某研究性学习小组在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中,设计了如下实验方案:
【实验设计】
方法一:按照图1进行实验,容器A中的反应开始时,弹簧夹C处于打开状态,一段时间后,关闭弹簧夹C,容器A中的反应仍在进行。最终在_______容器中观察到白色沉淀,该实验中涉及到的化学方程式有: 。
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上:①纯水 ②NaCl溶液 ③NaOH溶液 ④四氯化碳 ⑤CuCl2溶液 ⑥乙醇 ⑦Fe棒 ⑧植物油 ⑨碳棒
a为___________,b为___________,c为___________,d为___________。(填序号)
【探究思考】
实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色,那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢?
(1)甲同学查阅资料后,得到Fe(OH)2如下信息:
资料名称 |
物理性质描述 |
化学性质描述 |
《化学辞典》,顾翼东编,1989年版P637 |
白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体 |
与空气接触易被氧化,将细粉喷于空气中,则立即燃烧出火花 |
《大学普通化学(下册)》傅鹰著P637 |
白色沉淀 |
此沉淀易被氧化成微绿色Fe3(OH)8 |
《普通化学教程》(下册)P788 |
白色 |
能强烈吸收O2,迅速变成棕色 Fe(OH)3。这时作为氧化的中间产物为土绿色,其中含有Fe2+、Fe3+。 |
阅读该资料后,你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是:__________ ;资料中提及的微绿色Fe3(OH)8,用氧化物的形式表示可写成__________________。
(2)乙同学依据配色原理:白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识,认为绿色可能是形成Fe(OH)2·nH2O所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀,观察到沉淀由绿变白的趋势。加热时,“方法一”中弹簧夹C应处于___________(填“打开”或“关闭”)状态,容器A中的反应须处于___________(填“停止”或“发生”)状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式_______________。
现有如下的实验用品:
(I)玻璃仪器及其他仪器:试管、锥形瓶、园底烧瓶、集气瓶、长颈漏斗、球形漏斗、分液漏斗、酒精灯、白玻片、火柴、橡胶管及部分组合仪器(双、孔橡皮塞与玻管的组合)
(II)化学药品:双氧水、二氧化锰、木条
请选择上述仪器并设计制备氧气的最佳实验装置,且收集一瓶氧气。
回答以下问题:
①从科学性、可行性、简约性、安全性角度分析,最佳实验装置中应该选择的仪器编号是____(每种仪器只能取用一次);
②仪器装配的原则是____;
③你在装配过程中第一个所选择的玻璃仪器是___;
④仪器装配完成后的第一个实验操作是____。
⑤请设计一实验用于验证收集的气体是氧气,并叙述其检验过程。
图4-39是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。请填空:
图4-39
(1)X的电极名称是_________极,发生的电极反应式为________,Y极的电极材料是_______。检验X极的产物方法是_____________________。
(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反,导致X极上未收到预期产物。一段时间后又将两极的连接方式纠正过来,发现X一端出现了白色沉淀,此沉淀是_______(填化学式)。其形成原因是___________,该沉淀在空气中放置,现象是________________________。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一,是将两个极室用离子交换膜隔开(如图4-40)其目的是_______,阳极室(A处)加入_______,阴极室(B处)加入_______,离子交换膜只许_________离子通过。
图4-40
图4-38中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336 mL(标准状态)气体。回答:
图4-38
(1)直流电源中,M__________为极。
(2)Pt电极上生成的物质是________,其质量为________g。
(3)电源输出的电子,其物质的量与b、c、d各电极分别生成的物质的物质的量之比为:_________∶________∶________∶________。
(4)AgNO3溶液的浓度_______,AgNO3溶液的pH________,H2SO4溶液的浓度______,H2SO4溶液的pH______(填增大、减小或不变)。
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为________g。
有如下两个反应(反应所需的其他条件和各物质的化学计量数均已略去):
①X+YZ+P+Q;②Z+Q
X+H+Y。请针对以下两种不同情况来完成:
(1)若X是一种日常生活中用作调味剂的盐,反应①是化学工业上制取单质Q和化合物Z的重要方法。则Z的电子式为___________________;反应①中阴极反应为___________________;反应②的离子方程式为______________;在酸性条件下,若将化合物H加到含Fe2+的溶液中,溶液从浅绿色变成黄色,该反应的离子方程式为_______________________________________。
(2)若X是一种含氧酸盐,可用于实验室中检验水的存在。1个X的酸根离子中共含有50个电子,其中含有一种元素R,R的原子最外层电子数是电子层数的2倍,则R在元素周期表中的位置是_________。X单质的熔点是112.8 ℃,则R单质的晶体类型属于______晶体。
(3)若X是(2)中的含氧酸盐,当以石墨作电极电解X溶液时,阳极反应为___________________;原溶液体积为1升,C(H+)=1×10-6mol/L。电解一段时间,当阳极收集到56ml(标况下)气体是,假定溶液体积不变,阴极棒将增重______g,此时电解质溶液的PH为_____。
某校课外实验小组进行铜与浓、稀硝酸反应的实验研究。基本原则是:安全可靠、现象明显,符合环保要求。
如果用图Ⅰ中装置进行铜与浓硝酸反应的实验,最大缺点是产生的NO2气体逸出污染空气;如果用该装置来证明铜与稀硝酸反应生成NO气体,缺点是不易观察到有毒性的NO气体无色的本来面目。
(1)若用装置Ⅱ进行实验,既可克服实验不足,还能使上述反应在同一试管中连续进行。实验如下:组装好装置并检查气密性后,加入2 mL浓硝酸(铜片未接触酸液),塞紧胶塞;向左倾斜试管使其反应发生,当导管口有极少量红棕色气体逸出,溶液呈绿色时,正立试管,使反应停止;同时将导管插入水中,稍后能观察到:a.水沿导管倒吸至试管中,b.________________,c. ________________等明显现象。其中发生的原因用方程式表示为:_________________________________________________________。
(2)当试管中液体体积约占1/2时,从水中取出导管,并伸入一小试管中,管口塞上浸有碱液的棉花(如图Ⅲ)。这样做的目的是:________________,此时大试管中反应的离子方程式为:________________________________________________。
(3)若用右上图Ⅳ所示的装置(U形管、干燥管、A为活塞)制取NO可能更加理想。请补充下列实验步骤:
①检查装置的气密性的方法是:________________________________________________。
②打开活塞A,从U形管右端注入稀硝酸,直到________________________为止。
③关闭活塞A,若反应缓慢,可在U形管左侧加热,观察到____________________。