(12分)某探究学习小组的同学学习氨的性质以后,为了探究氨气的某些性质,设计并进行了以下实验:
(Ⅰ)NH3的制取及收集
1.写出实验制取氨气的化学方程式 ;
2.收集氨气的方法是 。
(II)HCl的制取及收集
实验室通常以反应:2NaCl(晶体)+H2SO4(浓)Na2SO4 + 2HCl↑ 为原理来制取少量HCl气体,试据此分析并回答下列问题:
1.实验室制取HCl气体可选择下列装置中的
A.实验室制氧气的装置 | B.实验室制氢气的装置 |
C.实验室制二氧化碳的装置 | D.实验室制氯气的装置 |
(III)验证氨气部分性质的探究实验:
为了同时进行氨气溶于水以及氨气与HCl的反应的探究,同学们积极思考并设计了如下的实验装置图。首先在甲、乙两个干燥的圆底烧瓶中分别收集满了NH3和HCl气体,然后再按如下图所示连接好各个装置(活塞a和b均处于关闭状态),并按以下步骤进行实验:
1.先挤压胶头滴管再打开活塞b,请你预测此时乙中可能观察到的现象是: 。
发生反应的方程式为: 。
2.待乙中观察到明显现象后立即关闭活塞b,并打开活塞a,又将可能观察到的实验现象是: 。
(共16分)硫有多种含氧酸,亚硫酸(H2SO3)、硫酸(H2SO4)、焦硫酸(H2SO4·SO3)、硫代硫酸(H2S2O3)等等,在工业上有广泛的应用。它们对应的钠盐同样也是重要的化工产品。
(一).硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用做分析试剂及鞣革的还原剂,它受热、遇酸易分解。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)= Na2SO3(aq)+H2S(aq)(Ⅰ)
2H2S(aq)+SO2(g)= 3S(s)+2H2O(l)(Ⅱ)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)(Ⅲ)
(1)烧瓶A中发生反应的离子方程式为:_______________________________。
装置D的作用是。
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择。
a.蒸馏水b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
(3)反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有。
a.烧杯 b.蒸发皿 c.试管 d.锥形瓶
(4)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入SO2不能过量,原因是__________________。
(二)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(5)证明NaHSO3溶液中HSO3- 的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是(填序号)。
a.测定溶液的pH
b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸
d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00 mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为g·L-1。
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
其原因是(用化学方程式表示)
锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途。已知:Sn的熔点为231℃;Sn2+易水解、易被氧化;SnCl4极易水解、熔点为-33 ℃、沸点为114 ℃。请按要求回答下列相关问题:
(1)元素锡比同主族碳的周期数大3,锡的原子序数为_________。
(2)用于微电子器件生产的锡粉纯度测定:①取1.19 g试样溶于稀硫酸中(杂质不参与反应),使Sn完全转化为Sn2+;②加入过量的Fe2(SO4)3;③用0.1000 mol/L K2Cr2O7溶液滴定(产物中Cr呈+3价),消耗20.00 mL。步骤②中加入Fe2(SO4)3的作用是___________;此锡粉样品中锡的质量分数_____________。
(3)用于镀锡工业的硫酸亚锡(SnSO4)的制备路线如下:
①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用: ________________________________及调节溶液pH。
②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、_______________、______________。
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式:____________________________________。
④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是______________________________,证明已洗净。
⑤步骤Ⅴ操作依次为_____________、____________、过滤、洗涤、低温干燥。
(4)SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状,因而可制作烟幕弹,其反应的化学方程式为__________________。
实验室欲用下图装置制备少量SnCl4(夹持装置略),该装置存在明显缺陷,改进方法是__________。
利用改进后的装置进行实验,当开始装置C中收集到有SnCl4时即可熄灭B处酒精灯,反应仍可持续进行的理由是_____________________________________。
