,打开D中的活塞K2再通入氧气,若反应中确有NO产生,一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体。
(4)装置E的作用是吸收氮氧化物,防止空气污染。
(5)铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐,利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量,计算得到合金中铜的质量分数。
12.(23-24高一下·江苏南京六校联合体·期中)碳酸亚铁(FeCO3)可以用于制备多种食品添加剂。已知FeCO3易被氧化:4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2。某兴趣小组设计如下方案制备FeCO3,实验装置如图所示:
(1)仪器A的名称是 。
(2)利用如图所示装置进行实验,进行以下两步操作:
第一步:打开活塞1、3,关闭活塞2,反应一段时间;
第二步:关闭活塞3,打开活塞2,发现C中有白色沉淀和气体生成。
①第一步骤的目的是 。
②C中反应生成白色沉淀的离子方程式是 。
③装置D中可盛装适量的水,该装置作用是 。
(3)某FeCO3固体被部分氧化,为测定其中Fe3+的质量分数,现进行如下实验:称取5.600g固体样品,加足量盐酸溶解,将溶液稀释至100mL,量取25.00mL该溶液,加入过量KI溶液充分反应,然后加入几滴淀粉溶液,用0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定,当滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液20.00mL。已知实验过程中发生反应如下:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2+2=+2I-。计算FeCO3固体样品中Fe3+的质量分数,写出计算过程 。
(4)FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O]。摩尔盐易溶于水,不溶于乙醇,性质比一般亚铁盐稳定,接近l00℃时易失去结晶水。相关物质的溶解度曲线如图所示。
请补充完整由久置于空气中的FeSO4·7H2O样品合成摩尔盐的。实验步骤:将样品溶于适量的硫酸溶液中,加热使其溶解,然后向其中加入 。[可选试剂:蒸馏水、饱和硫酸铵溶液、铜粉、铁粉、无水乙醇]
【答案】(1)分液漏斗
(2) 蒸馏烧瓶产生氢气将装置内空气排尽,防止二价铁被氧化 Fe2+ + 2 = FeCO3↓+ CO2↑+ H2O 形成液封,防止C中产品接触空气被氧化变质
(3)8.0 %
(4)足量铁粉,趁热过滤,向滤液中加入计算量的饱和硫酸铵溶液,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用无水乙醇洗涤、低于100℃烘干
【分析】B中稀硫酸与铁粉反应生成硫酸亚铁和氢气,打开活塞1和3,关闭活塞2,生成的氢气将装置内原有的空气全部排出,随后关闭活塞3,打开活塞2,生成的氢气将硫酸亚铁溶液压入C中,C中亚铁离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸亚铁、二氧化碳和水,D形成液封,防止外界空气进入。
【详解】(1)仪器A的名称为分液漏斗。
(2)①步骤一的目的是通过蒸馏烧瓶中产生的氢气将装置内的空气排尽,防止二价铁被氧化。
②C中亚铁离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸亚铁、二氧化碳和水,离子方程式为Fe2+ + 2 = FeCO3↓+ CO2↑+ H2O。
③装置D中盛放适量水,作用为形成液封,防止C中产品接触空气被氧化变质。
(3)消耗硫代硫酸钠物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol,则消耗的碘单质物质的量为0.001mol,生成0.001mol碘单质消耗Fe3+0.002mol,则100mL溶液中含有铁离子0.008mol,Fe3+质量为0.448g,FeCO3固体样品中Fe3+的质量分数为0.448g÷5.6g=8%。
(4)久置的硫酸亚铁中,部分亚铁离子被氧化为铁离子,因此需要先将铁离子转化为亚铁离子,随后从图中可知,摩尔盐溶解度较小,可用蒸发浓缩,冷却结晶的方法从硫酸亚铁和饱和硫酸铵混合溶液中制取,具体实验方案为将样品溶于适量的硫酸溶液中,加热使其溶解,然后向其中加入足量铁粉,趁热过滤,向滤液中加入计算量的饱和硫酸铵溶液,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用无水乙醇洗涤、低于100℃烘干。
