某研究小组进行与NH3有关的系列实验。
(1)从下图中挑选所需仪器,画出制取干燥NH3的装置简图(添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管,固定装置和尾气处理装置不用画),并标明所用试剂。
(2)将NH3通入溴水中,有N2生成,反应的化学方程式为____________________。
(3)为验证“同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”,该小组同学设计了如右图所示的装置,图中B管的容积是A管的2倍,活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭(固定装置和尾气处理装置略);HCl和NH3均不溶于石蜡油,也不与之反应;装置气密性好。
①在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是________________。控制活塞K4、K5,调节C,使B管充满与A管同压的干燥NH3。
②缓缓开启K3,A管中的现象是___________________。要达到实验目的,当反应完成并恢复到室温时,B管中预期的现象是____________________;若观察不到预期现象,主要原因是____________________________________。
某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入MgSO4溶液中得到白色沉淀。甲同学认为两者反应只生成MgCO3一种沉淀;乙同学认为这两者相互促进水解,只生成Mg(OH)2一种沉淀;丙同学认为生成MgCO3和Mg(OH)2两种沉淀。(查阅资料知:MgCO3和Mg(OH)2均不带结晶水)
(1)按照乙同学的理解Na2CO3溶液和MgSO4溶液反应的化学反应方程式为_______;
在探究沉淀物成分前,须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作为①过滤②洗涤③干燥。
(2)请用下图所示装置,选择合适的实验装置和必要的试剂,证明沉淀物中只有碳酸镁。
各装置连接顺序为__________________(用装置编号表示);
②装置C中装有试剂的名称是______________;
③能证明生成物中只有MgCO3的实验现象是_______。
(3)若Mg(OH)2和MgCO3两者都有,可通过下列所示装置的连接,进行定量分析来测定其组成。
实验结束时通入过量的空气的作用________________。
A装置和E装置的共同作用是__________________________。
实验过程中测定的数据有:W1:样品的质量,W2:反应后装置B中残渣的质量,W3:反应生成水的质量,W4:反应生成二氧化碳的质量,为了测定其组成,至少需要其中个数据,请将可能的组合填入下表中(每个空格中填一种组合,至少填5个)。
【化学—选修2化学与技术】(15分)
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2+、Fe3+)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知:金属离子浓度为1 mol·L-1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】
请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:______________。为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。
(14分)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下:
已知:主反应:2Na2CO3 (aq) + 3H2O2 (aq) 2Na2CO3·3H2O2 (s) ΔH < 0
副反应:2H2O2 = 2H2O + O2↑
50℃时2Na2CO3·3H2O2 (s) 开始分解
请回答下列问题:
(1)步骤①的关键是控制温度,原因是, 其措施有_______、_________和_________。
(2)在滤液X中加入适量NaCl固体可析出过碳酸钠,原因是_________________。
(3)步骤③中选用无水乙醇洗涤产品的目的是。
(4)下列物质中,会引起过碳酸钠失效的有。
A.NaHCO3 | B.MnO2 | C.Na2SiO3 | D.Na2SO3 |
(5)过碳酸钠产品中往往含有少量碳酸钠,可用重量法测定过碳酸钠的质量分数;其操作步骤:取样品溶解→加入BaCl2溶液→过滤→洗涤→干燥→称量。需要直接测定的物理量有:样品的质量m1g、沉淀的质量m2g(用字母表示并注明其含义)。产品中过碳酸钠质量分数的表达式为:。
二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。制备ClO2的方法有多种。
(1)纤维素还原法制ClO2。其原理是:纤维素水解得到的最终产物A与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式:其流程如下:□(A)+□NaClO3+□H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______
(2)电解食盐水制取ClO2 ,其流程如下:
①粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。除杂操作时,往粗盐水中加入试剂的顺序依次为__________(填化学式),充分反应后将沉淀一并滤去,再加入盐酸。
②食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸在发生器中反应生成ClO2 ,写出发生器中生成ClO2的化学方程式____________________。
③上述流程中,可循环利用的物质有__________;按照绿色化学原则,电解槽阴极产生的气体与方框中物质的物质的量之比为________时,原子的利用率为100%。
(3)实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料制备ClO2的流程下如下:
已知:(I)A气体在标准状况下的密度为0.089g/L;
(Ⅱ)气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
①电解时,发生反应的化学方程式为。
②NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比为1∶6混合,在溶液中恰好反应生成ClO2,该反应的离子方程式为。
Na2S2O3可用作照相的定影剂等。已知Na2S2O3的某些性质如下:
(Ⅰ)S2O32-能被I2氧化为S4O62-;
(Ⅱ)酸性条件下S2O32-迅速分解为S和SO2;
(Ⅲ)向Na2S2O3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3;所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模仿生成过程。
实验步骤:
(1)仪器组装完成后,,则整个装置气密性良好。装置D的作用是,装置E中溶液的作用是。
(2)先向C中烧瓶加入Na2S2O3和Na2S混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(3)等Na2S2O3和Na2S完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。
(4)为验证产品中含有硫酸盐,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。
实验步骤 |
预期现象或结论 |
步骤1:取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中 |
固体完全溶解得无色澄清溶液 |
步骤2:加入过量盐酸 |
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步骤3:静置后取上清液,加入BaCl2溶液 |
(5)利用KMnO4标准溶液可以定量测定硫代硫酸钠试剂的纯度,步骤为:
①溶液配制:称取1.0g Na2S2O3试样,用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解,最终定容至100mL。
②滴定:取10.00mL0.01mol·L-1 KMnO4标准溶液,加硫酸酸化,再加过量KI溶液。写出该反应的离子反应:
③往步骤②所得溶液加入某指示剂,用Na2S2O3滴定至终点(2S2O32- +I2S4O62- +2I-),记录Na2S2O3溶液用量,滴定3次。指示剂最好选用,本次滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外,还有。
④若3次滴定Na2S2O3溶液的平均用量为12.00mL,则样品的纯度为。