(10分)实验室常用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气:MnO2+4HCl(浓)MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O。某学习小组利用此原理设计如图所示装置制取氯气并探究其性质。
⑴在该实验中,甲部分的装置是 (填写字母)。
⑵乙装置中可观察到的颜色变化为: 。
⑶丙装置中FeCl2溶液与Cl2反应的离子方程式是 。
⑷丁装置中通入少量Cl2,可制得某种生活中常用的漂白、消毒的物质。已知碳酸的酸性强于次氯酸,则丙中发生反应的化学方程式是 。
⑸该实验存在明显的缺陷,改进的方法是 。
氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。
已知:AlN + NaOH + H2O ="==" NaAlO2+ NH3↑
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先,再加入实验药品,接下来的实验操作是,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是。
(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见。
【方案2】用右图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。
(4)导管a的主要作用是。
(5)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是(填选项序号)。
a.CCl4 b.H2O c.NH4Cl溶液d.
(6)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为VmL(已转换为标准状况),则AIN的质量分数是(用含m、V的数学表达式表示)。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(7)步骤②生成沉淀的离子方程式为。
(8)若在步骤③中未洗涤,测定结果将(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数数值,其实验方案的要点为:①用直流电源电解CuCl2溶液,所用仪器如下图所示。②在电流强度为IA,通电时间为t min后,精确测得电极上析出铜的质量为m g。
试回答:(1)连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示):
E接,C接,接F。
(2)写出B电极上发生的电极反应式:;
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为,
相应的离子方程式是。
(3)为精确测定电极上析出的铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序应是(选填下列操作步骤的编号)。
①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后的电极④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重
(4)已知电子的电量为1.6×10-19C。试列出阿伏加德罗常数的计算式:NA=。
(本题共12分)乙酸正丁酯常用作香精,实验室用冰醋酸和正丁醇制备乙酸正丁酯
Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备
试管中加少许入沸石、7.4 mL正丁醇和6.4 mL冰醋酸,再加入3~4滴浓硫酸,然后安装好装置,加热使之反应。
Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品的精制
将试管中的液体转移到分液漏斗中,用10 mL水洗涤,除去下层水层;有机层继续用10 mL 10% Na2CO3洗涤至中性;再用10 mL 的水洗涤。
将酯层进行蒸馏。蒸馏收集乙酸正丁酯产品时,应将温度控制在126.1℃左右。
Ⅲ.计算产率
称量出制得的乙酸正丁酯的质量为5. 12 g。
已知:
物质 |
密度/g·cm-3 |
沸点/℃ |
溶解度/100g水 |
正丁醇 |
0.810 |
118.0 |
9 |
冰醋酸 |
1.049 |
118.1 |
互溶 |
乙酸正丁酯 |
0.882 |
126.1 |
0.7 |
完成下列填空:
(1)上图装置中长导管有冷凝回流作用,它可以由分水回流装置代替。分水回流装置中回流下来的蒸气冷凝液进入分水器,待分层后,有机层会自动流回到反应器中,将生成的水从分水器中放出去。
分水回流代替长导管回流,对乙酸正丁酯的合成有什么作用。
使用分水器装置进行回流的可逆反应,一般应具备条件。
(2)分水器在使用时须预先加水,使其水面低于分水器回流支管下沿3~5 mm的水。
预先加水的目的是。
(3)反应时加热有利于提高酯的产率,但温度过高时酯的产率反而降低,
其可能的原因是。
(4)水洗的目的是。碱洗的目的是。
测pH值的操作。
(5)本次实验乙酸正丁酯的产率。
(本题共12分)工业烧碱成分NaOH、Na2CO3和可溶于水但不与酸反应的杂质,工业纯碱成分Na2CO3、NaHCO3和可溶于水但不与酸碱反应的杂质。为测定碱中各成分的百分含量可采用滴定法、气体法等。
完成下列填空:
(1)滴定法测定工业烧碱样品:配制250mL待测液,所用的主要仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、。
(2)测定工业烧碱的总碱量n Na2O(或总耗酸量):进行滴定时,先向盛待测液的锥形瓶中加作为指示剂。
判断滴定终点的现象是。
(3)气体法测定工业烧碱的Na2CO3含量(如图):
装置中B部分盛放的试液是。
装置中A部分的分液漏斗与烧瓶之间连接的导管所起的作用是。
(4)用中和滴定的氯化钡法测定工业烧碱中NaOH的含量时,可先在混合液中滴加过量的BaCl2溶液,再以酚酞作指示剂,然后用标准盐酸滴定。
滴加过量的BaCl2溶液目的是。
向混有碳酸钡沉淀的氢氧化钠溶液中滴入盐酸,为什么不会使碳酸钡溶解而能测定氢氧化钠的含量。
(5)用中和滴定的氯化钡法测定工业纯碱中NaHCO3的含量时,使用与测定烧碱相同的实验操作,过程稍作改变即可。
简述该操作过程。
某种硬铝合金是由 Al、Cu、Mg三种金属组成,主要应用于耐热可焊的结构件及锻件。某研究小组欲探究该合金的性质并测定合金中铝的质量分数:
(1)甲同学预测:该合金与10 mol/L硝酸反应时有NO2气体生成,可能还有NO生成。
查阅资料:常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。
设计如下装置进行实验。按下图连接装置并检验气密性后,称取5 g 合金放于圆底烧瓶中,并滴加10 mol/L硝酸。
①合金中Cu与稀硝酸反应的离子方程式是。
②C装置的目的是。
③能证明有NO2生成的实验现象是,能证明有NO生成的实验操作与现象是。
④实验进行至A中固体全部溶解后,未检验到有NO生成,甲同学认为硬铝合金与10 mol/L硝酸反应时没有NO生成。乙同学认为不能确定是否生成了NO,需补充操作才能证明,该操作是。
(2)为测定合金中铝的质量分数,丙同学查阅资料:
部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH
金属离子 |
开始沉淀时的pH |
沉淀完全的pH |
Al3+ |
3.4 |
4.7 |
Cu2+ |
4.1 |
6.9 |
Mg2+ |
9.4 |
12.4 |
pH > 7.8时,Al(OH)3开始溶解,pH > 10.8时沉淀完全溶解。
设计如下方案并进行实验:
①调节pH时,应控制pH的范围是。
②选用NaOH溶液调节pH,得到溶液B的离子方程式是。
③Al(OH)3经过滤、洗涤、灼烧至恒重后称量,质量为8.5g,则该合金中铝的质量分数是。