(12分)乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,该酸广泛存在于多种植物的细胞膜内,其晶体通常含有结晶水(H2C2O4·2H2O),晶体的熔点为101.5℃,无水草酸的熔点为189.5℃。草酸易升华,其在157℃时大量升华,并开始分解,分解产物为CO、CO2、H2O。
某研究性学习小组的同学决定对草酸的分解反应进行探究,设计出如下实验验证乙二酸的分解并测定其分解率,操作步骤如下:
①先把乙二酸晶体放在烘箱中进行烘烤,去掉结晶水,备用。
②按图2连接好装置。
③检查装置的气密性。
④打开活塞a,通入H2一会儿,再关闭a;点然酒精灯b、c。
⑤当C装置中固体消失后,停止加热
⑥打开活塞a,继续通入H2,直至冷却。
试回答下列问题:
⑴检验该套装置的气密性的方法是____________________________________________。
⑵装置A的作用______________________________,B的作用_____________________;
装置E的作用_____________________________。
⑶若分解结束后,不再通入氢气,会使所测的乙二酸的分解率_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
⑷若称取H2C2O4(烘干)的质量为4.5g,实验结束后,称得D、E、F分别增重0.95g、0.40g、1.98g,则乙二酸的分解率为_______________。[
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 |
初始pH |
废水样品体积/mL |
草酸溶液体积/mL |
蒸馏水体积/mL |
① |
4 |
60 |
10 |
30 |
② |
5 |
60 |
10 |
30 |
③ |
5 |
60 |
测得实验①和②溶液中的Cr2O72—浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化的离子方程式为____________________
(3)实验①和②的结果表明________________;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)=________________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用:
假设二:____________________;
假设三:____________________;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程) |
预期实验结果和结论 |
某校化学课外小组用硫酸铁废液(含少量硫酸铜和稀硫酸),制备硫酸亚铁晶体并进行如下实验。制备硫酸亚铁晶体主要的操作流程如下:
请根据题目要求回答下列问题:
(1)A的化学式为 。
(2)趁热过滤的目的是 。
(3)结晶操作过程中应控制滤液酸性的原因是 。
(4)实验室利用硫酸亚铁铵溶液[(NH4)2Fe(SO4)2]和草酸溶液反应生成草酸亚铁,草酸亚铁晶体(相对分子质量180)受热易分解,某课外小组设计如图的实验装置来检验其分解产物。
①该装置中最不合理的部分 (填字母),原因是 。
②改用正确装置开始实验,B处变蓝,说明草酸亚铁晶体中有 ;C处有白色沉淀,E处黑色粉末变为红色,说明草酸亚铁分解产生 (填化学式)。
实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是________。
A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水
(2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为:________。
(3)过程③中,需加入的物质是________。
(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有___________。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填选项序号)。
A.稀硫酸 B.CaCO3 C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70~80℃,目的是___________。
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.800 g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥、称量,得固体质量为3.495 g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)。
实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的沸点见附表)。其实验步骤为:
附表 相关物质的沸点(101 kPa)
物质 |
沸点/℃ |
物质 |
沸点/℃ |
溴 |
58.8 |
1,2二氯乙烷 |
83.5 |
苯甲醛 |
179 |
间溴苯甲醛 |
229 |
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60 ℃,缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤。
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
(1)实验装置中冷凝管的主要作用是________,锥形瓶中的溶液应为________。
(2)步骤1所加入的物质中,有一种物质是催化剂,其化学式为____________。
(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的____________(填化学式)。
(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是___________________。
(5)步骤4中采用减压蒸馏(在蒸馏装置上连接真空泵,使系统内压降低,从而使液体化合物在较低温度下沸腾而被蒸出)技术,是为了防止____________。
某化学小组拟采用如图所示装置(夹持和加热仪器已略去)来电解4mol/l食盐水,并用电解产生的H2还原CuO粉末,以此来测定Cu的相对原子质量。同时用产生的氢气与一氧化碳合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)配制本实验用到的4mol/LNaCl溶液250ml需NaCl固体质量 克,定容时俯视容量瓶将使所配溶液浓度 4mol/L(“大于”、“等于”、“小于”)
(2)为完成上述实验,正确的连接顺序为A连______________(填字母);电解发生的总的离子反应方程式为___ _____ 。
(3)通入氢气一段时间后,对硬质玻璃管里的CuO粉末加热前,需要进行的操作___________________。
(4)精确称量硬质玻璃管的质量为a g,放入CuO后,精确称量硬质玻璃管和CuO的总质量为b g,实验完毕后:通过精确称量U形管反应前后的质量,来确定生成水的质量d g,进而确定Cu的相对原子质量。利用U型管质量判断不再有水生成的方法是 本实验有明显不足之处,请指出并提出改进意见 。若不改进将使测定结果 (“偏高”、“偏低”、“无影响”)。根据以上数据计算铜的相对原子质量______________。