摘要:
**基本信息**
聚焦钠、铁、氯、硫、氮及有机化合物实验,通过制备、性质探究、含量测定构建完整实验体系,强化科学探究与实践能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|钠及其化合物|6题|制备/纯度测定/工业流程|从基础实验到侯氏制碱法,体现物质转化与定量分析|
|铁及其化合物|9题|Fe(OH)₂制备/Fe²⁺/Fe³⁺转化|以价态变化为核心,贯穿氧化还原原理应用|
|氯及其化合物|8题|Cl₂制备/性质验证/工业制备|从实验室到工业流程,强化实验安全与尾气处理|
|硫及其化合物|6题|SO₂性质/硫代硫酸钠制备|围绕硫元素价态转化,结合环保检测应用|
|氮及其化合物|8题|NH₃制备/NOₓ性质/硝酸工业|突出含氮物质氧化还原特性及实验条件控制|
|有机实验|8题|乙酸乙酯制备/性质探究|基于官能团性质,强化分离提纯与产率计算|
内容正文:
2025-2026学年高一下学期化学期末提高训练系列5
实验专练
说明:本专练包括6个方面:
1.钠及其化合物综合实验解答题
2.铁及其化合物综合实验解答题
3.氯及其化合物综合实验解答题
4.硫及其化合物综合实验解答题
5.氮及其化合物综合实验解答题
6.有机实验综合实验解答题
一、钠及其化合物
1.过氧化钠可以作供氧剂、漂白剂等。某学习小组在实验室进行了的制备以及含量测定的实验。
Ⅰ.制备
所用仪器及药品如图所示(某些夹持仪器已省略,装置可重复使用):
(1)仪器在使用之前需要___________。
(2)装置的作用为___________。
Ⅱ.测定所得样品(只含杂质)中的纯度,实验装置如下图所示。
(3)从实验准确性的角度考虑,若将装置改为分液漏斗,相比于原装置的缺点为___________。
(4)过氧化钠作漂白剂时,其实际起作用的是,有同学认为,若向样品中加入少量,实验误差可能会更小,他的理由是___________。
(5)该小组记录的实验数据如下:样品的质量为;反应开始前量气管的读数为;反应结束冷却到室温后量气管的读数为,已知:室温条件下气体摩尔体积为,则样品中的质量分数为___________(用含、、、的代数式表示):若反应结束后读取量气管中气体的体积时,水准管中的液面高于量气管中的液面,则测得的质量分数___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同)。
(6)使用配制一定体积一定浓度的溶液时,若中混有,则所配溶液的浓度___________。
2.我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业作出了巨大贡献。联合制碱法的主要过程如下图所示。请回答下列问题:
(1)写出“沉淀池”中的化学反应方程式:___________,母液中的副产品为___________。
(2)循环Ⅱ中物质X为___________(填化学式)。
(3)某实验小组在实验室模拟侯氏制碱法。①请在A~E中选择合适的仪器制备,正确的连接顺序是a→___________→g→h(按气流方向,用小写字母表示)。
A. B. C. D. E.
②实验室制得的纯碱往往含有杂质。为验证产品纯碱中含有杂质,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后,___________。
(4)将、的固体混合物完全溶于水,配制成溶液,然后向该溶液中逐滴加入的盐酸,所加盐酸的体积与产生的体积(标准状况)关系如下图所示。
①OA段发生反应的离子方程式为___________;
②混合物中的质量是___________g。
3.某纯碱样品中含有少量NaCl杂质,现用如图所示装置来测定纯碱样品中的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去;碱石灰是生石灰与氢氧化钠的混合物,可以吸收水和二氧化碳)。
实验步骤如下:
①按图连接装置,并检查气密性;
②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为80.20 g;
③准确称得20.00 g纯碱样品放入容器b中;
④打开分液漏斗a的旋塞,缓缓滴入稀硫酸,至不再产生气泡为止;
⑤打开弹簧夹,往试管A中缓缓鼓入一定量空气;
⑥然后称得干燥管D的总质量为86.36 g;
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到干燥管D的质量不变,为86.80 g。
试回答:
(1)装置B中发生反应的离子方程式___________。
(2)装置A中试剂X应选用足量的___________。
A.饱和NaCl溶液 B.浓 C.溶液 D.NaOH溶液
(3)请用文字叙述装置E的作用:___________。
(4)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,则会导致测定结果___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”,下同);若没有操作⑤⑦,则会导致测定结果___________。
(5)根据实验中测得的有关数据,计算出纯碱样品的质量分数为___________。
4.化学物质丰富多彩,化学反应千变万化,而常见物质之间的反应往往“隐藏着某些反应机理”。学校化学兴趣小组对过氧化钠参与的某些反应进行了初步探究,该小组设计如图实验装置,验证“探究水对二氧化碳与过氧化钠反应的影响”。
步骤1:打开活塞,关闭,打开分液漏斗活塞加入盐酸,将带火星的木条放在a处。
步骤2:打开活塞,关闭,打开分液漏斗活塞加入盐酸,将带火星的木条放在a处。
请回答下列问题:
(1)装置①中反应的离子方程式:________。
(2)装置②中盛放的试剂及作用是________。
(3)③中的试剂是________。
(4)本实验预期现象是________。
(5)本小组还进一步探究了与的反应,实验方案及现象如下:
①Ⅰ中与反应生成的化学方程式:________;
②证明Ⅰ中反应后的溶液中存在的实验证据是________;
③已知:一定条件下,酚酞易被强氧化剂氧化。向Ⅲ中溶液滴加2滴酚酞溶液,观察到Ⅲ中溶液先变红后褪色,原因是________。
5.现有一份总质量为的和混合样品,为了测定该样品中的质量分数,同学们设计了如图所示实验装置(部分夹持装置省略)。
请回答下列问题:
(1)组装好实验装置后,需要进行的操作是___________。实验开始时应___________(填标号)。
a.先通入,再点燃酒精灯 b.先点燃酒精灯,再通入
(2)装置乙的作用是___________,装置丁中盛放碱石灰的仪器名称是___________。
(3)点燃酒精灯后,写出装置甲硬质玻璃管中发生反应的化学方程式:___________。
(4)对装置甲中的混合样品充分加热后,撤去酒精灯,持续通入干燥的一段时间,待装置冷却至室温后,测得装置丙的质量增加了。
①装置丙质量增加的原因是___________(用离子方程式表示)。
②该样品中的质量分数为___________%(用含、的代数式表示)。
(5)装置丁的作用是___________;若该实验没有装置丁,会造成的质量分数测定结果___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
6.Na2CO3和NaHCO3是厨房中常见的两种盐,可用化学性质的差异进行鉴别。回答下列问题:
(1)与酸反应的差异。甲组进行了如下4组实验。
其中实验___________和___________(填序号)可以鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)稳定性差异。乙组设计如下装置进行实验(加热及夹持装置省略)。
①将分别装有Na2CO3和NaHCO3的试管同时放入甘油浴加热(甘油沸点为290 ℃),目的是___________。
②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物,a、b试管中的实验现象分别为___________、___________。
③试管b中发生反应的化学方程式为___________。
(3)与盐溶液反应的差异。丙组设计如下实验,探究Na2CO3和NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的差异。
实验组号
反应物
现象
物质
浓度/(g/L)
CaCl2浓度(g/L)
是否有沉淀(室温)
气泡情况
室温
60℃水浴
A
NaHCO3
0.5
0.5
有少量白色沉淀
无
无
B
Na2CO3
0.5
0.5
有较多白色沉淀
无
无
C
NaHCO3
5
5
有大量白色沉淀
无
有明显气泡
D
Na2CO3
5
5
有大量白色沉淀
无
无
①丙组由此得出“能用CaCl2鉴别同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液”的结论,理由是___________。
②请写出C组实验中60 ℃时,NaHCO3与CaCl2溶液反应的离子方程式:___________。
二、氯及其化合物
7.某兴趣小组用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气并探究其相关性质,设计如下实验装置。(所有弹簧夹使用前均处于关闭状态,部分夹持装置已省略)
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为______。
(2)写出A装置中发生反应的离子方程式:______。
(3)当关闭弹簧夹e时,D装置中的有色布条看不到明显现象;当打开弹簧夹e后,D装置中的有色布条逐渐褪色。则C装置中盛放的溶液可能是______(填序号)。
①KOH溶液 ② ③溶液 ④浓硫酸
(4)B装置中饱和食盐水的作用是______。
(5)F装置中最佳试剂是______(填字母)。
a.溶液 b.溶液 c.饱和KCl溶液
(6)实验结束后,打开弹簧夹d鼓入足量空气的目的是______。
8.无水四氯化锡()常用作媒染剂和部分有机合成的催化剂。某化学兴趣小组利用如图装置(部分加热装置略)制备。
已知:熔点为,沸点为114.1℃,在潮湿空气中极易潮解(水解生成),且熔融Sn与反应生成时放出大量的热。
回答下列问题:
(1)a管的作用是_______。
(2)装置B、C中的试剂分别为_______、_______。
(3)为了获得较纯的产品,当D处具支试管中_______时,再点燃D处酒精灯。
(4)装置F的作用是_______,装置G中反应的离子方程式为_______。
(5)甲同学欲证明装置A产生的气体中含有HCl,设计如图装置进行实验。
乙同学认为,不能确定进入装置Ⅰ的气体只有一种,为证明最终进入装置Ⅰ的气体只有一种,乙同学提出再加一个装置,即可完成论证。请给出改进方案:_______。
9.某化学兴趣小组为探究卤族元素性质的递变规律,查阅资料如下:
I.已知是一种无色液体,与水互不相溶,密度比水大;卤素单质在中的溶解度远大于在水中的溶解度,,,溶解在中的颜色分别为黄绿色,橙红色,紫红色。
II.结合资料信息,设计以下实验。回答下列问题:
(1)制备氯水实验
①装置A中发生反应的化学方程式是___________。
②装置C中发生反应的离子方程式是___________。
③装置D的作用是___________。
(2)卤族元素性质递变规律探究实验
实验I
实验II
取中橙黄色溶液少许于试管中,滴加,振荡,静置分层后,___________(填“上”或“下”)层呈橙红色。取ii中棕黄色溶液少许于试管中,滴加,振荡,静置分层后,层变为___________色。
实验III
取中的橙黄色溶液少许于试管中,加入溶液,再加入淀粉溶液。
①实验I中i反应的离子方程式是___________。
②实验I中i和ii可以得出卤素单质的氧化性强弱为:___________。
③实验Ⅱ中空白处应填___________。
④甲同学认为:实验III观察到___________现象,得出氧化性。
乙同学对上述实验进行反思,认为实验III不能充分证明氧化性,他补做了实验IV。
实验IV
另取中的橙黄色溶液少许,先加入足量的固体,充分振荡,然后加入溶液和淀粉溶液。溶液变蓝。
补做实验IV的目的是___________。
(3)实验结论:以上实验说明,得出、、氧化性由强到弱的顺序为___________。由此推断同主族元素从上到下非金属性逐渐___________(填“增强”或“减弱”)。
10.氯化亚砜(SOCl2)主要用于制造酰基氯化物,还用于农药、医药等的生产。SOCl2沸点为77℃,遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并产生有刺激性气味的气体。合成原理为(SCl2的沸点为59℃),实验室通过如图装置合成SOCl2。回答以下问题:
已知:亚硫酸钠与浓硫酸反应可制备SO2气体。
(1)盛装浓盐酸的仪器名称为___________。
(2)装置A中发生反应的离子方程式为___________。
(3)装置B、F中应盛放的试剂名称分别为___________、___________。
(4)装置E的作用是___________。
(5)SOCl2与水反应的化学方程式为___________。
(6)若反应器中通入560 mLCl2和896 mLSO2 (均为标准状况下的体积),D反应器中有足量的液态SCl2,最后得到5.355 g纯净的SOCl2,则SOCl2的产率为___________%。
11.二氧化氯(ClO2)消毒剂是国际上公认的高效消毒灭菌剂,现常作为替代氯气的自来水消毒剂使用。实验室常用氯气与亚氯酸钠NaClO2反应制备ClO2并对其进行性质探究,装置图如下(部分夹持装置已省略):
已知:①常温下,ClO2是一种易溶于水,难溶于有机溶剂的气体,具有强氧化性。
②实验室可用稳定剂吸收ClO2,生成,使用时加酸只释放ClO2一种气体。回答下列问题:
(1)盛装NaClO2的仪器名称为___________。
(2)装置A中的KClO3___________(填“能”、“不能”)替换为MnO2。
(3)装置A中发生反应的离子方程式为___________。
(4)装置F中盛放的试剂是___________(填“四氯化碳”或“水”),作用是___________。
(5)反应一段时间后,E中滴入盐酸,G中可观察到的现象为___________。
(6)尾气中的ClO2可以用含双氧水的烧碱溶液吸收,其产物之一是NaClO2。写出该反应的化学方程式___________。
(7)ClO2气体具有强氧化性,其还原产物的转化率与pH关系如下图所示。ClO2对污水中S2-有明显的去除效果,同时溶液出现浑浊,请写出pH≥7时,ClO2与S2-反应的离子方程式___________。
12.如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。
已知酸性:
(1)装置A是氯气的发生装置,其中盛放浓盐酸的仪器名称是___________,请写出装置A中反应的化学方程式___________。
(2)装置B是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象___________。
(3)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。反应一段时间后,打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡,观察到的现象是___________,该现象___________(填“能”或“不能”)说明溴单质的氧化性强于碘,原因是___________。
(4)氯气有毒,需进行尾气处理,实验室常用溶液吸收多余氯气,若改用过量的溶液吸收,则该反应的离子方程式为___________。
(5)、等称为卤素互化物,、、等称之为拟卤素,它们的化学性质与卤素单质相似,氯化碘()能与水发生反应:,该反应___________(填“是”或“不是”)氧化还原反应;与水溶液反应的化学方程式为___________。
13.四氯化锡()是合成有机锡化合物的原料,制备的装置如图所示(夹持装置已省略)。
已知:①金属锡的熔点为231.9℃,活泼性与铁相似;
②干燥的氯气与熔融金属锡反应生成常温下为无色液体,沸点为114℃,极易与水反应;
③与浓盐酸在常温下可反应生成。
(1)a仪器的名称为___________,装置C中的试剂b为___________。
(2)装置A中发生反应的离子方程式为___________。
(3)实验开始前,如图连接好实验装置后必须进行的操作为___________。滴入盐酸开始反应,待F上方充满黄绿色的气体后开始加热D装置,锡熔化后适当增大氯气流量,继续加热D装置,制取并收集。开始加热前,先通的目的是___________。
(4)F装置的作用是___________。
(5)写出G中发生反应的化学方程式___________。
14.优氯净是一种含氯消毒剂,主要成分是二氯异氰尿酸钠,为白色固体,常温易溶于水,难溶于冷水,其溶液在温度较高时不稳定,是最为广谱、高效、安全的氧化杀菌消毒剂。实验室利用三异氰尿酸、氯气、NaOH溶液制备优氯净的实验装置如图所示(夹持、控温装置略去)。回答下列问题:
(1)装置A中的药品可以是_________(填一种化学式)。
(2)实验发现装置B中NaOH溶液的利用率较低,改进方法是_________。
(3)①当装置B内出现_________现象时,打开装置B的活塞加入氰尿酸溶液,在反应过程中不断通入。
②实验过程中B的温度必须保持为7℃~12℃,pH值控制在6.5~8.5的范围,则该实验的控温方式是_________。反应液温度不能过高,除了不利于Cl2充分吸收反应,还因为:_________。
③写出B中的化学方程式:_________。
(4)反应结束后装置B中的浊液经过滤、_________、干燥得粗产品。
(5)“有效氯”含量指从KI中氧化出相同的所需的质量与指定化合物的质量之比,常以百分数表示。称取二氯异氰尿酸钠样品0.45g,加足量KI、硫酸,配制成100mL待测液;量取25.00mL待测液于碘量瓶中,用0.1000 标准溶液滴定至恰好完全反应(),消耗标准溶液为20.00mL。请计算此样品的“有效氯”含量_________。(用百分数表示且保留一位小数)
15.实验小组利用如下图所示的装置制备(氯酸钾)和NaClO,并探究其性质。
已知:
Ⅰ、氯气和碱的反应剧烈放热。
Ⅱ、氯气和碱反应的产物受温度影响:低温时主要产物为次氯酸盐,高温时主要为氯酸盐。
Ⅲ、碘的水溶液为黄褐色。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是______。
(2)浓盐酸与混合加热生成氯气,反应的离子方程式是______。
(3)装置B中的试剂为______。
(4)装置D试管中反应的离子方程式是______,采用冰水浴冷却的目的是______。
(5)反应结束后,D试管中溶液具有消毒、漂白作用,向D中加入少量下列物质,能使其消毒、漂白效果明显增强的是______。
a.饱和食盐水 b. c.NaOH溶液 d.白醋
(6)探究、NaClO的氧化能力
操作:向1号和2号试管中,滴加KI溶液。
现象:1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为黄褐色。
结论:该条件下氧化能力______NaClO(填“>”、“<”或“=”)。
16.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物,回答下列问题:
(1)①仪器a名称为_______,②放碎瓷片的作用为_______。
(2)B装置中发生的反应方程式_______。
(3)装置C的作用是_______。
(4)某同学做了如下实验:取少量B中反应后的黑色固体,加足量稀盐酸微热溶解,若溶液呈浅绿色且有气泡;再滴加KSCN溶液,若不变红,则反应后的黑色固体没有。请判断该同学的结论是否正确,并说明原因_______。
三、铁及其化合物
17.难溶于水,易被氧气等氧化剂氧化,溶解在溶液中的少量氧气也可氧化。完成下列填空:
Ⅰ.某实验小组设计的制备氢氧化亚铁装置由以下部分构成。
A. B.
C. D.
(1)选择上图装置制备氢氧化亚铁,连接顺序为______(按气流方向从左到右)。
A.ABD B.ABCD C.ACBD D.ABC
(2)装置A中发生反应的化学方程式为______。装置A中固体可更换成______(填化学式)。
(3)装置B中发生反应的离子方程式为______。
Ⅱ.实验室还可用氢氧化钠溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备氢氧化亚铁沉淀,其装置如图所示:
(4)具支锥形瓶A中加入的试剂是______(不定项)。
A.氢氧化钠溶液 B.铁屑 C.稀硫酸
(5)实验开始,打开弹簧夹C和D,一段时间后,关闭弹簧夹______,在B中生成______色絮状沉淀。
(6)如实验结束未关闭弹簧夹,则无法长时间保存氢氧化亚铁,原因是______ (用化学方程式表示)。
(7)配制氢氧化钠溶液、稀硫酸所用去离子水中可先加入少量亚硫酸钠,其目的为______ (用化学方程式表示)。
18.硫酸亚铁(FeSO4)是中学化学常用试剂,可用于治疗缺铁性贫血症。
(1)实验室配备FeSO4溶液时为防止硫酸亚铁变质,常采用措施是______(填一种)。
(2)以FeSO4为原料可制备碱式硫酸铁[Fe4(OH)2(SO4)5]、铁红、硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2,俗名摩尔盐],转化关系如图所示。
①制备Fe4(OH)2(SO4)5时,若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低,其原因是______。
②制备FeCO3时,向FeSO4溶液中加入过量的NH4HCO3溶液充分反应,分离出FeCO3固体使用的仪器除烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器是______。
③制备摩尔盐时将反应物混合,经______、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。
用工业废渣(主要含有Fe2O3、FeO、Al2O3及少量Fe)制备绿矾FeSO4·7H2O晶体的流程如下:
(3)“浸泡”过程中加入过量NaOH溶液的目的是______。
(4)“溶解”后所得溶液中含有的阳离子为Fe3+和______。
(5)“还原”时选择FeS2而不用Cu粉的原因是______。
(6)测定制得的绿矾粗品中绿矾晶体的含量,实验方案如下(杂质无还原性):
步骤一:称取12.0 g的绿矾样品,将其溶于适量的无氧蒸馏水并配成250 mL溶液;
步骤二:取步骤一中配得的溶液25.00 mL于锥形瓶,并加入适量稀硫酸酸化,逐滴滴加0.04 mol/LKMnO4溶液至恰好完全反应,反应原理为:(未配平),消耗KMnO4溶液20.00 mL;则该绿矾样品中绿矾的百分含量,写出计算过程______ (计算结果保留一位小数)。
19.乳酸亚铁晶体是一种很好的食品铁强化剂,易溶于水,吸收效果比无机铁好,可由乳酸与反应制得: +CO2↑。
回答下列问题:
Ⅰ.制备碳酸亚铁:装置如图所示。
(1)清洗仪器,检查装置气密性。中加入盐酸,中加入铁粉,中加入NH4HCO3溶液。为顺利达成实验目的,上述装置中活塞的打开和关闭顺序:关闭活塞___________,打开活塞___________;加入足量盐酸后,关闭活塞1,反应一段时间后,关闭活塞___________,打开活塞___________。中发生反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体
将制得的FeCO3加入乳酸溶液中,加入少量铁粉,在75℃下搅拌使之充分反应。然后再加入适量乳酸。
(2)加入适量乳酸的目的为___________。从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体所需的实验操作是___________,低温蒸发,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。如检验所得样品中主要阳离子,可采用的方法是___________。
20.为了探究 在隔绝空气加热条件下的产物,某小组设计如下实验。
I.制备
i.将蒸馏水煮沸、冷却。
ii.取适量 ;晶体于烧杯中,将煮沸的蒸馏水倒入烧杯中,在液面滴加一层植物油,搅拌溶解。
iii.用装有NaOH溶液的长胶头滴管伸入溶液中,挤出NaOH溶液。
iv.将新制的 在惰性气体氛围中过滤、低温干燥。
(1)将蒸馏水煮沸的目的是___________;干燥时低温的目的是___________。
(2)滴加植物油避免 被氧化, 被空气氧化的化学方程式为___________。
Ⅱ.探究加热条件下 的产物
用如图所示装置进行实验。白色 变成黑色晶体,该黑色晶体能被磁铁吸引,同时收集到一试管气体。
(3)当___________时,开始点燃酒精灯进行加热。
(4)X试剂为___________;生成的黑色晶体为___________(填化学式)。
(5)已知 在硬质玻璃管中不参加反应,推测试管中收集的气体为___________(填化学式)。
(6)在隔绝空气加热条件下发生反应的化学方程式为___________。
21.FeCl3在生产生活中的应用很广泛,如五金蚀刻,反应催化剂,污水处理剂等。无水FeCl3易潮解,加热时易升华。实验室制备FeCl3的装置如图所示(部分夹持仪器已省略)。
已知:
回答下列问题:
(1)仪器F的名称是___________。
(2)实验结束后还要通一段时间N2,是为了___________(填字母)。
A.除去装置中的空气,防止Fe加热时与O2反应
B.避免装置中原有的水蒸气导致FeCl3潮解
C.将装置内残留Cl2排入装置F中吸收
(3)装置C中盛放的试剂是___________,装置B的作用是___________。
(4)选择合适的试剂___________(填字母)放入装置F中。
A.浓硫酸 B.CaCl2 C.碱石灰 D.无水硫酸铜
(5)如果去掉装置F,可能会造成的后果是___________。
(6)含氯元素物质的“价类二维图”如图,下列说法正确的是___________(填字母)。
A.乙、丁均属于电解质
B.丙的酸性强于碳酸
C.戊→己必须加还原剂才能实现
D.乙是一种广谱型的消毒剂,可取代甲成为自来水的消毒剂
E.甲与水发生反应的离子方程式:
(7)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,可以用Fe(OH)3、NaClO溶液、NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出化学方程式:___________。
22.现有、、稀盐酸和稀硫酸,利用上述物质制取溶液和溶液并进行实验。回答下列问题:
(1)探究的氧化性。取适量溶液于试管中,滴加几滴淀粉-KI溶液,反应现象为______。
(2)为了验证的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的实验,其中实验设计不合理或预测实验现象错误的是______(填序号)。
(3)利用溶液制备胶体。通过______(方法)可以证明所得溶液属于胶体。
(4)将适量铁粉放入氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的和浓度相等,则已反应的与未反应的的物质的量之比是______。
(5)探究的还原性:取适量溶液于试管中,滴加几滴酸性溶液,反应现象为______,反应的离子方程式为______。
(6)为了更清楚地观察生成的现象,将溶液与溶液混合的正确操作是______(填选项字母)。
23.碘化亚铁可以用于预防和治疗缺铁性贫血和碘缺乏症,实验室用下述装置制备。
已知:碘化亚铁在常温下为灰黑色固体,易升华,可溶于水,具有潮解性;
回答下列问题:
(1)试剂a为___________。
(2)焦性没食子酸的碱性溶液的作用___________。
(3)实验操作为:搭好装置→②→①___________(填序号)。
①装入药品②检查气密性③点燃酒精灯④撤去酒精灯⑤打开K,通入空气⑥关闭K,停止通空气
(4)“碱石灰”的作用是吸水干燥,除防止试管炸裂外,还可以防止副反应的发生。若无碱石灰装置,写出可能发生副反应的化学方程式:___________。
(5)按下面简易流程测的纯度,取a克上述样品全部溶于水后过滤,取滤液A进行下列实验:
滤液A溶液B
①配制100mLcmol/L的酸性溶液标准溶液时,需要的仪器___________、___________、玻璃棒、烧杯、量筒。
②可用检验溶液B中是否含有未反应的,反应的离子方程式为:___________。
③若反应消耗VmL的酸性溶液标准溶液,则样品中的纯度为___________(已知摩尔质量为)。
24.从古至今,铁及其化合物在人类的生产生活中都起到了巨大的作用,某化学兴趣小组同学设计以下实验探究铁及其化合物性质。
(1)古代中国四大发明之一指南针由天然磁石制成的,该磁石主要成分是___________(填化学式),写出其与足量稀盐酸反应的离子方程式:___________。
(2)氢氧化亚铁的制备:
A组实验:用NaOH溶液和溶液直接反应
该方法能观察到白色沉淀,但沉淀颜色快速发生变化,反应方程式为___________。
B组实验:选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验。
实验时,先___________(填“打开”或“关闭”)止水夹K,然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,___________(填“打开”或“关闭”)止水夹K,制得白色沉淀,该方法制得的沉淀能保持一段时间不变色的原因有___________。
(3)某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1mol/L溶液,0.1mol/L溶液,KI溶液,淀粉溶液,KSCN溶液,新制氯水,探究、的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
a.探究的性质:根据实验方案,完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象与结论
探究的氧化性
①取少量0.1mol/L溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入几滴KSCN溶液
加入铁粉后,溶液颜色变为浅绿色,加入KSCN溶液后,溶液不变色。离子方程式:___________。
②取少量0.1mol/L溶液,往溶液中滴入3滴KI溶液,然后再滴加2滴淀粉溶液
加入淀粉溶液,可观察到___________,离子方程式:___________。
b.探究的性质:选择所给试剂,设计实验方案,完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象与结论
探究的还原性
①取少量0.1mol/L溶液,___________。
现象:若溶液变为血红色
结论:具有还原性
探究的氧化性
②取少量0.1mol/L溶液,向其中加入足量的锌粉。
现象:溶液由浅绿色变为无色
结论:具有氧化性
从价态角度,既有氧化性又有还原性,但以还原性为主。
25.为了探究常见金属及其化合物的性质,某课外活动小组设计并进行了下列实验。
实验一:绿矾()是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,为测定绿矾中结晶水的含量,将石英玻璃管(带两端开关和,设为装置A)称重,记为。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为,B为干燥管。按图连接好装置进行实验。
实验步骤如下:①__________,②点燃酒精灯,加热,③__________,④__________,⑤__________,⑥称量A,重复上述操作步骤,直至A恒重,记为。
(1)请将下列实验步骤的编号填写在对应步骤的横线上__________。
a.关闭和 b.熄灭酒精灯 c.打开和,缓缓通入 d.冷却至室温
(2)已知在上述实验条件下,绿矾受热只是失去结晶水,硫酸亚铁本身不会分解,根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水的数目__________(用含、、的代数式表示)。
实验二:“铝热反应”的原理是:。其反应装置如下图所示,已知镁条与氯酸钾反应产生高温可引发“铝热反应”。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”;“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入装有沙子的蒸发皿中”。由化学手册查阅得有关物质的熔、沸点数据如下表。
物质
Al
Fe
熔点/℃
660
2054
1535
1460
沸点/℃
2467
2980
2750
(3)该同学推测,铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁的低,此时液态的铁和铝熔合成铁铝合金。请设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。写出该实验所用试剂与金属铝反应的离子方程式为__________。
(4)另一同学推测铝热反应得到的熔融物中还含有。他设计了如下方案来验证熔融物是否有剩余:取一块该熔融物冷却后投入到稍过量稀硫酸中,向反应后的混合液中滴加KSCN溶液,观察到溶液颜色未变红,证明该熔融物中不含有。该同学的实验方案是否合理?__________(填“合理”或“不合理”),理由:__________。
四、硫及其化合物
26.某同学根据铜与浓硫酸反应能生成,预测锌与浓硫酸反应生成的产物可能为混合气体(水蒸气除外),设计如下装置进行验证(加热和部分夹持装置略):
回答下列问题:
(1)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式___________,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(2)该同学预测锌与浓硫酸反应生成的混合气体的成分可能为___________(用化学式表示)。
(3)C装置所盛常见试剂可以是___________(填一种)。
(4)为了验证是酸性氧化物,中可选用的试剂是___________。
A.无色酚酞溶液 B.红色品红溶液
C.紫色石蕊试液 D.KI淀粉混合溶液
(5)若B中选用的试剂是溶液,请B中相关的离子方程式:___________。
(6)为测定空气中的含量,某课外小组的同学将空气样品经过管道通入密闭容器中的的酸性高锰酸钾溶液。已知与该溶液反应的离子方程式为:,若管道中空气流量为,经过溶液恰好褪色,假定样品中的可以被溶液充分吸收,则该样品中的含量是___________。
27.某同学为了检验硫铁矿(主要成分为FeS2,含少量杂质碳)在空气中焙烧时的气体产物是SO2和少量CO2,设计如图装置进行实验:
(1)空气要先通过装置A、B,原因是___________。
(2)已知C中生成的一种产物是Fe₂O3,写出C中主要发生的化学方程式___________,E装置中的实验现象体现了SO2的___________性。
(3)G中的试剂为___________。
A.酸性KMnO4溶液 B.浓硫酸
C.饱和NaHCO3溶液 D.饱和食盐水
(4)取F中反应后的溶液于洁净的试管中,滴加少量KSCN溶液,溶液不变红,产生这种现象的原因是___________。(用离子方程式表示)
(5)实验结束后,应该先___________。(填“停止加热”或“停止通空气”)
(6)硫的化合物可用作葡萄酒的抗氧化剂。为测定某葡萄酒中的含量,取50.00 mL葡萄酒样品与碘标准液反应,消耗20.00 mL标准液(假设葡萄酒中其他成分不与反应),则样品中的含量为___________。(保留两位有效数字)
(已知:)
28.二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂,可用于食物的增白、防腐等,但必须严格遵守国家有关标准使用。某学习小组设计了如图装置用于制取并验证其性质。
(1)①仪器a的名称为___________。
②A中发生的化学反应方程式为___________。
(2)实验时装置E中溶液的现象体现___________性。
(3)烧杯F中的试剂不可以是___________(填序号)。
a.饱和溶液 b.饱和溶液 c.NaOH溶液 d.饱和溶液
(4)实验时观察到装置B无明显现象,装置C红色褪去,则使品红的水溶液褪色的微粒一定不是___________(填化学式)。
(5)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生,但随着反应的进行,发现装置D中产生了少量白色沉淀。为进一步探究产生沉淀的原因,用煮沸过的蒸馏水配制溶液,实验中G烧杯中观察到无白色沉淀产生。
①推测装置D中沉淀化学式为___________。
②若使烧杯G中也产生装置D中同种沉淀,可向烧杯G中加入___________。
A.氯水 B.氢氧化钠溶液 C.二氧化氮气体 D.氨水 E.过氧化氢溶液
29.蔗糖与浓硫酸发生反应时有白雾产生,某化学小组对其成分进行探究。
查阅资料:
i、白雾中可能含有SO2、CO2、CO和水蒸气;
ii、常温下,CO可与银氨溶液反应生成银单质(银氨溶液中银元素的化合价为+1);
iii、文献中实验及现象如下:
a处注入浓硫酸后,蔗糖迅速变黑,且黑色物质体积膨胀,生成白雾;
c、d处棉球中溶液颜色褪去,e处固体由白色变为蓝色;g处生成黑色沉淀。
回答下列问题:
I.小组同学对文献中实验现象进行分析。
(1)下列关于浓硫酸与蔗糖的反应分析不正确的是___________(填序号)。
A.混合物变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.黑色物质体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.反应过程中不仅涉及化学键的断裂,也涉及化学键的形成
D.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
(2)a处盛装蔗糖的仪器名称为___________,蔗糖用水润湿的作用是___________。
(3)d处发生反应的离子方程式为___________。
(4)经检验g处黑色固体是Ag,但甲同学认为不能确认白雾中含CO,他的理由是___________。
(5)请写出尾气处理装置h中发生反应的化学方程式___________。
Ⅱ.综合上述现象和分析,小组同学对实验进行改进。
(6)要通过f、g中的现象分别确认白雾中有CO2和CO,则i、j中分别加入的试剂是___________、___________(填序号)。
A.品红溶液 B.澄清石灰水 C.酸性高锰酸钾溶液
D.氢氧化钠溶液 E.饱和碳酸氢钠溶液
(7)乙同学认为,h装置达不到尾气处理的目的,可以改进为:___________。
30.某校化学小组同学们利用如图装置制备纯净干燥的SO2、硫代硫酸钠(Na2S2O3)和焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。已知:硫代硫酸钠(Na2S2O3)在中性、碱性环境中稳定,在酸性较强的溶液中产生S和SO2。
Ⅰ.制备纯净、干燥的SO2
(1)盛放浓盐酸的仪器a的名称为_______。
(2)X瓶中试剂是_______(填名称),Y瓶的作用是_______。
(3)B瓶的作用是_______。
Ⅱ.制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
(4)排尽装置内的空气后,关闭K2、K4,打开K1、K3和仪器a的活塞,一段时间后,当C瓶中溶液pH达到3.8~4.1时,形成的NaHSO3悬浊液转化为焦亚硫酸钠晶体析出,NaHSO3悬浊液转化为Na2S2O5的化学方程式为_______,从C瓶中分离出该晶体的操作是_______、_______、干燥。
Ⅲ.制备硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(5)关闭K1、K3,打开K2、K4,一段时间后,D瓶中有Na2S2O3生成。写出SO2与Na2S和Na2CO3发生反应的化学方程式:_______。
(6)通入D瓶中的SO2不宜过量的原因是_______。
(7)该装置中存在一处明显的缺陷,改进措施是_______。
31.实验室利用合成硫酰氯(),并对和HClO的酸性强弱进行探究。
Ⅰ.合成硫酰氯()
已知的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在空气中遇水蒸气发生剧烈反应,并产生大量白雾,100℃以上分解生成和。实验室合成的原理: ,实验装置如图所示(夹持仪器已省略)。请回答下列问题:
(1)装置A中的试剂是___________。
(2)活性炭的作用是___________。
(3)在冰水浴中制备的原因是___________。
(4)为了测定产品纯度(杂质不参与反应),称取产品放入锥形瓶中,加入足量蒸馏水,充分反应。用溶液滴定反应后的溶液,滴几滴溶液为指示剂,滴定结束时消耗溶液的体积为VmL。
①当___________时,认为溶液中沉淀完全。
②该产品的纯度为___________。
Ⅱ.探究和HClO的酸性强弱
(5)选用下面的装置探究酸性强弱:,其连接顺序为A→___________。
(6)能证明的酸性强于HClO的实验现象为___________。
32.硫代硫酸钠()易溶于水,在中性或碱性环境中稳定存在,酸性环境中不稳定。工业上常用硫化碱法制备,反应原理为。某实验探究小组模拟该工业原理在实验室制备,实验装置(夹持装置略)如图。
回答下列问题:
(1)用装置A制备时,要控制硫酸的浓度,通常选用70%的浓硫酸。
①装置A中发生反应的化学方程式为___________。
②若硫酸浓度过低,气体产率显著降低,其原因为___________;
(2)装置C的作用是___________。
(3)装置D中,将和以物质的量之比2:1配成溶液再通入。
①装置D中反应大致可分为三步进行,已知第1步和第3步分别为、。请配平第2步反应的化学方程式__。
___________
②实验开始时,先关闭,打开、,向圆底烧瓶中缓慢滴加70%的浓硫酸。当观察到装置D中___________现象时,立即打开,并关闭、。
(4)将装置D中所得溶液加热浓缩,直至出现___________现象,停止加热并冷却,经过滤得到硫代硫酸钠晶体。
(5)某学习小组用制备的探究外界条件对化学反应速率的影响,实验方案如下(已知)):
编号
溶液的体积
溶液的体积
水的体积
水浴温度/℃
变浑浊时间/s
1
10.0
15.0
0
25
2
10.0
10.