13.(23-24高一下·江苏淮安楚州中学、新马中学·期中)碳酸亚铁()是一种重要的工业盐,是制备医用补铁剂的原料。常温下它是一种白色、难溶于水的晶体。在干燥的环境中性质稳定,在潮湿的空气中,易被氧化,长期放置后最终转化为。实验小组通过查阅文献资料设计用下图装置制备少量。
I.实验步骤:
①连接装置检查气密性后,先将开关2关闭,然后依次打开开关3和1,将A中稀硫酸滴入B中。
②反应一段时间后,当D中气泡均匀冒出,关闭开关3,打开开关2.使装置B中的溶液进入装置C。
③当装置B中溶液不再进入C后,关闭开关1。
④充分反应后将装置C中生成的固体经过滤、洗涤、干燥。
回答下列问题:
(1)装置B中产生的气体是 (化学式),反应开始时持续通入该气体的目的是 。
(2)装置D的作用 。(选择:A.吸收尾气 B.防止空气进入装置影响产物)
(3)步骤④中证明固体洗涤干净的实验方案是 。
II.因存放时间较长,装置密封性缺失导致发生了变质,某同学设计如下方案对样品的质量百分含量进行测定:
准确称取样品,用适量的稀硫酸使其完全溶解配成溶液。量取溶液于锥形瓶中,滴加适量磷酸,用的标准溶液滴定至终点,(离子方程式为:)消耗标准溶液(重复实验2~3次)。
(4)计算样品中的质量百分含量为 %。(写出必要的计算过程,结果保留到小点数后一位)
【答案】(1) 排尽装置中空气,防止生成的被氧化
(2)B
(3)取最后一次洗涤液少许,先滴加稀盐酸酸化再加氯化钡溶液,若溶液不变浑浊,则沉淀已洗涤干净
(4)
【分析】亚铁离子容易被氧气氧化,制备碳酸亚铁过程中应在无氧环境中进行,Fe与稀硫酸反应制备硫酸亚铁,利用反应生成的氢气排尽装置中的空气,故圆底烧瓶内制备硫酸亚铁,利用生成的氢气,使圆底烧瓶中气压增大,将圆底烧瓶中的硫酸亚铁溶液压入三颈烧瓶中,和Na2CO3溶液发生反应制备碳酸亚铁,据此回答。
【详解】(1)装置B中Fe与稀硫酸反应生成H2,反应开始时持续通入该气体的目的是:排尽装置中空气,防止生成的被氧化。
(2)易被氧化,装置D的作用防止空气进入装置影响产物,故选B。
(3)步骤④中证明固体是否洗涤干净只需要检验洗涤液中的硫酸根,实验方案是取最后一次洗涤液少许,先滴加稀盐酸酸化再加氯化钡溶液,若溶液不变浑浊,则沉淀已洗涤干净。
(4)由方程式可知,n(=)n(Fe2+)=5n()=0.025L×0.01mol/L×5=0.00125mol,则样品中的质量百分含量为=。
14.(23-24高一下·江苏无锡江阴四校联考·期中)氮氧化物(NOx)是大气污染物之一,处理工业废气中的NOx对于环境保护具有重要的意义。
(1)在一定条件下NH3可将NO2还原。甲同学在实验室对该反应进行了探究。实验设计如图(部分夹持装置省略)。
①用装置A制备NH3,其中发生反应的化学方程式为 ;装置B内的试剂是 。
②装置D中发生反应的离子方程式是 ,铜丝可抽动的优点是 。
③在装置M中NH3和NO2充分反应,生成两种对环境友好的物质,该反应中NH3和NO2的物质的量之比为 。
(2)用NaOH溶液吸收法处理NOx(仅含NO、NO2)。已知过程中发生的反应有:2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O;2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
①用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如图:
(α表示NOx中NO2的含量):
用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为:α= ,c(NaOH)= 。
②若一定体积的NOx被250mL2mol·L-1的NaOH溶液恰好完全吸收,溶液质量增加19.8g,则x的值为 。
【答案】(1) Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O; 碱石灰 Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O 可控制反应 4:3
(2) 50% 1.25mol·L-1 1.6
【详解】(1)①用装置A加热氢氧化钙和氯化铵,制备NH3,其中发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;装置B的作用是干燥氨气,U型管内的试剂是碱石灰,装置B内的试剂是碱石灰。故答案为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;碱石灰;
②铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水,装置D中发生反应的离子方程式是Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O,反应生成的氮的氧化物是大气污染气体,铜丝可抽动的优点是可控制反应。故答案为:Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O;可控制反应;
③在装置M中NH3和NO2充分反应,生成两种对环境友好的物质,NH3还原NO2的化学方程式为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,该反应中NH3和NO2的物质的量之比为4:3。故答案为:4:3;
(2)①用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为:α=50%,c(NaOH)=1.25mol·L-1 。故答案为:50%;1.25mol·L-1;
②若一定体积的NOx被0.250mL2mol·L-1的NaOH溶液恰好完全吸收,n(NaOH)=0.250L×2mol·L-1=0.5mol,溶液质量增加19.8g,即NOx的质量,M==(14+16x)g/mol , 则x的值为1.6。故答案为:1.6。
15.(23-24高一下·江苏常州·期中)氮化钛()为金黄色晶体,由于出色的仿会效果,越来越多地成为黄金代替品,但在高温下会被空气中的氧化,某研究小组以为原料制备。
步骤一:向稀盐酸中滴入溶液,边搅拌边加热,使混合液升温至80℃,保温3小时。离心分离出白色沉淀并洗涤,煅烧制得。
(1)实验中采取的最佳加热方式为 。
(2)检验沉淀是否洗涤干净的操作是 。
步骤二:在下图装置中制并测定产率。
(3)装置A中生石灰遇水会 (填“放出”或“吸收”)热量,同时生成,有利于氨气的逸出。
(4)装置C中反应生成、和,该反应的化学方程式为 。
(5)装置D除可吸水外,还能起到的作用是 ,防止污染环境。
(6)实验中部分操作如下:
a.反应前,称取0.800g样品;b.打开装置A中恒压滴液漏斗旋塞;
c.关闭装置A中恒压滴液漏斗旋塞;d.打开管式炉加热开关,加热至800℃左右:
e.关闭管式炉加热开关,待装置冷却;f.反应后,称得瓷舟中固体质量为0.656g。
①正确的操作顺序为:a→__ (填标号,下同)→__→e→c→f, 。
②实验中的产率(产率)为 (写出计算过程)。
【答案】(1)水浴加热
(2)取最后一次洗涤液于试管中,先加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液若无白色沉淀,则证明沉淀洗涤干净,反之,则未洗涤干净
(3)放出
(4)6TiO2+8NH36TiN+12H2O+N2
(5)吸收未反应的氨气
(6) b;d 0.800gTiO2的物质的量为0.800g÷80g/mol=0.01mol,则理论上得到TiN的物质的量为0.01mol,理论产量为,反应后剩余固体质量为0.656g,则固体质量减少质量为0.800g-0.656g=0.144g,根据,则TiN的实际产量为=0.496g,则产率为
【分析】TiCl4水解生成,煅烧后制备TiO2,TiO2与生成的氨气反应,生成TiN、N2和水,装置A为制取氨气的装置,装置B中试剂X为碱石灰,用于吸收氨气中的水蒸气,装置C为反应的发生装置,装置E中CaCl2可吸收生成的水蒸气和过量的氨气以及防止空气中的水蒸气进入C中。
【详解】(1)加热温度为80℃,最佳的加热方式为水浴加热;
(2)判断TiO2·xH2O沉淀是否洗涤干净,只要检验洗涤液中是否含有氯离子即可,检验氯离子需要用到的试剂为稀硝酸和硝酸银,检验方法为:取最后一次洗涤液于试管中,先加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液若无白色沉淀,则证明沉淀洗涤干净,反之,则未洗涤干净;
(3)生石灰与水反应生成氢氧化钙,该反应为放热反应;
(4)装置D中,TiO2与NH3加热800℃条件下反应生成TiN、N2和H2O,化学方程式为6TiO2+8NH36TiN+12H2O+N2;
(5)装置D除可吸水外,还能吸收未反应的氨气,防止污染环境;
(6)①该实验应先称取一定量的TiO2固体,将TiO2放入管式炉中,提前通入NH3排出管式炉中空气再进行加热,当反应结束后,应先停止加热,待冷却至室温后再停止通入NH3,则正确的实验操作步骤为a→b→d→e→c→f;
