2012年10月8日发布的修订版《机动车驾驶证申领和使用规定》,以其对违章驾驶员的严厉惩罚被人们称为“史上最严交规”,其中饮酒后驾驶机动车的一次记12分。利用如下测试管可检测司机是否酒后驾车,化学原理如下:
金属铬在化合物中主要有+3价和+6价两种价态。+6价铬化合物K2CrO4和K2Cr2O7在水溶液中分别呈黄色和橙色,它们在溶液中存在如下平衡关系:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O在酸性条件下+6价铬化合物具有强氧化性,可以将C2H5OH氧化为CH3COOH,本身被还原为Cr3+,Cr3+在水溶液中呈灰绿色。
(1)根据上述条件可知,在强酸性条件下+6价铬主要以 (填“CrO2-4”或“Cr2O2-7”)形式存在。如果司机酒后驾车,则测试管中的现象是 且超过法定警界线,反应的离子方程式为 。
(2)研究发现+6价铬的毒性为+3价铬的毒性的100~200倍,有多种方法可以将废水中的+6价铬转化为+3价铬以降低毒性。其中两种方法如下:
方法一:电化学方法。将含Cr2O2-7的酸性废水加适量NaCl搅拌均匀并以Fe作电极进行电解。在阳极产生的Fe2+将Cr2O2-7还原为Cr3+,在电解过程中溶液的pH不断上升,最终Cr3+和Fe3+以Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀的形式析出。
①请分析溶液pH不断上升的原因: 。
②已知Fe3+和Cr3+变为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀的pH如下表:
当溶液的pH范围为____时,溶液中Fe3+已沉淀完全而Cr3+还没有开始沉淀。
③当电路中通过3mol电子时,理论可还原Cr2O2-7的物质的量为 mol。
方法二:还原沉淀法。将l0ml某含铬(Cr2O2-7)废水用硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]处理,反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀,该沉淀经干燥后为nmolFeO·FeyCrxO3。
④不考虑处理过程中的实际损耗,下列叙述错误的是
A.反应中发生转移的电子个数为3nx |
B.该废水中c(Cr2O2-7)为50nx mol/L |
C.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(l+y)mol |
D.在FeO·FeyCrxO3中,x+y=2 |
为研究铜与浓硫酸的反应,某化学兴趣小组进行如下实验。
实验I反应产物的定性探究
按下图装置(固定装置已略去)进行实验
(1)A中反应的化学方程式为:_____________。
(2)实验过程中,能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是_____________。
(3)实验结束后,证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。
(4)为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断,还须进行一次实验。实验方案为 。
实验Ⅱ反应产物的定量探究
(5)为测出硫酸铜的产率,将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液,取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡,以淀粉溶液为指示剂,用b mol·L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2,3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL。若反应消耗铜的质量为ag,则硫酸铜的产率为 (已知:2Cu2++4I-=2CuI+I2,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)。
某种胃药片的制酸剂为碳酸钙,其中所含的制酸剂质量的测定如下:
①配制0.10 mol·L-1的 HCI和0.10mol·L-1的NaOH溶液
②取一粒(药片质量均相同)0.20g的此胃药片,磨碎后加入20.00mL蒸馏水
③以酚酞为指示剂,用0.1mol·L-1的NaOH溶液滴定至终点④加入50.00mL0.10 mol·L-1的HCl溶液
(1)写出实验过程中至少需要的步骤 (写编号顺序)。
(2)下图所示的仪器中配制0.10 mol·L-1HCl溶液和0.10 mol·L-1的NaOH溶液肯定不需要的仪器是(填序号) ,配制上述溶液还需要的玻璃仪器是(填仪器名称) 。
(3)配制0.1mol·L-1的NaOH溶液时,下列操作会使得所配溶液浓度变大的是 。
a.称量NaOH固体时动作过慢
b.溶解氢氧化钠时有部分液体溅出
c.未洗涤烧杯和玻璃棒
d.未冷却至室温就转移到容量瓶中
e.定容时俯视标线
f.摇匀后发现液面低于标线加水至标线
(4)写出有关反应的离子方程式
(5)若滴定消耗NaOH溶液体积为14.00mL,则该胃药中含碳酸钙的质量分数是 。
NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3的化学方程式为 ;该反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 。
(2)按下图装置进行NH3性质实验。
先打开旋塞1,B瓶中的现象是 ,稳定后,关闭旋塞1。再打开旋塞2,B瓶中的现象是 。
(3)写出NH4Cl溶液水解的离子方程式 。
设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限选试剂与仪器:固体NH4Cl、蒸馏水、250mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可调控温度)