V
25
3
10.0
15.0
0
35
已知:。
①实验2中加入水的体积___________,其目的是___________。
②由实验1和实验3可得出的实验结论是___________。
五、硫及其化合物
33.常温下课外小组用下图所示装置进行实验,探究铁和硝酸的反应情况:
文献记载:
i.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度降低,其生成的产物有多种氮的化合物。
ii.(棕色)
iii.和NO都能被酸性溶液氧化吸收。
已知:浸入冰水中的空试管作用是冷凝挥发的硝酸。
I.甲的实验操作和现象记录如下:
实验操作
实验现象
打开弹簧夹,通入一段时间,关闭弹簧夹。
打开活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞。
无明显现象
加热烧瓶,反应开始后停止加热
①A中有红棕色气体产生,一段时间后,气体颜色逐渐变浅;B中溶液变棕色;C中溶液紫色变浅。
②反应停止后,A中无固体剩余。
(1)反应前先通入的原因是_______。
(2)滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是_______。
Ⅱ.甲取少量B中溶液,加热,实验现象是棕色溶液变浅,有无色气体逸出,且在空气中变为红棕色。甲依据该现象得出的结论是A中铁和硝酸反应有NO生成。
(3)乙认为甲得出A中铁和硝酸反应有NO生成的证据不足,理由是_______。为获取充足的证据,乙仍采用该装置和操作进行对照实验,乙作出的改变是_______,证明有NO生成的实验现象是_______。
Ⅲ.已知:。某稀溶液中含有和,向其中加入1.5 mol Fe,充分反应(已知被还原为NO),最终溶液体积为1 L。
(4)铁与过量稀硝酸反应生成NO的离子方程式_______。
(5)与酸性溶液反应的离子方程式_______。
(6)下列说法正确的是_______。(填标号)
A.所得溶液中的阴离子有硫酸根和硝酸根
B.所得溶液中
C.反应后生成NO的体积为2.8 L(标准状况下)
D.所得溶液中
34.亚硝酸钙[Ca(NO2)2]可以作为混凝土的早强防冻剂、金属缓释剂等。某兴趣小组根据反应,利用如下装置(部分装置可重复选用)在实验室中制备无水亚硝酸钙(夹持装置略)。
已知:①Ca(NO2)2熔点为,易潮解,易溶于水;②NO能被酸性KMnO4溶液氧化为。回答下列问题:
(1)仪器X的名称为_______,与分液漏斗相比使用仪器Y的优点是_______。
(2)按气流方向,装置连接顺序B→_______(填装置下方字母,可重复使用)。
(3)实验开始时先通入一段时间N2,目的是_______。
(4)装置A中发生反应的离子方程式为_______;C中CaO2电子式为_______。
(5)装置E中发生反应的离子方程式为_______。
(6)制备的Ca(NO2)2样品中常混有杂质Ca(NO3)2,利用法可测定产品纯度。现设计如图装置测定生成的气体的体积,计算Ca(NO2)2样品的纯度。已知:。
①称取1.10 g Ca(NO2)2样品与足量CO(NH2)2和稀硫酸完全反应后,测得气体体积为336 mL(标准状况),则样品中Ca(NO2)2的质量分数为_______%。(精确到小数点后1位)
②若其他操作均正确,下列会导致Ca(NO2)2的质量分数测量结果偏小的是_______(填选项字母)。
A.加热时间短,未充分反应 B.气流过快,气体未能被碱石灰充分吸收
C.量气管读数时,液面左端低右端高 D.量气管读数时,气体未冷却到室温
35.某化学实验小组同学利用如图所示的装置A、B制备氨气并探究氨气的部分性质(部分仪器已略去)。
回答下列问题:
(1)实验室用装置A制备氨气的化学方程式为______。
(2)干燥氨气常用的干燥剂是______(填选项字母)。
A.浓硫酸 B.碱石灰 C. D.
(3)用装置B收集氨气时,氨气的进气口应为______(填“a”或“b”)。
(4)用如图所示的装置C进行喷泉实验,上部烧瓶已装满氯化氢,引发水上喷的操作是______。
(5)下列装置适合用于尾气处理的是______(填装置序号)。
(6)该研究小组查阅相关资料,了解到某工厂制硝酸的流程如图所示:
①“氧化炉”中发生反应的化学方程式为______。
②氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。假设氨催化氧化时氧气过量,使生成的氮氧化物能完全溶于生成的水,总反应的化学方程式为NH3+2O2=HNO3+H2O,则所得硝酸的质量分数是______%(结果保留3位有效数字)。
36.某化学兴趣小组设计实验探究催化氧化的实验装置如图所示。③中气体颜色无明显变化;④中收集到红棕色气体,一段时间后,④中产生白烟。
(1)写出装置②中的化学反应方程式:___________。在实际实验过程中,应先点燃___________处的酒精灯,一段时间后点燃___________和___________处的酒精灯。
(2)写出装置③中催化氧化的化学方程式:___________。分析④中白烟的成分是___________。(填化学式)
(3)一段时间后,⑤中溶液变蓝,猜想可能的原因有:
a.未反应的氧气,在酸性条件下氧化Cu
b.___________(用离子方程式表示)。
(4)为防止含等氮氧化物的尾气污染环境,通常用以下两种方法处理:
方法一:纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与的反应原理为:,X的化学式为___________。
方法二:氨转化法。与发生反应生成一种无毒气体,当吸收(标准状况)时,反应中转移电子的物质的量为___________mol。
37.氨在人类的生产和生活中有着广泛的应用。某化学兴趣小组为了制取并探究氨气的性质,用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
回答下列问题:
(1)实验室选用装置G制取氨气时,则该反应的化学方程式为___________。
(2)装置B中的干燥剂可选用___________(填字母)。
a.五氧化二磷 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.浓硫酸
(3)气体通过装置C、D时,产生的实验现象为___________,说明氨气溶于水后的溶液呈碱性。
(4)当实验进行一段时间后,挤压装置E中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是___________,发生该反应的化学方程式为___________。
(5)装置F中倒置漏斗的作用是___________。与装置F有相同作用的装置为___________(填字母,已知NH3难溶于CCl4)。
a. b. c.
(6)某同学用排空气法收集一圆底烧瓶氨气做喷泉实验,结果发现液面只上升到圆底烧瓶的一半,该同学认为收集到的氨气不纯,最终所得溶液的浓度约为___________ (设该温度压强下的气体摩尔体积为Vm)。
38.物质类别和核心元素的化合价是研究元素及其化合物性质的重要工具。部分含硫、氮物质的类别与硫元素和氮元素化合价的对应关系如图所示。
(1)实验室由两种固体制备物质R的化学方程式为_______。
(2)写出将C通入A的溶液中发生反应的化学方程式_______,该反应体现了C的_______(填“氧化性”或“还原性”)。
(3)下列有关图中所示含N、S物质的叙述,正确的是 (填标号,下同)。
A.C、F、Z均能与NaOH溶液反应,都是酸性氧化物
B.Z转化为W一定需要加入氧化剂
C.C能使紫色石蕊试液先变红后褪色
D.用玻璃棒分别蘸取R的浓溶液和W的浓溶液,玻璃棒靠近时有白烟产生
(4)若要实现R→X的转化,从氧化还原原理分析,下列试剂可行的是_______。
a.NO b.CuO c.CO d.Cl2
(5)NO和NO2按一定比例混合可以被 NaOH 溶液完全吸收,主要反应为:NO+NO2+2=2+H2O,2NO2+=++H2O。则NO和NO2完全被NaOH溶液吸收时的V(NO )与V( NO2)体积比可能为_______。
A.<1:1 B.=1:1 C.>1:1
(6)工业生产中利用氨水吸收少量SO2得到M溶液,再通入NO2,原理如图。NO2被M溶液吸收过程的离子方程式为_______。
39.三氯化氮可用于漂白和消毒。实验室用氯气和氨气为原料制取少量并探究其与水反应的产物。
【资料】ⅰ.是黄色油状液体,有刺激性气味,熔点为-40℃,沸点为71℃,95℃以上易爆炸;
ⅱ.制备原理为;
ⅲ.会部分溶解在中,的分解温度为300℃左右。
Ⅰ.制备实验装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置A制取氯气,试剂能选用的是_______(填标号)。
a. b. c. d.
(2)装置E的名称为_______。
(3)装置F中发生反应的化学方程式为_______。
(4)①三颈烧瓶中的现象除产生大量白烟外,还可观察到_______。
②欲从a口导出气体再冷凝得到少量,需控制水浴的温度范围为_______。
Ⅱ.与水反应产物的探究
取收集到的滴入一定量40℃左右的水中,有无色无味的气体生成。静置后得溶液A,进行如下实验:
(查相关资料可知:与水反应产生的气体为,且N显-3价)
【实验1】
【实验2】
(5)根据实验1的现象判断:溶液A具有酸性和_______性。
(6)实验2中“红色不褪去”的原因为_______。
(7)综上所述,与水反应的化学方程式为_______。
40.请根据你的所学知识,回答下列问题:
Ⅰ.某同学在实验室对NH3和NO2反应进行探究,实验设计如图所示(部分夹持装置省略):
(1)该实验的反应气体对环境有污染,搭建好实验装置应该进行的操作是___________。
(2)根据价态分析,推测NH3和NO2在装置M中反应生成两种对环境友好的物质,反应的化学方程式为___________;反应物恰好完全反应,为验证生成物,该同学在M装置之后增加了两个U型管,如图所示,U型管①所加的药品为___________,U型管②的作用为___________。
(3)装置A中反应的化学方程式为___________。
(4)装置D中发生反应的离子方程式为___________;该同学在实验中发现当D装置中的浓硝酸变稀以后生成的气体也能与A中产生的气体反应,为了使M装置中反应充分进行,当变稀后应该使___________边进气量减小(填“左”或“右”)。
Ⅱ.已知摩尔盐,摩尔质量为是一种常用的还原剂,也是一种抗氧化剂,分析实验中常利用其测定样品的纯度(杂质不参与反应)。
(5)取1.20 g样品溶于水,配制成250 mL溶液,准确量取25.00 mL,该溶液于锥形瓶中,滴加适量稀硫酸,加入溶液恰好完全反应,则样品中的质量分数为___________。(保留小数点后两位)
六、有机实验解答题
41.下图为制备乙酸乙酯的实验装置图,请回答:
(1)与该实验安全注意事项无关的图标有___________。
A.锐器
B.热烫
C.洗手
D.护目镜
(2)碎瓷片的作用是___________。
(3)浓硫酸的作用是___________。
(4)导管不能伸入试管中液面以下,目的是___________。
(5)该实验中饱和碳酸钠溶液的作用不包括___________(填字母代号)。
A.中和乙酸 B.吸收乙醇
C.降低乙酸乙酯的溶解度,有利于分层析出 D.吸收挥发出的硫酸,加快反应速率
(6)写出试管A中进行的化学反应方程式___________,反应类型为___________。
42.某课外兴趣小组欲用乙醇和乙酸制备少量乙酸乙酯,将装置Ⅰ改进为装置Ⅱ夹持装置略。
有关有机物的沸点见下表。
有机物
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
沸点
实验步骤如下:
步骤:在装置Ⅱ的反应瓶中加入乙酸、乙醇密度为 和浓硫酸,加热一段时间。
步骤:仪器中的液体,依次用饱和溶液、溶液、水洗涤,分离出有机相。
步骤:有机相经干燥、过滤、蒸馏,得到乙酸乙酯。
回答下列问题:
(1)装置Ⅰ中有一处明显的错误,会造成的后果是___________。装置Ⅱ与装置Ⅰ相比,突出的优点是___________。
(2)装置Ⅱ中仪器A的名称是___________;实验开始后发现三颈烧瓶中未加入碎瓷片,此时应___________填操作使实验继续进行。
(3)本实验的产率为___________。
(4)乙酸乙酯的同分异构体含有官能团“”,在此可以是氢原子也可以是烃基有___________种,任写出其中一种的结构简式:___________。
43.一种制备乙酸苯乙酯的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)反应①~⑤中,属于加成反应的是_______(填序号)。
(2)反应②的化学方程式为_______。
(3)G在一定条件下发生加聚反应得到高分子化合物N,N的结构简式为_______。
(4)反应⑦的化学方程式为_______。
(5)下列关于合成路线中所涉及物质的说法错误的是_______(填标号)。
A.A与G互为同系物
B.H能发生取代反应和加成反应
C.G分子中共平面的原子数最多为14
D.反应⑥可能会产生一种副产物M,其分子式为
(6)F是否为苯的同系物_______(填是或否),F的二溴代物有_______种。
44.苯甲酸乙酯()的别名为安息香酸乙酯。它是一种无色透明液体,不溶于水,有芳香气味,用于配制香水、香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体、溶剂等。其制备方法为:
+CH3CH2OH+H2O
已知:苯甲酸在100℃会迅速升华。相关有机物的性质如表所示。
名称
相对分子质量
颜色及状态
沸点/℃
密度/()
苯甲酸
122
无色鳞片状或针状晶体
249
1.2659
苯甲酸乙酯
150
无色澄清液体
212.6
1.05
乙醇
46
无色澄清液体
78.3
0.7893
环己烷
84
无色澄清液体
80.7
0.78
实验步骤如下:
①在圆底烧瓶中加入苯甲酸,乙醇(过量),20 mL环己烷以及4 mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按如图所示装置装好仪器,控制温度在65~70℃加热回流2 h。利用分水器不断分离除去反应生成的水,回流环己烷和乙醇。
②反应结束,打开旋塞放出分水器中的液体后,关闭旋塞继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热。
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性。用分液漏斗分出有机层,水层用25 mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层,加入氯化钙,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,低温蒸出乙醚和环己烷后,继续升温,接收210~213℃的馏分。
④检验合格,测得产品质量为13.50 g。
回答下列问题:
(1)在该实验中,圆底烧瓶的容积最适合的是________(填序号)。
A.25 mL B.50 mL C.100 mL D.250 mL
(2)步骤②中应控制加热蒸馏的温度为________(填序号)。
A.65~70℃ B.78~80℃ C.85~90℃ D.215~220℃
(3)步骤③加入Na2CO3的作用是________;若Na2CO3的加入量不足,在之后蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是________。
(4)关于步骤③中的萃取分液操作的叙述正确的是________(填序号)。
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞,分液漏斗倒转过来,用力振摇
B.振摇几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层
D.放出液体时,应打开上口玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
(5)计算可得本实验的产率为________。(产率=实际产量÷理论产量×100%)
45.乙烯利( )是一种农用植物生长调节剂。常温下,乙烯利为固体,具有一定的腐蚀性,易溶于水,所得溶液显酸性。某实验小组同学用如图所示装置制备1,2-二溴乙烷。回答下列问题:
已知:A中反应为(该反应放热)。
(1)实验时,不小心将乙烯利溶液滴到手上,应先用大量水冲洗,再涂抹___________(填标号)。
A.3%~5%的小苏打溶液 B.烧碱溶液 C.生理盐水 D.医用酒精
(2)乙烯的电子式为___________。
(3)A中使用冷水浴的目的是___________;装置D的作用是___________。
(4)装置B中长导管的作用是___________;写出装置C中发生反应的化学方程式:_________。
(5)在实验中,若消耗的乙烯利()的质量为28.9 g,制得的乙烯气体恰好能与0.15 mol Br2完全反应,则产品的产率为___________%。
46.请回答下列问题:
Ⅰ.A、B、C、D是四种烃分子的球棍模型,E为某种烃的含氧衍生物的球棍模型,如图所示:
(1)写出D的结构简式___________。
(2)等质量的A、B、C充分燃烧,消耗最多的是___________(填分子式)。
(3)有机物E发生催化氧化反应的化学方程式为___________。
Ⅱ.丙烯()在一定条件下有如图所示的转化关系:
(4)丙烯与的溶液反应生成A的化学方程式为___________。
(5)B中含有的官能团为___________(填名称)。
(6)C的同系物的名称是___________(系统命名法),其一氯代物有___________种。
(7)合成D的反应方程式为___________。
