(10分) 二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂,常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体,易溶于水,易与碱液反应,其性质非常不稳定,温度过高、二氧化氯的水溶液质量分数高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小组设计下图所示实验装置制备ClO2。
现称取12.25gKClO3和9g草酸(H2C2O4)放入烧瓶中,然后再加入足量的稀硫酸,水浴加热。
回答下列问题:
(1)已知反应后的产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐,该反应的化学方程式为 。
(2)在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃,然后停止加热,并使其保持在60℃~
80℃之间。这样操作的目的是 ,
图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是 。
(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯,其中最好盛放 (填序号)。
a. 50mL 60℃的温水 b. 50mL冰水 c. 50mL饱和食盐水 d. 50mL NaOH溶液
(4)本实验所制得的二氧化氯水溶液质量分数约为 。(小数点后保留两位)
(5)二氧化氯可迅速氧化硫化物,以除去有机硫产生的臭味,改善水产养殖水体的水质。取适量二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中,再向其中加入少量氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成。硫化氢溶液与二氧化氯发生反应的离子方程式为 。
今有一混合物的水溶液,只可能含有以下离子中的若干种:K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl-、CO32—、SO42—,现取两份100 mL溶液进行如下实验:
①第一份加过量NaOH溶液加热后,只收集到气体0.02 mol,无沉淀生成,同时得到溶液甲。
②在甲溶液中通入过量CO2,生成白色沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧,质量为1.02 g。
③第二份加足量BaCl2溶液后,得白色沉淀,沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后,质量为11.65 g。
根据上述实验回答:
(1)一定不存在的离子是 。
(2)试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度(可不填满):
(3)试确定K+是否存在 (填“是”或“否”),判断的理由是 。
实验室用如下图所示装置验证苯与溴反应的产物以及反应类型。
(1)由分液漏斗往烧瓶中滴加苯与溴的混合液时,反应很剧烈,可明显观察到烧瓶中充满了______________色气体。反应方程式: ;
(2)洗气瓶中产生的现象是: ,四氯化碳的作用是: ,如果省略洗气瓶, (填“能”或“不能”得到正确结论;
(3)则烧杯中产生的现象: ,说明苯与溴的反应是 反应;
(4)用离子方程式表示除去溴苯中溶解的溴: 。
实验室制备1,2-二溴乙烷(无色液体,熔点9℃,密度2.2g·cm-3)的反应原理如下:
用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示:
(1)在此制备实验中,下列说法正确的是
a.为使A受热均匀,应采取水浴加热
b.A中乙醇与浓硫酸的最佳体积比为3:1
c.B可以指示后续装置中是否发生堵塞
d.C的目的是吸收反应中可能生成的酸性气体
e.D应用冷水冷却,但又不能过度冷却(如用冰水)
(2)判断该制备反应已经结束的最简单方法是
(3)若产物中有少量未反应的Br2,最好用 洗涤除去;振荡后静置,产物应在 层(填“上”、“下”);
(4)实验中乙醇的用量超出理论值,其原因可能是 (任写一种)
(16分)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计] 控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验:
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)
实验编号 |
实验目的 |
T/K |
pH |
c/10-3 mol·L-1 |
|
H2O2 |
Fe2+ |
||||
① |
为以下实验作参照 |
298 |
3 |
6.0 |
0.30 |
② |
探究温度对降解反应速率的影响 |
3 |
|||
③ |
298 |
10 |
6.0 |
0.30 |
[数据处理] 实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如上图
(2)请根据上图实验①曲线,计算降解反应50~150 s内的反应速率:v(p-CP)=_______mol·L-1·s-1;
[解释与结论]
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但后续研究表明:温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_____________;
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,反应 (填“能”或“不能”)进行;
[思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法: 。
(18分)下图为两套实验装置。
(1)写出下列仪器的名称:
① ;② 。
(2)仪器①~④中,使用时必须检查是否漏水的有 。(填序号)
(3)若利用装置I制取蒸馏水,还缺少的仪器是 ,将仪器补充完整后进行实验,冷却水从 口进。
(4)现需配制1.0 mol·L-1的NaOH溶液240mL,其中装置II是某同学配制此溶液时转移操作的示意图,图中有两处错误分别是 、 。
(5)配制溶液时,一般可以分为以下几个步骤:
①称量②计算③溶解④倒转摇匀⑤转移⑥洗涤⑦定容⑧冷却
其正确的操作顺序为_____________________。
(6)某同学欲称量一定量的NaOH固体,他先用托盘天平称量烧杯的质量,天平平衡后的状态如图。烧杯的实际质量为_________g,该同学应称量_________g NaOH。
(7)在配制过程中,如果其他操作都是正确的,下列操作会引起浓度偏高的是__________。
①没有洗涤烧杯和玻璃棒
②转移溶液时不慎有少量溶液洒到容量瓶外面
③容量瓶不干燥,含有少量蒸馏水
④定容时俯视刻度线
⑤定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线,再补加少量蒸馏水至刻度线