某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来,同时证明氯气的某些性质,甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略),按要求回答问题。(B中装的是无水硫酸铜)
(1)装置A的作用是制取氯气,其反应的化学方程式为:
(2)若用含有0.2mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2,制得的Cl2体积(标准状况下)总是小于1.12L的原因是
(3)①装置B的作用是 ,现象是 。
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是 。
③装置E的作用是 。
④写出装置F中发生反应的离子方程式 。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷,不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性,证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种,乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置。你认为该装置应加在 与 之间(填装置字母序号),装置中应放入 试剂。
甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用如图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)
实验操作和现象:
操作 |
现象 |
关闭弹簧夹,滴加一定量浓硫酸,加热 |
A中有白雾生成,铜片表面产生气泡 B中有气泡冒出,产生大量白色沉淀 C中产生白色沉淀,液面上方略显浅棕色并逐渐消失 |
打开弹簧夹,通入N2,停止加热,一段时间后关闭 |
无 |
从B、C中分别取少量白色沉淀,加稀盐酸 |
均未发现白色沉淀溶解 |
(1)A中反应的化学方程式是_________________。
(2)C中白色沉淀是__________________,该沉淀的生成表明SO2具有___________性。
(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_____________________。
(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点,在原实验基础上:
甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是_____________;
乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是_____________。
②进行实验,B中现象:
甲 |
大量白色沉淀 |
乙 |
少量白色沉淀 |
检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因:__________。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出的结论是_______________。
四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:
2Fe3+ + Fe ="===" 3Fe2+
2 TiO2+(无色)+ Fe + 4H+="===" 2Ti3+(紫色)+ Fe2++2 H2O
Ti3+(紫色)+ Fe3++ H2O ====TiO2+(无色)+ Fe2++2H+
加入铁屑的作用是。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在
范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25°C时,Ksp[Fe(OH)3] =2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O的平衡常数K= 。
(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)====TiCl 4(l)+O2(g) ΔH=+140kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H=-221kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl 4和CO气体的热化学方程式:。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项 )。
(6)依据表格信息,要精制含少量SiCl 4杂质的TiCl 4,可采用方法。
TiCl4 |
SiCl4 |
|
熔点/℃ |
-25.0 |
-68.8 |
沸点/℃ |
136.4 |
57.6 |
利用废铝箔(主要成分为Al、少量的Fe、Si等)既可制取有机合成催化剂AlBr3又可制取净水剂硫酸铝晶体。
I.实验室制取无色的无水AlBr3(熔点:97.5℃,沸点:263.3℃~265℃,在空气中AlBr3遇水蒸气易发生水解)可用如图所示装置,主要实验步骤如下:
步骤l.将铝箔剪碎,用CCl4浸泡片刻,干燥,然后投入到烧瓶6中。
步骤2.从导管口7导入氮气,同时打开导管口l和4排出空气,一段时间后关闭导管口7和1;导管口4接装有P2O5的干燥管。
步骤3.从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中,并保证烧瓶6中铝过剩。
步骤4.加热烧瓶6,回流一定时间。
步骤5.将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口l。将装有P2O5的干燥管与导管口1连接,将烧瓶6加热至270℃左右,使AlBr3蒸馏进入收集器2。
步骤6.蒸馏完毕时,在继续通入氮气的情况下,将收集器2从3处拆下,并立即封闭3处。
(1)步骤l中,铝箔用CCl4浸泡的目的是______________________________。
(2)步骤2操作中,通氮气的目的是______________________________。
(3)步骤3中,该实验要保证烧瓶中铝箔过剩,其目的是_______________________。
(4)步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作_______________________________。
(5)步骤5需打开导管口l和4,并从4通入N2的目的是_______________________。
II.某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体,已知铝的物种类别与溶液pH关系如图所示,实验中可选用的试剂:处理过的铝箔;2.0mol·L-1NaOH溶液:2.0 mol·L-1硫酸
(6)由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为:
①称取一定质量的铝箔于烧杯中,分次加入2.0 mol•L-1NaOH溶液,加热至不再产生气泡为止。
②过滤
③_________________________________;
④过滤、洗涤沉淀;
⑤向沉淀中不断加入2.0mol·L-1硫酸,至恰好溶解;
⑥_______________;
⑦冷却结晶;
⑧过滤、洗涤、干燥。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。已知 NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出固体是无水NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。
完成下列填空:
(1)组装好仪器后,检查装置气密性的操作是。
(2)装置①中用NaClO3、Na2SO3和浓H2SO4反应制得ClO2,写出该反应的化学方程式,装置③发生反应的离子方程式为。
(3)装置③反应后的溶液中还含有少量NaOH杂质,从该溶液获得无水NaClO2晶体的操作步骤为:①50℃左右蒸发结晶;②;③用50℃左右的温水洗涤;④低于60℃干燥,得到成品。步骤③中用50℃左右的温水洗涤的原因是。
(4)①准确称取所得亚氯酸钠样品10.0g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应。将所得混合液配成250mL待测溶液。
②取25.00mL待测液,用2.0 mol·L-1Na2S2O3标准液滴定(I2 +2S2O32-→2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为。重复滴定3次,测得数据如下表所示。则该样品中NaClO2的质量分数为。
(5)在实验过程中,下列操作会使实验结果偏高的是
a.读取标准液体积时,开始时平视读数,结束时仰视读数
b.配制250mL待测液时,定容后摇匀发现液面下降,又补加水重新达到刻度线
c.盛装待测液的滴定管注液前未用待测溶液润洗
d.盛装标准液的滴定管尖嘴处滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
(6)已知常温下Ka(HClO2)=1×10-2、 Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,则0.1mol/L的HClO2溶液与0.05mol/L的NaOH溶液等体积混合所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为。
现有下列仪器或用品:①铁架台(含铁圈、各种铁夹);②锥形瓶;③滴定管(酸式与碱式);④烧杯(若干个);⑤玻璃棒;⑥天平(含砝码);⑦滤纸;⑧量筒;⑨漏斗。有下列药品:①NaOH固体;②0.1000mol/L的标准NaOH溶液;③未知浓度的盐酸;④Na2CO3溶液。试回答以下问题。
(1)做酸碱中和滴定时,还缺少的试剂是。
(2)小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时,他往两支试管均加入4mL 0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和2mL 0.1mol/L H2C2O4(乙二酸)溶液,振荡,A试管置于热水中, B试管置于冷水中,记录溶液褪色所需的时间。褪色所需时间tAtB(填“>”、“=”或“<”)。
写出该反应的离子方程式。
(3)实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品,小明利用这个反应的原理来测定其含量,具体操作为:
①配制250 mL溶液:准确称量5.000g乙二酸样品,配成250mL溶液。
②滴定:准确量取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中,加少量酸酸化,将0.1000 mol·L-1 KMnO4溶液装入(填“酸式”或“碱式”)滴定管,进行滴定操作。
在实验中发现,刚滴下少量KMnO4溶液时,溶液紫红色并没有马上退去。将锥形瓶摇动一段时间后,紫红色才慢慢消失;再继续滴加时,紫红色就很快褪色了,可能原因是;
当,说明达到滴定终点。
③计算:重复上述操作2次,记录实验数据如下表。则消耗KMnO4溶液的平均体积为mL,此样品的纯度为。(已知H2C2O4的相对分子质量为90)
序号 |
滴定前读数 |
滴定后读数 |
1 |
0.00 |
20.01 |
2 |
1.00 |
20.99 |
3 |
0.00 |
21.10 |
④误差分析:下列操作会导致测定结果偏高的是。
A.未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B.滴定前锥形瓶有少量水
C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视