47.有机物A可用于衡量一个国家石油化工的发展水平,下图是部分有机物的转化关系,反应条件和部分反应产物已省略。
(1)A的结构简式是_______。有机物A、B、D、E、G中,属于烃的是_______(填字母)。
(2)的反应类型是_______,的化学反应方程式为_______。
(3)利用B与钠反应制备氢气,若制得需要B_______mol。
(4)F具有浓郁的果香味,的化学反应方程式为_______。
(5)实验室制取F,装置如图所示。
i.试管中依次加入B、浓硫酸、E和碎瓷片,浓硫酸在此反应中的作用是_______。
ii.乙中的试剂为_______。其作用是吸收挥发出的B、_______。
48.按要求回答问题:
(1)实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
①实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出总化学方程式:___________。
②在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明乙醇的催化氧化反应是___________反应。(填“放热”或“吸热”)
③试管a中收集到的有机物有:___________(写出结构简式),集气瓶中收集到的气体主要是___________(写出物质名称)。
(2)某兴趣小组在实验室制备一定量的乙酸乙酯,取一定量无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸,并加入碎瓷片进行实验,用饱和碳酸钠溶液收集产物。实验装置如图所示:
①浓硫酸的主要作用是___________;试管A中的导管不伸入液面下的原因是___________。
②碎瓷片的作用是:___________,若忘记加碎瓷片,应___________。
③接收装置还可选择下图中的___________(填字母)。
④若实验中使用了3g冰醋酸和4.6g无水乙醇,制取、分离、提纯得到了2.6g乙酸乙酯,则乙酸乙酯的产率是___________%(保留三位有效数字)。
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2025-2026学年高一下学期化学期末提高训练系列5
实验专练参考答案及其解析
1.(1)检查是否漏水 (2)防止空气中的和水蒸气进入装置中
(3)无法消除水滴入中造成气体体积测量的误差,导致结果偏大
(4)能催化中间产物分解为,减小实验误差
(5) 偏大 (6)偏小
【详解】(1)分液漏斗在使用前要检查是否漏水;
(2)由于过氧化钠可以与二氧化碳和水蒸气反应,故需要利用装置防止空气中的和水蒸气进入装置中;
(3)若使用分液漏斗,滴入中的水会将装置中的气体压缩,导致量气管液面上升,使测量的气体体积偏大;即无法消除水滴入中造成气体体积测量的误差,导致结果偏大;
(4)过氧化钠与水反应时,实际上先生成过氧化氢,然后过氧化氢分解变为氧气,加入二氧化锰可以催化过氧化氢分解为氧气,减小误差;
(5)水与产品中的过氧化钠的反应为,由方程式可得如下转化关系:,由题意可知,实验测得氧气的体积为,则样品中过氧化钠的质量分数为;反应结束后读取量气管中气体的体积时,若水准管中的液面高于量气管中的液面,则容器内气体压强小于外界大气压,此时读取的气体体积偏大,则测得的质量分数偏大;
(6)用Na2O配制NaOH溶液时,若其中混有Na2O2,二者与水反应均生成等物质的量的NaOH,但 Na2O2的摩尔质量更大,相同质量下Na2O2的物质的量更少,产生的NaOH也更少,导致所配溶液浓度偏低。
2.(1) (2)
(3) e→f→b→c 先加入过量稀硝酸,再加入硝酸银溶液,若出现白色沉淀,则说明纯碱中含有杂质,反之则无。
(4) 、 0.4
【详解】(1)沉淀池中饱和食盐水与、反应生成碳酸氢钠和氯化铵,溶解度小,写沉淀符号。化学方程式为;根据分析可知母液中的副产品为。
(2)根据分析可知,循环Ⅱ中的物质X为,循环的作用为提高二氧化碳的利用率。
(3)①A中稀盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,生成的二氧化碳中含有,先通过饱和碳酸氢钠溶液除去,随后将从b口通入B装置,与雾化后的饱和铵盐水反应生成碳酸氢钠,最后多余的二氧化碳通入中被吸收,因此连接顺序为a→e→f→b→c→g→h,应填e→f→b→c。
检验纯碱中是否含有杂质,只需要检验是否含有氯离子即可,具体方法为取少量试样溶于水,先加入过量稀硝酸,再加入硝酸银,若出现白色沉淀,则说明纯碱含有杂质;反之,则没有。
(4)①段先是与反应生成和,随后与反应生成,反应的离子方程式为和。
② AB段发生的反应为,再根据可知,碳酸氢根消耗的氢离子数和碳酸根离子消耗的氢离子数应该是相同的,即OA段有稀盐酸与碳酸钠反应,则与反应的盐酸体积为,物质的量为,与按照物质的量:进行反应,则混合物中的质量为。
3.(1)(2)D(3)防止空气中的二氧化碳和水进入D引起测量误差
(4) 偏大 偏小 (5)79.5%
【分析】装置B中稀硫酸和碳酸钠反应生成二氧化碳、水和硫酸钠,装置D中碱石灰吸收产生的二氧化碳,反应前后装置D质量变化即为B生成的二氧化碳的质量,进而求出样品中碳酸钠的质量分数。通入空气是为确保B中反应产生的二氧化碳全部被D中碱石灰吸收,空气先通过装置A为了排除空气中二氧化碳的影响,所以A中试剂X是氢氧化钠溶液;装置C中浓硫酸用于干燥B中产生的二氧化碳;装置E中碱石灰用于吸收空气中的二氧化碳和水,防止其进入D,引起误差,据此分析。
【详解】(1)稀硫酸和碳酸钠反应生成二氧化碳、水和硫酸钠,反应的离子方程式为;
(2)空气中的二氧化碳会影响装置B中产生的二氧化碳的测量,所以需通过装置A除去空气中的二氧化碳,则试剂X应选用氢氧化钠溶液,故答案选D;
(3)装置E中碱石灰是吸收空气中的二氧化碳和水,防止其进入D,引起误差;
(4)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,盐酸挥发出的氯化氢气体也会被D中碱石灰吸收,导致测定结果偏大;若没有操作⑤⑦,B中反应产生的部分二氧化碳会滞留在装置中,没有被D吸收,则会导致测定结果偏小;
(5)生成的二氧化碳的物质的量,根据反应方程式可知,样品中碳酸钠的物质的量等于二氧化碳的物质的量等于0.15 mol,则纯碱样品的质量分数为。
4.(1) (2)饱和溶液,吸收挥发出来的HCl
(3)浓硫酸 (4)步骤1带火星的木条不复燃,步骤2带火星的木条复燃
(5) Ⅰ中气泡消失后,加入少量,Ⅳ中迅速产生大量气泡 Ⅰ中生成的将酚酞氧化,使溶液褪色
【分析】验证“探究水对二氧化碳与过氧化钠反应的影响”,就要分别观察有水、无水时的实验现象,①盐酸和碳酸钙反应生成水和二氧化碳,盐酸具有挥发性,②吸收挥发出的盐酸,试剂为饱和NaHCO3,K1打开时观察到的是有水时的实验现象,那么K2过程就要去除水,③可以用浓硫酸吸收水。经碱石灰吸收未反应的二氧化碳(也会吸收水蒸气),用带火星的木条检验是否有氧气生成;
【详解】(1)碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,装置①中反应的离子方程式:。故答案为:;
(2)盐酸具有挥发性,装置②中盛放的试剂及作用是饱和溶液,吸收挥发出来的HCl。故答案为:饱和溶液,吸收挥发出来的HCl;
(3)③的作用是吸收二氧化碳中的水蒸气,③中的试剂是浓硫酸。故答案为:浓硫酸;
(4)本实验预期现象是步骤1带火星的木条不复燃,步骤2带火星的木条复燃。故答案为:步骤1带火星的木条不复燃,步骤2带火星的木条复燃;
(5)①Ⅰ中与反应生成,化学方程式:;故答案为:;
②在催化剂作用下分解生成氧气和水,证明Ⅰ中反应后的溶液中存在的实验证据是Ⅰ中气泡消失后,加入少量,Ⅳ中迅速产生大量气泡;故答案为:Ⅰ中气泡消失后,加入少量,Ⅳ中迅速产生大量气泡;
③反应生成NaOH使酚酞溶液变红,后生成的H2O2具有强氧化性,将酚酞氧化而使溶液褪色,Ⅲ中溶液有双氧水。向Ⅲ中溶液滴加2滴酚酞溶液,观察到Ⅲ中溶液先变红后褪色,原因是反应生成NaOH使酚酞溶液变红,后生成的H2O2具有强氧化性,将酚酞氧化而使溶液褪色。故答案为:反应生成NaOH使酚酞溶液变红,后生成的H2O2具有强氧化性,将酚酞氧化而使溶液褪色。
5.(1) 检查装置的气密性 a (2) 干燥二氧化碳 球形干燥管
(3)
(4)
(5) 防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙中影响测定结果 偏小
【分析】由题意可知,测定样品中的质量分数要先通入一段时间的氮气,将装置中的空气排尽后,接上盛有碱石灰的干燥管,然后点燃酒精灯进行反应,装置乙用于干燥二氧化碳,装置丙用于吸收二氧化碳,装置丁可以防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙中影响测定结果。
【详解】(1)组装好实验装置后,需要进行的操作是检查装置的气密性。实验开始时应先通入N2排尽装置内的空气,再点燃酒精灯,以防止装置内空气中的CO2对实验结果产生干扰,故选a。
(2)浓硫酸具有吸水性,装置乙的作用是干燥二氧化碳;装置丁中盛放碱石灰的仪器名称是球形干燥管;
(3)点燃酒精灯后,装置甲中碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,化学方程式为;
(4)装置丙中盛过量NaOH溶液,质量增加是因为生成的CO2被NaOH吸收,离子方程式为:;装置丙增重为 x g, 即为样品中 NaHCO3分解所放出的 CO2的质量,则NaHCO3的质量为,的质量分数=。
(5)装置丁的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙中影响测定结果;若没有装置丁,则导致测得二氧化碳的质量偏大,碳酸氢钠的质量偏大,会造成的质量分数偏小。
6.(1) ① ② (2) 提供较高温度,便于盐分解实验 a中开始有少量气泡,后来无现象 b中开始有气泡,后来有晶体析出 Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
(3) 在浓度较稀时,与CaCl2反应产生较多沉淀的是Na2CO3,产生较少沉淀的是NaHCO3 2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O
【分析】碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸,开始两者生成碳酸氢钠无现象,后来盐酸过量,盐酸和生成的碳酸氢钠反应产生气泡,而碳酸氢钠溶液中逐渐加入盐酸,开始就有气泡产生;碳酸钠较稳定受热不分解、碳酸氢钠不稳定受热分解为二氧化碳气体。
【详解】(1)碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸,开始无现象,后来产生气泡,碳酸氢钠溶液中逐渐加入盐酸,开始有气泡,因此其中实验①和②可以鉴别和;
(2)①将分别装有和的试管同时放入甘油浴加热(甘油沸点为),目的是提供较高温度,便于盐分解实验;故答案为:提供较高温度,便于盐分解实验。
②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物,碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳气体、水和碳酸钠,二氧化碳气体与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠晶体,因此a、b试管中的实验现象分别为:a中开始有少量气泡,后来无现象、b中有气泡,后面有晶体析出;故答案为:a中开始有少量气泡,后来无现象;b中有气泡,后面有晶体析出。
③试管b中发生反应的化学方程式为 Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3;故答案为: Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 。
(3)①结合题中信息可知,丙组由此得出“能用鉴别同浓度的和溶液”的结论,理由是在浓度较稀时,与反应产生沉淀的是,产生较少沉淀的是NaHCO3;故答案为:在浓度较稀时,与反应产生沉淀的是,产生较少沉淀的是NaHCO3。
②C组中60℃时,与溶液反应能产生气泡,根据质量守恒说明气泡是二氧化碳气体,其离子方程式;故答案为:。
7.(1)分液漏斗 (2)
(3)①④ (4)除去氯气中的氯化氢杂质 (5)b
(6)将装置内残留的氯气全部驱赶到装置F中被吸收,防止氯气污染空气
【分析】装置A中与浓盐酸加热反应生成,离子方程式为;装置B中饱和食盐水除去中的杂质;装置C中溶液对进行干燥或吸收处理;装置D中湿润的与水反应生成的使有色布条褪色;装置E中无水防止外界中的水蒸气进入D中干扰实验;装置F中溶液吸收尾气,据此分析。
【详解】(1)仪器a的名称为分液漏斗;
(2)装置A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,离子方程式为;
(3)关闭弹簧夹e时,D中有色布条不褪色,说明氯气经过C装置后不含水蒸气;打开弹簧夹e后,湿润的氯气直接进入D中,布条褪色,说明C装置的作用是干燥氯气或吸收氯气。
①KOH溶液可与氯气反应,吸收氯气,关闭弹簧夹e时无氯气进入D,布条不褪色;打开弹簧夹e时氯气直接进入D,布条褪色,①符合题意;
②不能干燥氯气,氯气通过后仍含水蒸气,关闭弹簧夹e时布条也会褪色,②不符合题意;
③溶液不与氯气反应,也不能干燥氯气,氯气通过后仍含水蒸气,关闭弹簧夹e时布条也会褪色,③不符合题意;
④浓硫酸具有吸水性,可干燥氯气,关闭弹簧夹e时干燥氯气进入D,布条不褪色;打开弹簧夹e时湿润氯气进入D,布条褪色,④符合题意;
故选①④;
(4)浓盐酸易挥发,生成的氯气中混有氯化氢杂质,氯化氢极易溶于水,而氯气在饱和食盐水中的溶解度较小,因此装置B中饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢杂质;
(5)装置F为尾气处理装置,需选择能吸收氯气的试剂。
a.溶液不与氯气反应,不能吸收氯气,a不符合题意;
b.溶液可与氯气发生氧化还原反应:,能吸收氯气,b符合题意;
c.饱和KCl溶液不与氯气反应,不能吸收氯气,c不符合题意;
故选b;
(6)实验结束后,装置内残留有氯气,打开弹簧夹d鼓入足量空气,可将装置内残留的氯气全部驱赶到装置F中被吸收,防止氯气逸散到空气中造成污染。
8.(1)平衡压强,使浓盐酸顺利流下(2) 饱和食盐水或饱和NaCl溶液 浓硫酸或浓
(3)充满黄绿色气体 (4) 防止G中水蒸气进入装置E中,使变质
(5)在装置H、I之间连接一个放有湿润淀粉-KI试纸或湿润红色布条的试管
【分析】由图可知,装置A制取氯气,由于浓盐酸易挥发,产生的氯气里含有氯化氢气体及水蒸气,B装置试剂为饱和食盐水除去氯化氢,C装置试剂为浓硫酸吸收水蒸气,装置D生成,在装置E中冷却后收集,未反应的氯气用氢氧化钠溶液在G中吸收,防止污染空气,因极易水解,应防止G中产生的水蒸气进入E中,所以在E与G之间设置装有浓硫酸的装置F。
【详解】(1)a管连通分液漏斗和反应烧瓶,平衡了分液漏斗和烧瓶内的压强,使浓盐酸可以依靠重力顺利流入烧瓶。
(2)A中制得的混有杂质和水蒸气,先通过饱和食盐水除去,再通过浓硫酸干燥除去水蒸气,防止遇水潮解水解。
(3)反应前需要排尽装置内的空气,防止被氧气氧化、产物水解;为黄绿色气体,当D中充满黄绿色气体时,说明空气已排尽,可点燃酒精灯开始反应。
(4) 极易水解,F中浓硫酸可以阻挡G中水蒸气进入收集装置E,避免产物水解变质;G中用于吸收尾气中有毒的,反应离子方程式为。
(5)H中的作用是吸收,不溶于会进入I;需要验证已被完全吸收,因此在H和I之间增加检验的装置,利用能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝的性质检验,若试纸不变蓝,说明已除尽,进入I的只有。或用湿润红色布条也可以。
9.(1) 吸收未反应的Cl2,防止其逸出污染空气
(2) Cl2> Br2,Cl2> I2 下;紫红或紫 溶液颜色变蓝 排除Cl2对Br2置换I2实验的干扰
(3) Cl2 > Br2 > I2 减弱
【分析】(1)装置A是实验室制备Cl2的装置,使用MnO2与浓盐酸在加热条件下反应。装置B用于除去Cl2中的HCl气体(通常用饱和食盐水)。装置C中Cl2与水反应,制氯水,装置D用于吸收未反应的Cl2,防止污染环境。
(2)分析实验I、II、III、IV:实验I通过氯水与NaBr、KI溶液的反应,初步判断Cl2、Br2、I2的氧化性强弱。 实验II通过萃取实验,进一步确认Br2和I2的存在形式及颜色。实验III试图通过Br2与KI的反应,证明氧化性Br2 > I2,但可能存在干扰(如Cl2未完全消耗)。实验IV通过加入足量NaBr固体,排除Cl2干扰,确保实验结论可靠。
【详解】(1)①A装置是MnO2与浓盐酸在加热条件下反应制备Cl2。反应方程式为:。
②装置C中装有水,Cl2通入后会发生反应,离子方程式为。
③装置D中装有NaOH溶液,其作用是吸收未反应的Cl2,防止其逸出污染空气。
(2)①实验I中i是将1mL氯水加入4mL NaBr溶液中,溶液变橙黄色,说明Cl2将Br⁻氧化为Br2,自身被还原为Cl⁻。根据氧化还原反应规律,可以写出离子方程式:。
②实验I中i:Cl2 + 2Br⁻ = 2Cl⁻ + Br2,说明氧化性Cl2 > Br2。实验I中ii:Cl2 + 2I⁻ = 2Cl⁻ + I2,说明氧化性Cl2 > I2。综合来看,可以得出Cl2的氧化性最强,但Br2与I2的氧化性强弱尚未直接比较。因此,目前可得:Cl2> Br2,Cl2> I2。
③实验II中,取i中橙黄色溶液(含Br2),滴加CCl4后,Br2被萃取到CCl4层。由于CCl4密度大于水,下层呈橙红色。取ii中棕黄色溶液(含I2),滴加CCl4后,I2被萃取到CCl4层,呈紫红色(或紫色)。
