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:(注:褪色原因只有一种)
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—离子的物质的量。
(3)根据方案一,若 ,则猜想②不成立。
(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。若已知CH3COOAg易溶于水。
试通过计算判断:溴与乙醛发生反应的化学方程式为 ;
小张同学认为合适的酸既不是硫酸也不是盐酸,这是为什么? 。
Ⅱ.小钱同学利用下图装置进行乙醇的催化氧化实验并制取乙醛(试管丙中用水吸收产物),图中铁架台等装置已略去。实验时,先加热玻璃管中的铜丝,约lmin后鼓入空气。
请填写下列空白:
(1)乙醇发生催化氧化的化学方程式为 。
(2)实验时,小钱同学将甲装置浸在70℃~80℃的水浴中,目的是 _。
小孙同学认为:由于小钱同学装置设计上的缺陷,实验进行时可能会 ____________。
(3)反应发生后,移去酒精灯,利用反应自身放出的热量可维持反应继续进行。进一步探究表明,鼓气速度与反应体系的温度关系曲线如图所示。
请你解释鼓气速度过快,反应体系温度反而下降的原因是: 。
你认为该实验中“鼓气速度”这一变量可用 来计量。
铁是人类目前使用最多的金属,可以形成多种氧化物。某实验小组欲利用氢气还原法测定某铁的氧化物(FexOy)的组成,根据实验内容回答下列问题:
I.定性分析:氧化物中铁元素的价态
(1)取适量该氧化物溶于过量的(填“稀硫酸”、“稀盐酸”或“稀硝酸”),取少量溶液分别装入两支洁净的试管甲、乙中。甲试管中加入高锰酸钾溶液,乙试管中加入硫氰化钾溶液,能证明该氧化物中同时含有Fe2+、Fe3+的现象是:。
II.定量分析:氧化物的组成
(2)按各部分仪器在该实验中的作用分析:装置E中盛放的药品是,作用是。
(3)实验装置用上面所列仪器组成,按氢气流向的连接顺序是(括号中填入接口字母):
a→()→()→()→()→()→()→()→()→()
(4)实验前,将该铁的氧化物放在坩埚内低温烘焙,这样做的目的是:,若缺少此步骤,会导致x : y(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(5)称取烘焙后样品3.04 g,与氢气充分反应后生成水0.9 g,则该样品的组成为:。
过渡金属的单质及化合物很多有催化性能,氯化铜、氯化亚铜经常用作有机合成催化剂。实验室中用氯气与粗铜(杂质只有Fe)反应,制备铜的氯化物的流程如下。
查阅资料:
氯化亚铜:白色微溶于水,在干燥空气中稳定,受潮则易变蓝棕色,在热水中迅速水解生成氧化铜水合物而呈红色。
氯化铜:从水溶液中结晶时,在15℃以下得到四水物,在15~25.7℃得到三水物,在26~42℃得到二水物,在42℃以上得到一水物,在100℃得到无水物。
(1)现用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹省略)。
①按气流方向连接各仪器接口顺序是:a→、→ h 、i →、→。
②本套装置有两个仪器需要加热,加热的顺序为先后,这样做的目的是。
(2)分析流程:
①固体甲需要加稀盐酸溶解,其理由是;
②溶液甲可加试剂X用于调节pH以除去杂质,X可选用下列试剂中的(填序号)。
a.NaOH b.NH3·H2O c.CuOd.CuSO4
③完成溶液乙到纯净CuCl2·2H2O晶体的系列操作步骤为:
加少量盐酸、蒸发浓缩、、、洗涤、干燥。
(3)向溶液乙中加入适当的还原剂(如SO2、N2H4、SnCl2等),并微热得到CuCl沉淀,写出向乙溶液加入N2H4(氧化产物为无毒气体)的离子方程式:。此反应只能微热的原因是。
(4)若开始取100g 含铜96%的粗铜与足量Cl2反应,经上述流程只制备CuCl2·2H2O,最终得到干燥产品277g,求制备CuCl2·2H2O的产率;(精确到1%)分析出现此情况的主要原因。
硫酸亚铁铵又称莫尔盐,是浅绿色晶体。它在空气中比一般亚铁盐稳定,是常用的Fe2+试剂。某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐,并测定其组成,他们进行了以下实验。
