Cl2是一种重要的化工原料,也是一种剧毒气体。某化学兴趣小组制备Cl2并探究Cl2相关性质的过程如下。回答下列问题:
(1)氯气的制备
①上图中仪器X的名称是_________________,若用KMnO4和浓HCl反应制备Cl2则发生反应的化学方程式为_______________________________________________________;
②欲用二氧化锰和浓盐酸制备纯净干燥的Cl2,仪器接口的连接顺序为_______________;(根据气流方向,按照小写字母顺序填写)。
(2)制备的氯气与Fe粉在硬质玻璃管G中的反应,需采取________反应条件,将反应后的硬质玻璃管中固体溶于稀盐酸,取少量溶解后的溶液,检测其中金属阳离子种类:
实验编号 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
① | 取少量待测液,滴加______溶液 | ____________ | 含有Fe2+ |
② | 取少量待测液,滴加______溶液 | ____________ | 含有Fe3+ |
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硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料。具有较强的还原性,可用于棉织物漂白后的脱氯剂,定量分析中的还原剂。易溶于水,不溶于乙醇。Na2S2O3•5H2O于40~45℃熔化,48℃分解。实验室中常用亚硫酸钠和硫磺制备Na2S2O3•5H2O。制备原理为:Na2SO3+S+5H2O═Na2S2O3•5H2O。某化学兴趣小组在实验室制备硫代硫酸钠晶体并探究其化学性质。
Ⅰ.实验室制取Na2S2O3•5H2O晶体的步骤如下:
①称取12.6 g Na2SO3于烧杯中,溶于80.0 mL水。
②另取4.0 g硫粉,用少许乙醇润湿后,加到上述溶液中。
③水浴加热(如图1所示,部分装置略去),微沸,反应约1小时后过滤。
④滤液在经过蒸发浓缩、冷却结晶后析出Na2S2O3•5H2O晶体。
⑤进行减压过滤(如图2所示)、乙醇洗涤并干燥。请回答:
(1)仪器B的名称是_____。
(2)步骤④在浓缩过程中不能蒸发过度,其原因是_____。步骤⑤如欲停止抽滤,应先将吸滤瓶支管上的橡皮管拔下,再关抽气泵,其原因是_____。
(3)洗涤时为尽可能避免产品损失应选用的试剂是_____。
A.水 B.乙醇 C.氢氧化钠溶液 D.稀盐酸
Ⅱ.设计以下实验流程探究Na2S2O3的某些化学性质
(4)实验①Na2S2O3溶液pH=8的原因是_____(用离子方程式表示)。
(5)写出实验②中发生的离子反应方程式_____。
Ⅲ.用Na2S2O3的溶液测定溶液中ClO2的物质的量浓度,可进行以下实验。
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100mL试样。
步骤2:量取V1 ML试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置30分钟(已知:ClO2+I﹣+H+—I2+Cl﹣+H2O 未配平)。
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL(已知:I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣)。
(6)滴定终点现象是_____。根据上述步骤计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为_____ mol/L(用含字母的代数式表示)。
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亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的防腐剂。某化学兴趣小组设计如图所示装置(省略夹持装置)制备NaNO2并探究其性质。
已知:①2NO+Na2O2=2NaNO2;
②NaNO2易被空气氧化,NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化为NO3-;
③HNO2为弱酸,室温下存在反应3HNO2=HNO3+2NO+H2O。
回答下列问题:
(1)装置E中盛放铜片的仪器名称是_____,检査装置E气密性的方法是_____。
(2)上述实验装置中,依次连接的合理顺序为h-_____。