④实验III中,取i中橙黄色溶液(含Br2,可能含少量Cl2),加入KI溶液后,若Br2(或Cl2)将I⁻氧化为I2,再加入淀粉溶液,溶液会变蓝。甲同学认为,若溶液变蓝,则说明Br2氧化了I⁻,即氧化性Br2 > I2;实验IV中,先向i中溶液加入足量NaBr固体,确保Cl2完全反应(Cl2 + 2Br⁻ = 2Cl⁻ + Br2),再加入KI溶液和淀粉溶液。若溶液变蓝,则说明是Br2氧化了I⁻,而非Cl2。因此,实验IV的目的是:排除Cl2对Br2置换I2实验的干扰。
(3)综合实验I、II、III、IV:实验I表明Cl2 > Br2,Cl2 > I2。实验III和IV共同表明Br2 > I2,因此,氧化性顺序为:Cl2 > Br2 > I2;根据氧化性越强,对应元素非金属性越强,可得同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱。
10.(1)分液漏斗 (2)MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+2H2O(3) 饱和食盐水 浓硫酸
(4)冷凝回流,增大原料的利用率 (5)SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑ (6)90.0
【详解】(1)盛装浓盐酸的仪器名称为分液漏斗,故答案为:分液漏斗;
(2)经分析可知,装置A中发生反应的离子方程式为:MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+2H2O;
(3)经分析可知,装置B中盛放的试剂名称为饱和食盐水;装置F中盛放的试剂名称为浓硫酸,故答案为:饱和食盐水;浓硫酸;
(4)装置E为冷凝管,作用是冷凝回流,增大原料的利用率,故答案为:冷凝回流,增大原料的利用率;
(5)SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并产生有刺激性气味的气体,因此SOCl2与水反应的化学方程式为:SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑;
(6)由反应原理及所给信息可知,SO2过量,反应中消耗Cl2的体积为560 mL,物质的量为,则SOCl2理论产量为0.025mol2119g/mol=5.95g,则SOCl2的产率为,故答案为:90.0。
11.(1)(球形)干燥管 (2)不能 (3)
(4) 四氯化碳 吸收,分离出气体
(5)溶液变蓝 (6)
(7)
【分析】装置A中与浓盐酸反应生成,反应为,经B中饱和食盐水除、C中浓硫酸干燥后,在D中与反应生成,反应为,被E中稳定剂吸收,据此分析。
【详解】(1)盛装的仪器名称为(球形)干燥管;
(2)装置A中与浓盐酸在常温下即可反应生成,而与浓盐酸反应需要加热,因此不能替换为;
(3)装置A中与浓盐酸发生归中反应,离子方程式为:;
(4)难溶于有机溶剂,易溶于四氯化碳,因此装置F中盛放的试剂是四氯化碳;作用是除去中混有的,能氧化,会干扰性质的检验,吸收,分离出气体;
(5)E中滴入盐酸后释放出,进入G中,将氧化为,遇淀粉变蓝,因此G中可观察到的现象为溶液变蓝;
(6)与含双氧水的烧碱溶液反应,产物之一是,被氧化为,化学方程式为:;
(7)时,的还原产物主要为,被氧化为,根据氧化还原反应规律配平,离子方程式为:。
12.(1) 分液漏斗
(2)B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱
(3) 溶液分层,上层为紫红色,下层为无色 不能 过量的也可将氧化为
(4)
(5) 不是
【分析】装置A中漂白粉固体与浓盐酸反应生成氯气,反应方程式为;装置B为安全瓶,堵塞时长颈漏斗中液面上升;装置D中氯气与反应生成溴,装置E中溴与反应生成碘,但过量氯气也可氧化,故不能直接证明溴的氧化性强于碘;用过量溶液吸收氯气,离子方程式为,据此分析。
【详解】(1)装置A中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗;装置A中漂白粉的有效成分与浓盐酸发生氧化还原反应,生成、和,反应的化学方程式为;
(2)装置C发生堵塞时,装置A中压强增大,将装置B中液体压入长颈漏斗,故B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱;
(3)装置D中生成的溴进入装置E,与反应生成碘,碘易溶于苯,苯的密度比水小,故观察到溶液分层,上层为紫红色,下层为无色;不能说明溴单质的氧化性强于碘;原因是过量的也可将氧化为,干扰实验;
(4)已知酸性,故用过量溶液吸收氯气时,生成、和,反应的离子方程式为;
(5)反应中,各元素化合价均未发生变化,故该反应不是氧化还原反应;化学性质与卤素单质相似,与水溶液反应生成、和,反应的化学方程式为。
13.(1) 分液漏斗 浓硫酸 (2)
(3) 检查装置气密性 排尽装置中的空气,防止氧气、水蒸气干扰实验
(4)防止G装置中的水蒸气进入E中与反应
(5)
【分析】装置A中制备氯气,生成的氯气中含有氯化氢、水蒸气等杂质,B装置中装有饱和食盐水,除去氯气中含有的氯化氢气体,C中的浓硫酸除去水蒸气,干燥的氯气进入D装置中反应生成,E装置中冷凝得到,F装置的作用是防止G装置中的水蒸气进入E中,与反应,G吸收多余的氯气,据此分析。
【详解】(1)a仪器的名称为分液漏斗。装置C中的试剂b为浓硫酸,除去氯气中的水蒸气。
(2)高锰酸钾氧化盐酸,制取氯气,方程式为:。
(3)有气体参与的实验,连接好装置后必须先检查装置气密性;由于极易与水反应,且空气中的氧气可能与Sn反应,所以开始加热前先通氯气的目的是排尽装置中的空气,防止氧气、水蒸气干扰实验。
(4)因为极易与水反应,G装置中是NaOH溶液,溶液中的水蒸气可能进入E中与反应,所以F装置的作用是防止G装置中的水蒸气进入E中与反应。
(5)G中NaOH溶液用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,发生反应的化学方程式为:。
14.(1)或等强氧化剂 (2)在A、B装置间加盛有饱和食盐水的洗气瓶
(3) 黄绿色气体 冷水浴 产物二氯异氰尿酸钠高温易分解
(4)冷水洗涤 (5)63.1%
【分析】在装置A中浓盐酸与KMnO4或KClO3等强氧化剂发生反应制取Cl2,在装置B中Cl2与NaOH反应产生NaClO,然后发生反应:2NaClO+(CNO)3H3=Na(CNO)3Cl2+NaOH+H2O,制取得到二氯异氰尿酸钠,在装置C中用NaOH溶液吸收多余Cl2,防止大气污染。
【详解】(1)据分析,装置A采用固液不加热方法制备氯气,药品可以是KMnO4或KClO3等强氧化剂。
(2)浓盐酸具有挥发性,故Cl2中混有HCl气体,HCl会反应消耗NaOH,导致NaOH溶液的利用率较低,故改进的方法是将HCl吸收而不影响Cl2,应该是在A、B装置间加饱和食盐水洗气瓶洗气除去Cl2中的杂质HCl。
(3)①该反应中有黄绿色的气体Cl2参加反应,打开装置B的活塞加入C3H3N3O3溶液,根据已知反应说明B中已经有次氯酸钠,故当液面上方出现黄绿色气体时说明氯气过量已将氢氧化钠转换为次氯酸钠;
②实验过程中B的温度必须保持为7℃~12℃,为维持该温度,同时便于控制反应温度,该实验的控温方式为冷水浴;由于温度过高不利于Cl2充分吸收反应,且产物二氯异氰尿酸钠高温易分解,因此反应液的温度不能过高;
③由分析可知,装置B中Cl2与NaOH反应产生NaClO,然后发生反应2NaClO+(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na+NaOH+H2O,总反应方程式为。
(4)二氯异氰尿酸钠常温易溶于水,难溶于冷水,反应结束后装置B中的浊液经过滤、冷水洗涤、干燥得粗产品。
(5)由题中信息可知,0.45g二氯异尿酸钠加入足量的KI、硫酸,配制成100mL待测液,取25mL待测液于碘量瓶中,用0.1 mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液体积的平均值为20mL,结合方程式有:I2~2Na2S2O3,可知25mL待测液中n(I2) = n(Na2S2O3) = 0.02 L × 0.1 mol/L = 0.001 mol,则100mL待测液中n(I2) = 0.001 mol × 4 = 0.004 mol,再根据方程式Cl2+2I-=I2+2Cl-,氧化出0.004 mol I2需要消耗0.004 mol Cl2,Cl2的质量m(Cl2) = 0.004 mol × 71 g/mol = 0.284g,已知“有效氯”含量指从KI中氧化出相同的I2所需Cl2的质量与指定化合物的质量之比,常以百分数表示,所以二氯异尿酸钠样品的“有效氯”含量为。
15.(1)分液漏斗 (2) (3)饱和食盐水
(4) 控制反应条件,使氯气和碱反应主要产物为次氯酸盐,防止生成NaClO3 (5)bd (6)<
【分析】A为实验室制备氯气的装置,装置B应装有饱和食盐水,吸收氯气中的氯化氢,装置C制备氯酸钾,装置D制备次氯酸钠,装置E吸收尾气,据此解答。
【详解】(1)仪器a为分液漏斗。
(2)制备氯气的离子方程式为。
(3)装置B中试剂为饱和食盐水。
(4)装置D中制备次氯酸钠的离子方程式为,结合信息Ⅰ、Ⅱ可知,采取冰水浴的目的为:控制反应条件,使氯气和碱反应主要产物为次氯酸盐,防止生成NaClO3。
(5)向NaClO溶液中加入酸性物质,氢离子使转化发生,HClO浓度增大使其漂白消毒能力增强,通入CO2后生成弱酸H2CO3,或者加入主要成分为醋酸的白醋均可达到目的,故选bd。
(6)2号试管变为黄褐色说明I-被氧化为I2,而1号试管无现象,则说明NaClO的氧化性大于KClO3。
16.(1) 圆底烧瓶 防止水暴沸 (2)
(3)冷凝未反应的水蒸气 (4)不正确。因为可能被过量还原
【分析】整体实验逻辑:A 产生水蒸气→B中水蒸气与铁高温反应生成→C冷凝多余水蒸气→D燥→E中还原CuO,检验的生成;据此分析解题。
【详解】(1)仪器a为常见反应容器圆底烧瓶;加热液体时加入碎瓷片,作用是防止液体加热时剧烈暴沸;
(2)B装置中,还原铁粉在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,注意反应物水为气态,反应条件为高温:;
(3)B出来的氢气混有大量未反应的水蒸气,装置C可以让水蒸气冷凝,除去氢气中的水蒸气;
(4)与盐酸反应会生成,但如果反应后铁粉过量,过量铁粉会发生反应,将还原为,滴加也不会变红,因此该同学结论错误。
17.(1)C (2)
(3)
(4)BC (5) C 白 (6)
(7)
【分析】Ⅰ.根据题意,氨气和硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁,A中生石灰和浓氨水反应制备氨气,为防倒吸,氨气经过安全瓶C后,进入B中与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀,最后用D吸收氨气,防止污染;
Ⅱ.结合装置分析可知,A中药品为:铁粉和稀硫酸,B中为氢氧化钠溶液;实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开,利用铁和稀硫酸反应生成的氢气排净装置中的空气,然后关闭C,利用生成的氢气使装置A中压强增大,把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中,反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色絮状沉淀。
【详解】(1)依据分析,连接顺序为ACBD,故选C。
(2)装置A中生石灰和浓氨水反应制备氨气,发生反应的化学方程式为;浓氨水和氢氧化钠混合也能放出氨气,所以装置A中固体可更换成NaOH。
(3)装置B中氨水和硫酸亚铁发生反应生成氢氧化亚铁和硫酸铵,反应的离子方程式为。
(4)具支锥形瓶A中用铁粉和稀硫酸反应制备硫酸亚铁和氢气,所以加入的试剂是铁屑、稀硫酸,故选BC。
(5)实验开始,打开弹簧夹C和D,用A中生成的氢气排出装置内的空气,一段时间后,关闭弹簧夹C,A中铁与稀硫酸反应得到的硫酸亚铁溶液被压入B中,与氢氧化钠溶液反应生成白色絮状沉淀氢氧化亚铁。
(6)如实验结束未关闭弹簧夹,氧气进入B中将氢氧化亚铁氧化为红褐色氢氧化铁,则无法长时间保存氢氧化亚铁,反应的化学方程式为。
(7)亚硫酸钠具有还原性,配制氢氧化钠溶液、稀硫酸所用去离子水中可先加入少量亚硫酸钠,其目的为消耗水中的溶解氧,反应方程式为。
18.(1)加入适量铁粉或以植物油液封
(2) 部分铁离子转化为Fe(OH)3 漏斗 蒸发浓缩
(3)除去Al2O3 (4)Fe2+、H+ (5)防止引入杂质Cu2+
(6),,
【分析】废弃的工业废渣用过量的NaOH溶液浸泡、过滤,可除去Al2O3,将滤渣用稀硫酸溶解,铁元素以Fe3+、Fe2+存在于溶液中,经FeS2还原将铁离子转化为亚铁离子,通过一系列操作最终得到绿矾FeSO4·7H2O晶体。
【详解】(1)亚铁离子被空气中氧气氧化为铁离子,铁离子能和铁转化为亚铁离子,故实验室配制FeSO4溶液时为防止硫酸亚铁变质,常采用的措施是加入适量铁粉或以植物油液封。
(2)①制备Fe4(OH)2(SO4)5时,若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低,其原因是铁离子和氢氧根离子生成氢氧化铁沉淀,部分铁离子转化为Fe(OH)3。
②分离固体FeCO3采用过滤操作,过滤所用玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗,因此还需要漏斗。
③制备摩尔盐时将反应物混合,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。
(3)氧化铝能和氢氧化钠生成Na[Al(OH)4]溶液,“浸泡”过程中加入过量NaOH溶液的目的是除去Al2O3。
(4)Fe2O3、FeO 及少量Fe与稀硫酸反应生成铁离子、亚铁离子,“溶解”后所得溶液中含有的阳离子为Fe3+和Fe2+、过量H+。
(5)“还原”时选择FeS2而不用Cu粉的原因是铜会转化为铜离子,引入新杂质。
(6)首先配平氧化还原反应:,可得,25.00mL待测液中:,;250mL样品溶液中:,绿矾摩尔质量,总质量:;百分含量:。
19.(1) 2 1、3 3 2
(2) 除去过量的铁粉,同时抑制亚铁离子的水解 隔绝空气 滴加铁氰化钾溶液,观察是否有蓝色沉淀生成
【分析】稀盐酸与铁粉反应生成氯化亚铁和氢气,利用氢气排出装置中的空气,再利用产生的氢气使装置中压强增大,将生成的氯化亚铁压入三颈烧瓶中与碳酸氢铵反应制备碳酸亚铁,再利用碳酸亚铁与乳酸反应制备乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe•3H2O},据此分析。
【详解】(1)实验设计的思路是先用盐酸与铁粉反应制取氯化亚铁,并利用产生的氢气排走装置中的空气,故先关闭活塞2,打开活塞1和3,后利用产生的氢气将氯化亚铁溶液压入NH4HCO3溶液中制取碳酸亚铁,加入足量盐酸后,关闭活塞1,反应一段时间后,关闭活塞3,打开活塞2,C中发生的反应的离子方程式为Fe2++2=FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(2)加入适量乳酸的目的为除去过量的铁粉,同是抑制亚铁离子的水解;从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体,为防止亚铁离子被氧化,应该隔绝空气,所需的实验操作是:隔绝空气,低温蒸发,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。如检验所得样品中主要阳离子,可采用的方法是滴加铁氰化钾溶液,观察是否有蓝色沉淀生成。
20.(1) 除去蒸馏水中溶解的氧气 防止受热分解
(2) (3)澄清石灰水变浑浊
(4) 饱和碳酸氢钠溶液 (5)
(6)Fe(OH)3Fe3O4+H2+2H2O
【分析】Ⅰ.氢氧化亚铁易氧化,故在制备实验中应该避免与氧气接触,以此分析;
Ⅱ.用盐酸与石灰石反应生成二氧化碳,因为盐酸易挥发,故用饱和碳酸氢钠溶液去除二氧化碳中的氯化氢气体,浓硫酸除水后,干燥纯净的二氧化碳通入试管排除装置中的氧气,当澄清石灰水变浑浊时说明装置中的空气完全被排干净,加热氢氧化亚铁,有黑色晶体及气体生成,用NaOH溶液吸收过量的二氧化碳,最后用排水法收集生成的气体,以此分析。
【详解】(1)蒸馏水煮沸可以去除蒸馏水中溶解的氧气;防止 受热分解,干燥时低温。
(2) 与空气中氧气反应生成氢氧化铁,化学方程式为。
(3)用盐酸和石灰石制备二氧化碳,在反应前先通入二氧化碳,排尽装置中的氧气,故当澄清石灰水变浑浊,说明装置中充满二氧化碳。
(4)因盐酸易挥发,故需要用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体;白色变成黑色晶体,且黑色晶体能被磁铁吸引,说明该黑色晶体为磁性氧化铁即四氧化三铁。
(5)根据元素守恒,氢氧化亚铁中的铁、氧元素组成四氧化三铁,则氢元素组成的气体为氢气;点燃收集的气体,若发出爆鸣声,并有蓝色火焰产生,则为氢气。
(6)根据题意,氢氧化亚铁在隔绝氧气的条件下受热,分解为四氧化三铁、氢气和水,化学方程式为Fe(OH)3Fe3O4+H2+2H2O。
21.(1)球形干燥管 (2)C (3) 浓硫酸 除去氯气中的HCl
(4)C (5)不能除去尾气(氯气),FeCl3会潮解 (6)D
(7)
【分析】装置A为生成氯气的装置,浓硫酸、NaCl、MnO2加热条件下反应生成氯气,浓硫酸与NaCl可生成HCl气体,故B中为饱和食盐水用于除去氯气中的HCl,C为浓硫酸,用于干燥氯气,干燥的氯气与D中的Fe反应生成FeCl3,E为FeCl3收集装置,F为尾气处理装置用于吸收多余的氯气,此外也可起到干燥的作用防止空气中的水进入E中。
【详解】(1)根据图示可知F为球形干燥管。
(2)实验结束后还要通一段时间N2,是为了将装置内残留Cl2排入装置F中吸收,选C.