Ⅰ.莫尔盐的制取
(把图中“一定实验步骤”换成“加热蒸发、浓缩结晶”)
请回答下列问题。
(1)废铁屑中含氧化铁,无需在制备前除去,理由是__________________(用离子方程式回答),实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸,倾倒出液体,用水洗净铁屑。从以下仪器中选择组装,完成该操作必需的仪器有________(填编号)。
①铁架台 ②玻璃棒 ③广口瓶 ④石棉网 ⑤烧杯 ⑥漏斗 ⑦酒精灯
(2)步骤2中加热方式 (填“直接加热”﹑“水浴加热”或“沙浴”);必须在铁屑少量剩余时,进行热过滤,其原因是 。
II.莫尔盐组成的测定
①将摩尔盐低温烘干后,称取7.84 g加热至100℃失去结晶水,质量变为5.68 g。
②选择下图所示的部分装置连接起来,检查气密性后,将上述5.68g固体放入A装置的锥形瓶中,再向锥形瓶中加入足量NaOH浓溶液,充分吸收产生的气体并测出气体质量为0.68 g。
③向A中加入适量3%的H 2 O 2溶液,充分振荡后滤出沉淀,洗净、干燥、灼烧后,测得其质量为1.6 g。
根据上述实验回答下列问题。
(3)步骤②中,选择的装置是A接_______接_______(填代号),A装置中未使用分液漏斗的理由是______________。
(4)向锥形瓶中加入NaOH溶液的操作方法是_______;吸收A中产生的气体所用试剂应是_______。实验小组的同学为保证A中产生的气体被完全吸收以准确测量其质量,他们在A中反应停止后再进行的操作是______________。
(5)根据上述实验数据计算,摩尔盐中=_______。
(14分)丁酸异戊酯又称香蕉油,多用于食品和化妆品的香精,实验室用正丁酸与异戊醇反应制备丁酸异戊酯,有关数据和装置示意图如下:
实验步骤:
①如图连接好装置,在三颈烧瓶中加入0.2 mol异戊醇和0.1 mol正丁酸、数滴浓硫酸、5 ML苯和2-3片碎瓷片。充分摇匀,分水器内加入异戊醇直至与支管相平;
②在122-.132℃下回流反应1.5 h即可得粗产品;
③冷却后用10%的NaOH溶液中和,用水洗至中性,加入无水硫酸镁后蒸馏得较纯净的丁酸异戊酷11 g.
回答下列问题:
(1)图中A仪器的名称是,冷却水应从(选择a或b)口进。
(2)在该实验中,三颈烧瓶的容积最适合的是(填入正确选项前的字母)。
A.50 mLB.100 MLC.200 mL
(3)加入碎瓷片的作用是;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是(填入正确选项前的字母)。
A.冷却后补加 B.立即补加 C.不需补加 D.重新配料
(4)加入过量异戊醇的目的是,分离提纯过程中加入无水硫酸镁的目的是。
(5)在蒸馏得较纯净的丁酸异戊酯操作中,仪器选择及安装都正确的是(填标号)。
(6)本实验的产率是。(保留三位有效数字)
有关铝的几个实验如下。请填写下列空白。
实验一毛刷实验
实验过程如下图。
(1)配制Hg(NO3)2溶液时,为抑制水解,需加入少量的_____。
(2)铝导线放NaOH溶液的目的是除去表面的氧化膜,其化学方程式为_____。
(3)生成白色毛状物的实质是铝发生电化腐蚀生成A12O3,其中作正极材料的是______ (填序号)。
a.O2 b.A1 c.Hg(NO3)2 d.Hg
实验二探究白色毛状物是否含有结晶水
取适量白色毛状物样品放入仪器X称量,质量为m1 g
(4)仪器X应选用以下哪个装置____________________(填名称)。
(5)上述过程中“冷却"时要在图1所示的装置中进行的原因是______________________.
(6)根据所得实验资料,能说明白色毛状物含结晶水的证据是_________(用代数式表示)。
实验三验证A12O3对石蜡油裂解的催化作用
按图2连好装置,检查装置的气密性,加入5~6 g Al2O3,加热到500℃左右,往Al2O3上滴入石蜡油。已知:石蜡油为液态烷烃混合物(与汽油类似),沸点164~223 ℃。
一定条件下,其裂解产物为乙烯和烷烃的混合物。
(7)使用装置B的目的是___________________。
(8)需要再补充一个实验才能证明Al2O3对石蜡油裂解反应有催化作用,请简述其实验方案:__________。