②0.800gTiO2的物质的量为0.800g÷80g/mol=0.01mol,则理论上得到TiN的物质的量为0.01mol,理论产量为,反应后剩余固体质量为0.656g,则固体质量减少质量为0.800g-0.656g=0.144g,根据,则TiN的实际产量为=0.496g,则产率为。
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题型05 综合实验题
1.(22-23高一下·江苏扬州广陵区红桥高级中学·期中)已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜,用下面示意图中的装置可以实现该反应。
试回答下列问题:
(1)请写出A中反应的化学方程式为 。
(2)仪器B中盛放 作为干燥剂去除气体中的水蒸气。
a.碱石灰 b.浓硫酸
(3)实验时在C中加入CuO,发生反应的化学方程式是 。
(4)反应结束后取下D试管,向其中滴加几滴酚酞试液,观察到的现象是 ,产生该现象的原因是 。(用恰当的化学用语表示)
(5)装置E中收集到的物质是 。(填化学式)
(6)向10gCu和CuO组成的混合物中,加入一定量的稀硝酸溶液,恰好使混合物完全溶解,同时收集到标准状况下NO2.24L。请回答以下问题:
①写出Cu与稀硝酸反应的离子方程式 。
②计算原混合物中铜的质量分数 。
2.(23-24高一下·江苏徐州·期中)水合肼()是无色、有强还原性的液体,能与水、醇以任意比例混合,不溶于乙醚和氯仿。实验室制备水合肼的原理为。据此,某学生设计了下列实验。
已知:①NaClO受热易分解为NaCl和NaClO3;②的沸点约118℃。
Ⅰ.制备NaClO溶液(下图)
(1)用烧碱固体配制30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器除量筒外,还有_______(填字母)。
A.容量瓶 B.烧杯 C.漏斗 D.玻璃棒
(2)B中饱和食盐水的作用是 。C中用冰水浴控制温度在25℃以下,写出C中发生反应的离子方程式 。
Ⅱ.制取水合肼(下图)
(3)实验中要滴入NaClO溶液 (填“需要”或“不需要”)打开玻璃塞b。
(4)反应过程中,若将滴加到NaClO中,将会产生大量氮气,降低水合肼的产率,原因是 (用化学方程式表示)。充分反应后,把“合成装置”内的溶液经过 (填操作)处理,即可得到水合肼的粗产品。
Ⅲ.定量测定
(5)称取馏分0.30g,加水配成30.00mL溶液,在一定条件下,用I2的标准液进行滴定。水合肼与I2反应的化学方程式为。实验测得消耗I2溶液的平均值为30.00 mL。计算馏分中的质量分数,并写出计算过程 。
3.(23-24高一下·江苏常州·期中)某氮肥中混有。为测定该氮肥的含氮量,研究性学习小组在如图所示实验装置图中进行实验。
(1)仪器X的名称是 。
(2)甲同学提出,,实验中应加入足量氢氧化钠溶液。若加入少量氢氧化钠溶液,可能无氨气生成,仅发生反应: (写离子方程式)。
(3)乙同学提出,在检查好装置气密性,并装好药品后,应先 (填具体操作),再打开分液漏斗活塞,逐滴滴加氢氧化钠溶液,在液体临近流完时,及时关闭活塞,并开始加热。
(4)装置中碱石灰的作用是 。
(5)广口瓶内四氯化碳的作用是 。
(6)指导老师指出,用该装置进行实验,即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外逸,测得的样品含氮量仍然将偏低,其原因可能是 。
(7)同学们改进实验装置后(改进实验装置图略)进行实验。称取16.00g上述样品与足量氢氧化钠溶液混合,完全溶解后,加热充分反应(此温度下铵盐不分解),并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收,测得氨气的质量为3.40g。则样品中氮元素的质量分数为 %。
4.(23-24高一下·江苏扬州邗江区·期中)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备并对其性质进行探究。
(1)的制备
已知:,
①实验时需控制和的物质的量,过量导致产率降低的原因为 。
②装置中将氧化成的离子方程式为 ;加入稀盐酸调节溶液会促进转化为,原因为 。
③将氮氧化物与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理,其转化过程如图所示。若该过程中,每消耗转移电子,则为 。
(2)产品中纯度的测定
用电子天平称取样品,配成样品溶液。向锥形瓶中准确移入样品溶液,滴加适量的溶液酸化,加热至40∼50℃,冷却后,用溶液进行滴定(已知:),至恰好完全反应,消耗溶液。产品中纯度为 (写出计算过程)。