(3)根据分析可知B中为饱和食盐水用于除去氯气中的HCl,C为浓硫酸,用于干燥氯气。
(4)根据分析可知F为尾气处理装置用于吸收多余的氯气,此外也可起到干燥的作用防止空气中的水进入E中,故F中应该盛放碱石灰,故答案为C.
(5)根据分析可知F为尾气处理装置用于吸收多余的氯气,此外也可起到干燥的作用防止空气中的水进入E中,如果去掉装置F,可能会造成的后果是不能除去尾气(氯气),FeCl3会潮解;
(6)甲为氯气,乙为二氧化氯,丙为次氯酸,丁为高氯酸,戊为氯酸钾,己为氯化钾。
A.在水溶液或者熔融状态下能导电的化合物,丁属于电解质,乙属于非电解质,故A错误;
B.丙为次氯酸,碳酸酸性强于次氯酸,故B错误;
C.戊为氯酸钾,己为氯化钾,戊→己在二氧化锰催化下加热分解实现,不需要加还原剂,故C错误;
D.乙为二氧化氯,二氧化氯具有强氧化性,乙是一种广谱型的消毒剂,可取代甲成为自来水的消毒剂,故D正确;
E.次氯酸为弱酸,不能拆,甲与水发生反应的离子方程式:,故E错误;
故答案为D;
(7)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,可以用Fe(OH)3、NaClO溶液、NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出化学方程式:
。
22.(1)溶液变成蓝色 (2)③④ (3)丁达尔效应 (4)2:3
(5) 滴加的酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 (6)B
【分析】铁离子处于高价态,具有氧化性;亚铁离子处于中间价态,具有还原性和氧化性;
【详解】(1)可以把氧化成,淀粉溶液遇变蓝;
(2)①与反应生成氯化亚铁,溶液变成浅绿色,①正确;
②与形成红色络合物,②正确;
③不反应,其溶液也不是无色,③错误;
④反应生成AgCl白色沉淀,与性质无关,实验设计不合理,④错误;
⑤生成红褐色的沉淀,⑤正确;
故答案选③④;
(3)可以利用丁达尔效应区别溶液和胶体;
(4)适量铁粉放入氯化铁溶液中发生反应,设起始物质的量浓度为c0,的浓度变化量为,则有:
完全反应后溶液中的和浓度相等,即,求得;则同一个溶液,V相同,物质的量之比等于其浓度之比,已反应的与未反应的的物质的量之比为;
(5)向溶液中滴加几滴酸性溶液,反应的离子方程式为,反应现象为酸性高锰酸钾溶液紫色褪去;
(6)若要观察生成的现象,要确保不被空气中氧气氧化,溶液表面需覆盖一层煤油,以隔绝空气,且吸有NaOH的胶体滴管伸到液面以下,进一步减少与空气接触,故答案选B。
23.(1)浓硫酸 (2)吸收空气中的O2,防止Fe或FeI2被O2氧化 (3)⑤→③→④→⑥
(4)
(5) 100 mL容量瓶 胶头滴管 或
【分析】实验室制备,为防止Fe或被空气中的氧气氧化,用焦性没食子酸的碱性溶液除去空气中的氧气;球形干燥管用于干燥空气,防止潮解;硬质玻璃管内铁粉和碘单质在加热条件下反应制备,易升华,在收集器内冷凝收集;为防止水蒸气进入收集器中使潮解,试剂a为浓硫酸,最后用氢氧化钠溶液吸收尾气,据此解答。
【详解】(1)由分析可知,试剂a为浓硫酸;
(2)实验开始前,需通入空气以排尽装置中的氧气。但空气中含有O2,会氧化Fe或FeI2,焦性没食子酸的碱性溶液可吸收空气中的O2,则焦性没食子酸的碱性溶液的作用为吸收空气中的O2,防止Fe或FeI2被O2氧化;
(3)实验操作为:搭好装置后,先检查气密性;再装入药品;打开K,通入空气(利用焦性没食子酸的碱性溶液吸收空气中的O2,排尽装置内的氧气);点燃酒精灯,开始反应;反应结束后,撤去酒精灯;最后关闭K,停止通气。因此,正确顺序为:搭好装置→②→①→⑤→③→④→⑥;
(4)碱石灰的作用是吸水干燥,防止水蒸气进入反应管。若无碱石灰,水蒸气可能进入反应管,导致Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,则可能发生副反应的化学方程式为:。
(5)①配制100 mL c mol/L酸性KMnO4溶液需要用到100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒、烧杯、量筒;
②K3[Fe(CN)6]能与Fe2+反应生成蓝色沉淀,反应的离子方程式为:(参考新人教2019选择性必修1第111页)或;
③滤液A中含Fe2+和I-,加入酸性KMnO4溶液后,Fe2+和I-均被氧化生成和, 1 mol FeI2失去3 mol电子,1 mol 得到5 mol电子,根据得失电子守恒可得关系式:,即n(FeI2)=n(),FeI2的质量为:m(FeI2)=×cV×10-3 mol×M g/mol=cVM×10-3 g,样品总质量为a g,故样品中的纯度为:。
24.(1)
(2) 打开 关闭 生成的氢气排走了空气,使装置处于还原环境中
(3) 溶液变蓝 往溶液中加入少量KSCN溶液,再加入氯水
【分析】B组实验:制取时,左侧具支试管中产生FeSO4和氢气,然后由产生的氢气压入右侧广口瓶内,与NaOH溶液发生反应,从而生成沉淀。
【详解】(1)具有磁性,古代中国四大发明之一指南针由天然磁石制成的,该磁石主要成分是,与足量稀盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和H2O,该反应的离子方程式为:;
(2)白色沉淀在空气中易被氧气逐渐氧化,最后生成红褐色的,反应的化学方程式为:;由分析可知,实验时,先让Fe与稀硫酸反应制取FeSO4和H2,所以应打开止水夹K,然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,关闭止水夹K,制得白色沉淀;该方法制得的,沉淀能保持一段时间不变色的原因是生成的氢气排走了空气;故答案为:;打开;关闭;生成的氢气排走了空气,使装置处于还原环境中;
(3)a.探究铁离子具有氧化性,取少量0.1 mol/L 溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液,加入铁粉后,反应离子方程式为:,溶液颜色变为浅绿色,加入硫氰酸钾溶液不变红色,证明无铁离子,可知铁离子具有氧化性;取少量0.1 mol/L 溶液,往溶液中滴入3滴KI溶液,生成碘单质,然后再滴加2滴淀粉溶液,溶液变蓝,可证明铁离子具有氧化性,反应离子方程式为:,故答案为:;溶液变蓝;;
b.探究的还原性,取少量0.1 mol/L 溶液,往溶液中加入少量KSCN溶液,再加入氯水,若溶液立即变为血红色,说明发生反应:,证明Fe2+具有还原性,故答案为:往溶液中加入少量KSCN溶液,再加入氯水。
25.(1)c b d a (2) (3)
(4) 不合理 熔融物溶于稀硫酸后,其含有大量铁单质,可能被Fe还原成,导致检验结果不准确
【分析】实验一是测定绿矾()中结晶水数目。先利用装置加热前后质量差求出结晶水质量,再利用加热后与加入绿矾前质量差求出硫酸亚铁质量,根据化学式中硫酸亚铁和水的数量关系,结晶水数目x等于水的物质的量除以硫酸亚铁的物质的量。实验二是对铝热反应产物的探究,根据熔、沸点数据,推测块状熔融物中含有金属铝,再用NaOH溶液验证Al的存在。熔融物溶于稀硫酸后,其含有大量铁单质,可能被Fe还原成,加KSCN溶液,不能观察到溶液变红。
【详解】(1)测定绿矾中晶体水的实验,开始加热前需先打开K1和K2,通入排出装置中空气,以防干扰实验结果,点燃酒精灯加热,反应后熄灭酒精灯,冷却至室温再关闭K1和K2,且整个过程要持续通入,确保产生的水蒸气被装置B吸收,同时避免硫酸亚铁被空气中氧气氧化;
(2)根据实验分析,结晶水的质量为g,硫酸亚铁的质量为g,绿矾中结晶水数目x等于水的物质的量除以硫酸亚铁的物质的量,即;
(3)证明铁铝合金中含铝,须用NaOH溶液,NaOH溶液与Al反应的离子方程式为;
(4)冷却后熔融物投入稀硫酸,和硫酸反应生成硫酸铁和水,熔融物中的Fe与发生氧化还原反应生成,加KSCN溶液,也不能观察到溶液变红。
26.(1) 1∶1 (2)、
(3)酸性溶液(或溶液)等 (4)C
(5) (6)或
【分析】装置A中锌与浓硫酸反应生成二氧化硫,浓硫酸变为稀硫酸后,与锌反应生成氢气;装置B中品红溶液检验二氧化硫,装置C用于除去二氧化硫,装置D用于干燥氢气,装置E中氢气和氧化铜反应生成铜和水蒸气,装置F中的无水硫酸铜的作用是检验水的生成,装置E和装置F中的现象共同证明混合气体中是否含有氢气。
【详解】(1)铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为,反应中铜为还原剂,2mol中的1mol为氧化剂,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1。
(2)由分析,锌与浓硫酸反应生成的混合气体的成分可能为、;
(3)二氧化硫是酸性氧化物,且具有还原性,装置C用于除去二氧化硫,可以为氢氧化钠溶液或酸性高锰酸钾溶液;
(4)是酸性氧化物,能和水生成亚硫酸,亚硫酸溶液为酸性能使紫色石蕊试液变红色,故选C;
(5)B中选用的试剂是溶液,铁离子和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和亚铁离子:;
(6)由方程式,则该样品中的含量为。
27.(1)除去空气中的二氧化碳和水 (2) 漂白
(3)A (4) (5)停止加热 (6)0.38
【分析】本实验的目的是检验硫铁矿焙烧产生的SO2和CO2。
空气进入装置前需除去其中的CO2和水蒸气,故A中盛放NaOH溶液吸收CO2,B中盛放浓硫酸干燥空气;
C中硫铁矿在空气中焙烧,主要反应为FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2,杂质碳反应生成CO2;
D为空载仪器,作安全瓶,起防倒吸的作用;
E中品红溶液用于检验SO2的生成;
F中FeCl3溶液用于吸收部分SO2;
G中盛放酸性KMnO4溶液,用于除去剩余的SO2并确认SO2已除尽,防止干扰后续CO2的检验;
H中澄清石灰水用于检验CO2的生成。
【详解】(1)空气中含有CO2,若不除去会直接进入后续装置,干扰产物中CO2的检验。因此需要先通过装置A除去空气中的CO2,并通过装置B干燥空气。
(2)C中FeS2与O2在高温下发生氧化还原反应,生成Fe2O3和SO2,化学方程式为4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2。E中品红溶液褪色,体现了SO2的漂白性。
(3)G的作用是除去SO2并检验其是否除尽,以防止干扰CO2的检验。酸性KMnO4溶液能氧化吸收SO2,且自身颜色变化可指示SO2是否除尽;若用饱和NaHCO3溶液吸收SO2会产生CO2,干扰后续检验,故选A。
(4)F中FeCl3溶液将SO2氧化为SO42-,自身被还原为Fe2+,溶液中Fe3+被消耗殆尽,故滴加KSCN溶液不变红。反应的离子方程式为SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
(5)实验结束后,为了防止倒吸,并使装置中残留的SO2和CO2气体完全被赶入后续装置中吸收和检验,应先停止加热,继续通入空气至装置冷却。
(6)根据反应方程式2I2+Na2S2O5+3H2O=4HI+Na2SO4+H2SO4可知,存在定量关系Na2S2O5 ~ 2I2。反应消耗的n(I2) = 0.0100mol·L-1 × 0.0200L = 2.0×10-4mol,则样品中n(Na2S2O5) = n(I2) = 1.0×10-4mol。其质量为m = 1.0×10-4mol × 190g·mol-1 = 0.019g。故样品中Na2S2O5的含量为。
28.(1) 分液漏斗 (2)还原
(3)d (4) (5) BaSO4 ACE
【分析】A装置中亚硫酸钠和硫酸反应生成二氧化硫气体,装置B无明显现象,装置C红色褪去,装置D中二氧化硫和氯化钡不反应,无沉淀产生,装置E中铁离子氧化二氧化硫生成硫酸根离子,溶液黄色变为浅绿色,尾气有毒需吸收处理;
【详解】(1)①仪器a的名称为分液漏斗。
②A中亚硫酸钠和硫酸反应生成二氧化硫气体、硫酸钠和水,发生的化学反应方程式为;
(2)装置E中铁离子氧化二氧化硫生成硫酸根离子,溶液黄色变为浅绿色,体现还原性。
(3)氯化钠与二氧化硫不反应,不能用来进行尾气吸收;亚硫酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,碳酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠(或亚硫酸钠)和二氧化碳,氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,以上三种物质均可进行尾气吸收,故选d;
(4)二氧化硫溶于乙醇,在乙醇中不能电离,装置B中品红的乙醇溶液不褪色,装置C中品红的水溶液褪色,说明二氧化硫分子本身不具有漂白性,故使品红的水溶液褪色的微粒一定不是;
(5)①空气中氧气具有氧化性,能氧化二氧化硫为硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡沉淀,推测装置D中沉淀化学式为BaSO4。
②A.氯水能氧化二氧化硫为硫酸根离子,从而生成硫酸钡沉淀,A符合题意;
B.氢氧化钠溶液和二氧化硫生成亚硫酸钠,亚硫酸钠和氯化钡生成亚硫酸钡沉淀,而非硫酸钡沉淀,B不符合题意;
C.二氧化氮气体和水生成硝酸,硝酸能氧化二氧化硫为硫酸根离子,从而生成硫酸钡沉淀,C符合题意;
D.氨水和二氧化硫生成亚硫酸铵,亚硫酸铵和氯化钡生成亚硫酸钡沉淀,而非硫酸钡沉淀,D不符合题意;
E.过氧化氢溶液能氧化二氧化硫为硫酸根离子,从而生成硫酸钡沉淀,E符合题意;
故选ACE。
29.(1)D (2) 圆底烧瓶 浓硫酸遇水放出大量的热,促使蔗糖脱水并引发碳与浓硫酸的反应 (3)5SO2 + 2+ 2H2O = 5 + 2Mn2+ + 4H+
(4)5SO2 + 2+ 2H2O = 5 + 2Mn2+ + 4H+
(5)SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O(或CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O)(6) C A
(7)在h装置导管口处放置一盏点燃的酒精灯(或在h装置后连接一个气球收集尾气)
【分析】a处浓硫酸和蔗糖反应,排出的气体可能含有、、CO和水蒸气,c处品红遇褪色、d处的酸性高锰酸钾氧化二氧化硫褪色、e处无水硫酸铜检验水蒸气,g处银氨溶液检验并且吸收有毒的CO,最后利用氢氧化钠溶液吸收残留的尾气。
【详解】(1)A.蔗糖变黑是浓硫酸将蔗糖中H、O元素按2:1水的组成比脱去,体现脱水性,A正确;
B.黑色碳与浓硫酸反应生成大量气体,使体积膨胀,B正确;
C.该反应是化学反应,一定存在旧化学键断裂和新化学键形成,C正确;
D.能使品红褪色的气体是,是浓硫酸被碳还原得到的,体现浓硫酸的强氧化性,不是酸性,D错误;
故答案选D。
(2)图中盛装蔗糖的仪器为圆底烧瓶;水润湿后,浓硫酸吸水放出大量热,升温可以加快蔗糖脱水并引发后续碳和浓硫酸的反应;
(3)d处酸性高锰酸钾吸收,还原生成,被氧化为,配平离子方程式为;
(4)若未被d处完全除去,具有还原性,也可还原银氨溶液生成Ag,干扰CO的检验;
(5)尾气中的酸性气体、均可与反应,不与,反应方程式为、;
(6)检验之前需要完全除去,防止干扰的检验;i选用酸性高锰酸钾溶液(C)除去,j选用品红溶液(A)检验是否被完全除尽;氢氧化钙(B)、氢氧化钠(D)会同时吸收,饱和碳酸氢钠(E)会反应生成,干扰原的检验,均不合理,故答案依次选C、A;
(7)原溶液只能吸收、,不能吸收有毒的,因此需要处理,可以点燃转化为无毒,或收集处理:在h装置的导管末端添加一个燃着的酒精灯点燃尾气或在导管末端连接一个气球收集尾气。
30.(1)分液漏斗 (2) 饱和亚硫酸氢钠溶液; 干燥 (3)防止倒吸
(4) 过滤; 洗涤;
(5)
(6)防止硫代硫酸钠()在酸性较强的溶液中反应产生S和
(7)在装置末端添加一个盛有NaOH溶液的尾气吸收装置。
【分析】分析本题围绕二氧化硫的制备与净化、焦亚硫酸钠和硫代硫酸钠的制备展开,涉及的核心知识点包括:实验仪器识别、气体除杂干燥的原理、安全瓶的作用、盐类分解反应、晶体分离操作、氧化还原反应配平、物质稳定性与溶液酸碱性的关系,以及尾气处理的实验设计。
【详解】(1)识别实验仪器盛放浓盐酸的仪器a为分液漏斗,它可通过活塞精准控制液体试剂的滴加速度,是固液不加热型反应装置中添加液体的常用仪器。
(2)因为用浓盐酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,制得的二氧化硫中会混有氯化氢气体和水蒸气。要得到纯净干燥的二氧化硫,先用X瓶中试剂饱和亚硫酸氢钠溶液除去氯化氢气体,再用Y瓶中试剂浓硫酸干燥。
(3)B瓶为安全瓶,其作用是防止倒吸。
(4)悬浊液转化为,根据元素守恒可知反应的化学方程式为。从C瓶中分离出晶体,因为是从悬浊液中分离固体,操作是过滤,然后洗涤、干燥。
(5)与和发生反应生成,根据氧化还原反应原理和元素守恒,化学方程式为。
(6)已知硫代硫酸钠()在酸性较强的溶液中产生S和,所以通入D瓶中的不宜过量,原因是防止硫代硫酸钠()在酸性较强的溶液中反应产生S和。