①实验目的:探究 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
②设计实验方案,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据,数据用字母表示;表中“V(溶液)”表示所配制溶液的体积)。
物理量 实验序号 |
V(溶液)/mL |
NH4Cl质量/g |
温度/℃ |
…… |
|
1 |
250 |
X |
…… |
||
2 |
250 |
…… |
③按实验序号1所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为X,则NH4Cl水解反应的平衡转化率为 (只列出算式,忽略水自身电离的影响)。
实验室需要0.1 mol·L-1 NaOH溶液450 mL和0.5 mol·L-1硫酸溶液500 mL。根据这两种溶液的配制情况回答下列问题:
(1)如图所示的仪器中配制溶液肯定不需要的是___________(填序号),配制上述溶液还需用到的玻璃仪器是_____ (填仪器名称)。
(2)在配制NaOH溶液时:
①根据计算用托盘天平称取NaOH的质量为________g;
②若NaOH溶液在转移至容量瓶时,洒落了少许,则所得溶液浓度_____(填“>”、“<”或“=”)0.1 mol/L;
③若NaOH固体溶解后立即移入容量瓶→洗烧杯→洗涤液移入容量瓶→定容,则所得溶液浓度________(填“>”、“<”或“=”)0.1 mol·L-1。
(3)在配制硫酸溶液时:
①所需质量分数为98%、密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸的体积为________(计算结果保留一位小数)mL;
②如果实验室有15 mL、20 mL、50 mL量筒,应选用________mL量筒最好;
③配制过程中需先在烧杯中将浓硫酸进行稀释,稀释时操作方法是__________________。
下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I.课本介绍了乙醇氧化的实验:把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热,待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里,反复操作几次。注意闻生成物的气味,并观察铜丝表面的变化。
(1)小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现,该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是 (用所学的知识回答)。
(2)小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时,偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液,可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象,提出三种猜想:
①溴与乙醛发生取代反应;
② ;
③由于醛基具有还原性,溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确,小李同学提出了如下两种实验方案:
方案一:用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性;
方案二:测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br— 的物质的量。
(3)方案一是否可行 (填“是”或“否”),理由是 。
(4)小李同学认为:假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol,若测得反应后n(Br— )= mol,则说明溴与乙醛发生取代反应。
(5)小吴同学设计如下实验方案:
①按物质的量之比为1:5配制KBrO3—KBr溶液,加合适的适量的酸,完全反应并稀至1L,生成0.5molBr2。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液,使之褪色,然后将所得溶液稀释为100mL,准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO3溶液,过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。
试通过计算判断:溴与乙醛发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ.小刘同学在查阅资料时得知,乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下,可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液(如图所示:试管A中装有40%的乙醛水溶液、氧化铜粉末;试管C中装有适量蒸馏水;烧杯B中装有某液体)。已知在60℃~80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应,连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表:
物质 |
乙醛 |
乙酸 |
甘油 |
乙二醇 |
水 |
沸点 |
20.8℃ |
117.9℃ |
290℃ |
197.2℃ |
100℃ |
请回答下列问题:
(1)试管A内在60℃~80℃时发生的主要反应的化学方程式为(注明反应条件) 。
(2)如图所示在实验的不同阶段,需要调整温度计在试管A内的位置,在实验开始时温度计水银球的位置应在 ;目的是 ;当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在 ,目的是 。
(3)烧杯B内盛装的液体可以是 (写出一种即可,在题给物质中找)。