实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如右图所示)。
(1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是_(填序号)
A.往烧瓶中加人MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加人浓盐酸
(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:
甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。
乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。
丙方案:与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余的CaCO3质量。
丁方案:与足量Zn 反应,测量生成的H2体积。
继而进行下列判断和实验:
① 判定甲方案不可行,理由是 。
② 进行乙方案实验:准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a.量取试样20.00 mL,用0 . 1000 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,消耗22.00mL,该次滴定测得试样中盐酸浓度为 mol·L-1
b.平行滴定后获得实验结果。
③ 判断丙方案的实验结果 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。
[已知:Ksp(CaCO3 ) = 2.8×10-9、Ksp(MnCO3 ) = 2.3×10-11
④ 进行丁方案实验:装置如右图所示(夹持器具已略去)。
(i) 使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中。
(ii)反应完毕,每间隔1 分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。气体体积逐次减小的原因是 (排除仪器和实验操作的影响因素)。
铝是自然界中含量最高的金属元素,以铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3)为原料通过以下途径制备氯化铝晶体和绿矾晶体:
(1)X是__________,操作I是_______。
(2)Z是_____,检验溶液E中含有金属阳离子的实验方法是_______________________。
(3)操作Ⅱ的主要实验步骤是边滴加____(填试剂名称)边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
(4)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(5)铝电池性能优越,海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料,海水为电解质溶液,构成电池的其正极反应式为_______________________________;与铅蓄电池相比.释放相同电量时,所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)=____________。
(6)测定绿矾产品中Fe2+含量的实验步骤:
a.称取5.7g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01mol•L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积为40mL(滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)。
①计算上述产品中FeSO4•7H2O的质量分数为________;
②若用上述方法测定的产品中FeSO4•7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有___________(只回答一条即可)。
高纯度的单质硅是信息产业的核心资源,没有硅就没有你喜欢的计算机。在地壳中含有大量的硅元素,含量仅次于氧,但自然界中没有游离的硅,硅元素全部是以化合态的形式存在的。工业上主要是利用碳与二氧化硅在高温下反应制备粗硅,某校化学兴趣小组对该反应中气体产物的成分进行探究。
(1)该兴趣小组对气体产物的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:气体产物只有CO;
假设二:____________________;
假设三:_____________________。
……
(2)为探究气体的成分,该兴趣小组设计了如下实验装置:
已知:PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为:CO+PdCl2+H2O=CO2+2HC1 +Pd↓(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊);
为避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰,实验时要求通入足够长时间的氮气。
供选试剂:澄清石灰水、PdCl2溶液、浓硫酸、NaOH溶液。
①装置B的作用是______________;
②请你根据上述装置,设计实验验证假设一,写出实验步骤和结论(解答时要求指明C、D中所选试剂的名称):
实验步骤(不要求写出具体操作过程) |
实验预期现象和结论 |
(3)有人认为,气体产物的成分与两种反应物的质量之比有关。为了探究炭粉不足时生成物中气体的成分,反应物中炭粉与二氧化硅的质量之比的最大比值是_________。
(4)资料表明,炭粉过量时会生成副产物SiC,若生成物中Si与SiC的物质的量之比为1:2(假定气体产物只有CO),写出该反应的化学方程式:________________________。
氨基甲酸铵是一种用途广泛的化工原料。有关它的资料如下:①常温下,在干燥的空气中稳定,遇水或潮湿空气则生成碳酸铵或碳酸氢铵;②熔点58℃,59℃则可分解成NH3和CO2气体;③在密封管内加热至120℃~140℃时失水生成尿素[CO(NH2)2];④酸性溶液中迅速分解;⑤合成氨基甲酸铵原理为:
(1)写出氨基甲酸铵在密封管内加热至1200C~1400C生成尿素的反应方程式:_______________
(2)滴液漏斗与容器A相连的导管的作用是 ,容器A内可用 (填药品名称)代替NaOH固体,仪器B名称________;盛放药品是:________。
(3)合成氨基甲酸铵的反应在一定条件下能自发进行,该反应的反应热ΔH_____0(填“>” “=”或“<”)(4)有同学建议该CO2发生装置直接改用“干冰”,你认为他的改进有何优点:(回答二点)
①________________;②________________
(5)该实验装置中有明显导致实验失败的隐患有:(指出主要二处)
①________________;②________________
用石灰石代替碱液处理酸性废水可降低成本。大多数情况下,利用石灰石处理含金属离子的酸性废水并不适用,原因在于酸与石灰石反应的限度,使溶液体系的pH不能达到6.0以上的排放标准。当酸性废水中含有Fe3+、Fe2+、Al3+时能利用石灰石处理该酸性废水,可使pH上升到6.0以上,达到满意效果,其研究步骤如下:
Ⅰ、向0.1mol/L 盐酸,加入石灰石粉,当溶液体系 pH 升至5.6 时, 再继续加入石灰石粉无气泡冒出,说明此时已达溶解平衡。
Ⅱ、向含Fe3+、Fe2+、Al3+的酸性废水中加入适量的0.1mol/L 盐酸和30% H2O2溶液,充分反应。
Ⅲ、将Ⅱ中获得的溶液加入到Ⅰ溶液中,得到混合液x,测得混合液pH<2.0。
Ⅳ、向混合液x中加入石灰石粉,有大量气体产生,并逐渐有沉淀生成。pH 升到 6.2时停止加石灰石粉。
(1)HCl的电子式是 。
(2)石灰石与盐酸反应的离子方程式是 。
(3)从化学平衡的角度分析CaCO3与盐酸反应的原理 (用化学用语表示)。
(4)CaCl2溶液显中性,步骤Ⅰ中溶液体系 pH = 5.6的原因是 。
(5)步骤Ⅱ中反应的离子方程式是 。
(6)已知:生成氢氧化物沉淀的pH
Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
|
开始沉淀时 |
3.4 |
6.3 |
1.5 |
完全沉淀时 |
4.7 |
8.3 |
2.8 |
注:金属离子的起始浓度为0.1mol/L
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的: 。
(7)步骤Ⅳ中,当 pH 上升到 3.3 以上时,会促进Al3+的水解,Al3+水解的离子方程式是 。
(8)步骤Ⅳ中溶液体系的 pH 可上升到6.2,是因为生成Al(OH)3可与溶液中的HCO3-反应使c(CO32-)增大,该反应的离子方程式是 。
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: 。