科学探究结果的准确性来自于探究活动中研究方法的科学性,研究过程的计划性、研究目的明确性。
(一)学生(甲)应用下图装置(A)所示意的方法研究氯气的性质,其中气体的主要成分是氯气(含有空气和水蒸气)。请回答下列问题:
(1)该项研究(实验)的主要目的是
(2)浓硫酸的作用是 。与研究目的直接相关的实验现象是 ________________ _ 。
(3)虚框中的装置应选择 (填“B”或“C”),其盛放的试剂
为 (填试剂名称);使用该装置的目的是 ;该装置内发生反应的化学方程式为 。
(二)学生(乙)设计实验探究金属铝表面氧化膜的性质:将铝片(含氧化膜)投入浓氯化铜溶液中,铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质。若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中,在短时间内铝片无明显变化。回答下列问题:
(1)铝片表面出现的暗红色物质的过程中发生的离子反应方程式是 。
(2)同学(乙)认为:铝与氯化铜溶液能迅速反应,而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因是“氯离子能破坏氧化铝表面薄膜,而硫酸根离子不能”。并设计如下实验方案进行验证,请你根据其思路完成下列空格:
[实验方案] 在硫酸铜溶液中加入铝片,无明显现象,再加入 (填试剂名称),若反应明显加快了,说明上述推断正确。
(15分)ClO2气体是一种常用的消毒剂,依据该反应制得
2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O。
I、已知:二氧化氯(ClO2)的熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。ClO2可以看做是亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取及收集ClO2。(夹持仪器已省略)。回答下列问题:
(1)B必须添加温度控制装置,应补充的装置是__________________。
(2)C装置中反应后生成的主要物质是Na2CO3、NaClO2、和___________。
(3)消毒水时,ClO2还可将Fe2+、Mn2+转化成Fe(OH)3、MnO2难溶物除去,在这个过程中,Fe2+、Mn2+的化合价升高,说明C1O2具有________________性。
II、为测定所得溶液中ClO2的含量,进行下列实验:准确量取ClO2溶液10 mL,稀释成100 mL试样;量取V1 mL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,静置片刻;加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,反应原理:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O, 2Na2S2O3 + I2 =Na2S4O6 + 2 NaI,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
(4)滴定过程中至少须进行两次平行测定的原因是__________________________________。
(5)原ClO2溶液的浓度为____________ g / L(用含字母的代数式表示)。
(15分)酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。
I、SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
(1)SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ,
(2)加入Sn粉的作用是 。
(3)反应A生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式: 。
(4)反应B硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L-1,则应控制溶液pH 。已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。
(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,试写出发生反应的离子方程式: 。
II、金属Sn的制备——以锡石SnO2为原料,用足量的焦炭作还原剂,在高温下可制得粗锡。
(6)该反应的化学方程式为________________________________________。
(7)已知锡与碳同族,粗锡经电解精炼可得纯锡,精炼时的阴极反应式为___________________。
Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O
反应原理:Na2SO3(aq)+S(s)Na2S2O3(aq)
实验步骤:
①称取20 g Na2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80 mL蒸馏水。另取4 g研细的硫粉,用3 mL乙醇润湿,加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示,部分夹持装置略去),水浴加热,微沸60 min。
③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·5H2O,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。
回答问题:
(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。
(2)仪器a的名称是________,其作用是____________________。
(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是______________,检验是否存在该杂质的方法是____________________________。
(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子反应方程式表示其原因:____________。
Ⅱ.测定产率
将所得产品配成500ml溶液,取该溶液20ml,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S2O32-+I2===S4O62-+2I-
(5)滴定至终点时,溶液颜色的变化:____________________。
(6)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为______mL,则该实验的产率为_____。(保留三位有效数据)
Ⅲ.Na2S2O3的应用
(7)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为_______________________________________。
SO2、NOx、CO2是对环境影响较大的气体,控制和治理SO2、NOx、CO2是减少酸雨、光化学烟雾和解决温室效应的有效途径。
(1)碳元素在元素周期表的位置: 。
(2)标况下2.24LSO2恰好被1L 0.2mol·L-1的NaOH溶液完全吸收,请写出吸收后溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
(3)已知汽车尾气NO 与CO净化反应生成无污染气体,3g NO参加该反应放出37.99 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式: 。
(4)某科研小组想以如图所示装置用原电池将SO2转化为重要的化工原料。
①其负极反应式: ,
②当有1mol SO2被吸收,则通过质子(H+)交换膜的H+离子数为 。
(5)某科研小组用CO2通过下面反应方程式来生产甲醇,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= —49.0kJ·mol-1,现将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的恒温密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。
回答下列问题:
①此温度下该反应的平衡常数的数值K= 。
②仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,虚线改变的条件可能是 。
(7分)有一瓶无色澄清的溶液,其中可能含NH4+、K+、Na+、Mg2+、H+、Cu2+、CO32-、I-中的一种或几种,取该溶液进行如下实验:
①用PH试纸检验,表明溶液呈强酸性
②取部分溶液,加入少量的CCl4及数滴新制的氯水,振荡后CCl4层显紫红色
③另取部分溶液,逐滴加入稀NaOH溶液,使溶液从酸性逐渐转变为碱性,在滴加过程中及滴加完毕后,溶液中均无沉淀生成
④将③得到的碱性溶液加热,有气体放出,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
根据上述实验事实确定并回答:
(1)在溶液中,肯定存在的有___________,肯定不存在的离子有__________________。
(2)写出实验④中的离子反应方程式,
(3)不能确定是否存在的离子有__________________________。请设计简单实验方案证明它(们)是否存在(写出实验方法、现象、结论)_____________________________ ___________