硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”,又称为“海波”,易溶于水,难溶于乙醇,加热,遇酸均易分解。某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图所示,请回答下列问题。
实验具体操作:
Ⅰ.开启分液漏斗,使浓硫酸慢慢滴下,适当调节分液漏斗的滴速,使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,至微沸。
Ⅱ.直至出现的浑浊不再消失,并控制溶液的pH接近7时,停止通SO2气体。
(1)仪器A的名称为______;B中多孔球泡的作用是______;装置C的作用是______。
(2)为了保证硫代硫酸钠的产量,装置B中溶液pH不能小于7,请用离子方程式解释原因______。
(3)为了尽可能得到较纯的Na2S2O3溶液,三颈烧瓶B中Na2S和Na2CO3的物质的量投料比应该为______。
(4)所得产品中常含有硫酸钠杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液等
实验步骤 | 现象 |
①取少量样品,加入除氧蒸馏水 | ②固体完全溶解得无色澄清溶液 |
③ ______ | ④有乳黄色沉淀, ______ |
⑤静置,取上层清液 ______ | ⑥ ______ |
(5)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水配制成100 mL溶液。
②滴定:取0.00950mol•L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+═3I2+2Cr3++7H2O.然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-═S4O62-+2I-.加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液______,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为______%(保留1位小数)。
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向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液(pH=2)中加入过量铁粉,振荡后静置,溶液先呈浅绿色,后逐渐呈棕黄色,试管底部仍存在黑色固体,过程中无气体生成。实验小组同学针对该实验现象进行了如下探究。
Ⅰ.探究Fe2+产生的原因。
(1)提出猜想:Fe2+可能是Fe与________或________反应的产物。(均填化学式)
(2)实验探究:在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉,再加入不同的液体试剂,5 min后取上层清液,分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液。
液体试剂 | 加入铁氰化 | |
钾溶液 | ||
1号试管 | 2 mL 0.1 mol·L-1 | |
AgNO3溶液 | 无蓝色沉淀 | |
2号试管 | 硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1______溶液(pH=2) | 蓝色沉淀 |
①2号试管中所用的试剂为_________。
②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1 AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为_______。
③小组同学继续进行实验,证明了由2号试管得出的结论正确。实验如下:取100 mL 0.1 mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2),加入铁粉并搅拌,分别插入pH传感器和NO传感器(传感器可检测离子浓度),得到图甲、图乙,其中pH传感器测得的图示为________(填“图甲”或“图乙”)。
④实验测得2号试管中有NH4+生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为__________。
Ⅱ.探究Fe3+产生的原因。
查阅资料可知,反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2+被Ag+氧化了。小组同学设计了不同的实验方案对此进行验证。
(3)方案一:取出少量黑色固体,洗涤后,______(填操作和现象),证明黑色固体中有Ag。
(4)方案二:按下图连接装置,一段时间后取出左侧烧杯中的溶液,加入KSCN溶液,溶液变红。该实验现象________(填“能”或“不能”)证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为________。
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亚硝酸钠被称为工业盐,在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水、和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示。
已知:室温下,①2NO+Na2O2=2NaNO2
②酸性条件下,NO或NO2—都能与MnO4—反应生成NO3—和Mn2+,5 NO2— + 2MnO4—+ 6H+= 5NO3—+ 2Mn2++ 3H2O
(1)A中观察到的现象__________________________。
(2)装置B中反应的离子方程式有____________________,_____________________。
(3)装置C的作用:____________________,装置F的作用:___________________。
(4)若无装置D,则E中产物除亚硝酸钠外还含有副产物__________________。(填化学式)
(5)NaNO2有像食盐一样的咸味,但能引起中毒。已知亚硝酸钠能发生如下反应:2NaNO2+4HI=2NO+I2+2NaI+2H2O,根据上述反应,可以用试剂和生活中常见的物质进行实验,以鉴别亚硝酸钠和食盐。进行实验时,必须选用的物质有__________________。
A.自来水 B.碘化钾淀粉试液 C.淀粉 D.白糖 E.食醋 F.白酒
