影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一:他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L-1、2 mol·L-1、18.4 mol·L-1),设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表:
实验步骤 |
现象 |
结论 |
①分别取等体积的2 mol·L-1硫酸于试管中; ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。 |
反应快慢:Mg>Fe>Cu |
反应物的性质越活泼,反应速率越快 |
(1)该同学的实验目的是________________________;要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是________________________________________。
(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用上图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是____________________________;应该测定的实验数据是________________________________________________________________________。
实验二:已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液反应时,发现开始一段时间,反应速率较慢,溶液退色不明显;但不久突然退色,反应速率明显加快。
(1)针对上述实验现象,某同学认为KMnO4与H2C2O4反应是放热反应,导致溶液温度升高,反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是________的影响。
(2)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外,还需要选择的试剂最合理的是________。
A.硫酸钾 B.硫酸锰
C.氯化锰 D.水
Ⅰ、甲醛是深受关注的有机化合物。甲醛含量的测定有多种方法,例如:在调至中性的亚硫酸钠溶液中加入甲醛水溶液,经充分反应后,产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,然后用已知浓度的硫酸滴定氢氧化钠。
(1)将4.00 mL甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,用浓度为1.100 mol ·L―1的硫酸滴定,至终点时耗用硫酸20.00 mL。甲醛水溶液的浓度为 mol ·L―1。上述滴定中,若滴定管规格为50mL,甲醛水溶液取样不能超过 mL。
(2)甲醛可和新制氢氧化铜的反应发生反应的化学方程式通常表示如下:HCHO + 2Cu(OH)2HCOOH + Cu2O↓ + 2H2O在该反应中体现了甲醛的 (填“氧化性”、“还原性”)每1mol甲醛参加反应转移的电子数为 个。甲醛中的碳的杂化方式为 。(填sp、sp2、sp3)
Ⅱ、硝酸在工业及科研上常用于物质的制备。
实验室常用稀硝酸与铜反应制取干燥且较纯的一氧化氮,现设计如下实验。按下图连接好装置并检查气密性,在A中加入0.5g碳酸钙粉末,再加入20.0 mL 5.0 mol ·L―1的稀硝酸,片刻后塞上胶塞,将铜丝插入稀硝酸中。
① 从右图中选择合适的装置接入上图虚线框中,则a接 、 接b(填连接的字母)。
② 当观察到 现象时,表明NO已收集满,立即将铜丝抽离液面。
铁触媒(铁的某氧化物)是工业合成氨的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。
方案一:用下列流程测定铁触媒的含铁量,确定其组成。
(1)步骤④后面需用 (填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。
(2)因为通入Cl2不足量,“溶液B”中还含有 会影响测定结果。
(3)因为通入Cl2过量且加热煮沸不充分,“溶液B”中可能含有Cl2。请设计实验方案检验Cl2,完成下列实验报告。限选试剂:0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL·L-1KSCN溶液
实验操作 |
实验现象与结论 |
方案二:用下列实验方法测定铁触媒的含铁量,确定其组成。
(4)“干燥管C”的作用是 。
(5)称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后,测得“干燥管B”增重11.0g,则该铁触媒的化学式可表示为 。(相对原子质量:C-12 O-16Fe-56)
三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]×3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1 盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 ,现象是 。
(2)固体产物中铁元素存在形式的探究。
① 提出合理假设
假设1:全部是铁单质;
假设2: ;
假设3: 。
② 设计实验方案证明你的假设
③ 实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1: |
部分固体不溶解 |
步骤2: |
|
步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN。 |
三乙酸甘油酯是一种优良的溶剂、定香剂和增塑剂。实验室制备三乙酸甘油酯的反应原理、实验装置及相关数据如下:
![]() |
物质 |
相对 分子质量 |
密度/g·cm-3 |
沸点/℃ |
水中 溶解性 |
甘油 |
92 |
1.2636 |
290 (分解) |
溶 |
|
乙酸 |
60 |
1.0492 |
118 |
溶 |
|
三乙酸甘油酯 |
218 |
1.1596 |
258 |
不溶 |
实验步骤:
步骤1.在500mL反应器中加入200g冰醋酸,92g甘油和100mL苯,开动搅拌器,慢慢从插温度计口加入3mL浓硫酸后,缓缓加热并回流1h,停止加热。
步骤2.用5%碳酸钠溶液洗涤,再用水洗涤,最后加入无水氯化钙。
步骤3.先进行常压蒸馏收集75~85℃馏分。
步骤4.将常压馏分再进行减压蒸馏,收集128~131℃/933Pa馏分,最终得产品176g。
(1)步骤1先开搅拌器后加浓硫酸的目的是 ;冰醋酸过量的目的是 。
(2)用5%碳酸钠溶液洗涤的主要目的是 ;加无水氯化钙的目的是 。
(3)最后用减压蒸馏而不用常压蒸馏其原因是 。
(4)本次实验产率为 。
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在食品加工中常用作防腐剂、漂白剂和疏松剂。焦亚硫酸钠为黄色结晶粉末,150℃时开始分解,在水溶液或含有结晶水时更易被空气氧化。实验室制备焦亚硫酸钠过程中依次包含以下几步反应:
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O ……(a);
Na2SO3+ H2O + SO2 = 2NaHSO3 ……(b);
2NaHSO3Na2S2O5 + H2O ……(c);
实验装置如下:
(1)实验室可用废铝丝与NaOH溶液反应制取H2,制取H2的离子方程式为 。
(2)图-1装置中,导管X的作用是 。
(3)通氢气一段时间后,以恒定速率通入SO2,开始的一段时间溶液温度迅速升高,随后温度缓慢变化,溶液开始逐渐变黄。“温度迅速升高”的原因为 ;实验后期须保持温度在约80℃,可采用的加热方式为 。
(4)反应后的体系中有少量白色亚硫酸钠析出,参照图-2溶解度曲线,除去其中亚硫酸钠固体的方法是 ;然后获得较纯的无水Na2S2O5应将溶液冷却到30℃左右抽滤,控制“30℃左右”的理由是 。
(5)用图-3装置干燥Na2S2O5晶体时,通入H2的目的是 ;真空干燥的优点是 。
(6)测定产品中焦亚硫酸钠的质量分数常用剩余碘量法。已知:S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+;2S2O32-+I2 = S4O62-+2I-
请补充实验步骤(可提供的试剂有:焦亚硫酸钠样品、标准碘溶液、淀粉溶液、酚酞溶液、标准Na2S2O3溶液及蒸馏水)。
①精确称取产品0.2000g放入碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中。
②准确移取一定体积和已知浓度的标准碘溶液(过量)并记录数据,在暗处放置5min,然后加入5mL冰醋酸及适量的蒸馏水。
③用标准Na2S2O3溶液滴定至接近终点。
④ 。
⑤ 。
⑥重复步骤①~⑤;根据相关记录数据计算出平均值。