(3)的性质探究
为验证具有氧化性,请补全实验方案:取置于试管中,加入适量蒸馏水至完全溶解,滴加2~3滴酸化, 。
(实验可选用的药品和仪器:溶液、溶液、淀粉溶液)
5.(23-24高一下·江苏南京部分学校·期中)某实验小组同学用铜与浓硫酸反应制取SO2,验证SO2性质并制备NaHSO3,设计如图所示实验装置。
回答下列问题:
(1)①仪器a的名称是 。②C中的实验现象是 。
(2)确认浓硫酸与铜反应后的产物中含有Cu2+的操作方法 。
(3)试管D中发生反应的离子方程式为 。
(4)向装置E中通入SO2可制得NaHSO3.已知:Na2SO3水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图1所示,Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通入SO2的实验操作为测量溶液的pH,当pH约为 时,停止通入SO2 。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: ,干燥,密封包装。
【实验中须使用的试剂有1.0 mol ·L-1 NaOH溶液、无水乙醇】
6.(23-24高一下·江苏南京·期中)某化学自主实验小组通过实验探究的性质。
探究Ⅰ.利用如图所示装置探究能否被还原(为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)盛装浓氨水的仪器名称为: 。
(2)利用A装置制取,其中生石灰的作用是 。
(3)甲、乙分别是 (填标号)。
a.浓硫酸、碱石灰 b.碱石灰、碱石灰 c.碱石灰、无水氯化钙 d.五氧化二磷、五氧化二磷
(4)若能够被还原生成气体单质和无色液体,预期C装置中能观察到的现象是 ,写出发生反应的化学方程式 。
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是 。
探究Ⅱ.以如图装置收集混合气体探究其喷泉实验。
(6)G装置中的虚线导管若要描出实线,右边导管应该比左边 。(填“长”或“短”)
7.(23-24高一下·江苏镇江实验高级中学·期中)过多的NOx排放,往往会产生污染。某研究性小组探究与炽热的铜粉反应,设计如下
已知:能被酸性高锰酸钾溶液氧化成NO,此体系中产生的NO浓度较稀。
(1)实验开始前,检查装置气密性涉及到以下操作,给出合理的操作顺序: 。
将F中的长导管插入液面以下→_______→_______→_______→_______→_______(操作可重复使用)。
①关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b ②观察F中的现象 ③用酒精灯加热A中三颈烧瓶 ④撤走酒精灯
(2)写出A中反应的化学方程式 。装置B的作用是 。
(3)反应一段时间后,装置D中铜粉变黑,写出装置D中发生反应的化学方程式 。
(4)实验过程中,装置E中溶液颜色变浅,则装置E发生的离子方程式为 ;
(5)实验前和实验结束时,都需通一段时间的,实验结束时目的是 。
(6)有同学发现装置A溶液呈绿色,而不显蓝色;甲认为是该溶液中硝酸铜质量分数较高所致,而乙认为是该溶液溶解了生成的气体所致。设计方案来判断甲或乙哪种合理,下列方案中不可行的是_______。
A.加热该绿色溶液,观察颜色变化
B.加水稀释绿色溶液,观察颜色变化
C.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
D.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化某研究性实验小组
8.(23-24高一下·江苏连云港新海高级中学·期中)碱式氯化铜[]为绿色或墨绿色结晶性粉末,难溶于水,可溶于稀酸和氨水,在空气中能稳定存在。
Ⅰ.模拟制备碱式氯化铜
向溶液中通入,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(部分夹持装置已省略)。
(1)仪器b的作用是 。
(2)实验室利用装置B制备,圆底烧瓶中盛放的固体药品可以是 (填名称)。
(3)反应过程中,需控制盐酸不能过量的原因是 。
(4)反应结束后,将装置A中反应器内的混合物过滤,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是 (填化学式)。
Ⅱ.无水碱式氯化铜组成的测定。
(5)称取少量产品,加稀硝酸溶解,得到待测液。
①取100mL待测液,加入足量的氢氧化钠溶液,经过滤、洗涤、低温烘干,称量得到的蓝色固体质量为2.352g。
