氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
催化剂 |
① |
10 mL 2%H2O2溶液 |
无 |
② |
10 mL 5%H2O2溶液 |
无 |
③ |
10 mL 5%H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
④ |
10 mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
⑤ |
10 mL 5%H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,实验时可以通过测量________或________来比较;
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因:________,计算H2O2的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字,在标准状况下测定)
Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识,老师让甲同学完成下列实验:
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸,10 s时收集产生的H2体积为50 mL(若折合成标准状况下的H2体积为44.8mL),用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s;
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B.勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益
硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗名大苏打,可用做分析试剂。它易溶于水,难溶于酒精,受热、遇酸易分解。工业上可用硫化碱法制备,反应原理:2Na2S + Na2CO3 + 4SO2=3Na2S2O3 + CO2,实验室模拟该工业过程的装置如图所示,回答下列问题:
(1)b中反应的离子方程式为_________________________,c中试剂为__________。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变为澄清,此浑浊物是____________。
(3)控制b中的溶液的pH接近7,停止通入SO2。若未控制好,pH<7,会影响产率,原因是(用离子方程式表示)。
(4)停止通入SO2后,将c中的溶液抽入d中,d中的试剂为________。
(5)将d所得液溶转移到蒸发皿中,水浴加热浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤,洗涤晶体所用的试剂为(填化学式)。
(6)实验中要控制SO2生成速率,可采取的措施有________________(写出一条)。
(7)为检验制得的产品的纯度,该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:在锥形瓶中加入25mL0.01mol/LKIO3溶液,并加入过量的KI酸化,发生下列反应:5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,当蓝色褪去且半分钟不变色时达到滴定终点。实验数据如下表:
实验序号 |
1 |
2 |
3 |
Na2S2O3溶液体积(mL) |
19.98 |
20.02 |
21.18 |
则该产品的纯度是,(用百分数表示,保留1位小数)间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是。
A.滴定管未用Na2S2O3溶液润洗
B.滴定终点时仰视读数
C.锥形瓶用蒸馏水润洗
D.滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点发现气泡
某学生课外学习活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了研究“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的问题,并设计了如下方案进行实验:
实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液
请根据实验回答问题:
(1)首先根据上图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行操作。
(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是:(填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接深入烧杯中的目的是:。
(3)加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是:。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的(填仪器名称)起到了确保硫酸体积保持不变的作用。
(4)将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的酸化的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行、、后称量硫酸钡的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是。
(5)有的同学提出在上面(4)中可以不必加入酸化的双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析:(填“需要”或“不需要”)加入双氧水,原因:。
钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用。工业利用碘、NaOH和铁屑为原料可生产碘化钠,其生产流程如下:
(1)NaOH溶液和碘反应时需要严格控制温度,如果温度过低,会生成碘的低价副产品NaIO。若NaOH溶液和碘反应时所得溶液中与IO-的物质的量之比为1 :1,则该反应的离子方程式为______________。
(2)生产流程中加入过量铁屑的目的是_____________,过滤所得固体中除剩余铁屑外,还有红褐色固体,则加入铁屑时发生反应的化学方程式是_________________________。
(3)溶液2中除含有H+外,一定含有的阳离子是_____________;试设计实验证实该金属阳离子的存在__________________________。
(4)溶液2经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O),称取3.60 g草酸亚铁晶体(相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解,得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示:
①分析图中数据,根据信息写出过程Ⅰ发生的化学方程式_______________________。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物,试通过计算确定该氧化物的化学式__________________。
2Na2CO3·3H2O2是一种新型的氧系漂白剂。某实验兴趣小组进行了如下实验。
Ⅰ.实验制备
实验原理:2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2
实验步骤:取3.5 g Na2CO3溶于10 mL H2O,加入0.1 g稳定剂,用磁力搅拌器搅拌完全溶解后,将6.0 mL 30%H2O2在15 min内缓慢加入到三颈烧瓶中,实验装置如图。
反应1小时后,加入1g氯化钠后,静置结晶,然后抽滤,干燥一周后,称重。
(1)装置中球形冷凝管的作用是______________。
(2)使用冷水浴的作用是______________________________________________。
(3)加入适量NaCl固体的原因是_______________________________________。
(4)2Na2CO3·3H2O2极易分解,其反应方程式可表示为_________________________________。
Ⅱ.活性氧含量测定
准确称取试样0.2000 g,置于250 mL锥形瓶中,加100 mL浓度为6%的硫酸溶液,用0.0200 mol/L高锰酸钾标准溶液滴定,记录高锰酸钾标准溶液消耗的体积为
32.70 mL。
活性氧含量计算公式:Q%=(40cV/m)×100%[cKMnO4标准溶液浓度(mol/L);V
消耗的KMnO4标准溶液体积(L);m
试样质量(g)]
(5)滴定终点的判断依据为______________________________________________。
(6)滴定过程中涉及的化学方程式_______________________________________。
(7)活性氧含量为__________________________。
Ⅲ.产品纯度的测定
(8)为了测定产品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数,设计了几种方案,涉及不同的反应原理。
方案一将试样与MnO2混合均匀,向混合物中滴加水,测生成气体的体积,进而进行计算。
方案二 _________________________________________________________________。
下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置,反应需要加热,图中省去了加热装置。有关数据见表:
表.乙醇、溴乙烷、溴有关参数
乙醇 |
溴乙烷 |
溴 |
|
状态 |
无色液体 |
无色液体 |
深红棕色液体 |
密度/g•cm-3 |
0.79 |
1.44 |
3.1 |
沸点/℃ |
78.5 |
38.4 |
59 |
(1)制备操作中,加入的浓硫酸必需进行稀释,其目的是(选填序号)。
a.减少副产物烯和醚的生成
b.减少Br2的生成
c.减少HBr的挥发
d.水是反应的催化剂
(2)已知加热温度较低时NaBr与硫酸反应生成NaHSO4,写出加热时A中发生的主要反应的化学方程式。
(3)仪器B的名称,冷却水应从B的(填“上”或“下”)口流进。
(4)反应生成的溴乙烷应在中(填“A”或“C”中)。
(5)若用浓的硫酸进行实验时,得到的溴乙烷呈棕黄色,最好选择下列(选填序号)溶液来洗涤产品。
a.氢氧化钠b.亚硫酸钠c.碘化亚铁 d.碳酸氢钠
洗涤产品时所需要的玻璃仪器有。