(3)装置D中酸性KMnO4溶液的作用是_____(用离子方程式表示)。
(4)反应结束后,取适量产品溶于稀硫酸中,观察到的实验现象为_____。
(5)测定深水井中亚硝酸钠含量:取1000mL水样于锥形瓶中,立即加入50.00mL0.001mol/L酸性高锰酸钾溶液,充分反应后用0.001mol·L-1草酸钠溶液滴定剩余的高锰酸钾,终点时消耗草酸钠溶液115.00mL。则水中NaNO2的含量为_____mg·L-1。若所取样品在空气中放置时间过长,则测定结果_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
有关反应如下:
5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O;5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。
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二氧化氯是高效、低毒的消毒剂。已知:ClO2是极易溶于水的气体,实验室制备及性质探究装置如图所示。回答下列问题:
(1)装置B用于制备ClO2,同时还生成一种酸式盐,该反应的化学方程式为___________。装置C中滴有几滴淀粉溶液,反应时有蓝色岀现。淀粉的作用是______。
(2)装置C的导管靠近而不接触液面,其目的是________。
(3)用ClO2消毒自来水,其效果是同质量氯气的______倍(保留一位小数)。
(4)装置D用于吸收尾气,若反应的氧化产物是一种单质,且氧化剂与氧化产物的物质的量之比是2∶1,则还原产物的化学式是___________。
(5)若将装置C中的溶液改为Na2S溶液,通入ClO2后溶液无明显现象。由此可以产生两种假设:
假设a:ClO2与Na2S不反应。
假设b:ClO2与Na2S反应。
①你认为哪种假设正确,阐述原因:___________。
②请设计实验证明你的假设(仅用离子方程式表示):__________。
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过氧化碳酰胺[CO(NH2)2·H2O2]是一种与过氧化氢性质相似的固体氧化剂,因其具有价廉、安全、易于储存、使用方便等优点,被广泛应用于日用化工、食品、建筑、农业等领域。请回答下列问题:
I.过氧化碳酰胺的制备
实验室用尿素和双氧水制备过氧化碳酰胺的步骤如下:取5.0 mL 30% H2O2放入50 mL锥形瓶中,加入1.8 g尿素(H2O2与尿素的物质的量之比为3:2);将装有反应混合物的锥形瓶放入水浴锅中,水浴加热至60 °C,加热几分钟,得到一种澄清、透明的溶液;将溶液转移到大蒸发皿上,在60 °C恒温水浴锅上缓慢蒸发;溶液中缓慢析出针状晶体;当结晶完全后,将针状晶体用滤纸吸去水分,称重,得产品2.5 g。
已知:CO(NH2)2+H2O2=CO(NH2)2·H2O2。
(1)H2O2的电子式为________________________。
(2)水浴加热时温度控制在60 °C最好,其原因为___________________________。
(3)过氧化碳酰胺的产率为___________%(结果保留1位小数)。
II.过氧化碳酰胺的性质
称取0.50g过氧化碳酰胺于试管中,加5mL水溶解。
过氧化碳酰胺的鉴定反应步骤及现象如下:
在试管中加入5滴过氧化碳酰胺溶液、0.5 mL乙醚和2滴2 mol·L-1 H2SO4酸化,再加入2~3滴0.1 mol. L-1K2CrO4溶液.振荡试管,上层呈深蓝色,过氧化氢和重铬酸钾发生非氧化还原反应生成蓝色的CrO5,CrO5在乙醚中稳定,碳酰胺[CO(NH2)2]不和重铬酸钾反应,下层呈绿色,CrO5在水中不稳定,易分解生成Cr(OH)2+和O2。
(4)检验O3可用CrO3与O3反应,得蓝色晶体CrO5:CrO3+O3 →CrO5(未配平),则该反应中氧化剂与还原剂的个数比为_____________。
(5)CrO5在水中分解的离子方程式为_______________。
III.过氧化碳酰胺中活性氧含量的测定(以过氧化氢中氧原子的质量分数计)
准确称量7.5200 g产品,配制成100 mL溶液,用移液管移取10.00 mL溶液于250 mL锥形瓶中,加人适量水和硫酸,用0.1000mol·L-1的酸性高锰酸钾标准溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.00mL。.
