已知某混合金属粉末,除铝外还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;1 mol·L-1硫酸、2 mol·L-1硝酸、2 mol·L-1 NaOH溶液、20% KSCN溶液。
完成以下实验探究过程:
(1)提出假设:
假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有__________元素;
假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有__________元素;
假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。
(2)设计实验方案
基于假设3,设计出实验方案
(3)实验过程
根据(2)的实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。
编号 |
实验操作 |
预期现象和结论 |
① |
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② |
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③ |
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④ |
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(12分)丁烷在一定条件下裂解可按两种方式进行:
C4H10C2H6+C2H4, C4H10
CH4+C3H6。
下图是某化学兴趣小组进行丁烷裂解的实验流程。(注:CuO能将烃氧化成CO2和H2O,G后面装置与答题无关,省略)
按上图连好装置后,需进行的实验操作有:①给D、 G装置加热;②检查整套装置的气密性;③排出装置中的空气等 ……
⑴这三步操作的先后顺序依次是____ ▲_____。
⑵氧化铝的作用是___ ▲_,写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式 ▲
⑶B装置所起的作用是____________ ▲______。
⑷若对E装置中的混合物(溴水足量),再按以下流程实验:
①操作I、操作II分别是▲、 ▲
②已知D的氢核磁共振谱图上只有一种峰,则D的结构简式 ▲
③Na2SO3溶液的作用是 ▲
(5)假定丁烷完全裂解,当(E+F)装置的总质量比反应前增加了0.7 g, G装置的质量减少了1.76 g,则丁烷的裂解产物中甲烷和乙烷的物质的量之比n (CH4) : n (C2H6) =___▲___(假定流经D、G装置中的气体能完全反应)
.(9分)Ⅰ:选择一种试剂鉴别下列各组物质,将所选试剂的化学式或名称写在横线上:
①苯、甲苯 ▲②苯、硝基苯、乙醇 ▲
③苯酚溶液、己烯、己烷、醋酸溶液 ▲
Ⅱ:为了探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子的活泼性,甲、乙两位同学分别设计如下甲、乙两方案。
方案甲:
实验1:取少量无水乙醚于试管中,加入少量金属钠。
实验2:各取3mL无水乙醚于试管中,分别加入少量等物质的量的苯酚和乙醇,再投入大小相同的钠块。
方案乙:
各取少量等物质的苯酚和乙醇于试管中,均在60℃的水浴加热,待苯酚熔化后,各放入相同大小的一小块金属钠。(已知:苯酚的密度为1.07g/mL)
(1)方案甲设计实验1的目的是 ▲。
(2)方案乙中观察到:在乙醇中,钠很快与乙醇反应产生气体,溶液保持澄清;在苯酚中,钠块表面有少量气泡,且表面产生白色悬浮物,最后白色悬浮物充满苯酚熔融液。
①实验中观察到的白色悬浮物为 ▲;
②苯酚熔融液与钠的反应速率不如无水乙醇与钠的反应快,其可能原因有______▲______、_______▲______。
(14分)某探究小组的同学设计实验探究铁与水蒸气的反应,并探究反应后生成物的一系列性质。
(1)右图为铁与水蒸气反应的实验装置,实验前应先进行的操作是________________
__________________。
(2)图I为产生水蒸气的装置,图II为铁与水蒸气反应的装置,写出硬质玻璃管B内所发生反应的化学方程式______________________________________。
(3)为了验证硬质玻璃管B中反应后的气体产物是H2,还需从下图中选择必要的仪器和药品,设计出一套装置,其连接顺序为:a连_______,_______连_______,_______连________。(填下列装置的接口字母)
(4)反应后,将图II装置中硬质玻璃管B内的全部固体置于试管中,加入60mL1mol/L的稀盐酸,固体恰好完全溶解,再滴加KSCN溶液,发现溶液不显血红色,写出此过程中所有可能发生反应的离子方程式____________、_________________________、________________________。反应前硬质玻璃管B中加入Fe粉的质量为__________g.
Na2SO3固体在实验室中长期保存易变质。
(1)实验室中欲检验Na2SO3固体样品是否已经变质,最简单的方法为。
(2)选用以下装置和药品,通过测定生成SO2的质量,可计算m1 gNa2SO3固体样品的纯度。
反应原理:H2SO4(浓)+Na2SO3Na2SO4+SO2↑+H2O
供选用的药品:①浓硫酸②浓硝酸③碱石灰④氮气
供选用的装置如下(同一装置可重复选用),将所选仪器按连接顺序从左至右依次填入下表,并填入仪器中对应所加的试剂(不用填A装置中的药品;根据需要填写,可不填满)。
实验装置(填字母) |
D |
C |
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装置中所盛药品(填序号) |
④ |
(3)实验结束后,若测得A装置质量减少了m2 g,B装置增重了m3 g,上表中已知的C装置增重了m4 g,则该Na2SO3固体样品的纯度为。
为证明Fe3+具有较强的氧化性,甲同学做了如下实验:将Cu片放入Fe(NO3)3溶液中,观察到Cu片逐渐溶解,溶液由黄色变为蓝绿色,由此甲同学得到Fe3+具有较强氧化性的结论。
乙同学提出了不同的看法:“Fe(NO3)3溶液具有酸性,在此酸性条件下NO3-也能氧
化Cu”,并设计实验进行探究。
已知:
水解反应 |
平衡常数(K) |
Fe3+ + 3H2O ![]() |
7.9 × 10-4 |
Fe2+ + 2H2O ![]() |
3.2 × 10-10 |
Cu2+ + 2H2O ![]() |
3.2 × 10-7 |
请回答:
(1)稀硝酸和Cu反应的化学方程式为。
(2)请利用所提供的试剂,帮助乙同学完成实验方案设计。
试剂:0.5mol/L Fe(NO3)3溶液、Cu片、精密pH试纸(0.5~5.0)、稀硝酸
方案:
(3)丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案,并在实验过程中用pH计监测溶液pH
的变化,实验记录如下。
实验内容 |
实验现象 |
甲同学的实验方案 |
溶液逐渐变成蓝绿色, pH略有上升 |
乙同学的实验方案 |
无明显现象,pH没有明显变化。 |
①根据实验现象写出发生反应的离子方程式:。
②导致实验过程中溶液pH略有上升的可能原因是
(4)请你设计更简便可行的实验方案,帮助甲同学达到实验目的: