某校两个化学研究性学习小组,在学习了铜和浓硫酸的反应后分别探究足量的锌与浓硫酸反应的过程。甲小组设计了下图装置:试回答:
(1)请从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中,并进行正确连接,a接______, c接______(用序号表示)。
(2)D、E两支试管中CCl4的作用是______。
(3)本实验能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为______。
(4)D中出现浑浊的离子方程式为______。
(5)某学生注意观察到:实验开始后,C、D、E中均有气泡产生;随后气泡量减少,品红溶液褪色,D中出现浑浊;反应一段时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加。请用化学方程式表示“反应一段时间后气泡量又会明显增加”的原因是______。
乙小组设计了下图装置:
(6)分析出乙小组的设计意图是______。
(7)装置B中的药品是______。
(8)能证明产生SO2和H2先后顺序的实验现象是______。
运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。如甲醇汽油是由10%一25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料,可达到国标汽油的性能和指标。
I、(一)甲醇在工业上可用CO和H2合成。
已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l)△H=—725kJ·mol—1
(二)若要求得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示) 的焓变。
工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=akJ/mol
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度/0C |
250 |
310 |
350 |
K |
2.041 |
0.250 |
0.012 |
(1)由表中数据判断△H= a 0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)="0.5" mol·L-1,则此时的温度为 ℃。
(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
浓度mol/L 时间/min |
c(CO) |
c(H2) |
c(CH3OH) |
0 |
0.8 |
1.6 |
0 |
2 |
0.6 |
1.2 |
0.2 |
4 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
6 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
①反应从0 min到4 min之间,H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是 (填序号)。
A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度
(4)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2,发生反应CO(g)+2 H2(g)CH3 OH(g)△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2;已知T1<T2,则w1 w2(填序号)。
A.大于B.小于C.等于D.以上都有可能
II、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料,氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式: 。
【实验化学】
甲苯氧化法制备苯甲酸的反应原理如下:+ 2KMnO4
+KOH+2MnO2↓+H2O
+ HCl
+KCl
实验时将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在100 ℃时, 反应一段时间,再停止反应,并按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
(1)实验室中实现操作Ⅰ所需的玻璃仪器有 、烧杯;操作Ⅱ的名称为 。
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,若无此操作会出现的危害是 。
(3)在操作Ⅲ中,抽滤前需快速冷却溶液,其原因是 ;如图2所示抽滤完毕,应先断开 之间的橡皮管。
(4)纯度测定:称取1.220 g产品,配成100 mL溶液,取其中25.00 mL溶液,进行滴定 ,消耗KOH物质的量为2.4×10-3 mol。产品中苯甲酸质量分数为 。
(14分)天然气是重要的化石燃料和工业原料,其主要成分为甲烷。
(1)CO2气体排放会产生温室效应,将通入CO2碳化了的水在如图1所示的电解池阴极区进行电解,可以直接产生甲烷,加入硫酸钠为了增加导电性。
①写出电解时阴极的电极反应式
②电解时电解池采用阳离子交换膜,若采用阴离子交换膜会对电解产生的影响为 。
(2)将甲烷和硫反应可以制备CS2,其流程如下:
①反应1产生两种含硫的物质,则该反应方程式为
②反应当中,每有1molCS2生成时,需要消耗O2的物质的量为
③为了将含硫化合物充分回收,实验时需对反应1出来的气体分流,则进入反应2和反应3的气体气体关系为
(3)甲烷在高温下分解生成烃和氢气,若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图2所示,甲烷在高温下分解反应的化学方程式为 。
三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。
(1)利用工业FeCl3制取纯净的草酸铁晶体[Fe2(C2O4)3·5H2O]的实验流程如下图所示:
①为抑制FeCl3水解,溶液X为 。
②上述流程中FeCl3能被异丙醚萃取,其原因是 ;检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe3+的方法是 。
③所得Fe2(C2O4)3·5H2O需用冰水洗涤,其目的是 。
④为测定所得草酸铁晶体的纯度,实验室称取a g样品,加硫酸酸化,用KMnO4标准溶液滴定生成的H2C2O4,KMnO4标准溶液应置于下图所示仪器 (填“甲”或“乙”)中。下列情况会造成实验测得Fe2(C2O4)3·5H2O含量偏低的是 。
a.盛放KMnO4的滴定管水洗后未用标准液润洗
b.滴定管滴定前尖嘴部分有气泡,滴定后消失
c.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数
(2)某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3)出发,制备单质铜和无水FeCl3,再由FeCl3合成Fe2(C2O4)3·5H2O。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水FeCl3的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、盐酸、NaOH溶液和H2O2溶液):向废液中加入足量铁粉,充分反应后过滤; ;调节溶液pH,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O; ,得到无水FeCl3。
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种重要的食品添加剂,易溶于水,水溶液为酸性。NaHSO3从饱和溶液中结晶得到焦亚硫酸钠。工业生产中常用燃烧硫磺生成含SO210%~13%混合气体经除尘后通入反应器中制备。
(1)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)水溶液为酸性,其原因是
(2)反应Ⅰ、Ⅱ均需调节pH=4.1,温度为45℃,则反应Ⅰ的方程式为
反应Ⅱ重复了反应Ⅰ的操作,其目的
(3)若反应ⅡpH>4.1,则产品中会有副产物,该副产物为
(4)反应Ⅱ分两步进行,第一步生成NaHSO3,写出第二步反应的化学方程式
(5)某研究团队用液态SO2替代以上流程中混合气体,获得了更纯净的产品,其可能的原因是