②取100mL待测液,加入0.400 溶液,完全沉淀时消耗溶液的体积为30.00mL。则该无水碱式氯化铜的化学式为 。(写出计算过程)
9.(22-23高一下·江苏常州·期中)研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO,并进行NO的检验和性质探究实验。
已知:NO在溶液中发生反应(棕色),该反应可以用于检验NO。
(1)仪器a的名称是 。装置A内发生主要反应的离子方程式为 。
(2)实验开始前,向装置中通入一段时间的目的是 。
(3)装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是 、 。
(4)装置D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应,生成和另一种固体产物。该固体产物的化学式为 。
(5)进行实验时,装置E中的实验现象为 。
(6)装置F集气瓶中收集的气体是和 (填化学式)。
10.(22-23高一下·江苏常州·期中)实验室在如下图所示装置(部分夹持装置已省略)中用氨气和金属钠反应制得氨基钠。
知:常温下氨基钠为白色晶体,熔点为210℃,沸点为400℃,露置于空气中遇水蒸气剧烈反应生成NaOH和。金属钠的熔点为97.8℃,沸点为882.9℃。
(1)实验时,应首先点燃装置 (填“①”或“③”)中的酒精灯。
(2)写出装置①中发生反应的化学方程式: 。
(3)装置④中冷凝管的进水口应接在 (填“a”或“b”)处。冷凝管主要用于冷凝回流的物质是 (填化学式)。
(4)装置⑤中球形干燥管,除干燥气体,便于后续点燃外,还起到 的作用。
(5)上述方法制得的氨基钠中往往混有杂质钠。称取0.1500g实验制得的样品溶于足量去离子水中,加热,使完全蒸出,并用50.00mL 的溶液充分吸收。再向吸收液中逐滴加入硫酸,恰好反应时消耗硫酸的体积为4.700mL。已知:、
计算该样品中氨基钠的质量分数 (写出计算过程)。
(6)一种新的制备方法是将金属钠溶解在液氨中,然后将溶液转移至反应釜中加热至所需温度。该方法方便快捷,所得产品纯度高。当液氨用量为120mL,反应相同时间,不同温度下金属钠用量对产品纯度的影响关系如图所示。实验测得,无论金属钠用量多少,温度在50℃时,产物中氨基钠含量均最高。这是由于当温度低于50℃时,反应速率较慢;当温度高于50℃时,产物中氨基钠含量降低的原因是 。
11.(22-23高一下·江苏灌云县·期中)某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成气体外,还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数。为此,他们设计了如图所示的装置。(已知:的沸点为21℃;NO的沸点为-152℃)
(1)写出A中Ag与浓硝酸反应的化学方程式 。
(2)反应前要先打开活塞持续通入一段时间的,其理由是 ;若缺少装置B,对实验的影响是 。
(3)确认A中有NO生成,依据的现象是 。
(4)装置E的作用是 。
(5)已知Cu、Ag合金的质量为mg,且溶解完全。只利用A装置中反应后的溶液进行一系列简单的操作,即可以确定合金中Cu的质量分数。其实验操作过程为:向A装置所得溶液中加入 。(须用试剂:NaCl溶液、蒸馏水)
12.(23-24高一下·江苏南京六校联合体·期中)碳酸亚铁(FeCO3)可以用于制备多种食品添加剂。已知FeCO3易被氧化:4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2。某兴趣小组设计如下方案制备FeCO3,实验装置如图所示:
(1)仪器A的名称是 。
(2)利用如图所示装置进行实验,进行以下两步操作:
第一步:打开活塞1、3,关闭活塞2,反应一段时间;
第二步:关闭活塞3,打开活塞2,发现C中有白色沉淀和气体生成。
①第一步骤的目的是 。
②C中反应生成白色沉淀的离子方程式是 。
③装置D中可盛装适量的水,该装置作用是 。
(3)某FeCO3固体被部分氧化,为测定其中Fe3+的质量分数,现进行如下实验:称取5.600g固体样品,加足量盐酸溶解,将溶液稀释至100mL,量取25.00mL该溶液,加入过量KI溶液充分反应,然后加入几滴淀粉溶液,用0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定,当滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液20.00mL。已知实验过程中发生反应如下:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2+2=+2I-。计算FeCO3固体样品中Fe3+的质量分数,写出计算过程 。
