固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:Mg(NO2)2、NO2、O2
乙:MgO、NO2、O2
丙:Mg3N2、O2
丁:MgO、NO2、N2
(1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是______________________________。
查阅资料得知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明__________。
②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先________,然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。
⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想______是正确的。
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:______________(填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是_____________________________________。
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步探究。
草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某课题组为探究草酸业铁晶体的化学性质,进行了一系列实验探究。
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现溶液颜色逐渐变为棕黄色,并检测到二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有(填“氧化性”、“还原性”或“碱性”)。若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为mol。
(2)资料表明:在密闭容器中加热到一定温度时,草酸亚铁晶体可完全分解,生成几种氧化物,残留物为黑色固体。课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质,对黑色固体的组成提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:全部是FeO
假设二:
假设三:
(3)为验证上述假设一是否成立,课题组进行如下研究。
【定性研究】请你完成下表中内容。
| 实验步骤(不要求写出具体操作过程) |
预期实验现象和结论 |
| 取少量黑色固体, |
【定量研究】课题组在文献中查阅到,FeC2O4·2H2O受热分解时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示,写出加热到400℃时,FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为:。
根据图象,如有1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热,最终残留黑色固体的质量大于0.4 g。某同学由此得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:
甲、乙两个实验小组分别利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应进行研究外界因素对反应速率的影响。设计实验方案如下:
甲组:通过测定生成CO2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。
实验装置如图,实验时分液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中
(注:实验中所用KMnO4溶液均已加人相同量H2SO4):
| 序号 |
A溶液 |
B溶液 |
| ① |
2 mL 0.1mol/LH2C2O4溶液 |
4 mL0.01mol/LKMnO4溶液 |
| ② |
2 mL 0.2mol/LH2C2O4溶液 |
4 mL0.01mol/LKMnO4溶液 |
(1)如何检查该装置的气密性:。
(2)写出当锥形瓶中加入A溶液后发生的反应的离子方程式(提示:H2C2O4为弱酸):。
(3)该实验探究的是对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器,实现该实验目的还欠缺的仪器:。你将如何比较①②组化学反应速率大小?你的操作是。
乙组:通过测定单位时间内KMnO4溶液浓度变化来判定反应速率快慢。
25℃时,40 mL 0.001mol/LKMnO4与38 mL0.1 mol/LH2C2O4和2 mL2.38mol/LH2SO4混合液共80 mL中KMnO4的浓度及对应时段的平均反应速率数据:
| 时间(min) |
4 |
8 |
12 |
16 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