(6)充分反应后,某同学设计实验对E中NaNO2的含量进行检测。称取E中固体2g,完全溶解配制成溶液100 mL,取出25 mL溶液用0.100 mol/L酸性KMnO4溶液进行滴定(杂质不与KMnO4反应),消耗KMnO4溶液20mL,求样品中亚硝酸钠的质量分数(只列式,不用化简,不用计算,已知:NaNO2摩尔质量69g/mol)____________________________。
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亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂,其沸点为-5.5℃,易水解。已知:AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,AgNO2+HNO3=AgNO3 +HNO2,某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度,相关实验装置如图所示。
(1)制备Cl2的发生装置可以选用___________(填字母代号)装置,发生反应的离子方程式为___________。
(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择合适的装置,其连接顺序为 a→________________(按气流方向,用小写字母表示)。
(3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯:
①实验室也可用 B 装置制备 NO , X装置的优点为___________________________________。
②检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开K3,通入一段时间气体,其目的是____________,然后进行其他操作,当Z中有一定量液体生成时,停止实验。
(4)已知:ClNO 与H2O反应生成HNO2和 HCl。
①设计实验证明 HNO2是弱酸:_____________。(仅提供的试剂:1 mol•L-1盐酸、 1 mol•L-1HNO2溶液、 NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸)。
②通过以下实验测定ClNO样品的纯度。取Z中所得液体m g 溶于水,配制成250 mL 溶液;取出25.00 mL样品溶于锥形瓶中,以K2CrO4溶液为指示剂,用c mol•L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为20.00mL。滴定终点的现象是__________,亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为_________。(已知: Ag2CrO4为砖红色固体; Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1×10-12)
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铜在生活中有广泛的应用。CuCl2和CuCl是两种常见的盐,广泛应用于工业生产。
I. CuCl2固体遇水易水解。实验室用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气,并与粗铜(含杂质铁)反应制备氯化铜(铁架台、铁夹及酒精灯省略)。
(1)写出装置A中,发生反应的化学反应方程式:____,装置C的作用是____
(2)完成上述实验,按气流方向连接各仪器接口的顺序是a→___。(每种仪器限使用一次)
(3)上述D装置的作用是____
Ⅱ. CuCl是应用广泛的有机合成催化剂,可采取不同方法制取。CuCl晶体呈白色,露置于潮湿空气中易被氧化。
方法一:向上述制得的氯化铜溶液中通入SO2,加热一段时间即可制得CuCl,写出该反应的离子方程式:___。
方法二:铜粉还原CuSO4溶液
已知:CuCl难溶于水和乙醇,在水溶液中存在平衡:CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3]2-(无色溶液)。
(1)①中,“加热”温度不宜过高和过低,目的是___,当观察到__现象,即表明反应已经完全。
(2)②中,加入大量水的作用是___。(从平衡角度解释)
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高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型,高效、多功能绿色水处理剂,可通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备。已知:①KClO在较高温度下发生歧化反应生成KClO3;
②K2FeO4具有下列性质:可溶于水、微溶于浓KOH溶液;在强碱性溶液中比较稳定;在Fe3+催化作用下发生分解,在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
如图所示是实验室模拟工业制备KClO溶液装置。
(1)B装置的作用为___。
(2)反应时需将C装置置于冷水浴中,其原因为__。
(3)制备K2FeO4时,不能将碱性的KClO溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中,其原因是__,制备K2FeO4的离子方程式:___。
(4)工业上常用废铁屑为原料制备Fe(NO3)3溶液,溶液中可能含有Fe2+,检验Fe2+所需试剂名称___,其反应原理为___(用离子方程式表示)。
(5)工业上用“间接碘量法”测定高铁酸钾的纯度:用碱性KI溶液溶解1.00gK2FeO4样品,调节pH使高铁酸根全部被还原成亚铁离子,再调节pH为3~4,用1.0mol/L的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),淀粉作指示剂,
装有Na2S2O3标准溶液的滴定管起始和终点读数如图所示:
①消耗Na2S2O3标准溶液的体积为___mL。
②原样品中高铁酸钾的质量分数为__。[M(K2FeO4)=198g/mol]
③若在配制Na2S2O3标准溶液的过程中定容时俯视刻度线,则导致所测高铁酸钾的质量分数__(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:____。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是____。