(4)FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O]。摩尔盐易溶于水,不溶于乙醇,性质比一般亚铁盐稳定,接近l00℃时易失去结晶水。相关物质的溶解度曲线如图所示。
请补充完整由久置于空气中的FeSO4·7H2O样品合成摩尔盐的。实验步骤:将样品溶于适量的硫酸溶液中,加热使其溶解,然后向其中加入 。[可选试剂:蒸馏水、饱和硫酸铵溶液、铜粉、铁粉、无水乙醇]
13.(23-24高一下·江苏淮安楚州中学、新马中学·期中)碳酸亚铁()是一种重要的工业盐,是制备医用补铁剂的原料。常温下它是一种白色、难溶于水的晶体。在干燥的环境中性质稳定,在潮湿的空气中,易被氧化,长期放置后最终转化为。实验小组通过查阅文献资料设计用下图装置制备少量。
I.实验步骤:
①连接装置检查气密性后,先将开关2关闭,然后依次打开开关3和1,将A中稀硫酸滴入B中。
②反应一段时间后,当D中气泡均匀冒出,关闭开关3,打开开关2.使装置B中的溶液进入装置C。
③当装置B中溶液不再进入C后,关闭开关1。
④充分反应后将装置C中生成的固体经过滤、洗涤、干燥。
回答下列问题:
(1)装置B中产生的气体是 (化学式),反应开始时持续通入该气体的目的是 。
(2)装置D的作用 。(选择:A.吸收尾气 B.防止空气进入装置影响产物)
(3)步骤④中证明固体洗涤干净的实验方案是 。
II.因存放时间较长,装置密封性缺失导致发生了变质,某同学设计如下方案对样品的质量百分含量进行测定:
准确称取样品,用适量的稀硫酸使其完全溶解配成溶液。量取溶液于锥形瓶中,滴加适量磷酸,用的标准溶液滴定至终点,(离子方程式为:)消耗标准溶液(重复实验2~3次)。
(4)计算样品中的质量百分含量为 %。(写出必要的计算过程,结果保留到小点数后一位)
14.(23-24高一下·江苏无锡江阴四校联考·期中)氮氧化物(NOx)是大气污染物之一,处理工业废气中的NOx对于环境保护具有重要的意义。
(1)在一定条件下NH3可将NO2还原。甲同学在实验室对该反应进行了探究。实验设计如图(部分夹持装置省略)。
①用装置A制备NH3,其中发生反应的化学方程式为 ;装置B内的试剂是 。
②装置D中发生反应的离子方程式是 ,铜丝可抽动的优点是 。
③在装置M中NH3和NO2充分反应,生成两种对环境友好的物质,该反应中NH3和NO2的物质的量之比为 。
(2)用NaOH溶液吸收法处理NOx(仅含NO、NO2)。已知过程中发生的反应有:2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O;2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
①用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如图:
(α表示NOx中NO2的含量):
用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为:α= ,c(NaOH)= 。
②若一定体积的NOx被250mL2mol·L-1的NaOH溶液恰好完全吸收,溶液质量增加19.8g,则x的值为 。
15.(23-24高一下·江苏常州·期中)氮化钛()为金黄色晶体,由于出色的仿会效果,越来越多地成为黄金代替品,但在高温下会被空气中的氧化,某研究小组以为原料制备。
步骤一:向稀盐酸中滴入溶液,边搅拌边加热,使混合液升温至80℃,保温3小时。离心分离出白色沉淀并洗涤,煅烧制得。
(1)实验中采取的最佳加热方式为 。
(2)检验沉淀是否洗涤干净的操作是 。
步骤二:在下图装置中制并测定产率。
(3)装置A中生石灰遇水会 (填“放出”或“吸收”)热量,同时生成,有利于氨气的逸出。
(4)装置C中反应生成、和,该反应的化学方程式为 。
(5)装置D除可吸水外,还能起到的作用是 ,防止污染环境。
(6)实验中部分操作如下:
a.反应前,称取0.800g样品;b.打开装置A中恒压滴液漏斗旋塞;
c.关闭装置A中恒压滴液漏斗旋塞;d.打开管式炉加热开关,加热至800℃左右:
e.关闭管式炉加热开关,待装置冷却;f.反应后,称得瓷舟中固体质量为0.656g。
①正确的操作顺序为:a→__ (填标号,下同)→__→e→c→f, 。
②实验中的产率(产率)为 (写出计算过程)。
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