正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:2CH3CH2CH2CH2OH(CH3CH2CH2CH2)2O,反应物和产物的相关数据如下表:
相对分子质量 |
沸点/℃ |
密度/(g/cm3) |
水中的溶解性 |
|
正丁醇 |
74 |
117.2 |
0.8109 |
微溶 |
正丁醚 |
130 |
142.0 |
0.7704 |
几乎不溶 |
①将6 mL浓硫酸和37 g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。
②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间。
③分离提纯:待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70 mL水的温度分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。
④粗产物依次用40 mL水、20 mL NaOH溶液和40 mL水洗涤,分液后加入约3g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚11 g。请回答:
(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为:应先加。
(2)加热A前,需先从(填“a”或“b”)口向B中通入水。
(3)步骤③的目的是初步洗去,振摇后静置,粗产物应(填“上”或“下”)口倒出。
(4)步骤③中最后一次水洗的目的为。
(5)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集(填选项字母)左右的馏分。
A.100℃ B.117℃ C.135℃ D.142℃
(6)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分为,下层液体的主要成分为。
(7)本实验中,正丁醚的产率为(精确到1%)。
“摩尔盐”[ (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O ] 是分析化学中的重要试剂。查阅文献得知:“摩尔盐”隔绝空气加热至500℃时可完全分解,但产物复杂。某学习小组欲探究其分解产物。
Ⅰ.【提出猜想】摩尔盐受热分解,小组同学认为分解产物可能有以下几种情况:
a.Fe2O3、SO3、NH3、H2O b.FeO、NH3、SO3、H2O
c.FeO、SO2、NH3、H2O d.Fe2O3、NH3、SO2、SO3、H2O
经认真分析,通过推理即可确定,猜想不成立(填序号)。
Ⅱ.【实验探究】为检验分解产物,甲同学设计了如下实验装置。
请回答下列问题:
(1)B装置的容器名称是。
(2)取一定量“摩尔盐”置于加热管A中,加热至分解完后打开K,再通入N2,目的是。
(3)观察到A中固体逐渐变为红棕色,B、C中均产生白色沉淀。C中发生反应的离子方程式为_________________________。
(4)待A中剩余固体冷却至室温后,取少量置于试管中,加入稀硫酸溶解,再滴几滴KSCN溶液,可以观察到的现象是。
(5)乙同学设计实验验证A中残留物不含FeO,操作方法及实验现象是:取少量A中残留物放入试管中,。
Ⅲ.【实验反思】
乙同学认为:装置B中产生白色沉淀不能证明分解产物中一定含SO3,原因是。
(16分)硫代硫酸钠(Na2S2O3)商品名“海波”,俗名“大苏打”,分析化学上常用于滴定实验。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
已知:Na2SO3 + S = Na2S2O3
I.制备Na2S2O3
(1)如图,组装好仪器,检验完气密性(气密性良好),各装置试剂均装入后的下一步操作是______
(2)反应开始后,C中发生了多个化学反应。写出其中任意一个非氧化还原反应的方程式_____________
(3)装置c中反应结束后, 先关闭分液漏斗旋塞,在e处连 接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2打开K1,其目的是______。待c中溶液冷却后,倒入蒸发皿,通过加热蒸发、冷却结晶和干燥等操作获得Na2S2O3·5H2O晶体。
Ⅱ.探究Na2S2O3的部分化学性质
【提出假设】
假设一:Na2S2O3与Na2SO4结构相似,化学性质也应该相似,因此室温时Na2S2O3溶液pH=7。
假设二:从S元素的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。
【验证假设】配制适量Na2S2O3溶液,进行如下实验(请填空)
实验操作 |
实验现象 |
现象解释(用离子方程式表示) |
|
假设一 |
___________________ |
溶液pH=8 |
________________________ |
假设二 |
向溴水中滴入适量Na2S2O3溶液 |
溴水褪色 |
___________________________ |
【实验结论】__________________
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10.00 mL,稀释成100 mL试样。
步骤2:量取V1mL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-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
根据上述步骤计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为mol·L-1(用含字母的代数式表示)