②将下列实验操作步骤正确排序____(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。
a.点燃酒精灯,加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A
f.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=____(列式表示)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为____(填标号)。C、D有气泡,并可观察到的现象分别为____。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式____。
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苯甲醛是一种重要的化工原料,某小组同学利用如图所示实验装置(夹持装置已略去)制备苯甲醛。
已知有机物的相关数据如下表所示:
有机物 | 沸点℃ | 密度为g/cm3 | 相对分子质量 | 溶解性 |
苯甲醛 | 178.1 | 1.04 | 106 | 微溶于水,易溶于乙醇、醚和卤代烃 |
苯甲醇 | 205.7 | 1.04 | 108 | 微溶于水,易溶于乙醇、醚和卤代烃 |
二氯甲烷 | 39.8 | 1.33 | 难溶于水,易溶于有机溶剂 |
实验步骤:
①向容积为500mL的三颈烧瓶加入90.0mL质量分数为5%的次氯酸钠溶液(稍过量),调节溶液的pH为9-10后,加入3.0mL苯甲醇、75.0mL二氯甲烷,不断搅拌。
②充分反应后,用二氯甲烷萃取水相3次,并将有机相合并。
③向所得有机相中加入无水硫酸镁,过滤,得到有机混合物。
④蒸馏有机混合物,得到2.08g苯甲醛产品。
请回答下列问题:
(1)仪器b的名称为______,搅拌器的作用是______。
(2)苯甲醇与NaClO反应的化学方程式为_______。
(3)步骤①中,投料时,次氯酸钠不能过量太多,原因是____;步骤③中加入无水硫酸镁,若省略该操作, 可能造成的后果是______。
(4)步骤②中,应选用的实验装置是___(填序号),该操作中分离出有机相的具体操作方法是___。
(5)步骤④中,蒸馏温度应控制在_______左右。
(6)本实验中,苯甲醛的产率为________(保留到小数点后一位)。
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化学实验的一体化是未来化学演示实验设计的方向,它可集中解决化学实验中药品消耗量大、耗时多、污染大等系列问题。下图是二氧化硫的制备与性质的一体化实验装置图。
其中硫酸浓度为70%,C、D、E处分别是用Na2S溶液、紫色石蕊试液、酸性高锰酸钾溶液浸过的滤纸,按图示搭好实验装置,实验开始时由分液漏斗滴入浓硫酸即可。回答下列问题:
(1)实验室制备二氧化硫气体的化学方程式为_______。
(2)图中C、D处的实验现象分别为_______、_______。
(3)A处起始不加热,现象为_______,待全部实验结束后,用酒精灯加热,现象为_______。
(4)图中倒置漏斗的作用是_______,烧杯中NaOH溶液的作用是_______。
(5)写出E处反应的离子方程式_______。
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某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。
(查阅资料)
物质 | BaSO4 | BaCO3 | AgI | AgCl |
溶解度/g(20℃) | 2.4×10-4 | 1.4×10-3 | 3.0×10-7 | 1.5×10-4 |
(实验探究)
(一)探究BaCO3和BaSO4之间的转化,实验操作如下所示:
试剂A | 试剂B | 试剂C | 加入盐酸后的现象 | |
实验Ⅰ | ||||
实验Ⅱ | BaCl2 | |||
Na2CO3 | Na2SO4 | …… | ||
Na2SO4 | Na2CO3 | 有少量气泡产生,沉淀部分溶解 |
(1)实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入稀盐酸后,__________。
(2)实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是_________。
(3)实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:___________。
(二)探究AgCl和AgI之间的转化。
(4)实验Ⅲ:证明AgCl转化为AgI。
甲溶液可以是______(填字母代号)。
a AgNO3溶液 b NaCl溶液 c KI溶液
(5)实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。
装置 | 步骤 | 电压表读数 |
| ||
ⅰ.按图连接装置并加入试剂,闭合K | a | |
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全 | b | |
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl(s) | c | |
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量的NaCl(s) | a |
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
①查阅有关资料可知,Ag+可氧化I-,但AgNO3溶液与KI溶液混合总是得到AgI沉淀,原因是氧化还原反应速率__________(填“大于”或“小于”)沉淀反应速率。设计(-)石墨(s)[I-(aq)//Ag+(aq)]石墨(s)(+)原电池(使用盐桥阻断Ag+与I-的相互接触)如上图所示,则该原电池总反应的离子方程式为________。
②结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:__________。
③实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是_________。
(实验结论)溶解度小的沉淀容易转化为溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化溶解度较大的沉淀越难实现。
高三化学实验题困难题查看答案及解析