| c(KMnO4)(10-4mol/L) |
4.58 |
4.02 |
3.36 |
2.25 |
0.72 |
0.43 |
0.23 |
0.16 |
0.13 |
| υ(KMnO4) (10-4mol/(L·min) |
υ |
0.14 |
0.17 |
0.28 |
0.32 |
0.29 |
0.20 |
0.07 |
0.03 |
(4)完成上表中υ=×10-4mol/(L·min)。
问题讨论:已知该实验过程中溶液温度几乎不变,但是依据实验数据发现开始阶段速率却在增大。
①你认为引起该反应速率增大的因素是。
②请设计实验证明你的观点,写出实验步骤及结论:
| 实验步骤及结论: |
(1)向蓝色石蕊试纸上滴加几滴饱和氯水,发现试纸先变红后变白。要确证使石蕊褪色的物质是次氯酸,还必须要做的实验是:
a.干燥的氯气能否使试纸变白 b.水能否使试纸变白c.盐酸能否使试纸变白
(2)饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HC1O溶液的方法之一。如图所示在试管中加入过量的块状碳酸钙.再加入约20ml饱和氯水充分反应,有少量气泡产生,溶液浅黄绿色褪去:过滤,将滤液滴在蓝色石蕊试纸上发现其漂白性比饱和氯水的更强:已知饱和氨水中存在Cl2+H2O
H++C1-+HClO.反应后所得的溶液漂白性增强的原因是(用化学平衡移动原理解释)。
(3)碳酸钙与氯水反应生成的含钙的化合物除氯化钙外,有人提出如下猜想
a.含次氯酸钙 b.含碳酸氢钙 c.含次氯酸钙和碳酸氢钙。
有人认为不可能含有次氯酸钙.他的理由可能是。
为了证明碳酸氢钙的存在,将滤液分为三份.分别进行以下实验:
①第一份与澄清石灰水混合,立即产生大量白色沉淀:此实验____(填“能”或“不能”)确证溶液中含有碳酸氢钙因为;
②第二份与稀盐酸混合,立即产生大量无色气体:
③将第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。反应的化学方程式为
④除上述实验外,你能设计的确证碳酸氢钙存在的实验方案是____。
某化学兴趣小组同学在馓“证明海带中存在碘元素”的实验时,对课本上的描述:“海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在”产生了疑问。久置KI固体被氧化变质,呈浅黄色(有I2),KI固体直接加热时,为什么不被氧化呢?因此,小组同学针对I-被氧化条件除了氧气之外还需要什么条件进行了实验探究。
【提出假设】根据久置KI固体会被氧化而变质,结合空气的成分,首先排除和稀有气体的影响。然后对KI变质条件提出合理假设:
假设一:需要H2O的参与;
假设二:需要CO2的参与;
假设三:。
【实验验证】
(1)为了验证假设二,小组同学设计了以下实验方案;取10mLKI溶液(浓度较大)于5支试管中,向试管中通入CO2气体或者滴加盐酸。一段时间后对比试管中的颜色深浅,之后向试管中滴入淀粉溶液,再次对比试管中的颜色深浅,具体实验现象见下表:
| 试管序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| 通入CO2时间/min |
0 |
1 |
5 |
||
| 滴加盐酸/滴 |
0 |
3 |
6 |
||
| 溶液中颜色对比 |
无色 |
浅黄色→黄色(依次加深) |
|||
| 滴加淀粉溶液后的颜色对比 |
无色 |
浅蓝色→蓝色(依次加深) |
小组同学通过实验现象深入思考了CO2在反应过程中的作用,得出结论:CO2气体同盐酸一样在KI被氧化的过程中提供环境。
写出此实验中CO2与KI反应的化学方程式。
(2)为了验证I-被氧化是否必须要有H2O的参与,小组同学设计了以下实验验证:
| 实验步骤 |
预期现象和结论 |
| ①取一份纯净的KI固体,分成两等份; |
|
| ②一份加入到装有的集气瓶A中; 一份加入到装有的集气瓶A中; ③几天后观察。 |
【交流提高】
由于空气中CO2和水蒸气的含量很低,导致在加热KI的过程中这两种气体很容易被“驱散”,不能很好地与KI接触,KI自然就不能被氧化。长时间保存碘化钾需要避光、。
实验室可以用MgCl2•6H2O为原料制备碳酸镁晶须,主要流程如下:
试回答:
(1)操作1的名称是_______。
(2)上述反应过程要控制好温度,因为MgCO3置于水中长时间加热煮沸可完全生成Mg(OH)2,其原因是_____________________。
(3)另査阅文献,在加热煮沸时也可能生成碱式碳酸镁Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O,写出该反应的化学方程式______________。
(4)某课题组为了确定MgCO3在水中长时间加热煮沸后所得的固体成分,进行如下研究。(注:Mg(OH)2, Mg5(OH)2(CO3)4.4H2O在煮沸时均不会分解)
①定性研究:请你完成下表中内容。
| 实验步骤 |
预期的实验现象和结论 |
| 取一定质量的固体样品 |
若 ,则固体产物为Mg(OH)2 |
②另取一定质量的固体,灼烧至恒重,能否通过固体质量的减少量来确定固体的成分?_______ (填“能”或“否”),理由是______________