(7)装置缺陷与改进措施该装置缺少尾气处理装置,是有毒的酸性气体,会污染空气。改进措施为:在装置末端(最后一个出口处)连接一个盛有NaOH溶液(或其他碱性溶液,如溶液)的洗气瓶,用于吸收未反应的,反应为。
31.(1)(或无水、硅胶等) (2)催化剂
(3)反应放热,且沸点低,冰水浴有利于生成和收集
(4) 产生砖红色沉淀 (5)C→B→E→D→F
(6)装置D中品红溶液不褪色,装置F中产生白色沉淀
【分析】据信息:遇水发生剧烈的水解反应,故二氧化硫与氯气在干燥环境中反应生成SO2Cl2,活性炭可能起催化剂作用,A中干燥剂干燥二氧化硫,沸点低、易挥发,反应在冰水浴下进行。探究次氯酸和亚硫酸酸性强弱时,次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性,不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱,先验证亚硫酸酸性比碳酸强,再结合碳酸酸性比HClO强进行判断,据此回答。
【详解】(1)硫酰氯熔沸点比较低,遇水剧烈反应,所以A装置为干燥装置。装置A为干燥酸性气体的固态干燥剂,可以是(或无水、硅胶等);
(2)从影响反应的条件推出:活性炭的可能作用是催化剂;
(3)已知:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l) ΔH<0,SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,100℃以上分解生成SO2和Cl2,故冰水浴中制备的原因是:反应放热,且沸点低,冰水浴有利于生成和收集;
(4)氯离子沉淀完全时,恰好有铬酸银沉淀生成,为砖红色沉淀,故出现砖红色沉淀且半分钟内不恢复时,认为溶液中沉淀完全;SO2Cl2在空气中遇水蒸气发生剧烈反应,并产生大量HCl白雾,根据元素守恒可知还有硫酸生成,SO2Cl2和水反应的化学方程式为SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl;n(Ag+)=2n(SO2Cl2)
则n(Ag+)=aV×10-3mol,,则。该产品的纯度为;
(5)因为次氯酸具有强氧化性,二氧化硫具有还原性,所以不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应来判断亚硫酸、次氯酸的酸性强弱;要先验证亚硫酸的酸性比碳酸强,A装置制备SO₂,C装置除去二氧化硫中的HCl,B装置用来制备CO2,E装置用来除去CO2中的 SO2,D装置中的品红溶液检验SO2是否除尽,F装置是二氧化碳与次氯酸钙反应,生成碳酸钙白色沉淀和次氯酸,可以证明碳酸的酸性强于次氯酸,最终得出亚硫酸酸性强于次氯酸的结论;所以装置的连接顺序为A→ C→B→E→D→F;能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为装置D中品红溶液不褪色,装置F中产生白色沉淀
(6)D装置中的品红溶液检验SO2是否除尽,F装置是二氧化碳与次氯酸钙反应,生成碳酸钙白色沉淀和次氯酸,可以证明碳酸的酸性强于次氯酸,最终得出亚硫酸酸性强于次氯酸的结论,所以能证明的酸性强于HClO的实验现象为:装置D中品红溶液不褪色,装置F中产生白色沉淀。
32.(1) 稀硫酸中浓度低,且水含量高,导致大量溶解 (2)防止倒吸(或作安全瓶,或作缓冲装置)
(3) 淡黄色固体完全溶解
(4)晶膜或少量固体
(5) 5.0 控制变量,使混合后溶液中浓度相同(或保持溶液总体积一致) 在其他条件相同时,升高温度,化学反应速率加快
【分析】分析实验流程:通过A装置制备,经过C装置后进入D装置,与和Na2CO3溶液反应生成Na2S2O3,同时需要处理尾气并防止倒吸。据此分析以下各问;
【详解】(1)①装置A中发生反应的化学方程式为。②亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫的本质是强酸制弱酸,反应速率与浓度密切相关。实验中选用70%硫酸而非稀硫酸,是因为稀硫酸会因水含量高导致大量溶解,降低气体产率。
(2)装置C为空集气瓶,连接在B(尾气处理装置)和D(反应装置)之间,可避免装置D中液体因压强变化倒吸入装置B或A中,起到缓冲保护作用。
(3)①根据总反应和已知步骤,第1步生成,第3步需要S参与反应,故第2步应为与反应生成和S,运用氧化还原反应规律配平可得。②当观察到淡黄色固体完全溶解时,表明反应已完成,立即打开并关闭、,停止反应。
(4)加热浓缩溶液时,当出现晶膜时停止加热,避免晶体受热分解。
(5)①实验2中加入,使混合后溶液总体积与其他组保持一致(均为25.0mL),确保浓度成唯一变量,排除体积差异对反应速率的影响,故。②实验1(25℃)和实验3(35℃)对比,温度越高,变浑浊时间越短(),说明升温加快了反应速率,符合温度对反应速率的影响规律。
33.(1)排除装置内的空气,防止NO被氧化
(2)常温时,铁遇浓硝酸形成致密氧化膜,阻止反应进一步进行(或铁遇浓硝酸钝化)
(3) NO2和FeSO4溶液中的水反应也会生成NO,从而产生相同的现象,无法证明原反应生成了NO 浓硝酸换成稀硝酸 A中无红棕色气体生成,B中溶液变为棕色
(4)
(5) (6)D
【分析】A装置发生铁与硝酸的反应,由已知信息可知,冰水是为了冷凝挥发的硝酸使其液化,B装置检验生成的NO,C装置用来吸收NO2和NO,防止空气污染。
【详解】(1)该装置检验NO的生成,而NO易被空气的氧气氧化为红棕色的NO2,故反应前先通入的原因是排除装置内的空气,防止NO被氧化;
(2)常温时,铁遇浓硝酸形成致密氧化膜,阻止反应进一步进行(或铁遇浓硝酸钝化);
(3)乙认为甲得出A中铁和硝酸反应有NO生成的证据不足,理由是:A中生成的NO2进入B后与水反应也能生成NO,,同样能产生题中所述现象,无法证明原反应生成了NO;
为防止NO2的生成对实验造成干扰,可把浓硝酸换成稀硝酸,铁与稀硝酸反应生成NO;若A中无红棕色气体生成,但B中溶液变为棕色,可证明A中有NO生成;
(4)铁与过量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,离子方程式为;
(5)NO2被氧化为, 被还原为Mn2+,离子方程式为;
(6)反应中,,根据(4)中方程式可知,仅反应完全,故此反应消耗的,生成的;随后发生反应,剩余参与反应消耗,生成,剩余;
A.所得溶液中的阴离子有硫酸根和硝酸根,还有水电离出的氢氧根,A错误;
B.所得溶液中,,则,B错误;
C.反应后生成NO的体积为,C错误;
D.所得溶液中,D正确;
故选D。
34.(1) 三颈(口)烧瓶 平衡压强,使稀硝酸顺利滴下 (2)D→C→D→E
(3)用N2赶出装置中的O2,防止氧化NO
(4)
(5)
(6) 90.0 AC
【分析】制取时,需将NO通入中,但空气中的会干扰实验,则实验前应往装置内先通,实验结束时需再通入,排尽装置内的NO,防止污染空气。实验制得的NO中混有蒸气,应先用水处理,再用无水进行干燥;干燥的NO与反应后,未反应的NO用溶液吸收。
【详解】(1)仪器X名称为三颈(口)烧瓶;仪器Y为恒压滴液漏斗, Y与三颈烧瓶连通,可以平衡压强,使稀硝酸顺利滴下。
(2)A制得的NO经B除去混有的后,先经D(无水)干燥NO,再进入C与反应;因易潮解,需要在C后再接D,防止尾气处理装置E中的水蒸气进入C,最后E处理有毒的NO尾气,故连接顺序:。
(3)NO易被氧化,反应前用 排尽装置内,防止NO被氧气氧化为。
(4)装置A中铜和稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,离子方程式为;是离子化合物,由和过氧根构成,电子式为。
(5)酸性将NO氧化为,自身被还原为,离子方程式为。
(6)①标准状况下的物质的量,由反应方程式可知,得,,则,质量分数;
②A.加热时间短,未充分反应,生成量少,体积偏小,计算的亚硝酸钙质量分数偏小,A符合题意;
B.气流过快,未被碱石灰全部吸收,混入使测得体积偏大,结果偏大,B不符合题意;
C.量气管读数时,左端液面低,右端液面高,使气体读数偏小,造成测量结果偏小,C符合题意;
D.量气时,未冷却到室温读数,气体体积读数偏大,造成测量结果偏大,D不符合题意;
故答案为:AC。
35.(1) (2)B (3)a
(4)打开止水夹,挤压胶头滴管 (5)FG
(6) 77.8
【详解】(1)实验室加热氯化铵和氢氧化钙固体制备氨气,方程式为:
(2)浓硫酸显酸性会与碱性气体反应,会与氨气形成配合物,不能作干燥剂;碱石灰是碱性干燥剂,不与氨气反应,可干燥氨气。 答案选B。
(3)氨气密度比空气小,进气后聚集在球形瓶上部,将空气从下方排出,因此进气口为a。
(4)氯化氢极易溶于水,挤压胶头滴管使水进入烧瓶,烧瓶内压强迅速降低,打开止水夹后大气压将烧杯水压入烧瓶形成喷泉
(5)氨气极易溶于水,尾气处理需要防倒吸:D中导管直接插入水中会倒吸;E中漏斗浸入液面以下,和D中相同,相对于导管插入液面以下,无法防倒吸;H中气体聚集在液面上方,无法被溶液完全吸收,无防倒吸效果;F的球形安全瓶横截面较大,可防倒吸;G中通过导管通入四氯化碳中,不溶于四氯化碳往上浮被水吸收,可以防倒吸;所以答案选FG。
(6)① 氧化炉中是氨的催化氧化反应,方程式:
② 根据总反应,假设反应,生成和,硝酸质量分数: 。
36.(1) ③ ①(②) ②(①)
(2)
(3)
(4) 4
【分析】受热分解产生,和混合加热制取,得到的两种气体通过导管一起通入装置③中,在催化剂条件下加热反应生成,通入装置④中接触到空气,和反应生成,再和装置③生成的水蒸气生成,结合过量的即可生成,即白烟。气体继续通入装置⑤中遇水生成,利用硝酸的强氧化性将Cu氧化为,产生的气体通过尾气吸收装置处理。
【详解】(1)装置②是实验室加热和固体制备,反应方程式为。实验需要先点燃③处酒精灯,使和到装置③时可及时反应转化为,便于后续实验的检验;一段时间后再点燃②(制)和①(制取)处酒精灯(①、②顺序可调换)。
(2) 催化氧化生成和水,方程式为;④中被氧化为红棕色,和水反应生成,过量的和反应生成硝酸铵固体,形成白烟,故白烟成分为。
(3)进入⑤的气体中含有氮氧化物,溶于水生成硝酸,酸性条件下可氧化Cu生成使溶液变蓝,离子方程式为。
(4)根据原子守恒配平反应:左边共2个Na、2个N、7个O、1个C,右边现有1个Na、1个N、5个O、1个C,故X为; 和反应生成无毒的和水,反应中的+4价N被还原为0价,转移4 mol电子;标准状况下物质的量为1 mol,故转移电子为4 mol。
37.(1) (2)c
(3)装置C中无明显现象,装置D中湿润的红色石蕊试纸变蓝
(4) 产生白烟 (5) 防止倒吸 bc (6)
【分析】A中制取氨气,在B中用碱石灰干燥, C、D中探究氨气是否有碱性,E中与HCl反应产生白烟,因氨气极易溶于水,F中吸收多余氨气并防止倒吸,据此分析解题。
【详解】(1)实验室制取氨气时选用G装置,即用与加热法,则该反应的化学方程式为:;
(2)氨气是碱性气体,不能用酸性干燥剂(浓硫酸、五氧化二磷),也不能用无水氯化钙(会与氨气形成),只能用碱石灰,故选c;
(3)NH3极易溶于水,水溶液显碱性,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则气体通过C、D装置时,装置C中无明显现象,装置D中湿润的红色石蕊试纸变蓝;
(4)氨气与酸反应生成铵盐,盐酸是挥发性酸,与氨气反应生成氯化铵,氯化铵是白色固体、分散在气体中形成白烟,则可观察到的现象是产生白烟,发生该反应的化学方程式为:;
(5)NH3极易溶于水,导管直接插入水中会倒吸,F装置中倒置漏斗的作用是防止倒吸,氨气不溶于四氯化碳,则与F有相同作用的装置为bc;
(6)液面只上升到烧瓶的一半,说明收集到的氨气只占烧瓶容积的一半,设烧瓶体积为V,则氨气的体积为,物质的量为,最终溶液体积等于氨气的体积,溶液体积为,则溶液浓度:。
38.(1)(2) 氧化性
(3)D (4)abd (5)AB (6)
【分析】结合图示可知A为H2S,B为S,C为SO2,D为H2SO3,E为H2SO4,F为SO3,R为NH3,X为N2,Y为NO,Z为NO2,W为HNO3;
【详解】(1)根据分析可知,R为NH3,实验室中通过加热氯化铵和氢氧化钙来制取氨气,其化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O;
(2)根据分析可知,C为SO2,A为H2S,两者在溶液中的反应为:2H2S+SO2=3S+2H2O,该反应是氧化还原反应,SO2中S的化合价由+4价降低到0价,得电子被还原,表现SO2的氧化性;
(3)A.根据分析可知,C、F、Z与NaOH溶液的反应分别为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO3+H2O+NaNO2,与NaOH反应生成对应盐和水的氧化物为酸性氧化物,故SO2、SO3为酸性氧化物,NO2与NaOH的反应为氧化还原反应,故NO2不是酸性氧化物,A错误;
B.Z为NO2,W为HNO3,Z与水反应有W生成,化学方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,该反应中NO2既是氧化剂、又是还原剂,故由Z转化为W不一定需要加入氧化剂,B错误;
C.SO2通入紫色石蕊试液中,SO2溶于水发生反应生成亚硫酸,方程式为SO2+H2OH2SO3 ,亚硫酸显酸性,SO2只能漂白部分有色有机物,如品红,不能漂白酸碱指示剂,所以紫色石蕊试液只会变红,不会褪成无色,C错误;
D.R为NH3,W为HNO3,浓氨水和浓硝酸均易挥发,挥发出的氨气和硝酸蒸气在空中相遇化合:NH3+HNO3=NH4NO3,生成的NH4NO3是白色固体小颗粒,分散在空气中就形成白烟,D正确;
故选D。
(4)R为NH3,X为N2,若要实现R(NH3)→X(N2)的转化,N的化合价从-3价升高到0价,NH3作还原剂,需加入氧化剂才能实现该转化;
a.NO中N为+2价,可与NH3发生归中反应生成N2,a可行;
b.CuO具有氧化性,加热条件下可氧化NH3生成N2、Cu和水,b可行;
c.CO具有还原性,不能氧化NH3,c不可行;
d.Cl2具有氧化性,可氧化NH3生成N2,d可行;
故选abd。
(5)两主要反应为:NO+NO2+2=2+H2O,2NO2+=++H2O,若NO和NO2完全被NaOH溶液吸收需满足:NO2的物质的量不少于NO,即1:1,因为NO过量时(>1:1),过量的NO不与NaOH反应,不能完全被吸收,只有体积比1:1时,才可以被完全吸收,故选AB。
(6)氨水吸收少量SO2得到(NH4)2SO3溶液,再通入NO2,NO2将氧化为,自身被还原为N2,根据得失电子、电荷和原子守恒可得离子方程式为:4+2NO2=4+N2。
39.(1)a (2)球形干燥管 (3)
(4) 有黄色油状液体生成 71℃ ~ 95℃ (5)漂白
(6)光照较长时间,溶液中次氯酸分解,无漂白性,故红色不褪去
(7)
【分析】装置A中浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气,B装置中盛放饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体,C装置中浓硫酸干燥氯气,装置F中氯化铵和氢氧化钙固体混合加热制备氨气,E装置干燥氨气,D装置中氨气和氯气发生反应:,以此解答。
【详解】(1)装置A是一个固液常温反应装置(没有酒精灯加热)。是强氧化剂,常温下就能与浓盐酸反应生成氯气,符合装置要求;KCl和 均不能与浓盐酸反应生成氯气;与浓盐酸反应制氯气需要加热,不符合装置A的条件。
(2)装置E的名称为球形干燥管。
(3)装置F是加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物制备氨气,化学方程式为:。
(4)①根据资料,是黄色油状液体,而反应生成的是固体小颗粒(白烟)。因此除了白烟,还能看到有黄色油状液体生成;
②要将液态的变为气体导出,温度必须高于其沸点()。根据资料,在以上易爆炸,所以温度必须低于,需控制水浴的温度范围为71℃ ~ 95℃。
(5)溶液A中加入2滴紫色石蕊溶液,溶液变红说明溶液A具有酸性,后红色又褪去说明溶液A具有漂白性。
(6)溶液A在太阳光下放置较长时间,其中的次氯酸()见光分解,失去了漂白性,溶液中只剩下具有酸性的盐酸,因此加入石蕊后只变红不褪色。
(7)与水反应产生的气体为,综上所述,该过程中还有HCl和HClO生成,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为:。
40.(1)检查装置气密性
(2) 无水CuSO4 吸收空气中的水蒸气
(3)
(4) 左 (5)81.67
【分析】由实验装置图可知,装置A中氯化铵与氢氧化钙共热反应制备氨气,装置B中盛有的碱石灰用于干燥氨气;装置D中铜与浓硝酸反应制备二氧化氮,装置C中盛有的无水氯化钙用于干燥二氧化氮;装置M中二氧化氮和氨气在催化剂作用下共热反应生成氮气和水。
【详解】(1)该实验的反应气体对环境有污染,为防止气体污染空气,搭建好实验装置应该进行的操作是检查装置气密性。