(6)配制100mL过氧化碳酰胺溶液所用到的玻璃仪器有____________,判断滴定至终点的现象为___________________,过氧化碳酰胺中活性氧含量为_____________(结果保留1位小数)。
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亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的防腐剂。某化学兴趣小组设计如图所示装置(省略夹持装置)制备NaNO2并探究其性质。
已知:①2NO+Na2O2=2NaNO2;
②NaNO2易被空气氧化,NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化为NO3-;
③HNO2为弱酸,室温下存在反应3HNO2=HNO3+2NO+H2O。
回答下列问题:
(1)装置E中盛放铜片的仪器名称是_____,检査装置E气密性的方法是_____。
(2)上述实验装置中,依次连接的合理顺序为h-_____。
(3)装置D中酸性KMnO4溶液的作用是_____(用离子方程式表示)。
(4)反应结束后,取适量产品溶于稀硫酸中,观察到的实验现象为_____。
(5)测定深水井中亚硝酸钠含量:取1000mL水样于锥形瓶中,立即加入50.00mL0.001mol/L酸性高锰酸钾溶液,充分反应后用0.001mol·L-1草酸钠溶液滴定剩余的高锰酸钾,终点时消耗草酸钠溶液115.00mL。则水中NaNO2的含量为_____mg·L-1。若所取样品在空气中放置时间过长,则测定结果_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
有关反应如下:
5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O;5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。
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碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①A中盛装氢氧化钠溶液的仪器名称为______________,制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为_______________________(按气流方向,用小写字母表示)。
若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO−与ClO3−的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________。
②制备水合肼时,应将___________滴到到另一种溶液中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且该溶液应该________滴加。(填“快速”或“不宜过快”)
(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3−,该过程的离子方程式为______________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是______________
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c.用0.2100mol·L−1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00mL。
①M为____________(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为_______________。
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碘量法测定废水中硫化物的实验装置如图所示。
Ⅰ.取样、吹气、固硫
按右图连接好装置,检查气密性。取足量的醋酸锌吸收液于两支吸收管中,取100mL水样于反应器中,通入氮气一段时间后,向反应器中加入10mL盐酸,加热,反应后继续通入氮气。
已知:废水中的硫化物在酸性条件下易转化为剧毒的硫化氢,醋酸锌可用于完全吸收硫化氢生成硫化锌沉淀。回答下列问题:
(1)图中反应器的名称是________,反应后继续通入氮气的目的是________,反应器加热温度不能高于的原因是________。
Ⅱ.滴定、分析
关闭氮气后,往两支吸收管中各加入的碘标准溶液50mL(过量),静置。加入淀粉指示液,用
的硫代硫酸钠标准溶液对两支吸收管中的液体进行滴定,共消耗
,溶液
。
(2)加入碘标准溶液时吸收管中发生反应的化学方程式为________。
(3)滴定终点的现象为________。
(4)废水中硫的含量为________。若只使用一支吸收管,可能致测定结果偏________(填“高”或“低”。)
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兴趣小组在实验室用制备的氯气与一氧化氮在常温常压下合成亚硝酰氯。
【查阅资料】 亚硝酰氯(NOCl,熔点:-64.5 ℃,沸点:-5.5 ℃) 是一种黄色气体,液体状态呈红褐色,遇水易水解。可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。对眼睛、皮肤和粘膜有强烈刺激性,具有类似氯气和氮氧化物的毒作用。冰水中加入NaCl可降低温度。
【原料制备】 在实验室分别制备原料气NO和Cl2。
(1)用如下装置制备纯净干燥的气体,请补充下表中各仪器中的试剂。
原料制备 | 装置Ⅰ | 装置Ⅰ | 装置Ⅱ |
烧瓶中 | 分液漏斗中 | ||
制备纯净Cl2 | MnO2 | ①__________ | ②______ |
制备纯净NO | Cu | ③_______ | ④_________ |
【合成亚硝酰氯】 利用制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示:
(2)装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是___________________。
(3)装置连顺序为 a→_______________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
(4)装置Ⅴ的作用是___________________________________。
(5)装置Ⅸ在实验时,预期观察到的现象是__________________________________________。
(6)装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为________________________。
【拓展学习】
(7)查阅资料,得知配制王水(浓硝酸与浓盐酸的混酸) 时会生成亚硝酰氯和氯气,该反应的化学方程式为__________________________________。
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某同学在实验室制备SO2并对SO2的性质进行了探究。回答下列问题:
(1)制备SO2
①实验室中通常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2气体。二氧化硫的发生装置可以选择上图中的_______,反应的化学方程式为____________。
②欲收集一瓶干燥的二氧化硫,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→_____________(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)探究SO2的性质,用下图所示装置进行实验。
①实验过程中观察到装置A、B有如下现象:A中无变化,B中红色褪去。由此得出的实验结论是___________________。
②装置C、D中发生的现象分别是______________________、_____________________,这些现象分别说明SO2具有的性质是___________和__________;装置D中发生反应的离子方程式为_____________。
③装置E中含酚酞的NaOH溶液逐渐褪色,此实验现象有两种解释:一是由于SO2有漂白性;二是由于SO2溶于水后显酸性。请设计实验加以验证:___________。
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