(2)NH3中N元素化合价为-3价、NO2中N元素化合价为+4价,根据价态分析,NH3和NO2在装置M中发生归中反应反应生成两种对环境友好的物质氮气和水,反应的化学方程式为;反应物恰好完全反应,为验证生成物,该同学在M装置之后增加了两个U型管,U型管①检验水,白色无水硫酸铜遇水变蓝,所加的药品为白色无水CuSO4; 为防止空气中水蒸气的干扰,U型管②的作用为吸收空气中的水蒸气。
(3)装置A中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下制备氨气,反应的化学方程式为;
(4)装置D中铜和浓硝酸反应制备NO2,发生反应的离子方程式为;当D装置中的浓硝酸变稀以后生成的气体为NO,NO与NH3反应方程式为,为了使M装置中反应充分进行,当变稀后应该使左边进气量减小。
(5)Fe2+把还原为Cr3+,根据得失电子守恒,建立反应关系式n()=6n(),所以25.00 mL样品溶液中n()= ,则样品中的质量分数为。
41.(1)A (2)防止暴沸 (3)催化剂、吸水剂 (4)防止倒吸 (5)D
(6) CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应或取代反应
【分析】乙醇与乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯,挥发出来的气体除含有乙酸乙酯外,还有乙醇和乙酸,乙试管中的饱和碳酸钠溶液可溶解乙醇、吸收乙酸;乙酸乙酯难溶于水,饱和碳酸钠溶液与乙酸乙酯分层。
【详解】(1)需要酒精灯加热,存在烫伤风险;实验中需防止液体飞溅伤眼,需要佩戴护目镜;每次实验结束都要洗手;在此实验中,不会使用锐器等工具,故选A。
(2)加热液体混合物时,碎瓷片可以提供气化中心,防止液体剧烈暴沸,避免发生危险。
(3)酯化反应中,浓硫酸一方面加快反应速率,作催化剂;另一方面吸收反应生成的水,促进可逆反应平衡正向移动,作吸水剂。
(4)加热过程中装置内压强易发生波动,若导管伸入液面下,会发生倒吸,因此该操作的目的是防止倒吸。
(5)饱和碳酸钠溶液的作用为:中和除去挥发出来的乙酸、溶解吸收挥发出来的乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度,便于乙酸乙酯分层析出。硫酸难挥发,几乎不会挥发到B试管中,且酯化反应已经在A试管中完成,不需要加快反应速率,因此D不属于饱和碳酸钠的作用,选D。
(6) 乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生可逆的酯化反应(或取代反应),生成乙酸乙酯和水:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O。
42.(1) 倒吸 可减少乙醇和乙酸的挥发,提高原料的利用率,提高产率
(2) 直形冷凝管 停止加热,冷却后再加入碎瓷片
(3)75% (4) 5 CH3CH2CH2COOH(答案合理即可)
【分析】利用装置Ⅰ制取乙酸乙酯:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,先往试管内加入乙醇,再加入浓硫酸,最后加入冰醋酸,蒸出的乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇,需使用饱和碳酸钠溶液除去杂质。装置Ⅱ中,三颈烧瓶上方放有冷凝回流装置,用于使挥发出的乙酸和乙醇重新回流到反应瓶中继续反应,提高原料的利用率。
【详解】(1)装置Ⅰ中,蒸出的乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇,二者易溶于水,导管直接插入液面以下易产生倒吸,则装置Ⅰ会造成的后果是:倒吸。由分析可知,装置Ⅱ与装置Ⅰ相比,装置Ⅱ中,三颈烧瓶上方放有冷凝回流装置,用于使挥发出的乙酸和乙醇重新回流到反应瓶中继续反应,所以突出的优点是:可减少乙醇和乙酸的挥发,提高原料的利用率,提高产率。
(2)装置Ⅱ中仪器A的名称是直形冷凝管;实验开始后发现三颈烧瓶中未加入碎瓷片,应停止实验,待溶液冷却至室温再加入碎瓷片,则此时应停止加热,冷却后再加入碎瓷片使实验继续进行。
(3)n(CH3COOH)==0.2mol,n(CH3CH2OH)=≈0.86mol,而CH3COOH与CH3CH2OH等物质的量发生反应,则CH3CH2OH过量,应由CH3COOH的物质的量计算生成CH3COOCH2CH3的物质的量,即理论上生成CH3COOCH2CH3的物质的量为0.2mol,本实验的产率为=75%。
(4)乙酸乙酯的同分异构体含有官能团“”,在此可以是氢原子也可以是烃基有CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH、CH3CH2COOCH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2共5种,其中一种的结构简式:CH3CH2CH2COOH(答案合理即可)。
43.(1)①④ (2) (3)
(4)
(5)AC (6) 是 15
【分析】根据A的分子式,可知A是乙烯,乙烯和水发生加成反应生成乙醇,B是乙醇,乙醇发生催化氧化生成乙醛,乙醛氧化为乙酸,C是乙醛、D是乙酸。乙烯和苯发生加成反应生成F(乙苯),F在一定条件下脱氢生成G(苯乙烯),苯乙烯和水发生加成反应生成H(2-苯乙醇),D和H发生酯化反应生成I(2-苯乙醇乙酸酯),据此分析解答。
【详解】(1)由分析可知,反应①、反应④为加成反应,反应②、反应③、反应⑤为氧化反应,因此属于加成反应的是①④;
(2)反应②是乙醇发生催化氧化生成乙醛,化学方程式为;
(3)G是苯乙烯,苯乙烯在一定条件下发生加聚反应得到高分子化合物聚苯乙烯,聚苯乙烯的结构简式为;
(4)反应⑦是乙酸和醇H发生酯化反应生成I,化学方程式为;
(5)A.A是乙烯、G是苯乙烯,结构不同,不是同系物,A错误;
B.H含有苯环能发生加成反应,含有羟基,能发生取代反应,B正确;
C.苯环、碳碳双键均为平面结构,单键可以旋转,G分子中所有原子可能共平面,则共平面的原子数最多为16,C错误;
D.反应⑥可能会产生一种副产物M,M的结构简式为,其分子式为,D正确;故选AC;
(6)F是乙苯,乙苯是苯的同系物;F的二溴代物有:、、、、、、、、、、、、、、,共15种。
44.(1)C (2)C (3) 除去浓硫酸和未反应的苯甲酸 苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸,在受热至100℃时发生升华 (4)AD (5)90.0%
【详解】(1)实验中需要加入的液体总体积为:25 mL(乙醇)+20 mL(环己烷)+4 mL(浓硫酸)=49 mL,固体苯甲酸12.20 g 溶解后会占据一定体积。在加热回流操作中,为了保证安全和实验顺利进行,烧瓶内液体的体积一般不应超过其容积的,且不应少于。因此,最适合的容积是100 mL,故选C;
(2)步骤②的目的是在反应结束后,通过蒸馏除去过量的乙醇和环己烷等低沸点物质。乙醇沸点为78.3℃,环己烷沸点为80.7℃,为确保二者能被顺利蒸出,需将温度控制在略高于其沸点的85~90℃,同时该温度低于苯甲酸的升华温度100℃,可减少原料损失,故选C;
(3)反应结束后,烧瓶内的混合物含有生成的苯甲酸乙酯、未反应的苯甲酸、催化剂浓硫酸以及乙醇、环己烷等。加入Na2CO3溶液至中性,其主要作用是中和反应体系中的酸性物质,即除去未反应的苯甲酸和作为催化剂的浓硫酸;如果Na2CO3加入量不足,混合物中仍会残留苯甲酸。在后续的蒸馏过程中,当温度升高(特别是超过100℃时),残留的苯甲酸会迅速升华变成气体,遇到较冷的空气又会凝华成固体小颗粒,从而在蒸馏烧瓶中观察到白烟;
(4)A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞,倒转过来用力振摇,目的是增加有机层和水层的接触面积,充分萃取溶质,A正确;
B.振摇过程中会产生气体导致分液漏斗内压强增大,需要放气。放气时应打开下端的旋塞,而不是上口的玻璃塞,B错误;
C.振摇并放气后,应将分液漏斗放在铁架台的铁圈上静置待液体分层,而不是手持静置,C错误;
D.放出液体时,为了使漏斗内外气压相等,液体能顺利流出,应打开上口玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔,D正确;
故选AD;
(5)理论产量:苯甲酸的质量为12.20 g,其摩尔质量为122 g/mol,苯甲酸的物质的量 ��= = 0.100 mol;由于乙醇过量,苯甲酸完全反应。根据化学方程式,1 mol 苯甲酸生成 1 mol 苯甲酸乙酯,理论上生成苯甲酸乙酯的物质的量为 0.10 mol,苯甲酸乙酯的摩尔质量为 150 g/mol,理论产量��理论=0.10 mol×150 g/mol=15.0 g;测得产品实际质量为13.50 g,则产率 = ×100%= ×100%=90.0%。
45.(1)A (2)
(3)降温,防止产生气体速率过快,不利于装置C中反应 吸收挥发出来的,防止污染空气
(4) 平衡压强,缓冲气流
(5)
【分析】实验前,通入氮气将装置中的空气排除,再将的乙烯利()滴入足量的中,发生反应,制得乙烯,气体经过缓冲瓶B后再通入C中,与装置C中的溴发生反应,D装置用于吸收挥发出的,防止污染空气,据此进行分析。
【详解】(1)由题可知,乙烯利水溶液显酸性,不小心将乙烯利溶液滴到手上,应先用大量水冲洗,再涂抹的碳酸氢钠溶液,故选A;
(2)乙烯的电子式为 ;
(3)A中反应是放热反应,使用冷水浴的目的是为了降温,防止产生气体速率过快,不利于装置C中反应;D装置中的稀碱溶液吸收挥发出的,防止污染空气;
(4)装置B中长导管的作用是平衡气压,兼起缓冲气流的作用;装置C中乙烯与溴发生加成反应,化学方程式为;
(5)根据,消耗乙烯利的物质的量为,根据,可知理论上生成乙烯的物质的量为,又因为乙烯与溴反应的物质的量之比为,溴的物质的量为,所以实际参与反应的乙烯为,产率。
46.(1)(CH3)3CH (2)CH4 (3)
(4)CH3CH=CH2+Br2→CH3CHBrCH2Br (5)羟基
(6) 2,4,4-三甲基己烷 6
(7)n
【分析】
Ⅱ.丙烯与足量氢气反应生成C,则C为,与溴的四氯化碳溶液反应生成A,则A为CH3CHBrCH2Br,与水发生加成反应生成B,则B为或,丙烯发生加聚反应生成D,则D为,据此分析;
【详解】(1)由D的球棍模型可知,D为异丁烷,其结构简式为(CH3)3CH;
(2)由球棍模型可知A为甲烷CH4,B为乙烯C2H4,C为乙烷C2H6,等质量的烃燃烧,CH4消耗氧气为;C2H4消耗氧气为;C2H6耗氧气为;则消耗O2物质的量最多的是CH4;
(3)由E的球棍模型可知,E为乙醇,乙醇发生催化氧化反应生成乙醛和水,化学方程式为;
(4)丙烯CH3CH=CH2与Br2的CCl4溶液发生加成反应,化学方程式为CH3CH=CH2+Br2→CH3CHBrCH2Br;
(5)B为或,含有的官能团为羟基;
(6)最长碳链上有6个C原子,支链为三个甲基,分别在2、4、4号碳上,名称为2,4,4-三甲基己烷;C中不同化学环境的氢原子有6种,所以其一氯代物有6种;
(7)
丙烯发生加聚反应生成高分子材料D,方程式:n。
47.(1) CH2=CH2 A、G (2) 加聚反应 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(3)2 (4)
(5) 催化剂、吸水剂 饱和碳酸钠溶液 吸收挥发出来的乙酸、降低乙酸乙酯在水中的溶解度
【分析】有机物A可用于衡量一个国家石油化工的发展水平,可知A为乙烯,乙烯与水发生加成反应生成B为乙醇,乙醇催化氧化生成D为乙醛,乙醛继续氧化生成E为乙酸,乙醇和乙酸发生酯化反应生成F为乙酸乙酯,乙醇可被强氧化剂酸性高锰酸钾直接氧化生成乙酸;乙烯发生加聚反应生成C为聚乙烯,乙烯与HCl发生加成反应生成H为氯乙烷,乙烯与氢气发生加成反应生成G为乙烷,乙烷与氯气光照条件下发生取代反应生成一氯乙烷,据此分析解答。
【详解】(1)由上述分析可知A为乙烯,结构简式为:CH2=CH2,由上述分析可知A、G仅含C、H两种元素属于烃类。
(2)乙烯发生加聚反应生成C为聚乙烯;B为乙醇,发生催化氧化生成乙醛,方程式为:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)B为乙醇,和钠反应的方程式为:2Na+2CH3CH2OH→2CH3CH2ONa+H2↑,则若制得1mol H2需要B的物质的量为2 mol。
(4)乙醇和乙酸发生酯化反应生成F为乙酸乙酯,反应方程式为:。
(5)i.试管甲中发生酯化反应,反应的化学方程式是,浓硫酸在此反应中的作用是催化剂、吸水剂;
ii.制备乙酸乙酯时常用饱和碳酸钠溶液处理生成的乙酸乙酯蒸气,目的是吸收挥发出来的乙酸,使之转化为乙酸钠溶于水中,溶解挥发出来的乙醇;降低乙酸乙酯在水中的溶解度,便于分层得到酯。
48.(1) 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O 放热 CH3CH2OH、CH3CHO 氮气
(2) 催化剂、吸水剂 防止倒吸 防暴沸 冷却后补加 CD 59.1
【分析】(1)将盛有乙醇的试管放入热水中给乙醇加热使其气化,然后向其中通入空气,空气将乙醇蒸气吹出并混合。在硬质玻璃管中,在Cu催化下,乙醇被氧化为乙醛,同时反应产生水,产生的乙醛被放入冷水的试管冷凝变为液体收集在试管a中,未反应完全的空气中的O2及N2等用排水的方法收集起来;
(2)乙醇与乙酸在浓硫酸催化下加热,发生酯化反应产生乙酸乙酯和水,生成的乙酸乙酯和水在该条件下又可以重新反应产生乙酸、乙醇,该反应为可逆反应,反应方程式为:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O。在该反应中浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂;为防止液体混合物加热发生爆沸现象,要加入碎瓷片;CH3COOH、CH3CH2OH、CH3COOCH2CH3的沸点都比较低,易挥发,为便于观察到乙酸乙酯的生成,同时避免倒吸现象的发生,导气管要通入到盛有饱和碳酸钠溶液的液面上。饱和碳酸钠溶液的作用是:溶解乙醇、反应消耗乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度。
【详解】(1)(1)①Cu与O2在加热时反应产生CuO,2Cu+O22CuO,反应产生的CuO在加热时能够氧化CH3CH2OH为乙醛CH3CHO,发生反应:CH3CH2OH+CuO CH3CHO+H2O,将两个方程式叠加,可得总反应方程式:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,可见Cu是该反应的催化剂,在反应过程中看到的现象是:铜网出现红色和黑色交替出现;
②在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明乙醇的催化氧化反应是放热反应;
③反应过程中乙醇不能完全被氧化,在降温时会被冷凝收集在试管a中;反应产生的乙醛沸点较高,在降温时也会被冷凝收集在试管a中,故试管a中收集到的有机物有乙醇和乙醛,它们的结构简式分别是CH3CH2OH、CH3CHO;
开始时向盛有热的乙醇的试管中通入的是空气,N2及未反应的O2、空气中的其它气体最后会经排水的方法收集在集气瓶中,故集气瓶中收集到的气体主要是氮气;
(2)①在该反应中浓硫酸的主要作用是作催化剂、吸水剂;
试管A中的导管不伸入液面下的原因是:乙醇及乙酸的沸点比较低,乙醇、乙酸都易溶于水,容易引起倒吸现象的发生;导气管在液面上,就可以避免倒吸现象的发生;
②乙醇与乙酸在浓硫酸催化下发生酯化反应产生乙酸乙酯和水,反应混合物都是液体,在加热条件下发生反应,容易引起爆沸,加入碎瓷片可以防止爆沸现象的发生;
若忘记加碎瓷片,应冷却后补加碎瓷片,再进行实验;
③A.反应产生的乙酸乙酯容易溶于苯中,使导气管中气体压强迅速减少,从而导致饱和碳酸钠溶液进入导气管,引起倒吸现象的发生,A不符合题意;
B.导气管伸入到饱和Na2CO3溶液的液面以下,乙醇、乙酸溶于水溶液,导致导气管中气体压强减少,饱和Na2CO3溶液经导气管进入到反应装置,引起倒吸,B不符合题意;
C.长颈漏斗下端伸入到饱和Na2CO3溶液的液面以下,乙醇、乙酸溶于水溶液,导致导气管中气体压强减少,饱和Na2CO3溶液会进入到长颈漏斗中。但由于长颈漏斗的容积比较大,可以盛装大量液体物质。当液体进入到长颈漏斗一定量时,试管中液面迅速下降,漏斗下端脱离液面,这时长颈漏斗中的液体又流回到试管中,因此可以避免倒吸现象的发生,C符合题意;
D.导气管下端安装一个多孔球泡,其既可以扩大物质的吸收面积,同时也会因其容积大,避免液体经多孔球泡流入到反应装置,从而可以避免倒吸现象的发生,D符合题意;
故合理选项是CD;
④3 g冰醋酸的物质的量是n(冰醋酸)==0.05 mol;4.6 g无水乙醇的物质的量为n(乙醇)==0.1 mol,冰醋酸与乙醇反应时物质的量的比是1:1,则乙醇过量,理论上反应产生的乙酸乙酯的物质的量应该以少量的冰醋酸为标准计算,n(乙酸乙酯)=n(冰醋酸)=0.05 mol,其质量为m(乙酸乙酯)=0.05 mol×88 g/mol=4.4 g,而实际产生了2.6 g乙酸乙酯,则该实验中乙酸乙酯的产率是×100%=59.1%。
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