(16分) 硼位于ⅢA族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点,也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6),也可作有机合成的催化剂。
查阅资料 ①BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃;②2B+6HCl△2BCl3↑+3H2↑;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。
设计实验 某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:
请回答下列问题:
(1)常温下,高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应,而且不需要加热,两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式: _____。
(2)E装置的作用是 。如果拆去B装置,可能的后果是 。
(3)实验中可以用一个盛装 (填试剂名称)的干燥管代替F和G装置,使实验更简便。
(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式: ;实验室保存三氯化硼的注意事项是 。
(5)为了顺利完成实验,正确的操作是 (填序号).
①先点燃A处酒精灯,后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯,后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
(6)请你补充完整下面的简易实验,以验证制得的产品中是否含有硼粉:取少量样品于试管中,滴加浓 (填化学式)溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉;若无气泡产生,则样品中无硼粉。
(14分)Na2S2O3·5H2O俗称“海波”,常用于脱氧剂、定影剂和还原剂,是无色易溶于水的晶体,不溶于乙醇,在20°C和70°C时的溶解度分别为60.0g和212g, Na2S2O3·5H2O于40~45°C熔化,48°C分解。已知Na2S2O3的稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。下面是Na2S2O3·5H2O的实验室制备及相关性质实验。
制备海波的反应原理:Na2SO3+SNa2S2O3
制备海波的流程:
(1)实验开始时用1mL乙醇润湿硫粉的作用是(填字母)。
A.有利于亚硫酸钠与硫黄的充分接触
B.防止亚硫酸钠溶解
C.控制溶液的pH
D.提高产品的纯度
(2)趁热过滤的原因是。
(3)滤液不采用直接蒸发结晶的可能原因是。
(4)抽滤过程中需要洗涤产品晶体,下列液体最适合的是(填字母)。
A.无水乙醇B.饱和NaCl溶液 C.水D.滤液
(5)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,请将以下实验方案补充完整(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、BaCl2溶液、蒸馏水中选择)。
①取适量产品配成稀溶液,,生成白色沉淀;
②,若沉淀未完全溶解,且有刺激性气味气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。该流程制得的Na2S2O3·5H2O粗产品可通过方法提纯。
硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:
请回答下列问题:
(1)补血剂存放时间较长会氧化变质,对滤液中铁元素的存在形式提出如下假设:
假设1:只有Fe2+
假设2:只有Fe3+
假设3:。
(2)如何证明步骤①滤液中含有Fe2+。
(3)步骤④中一系列处理的操作步骤:、洗涤、灼烧、、称量。
(4)该小组有些同学认为可用酸化的KMnO4溶液滴定进行Fe2+含量的测定。
①用离子方程式表示该滴定原理:____________________
②实验前,首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250 mL,配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、量筒、药匙、胶头滴管外,还需。
重复滴定三次,消耗1.00 mol/L KMnO4标准溶液体积分别为19.98 mL、20.00 mL、20.02mL,3次实验所用Fe2+溶液的体积为20.00 mL。请根据以上数据,再设计合理数据,完成下列实验过程的记录表格。(必须填满)
实验编号 |
Fe2+溶液的 体积/mL |
|||
1 |
20.00 |
|||
2 |
20.00 |
|||
3 |
20.00 |
③如何判断达到滴定终点:____________________________。
Ⅰ、亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。
② 纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
③160 g/L NaOH溶液是指160g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1 L。
(1)160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为:(结果保留三位有效数字)
(2)发生器中鼓入空气的作用是: 。
(3)写出吸收装置内发生反应的化学方程式,并标出电子转移方向和数目:;吸收装置中的温度不能过高,其原因是:。
(4)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是_____(选填序号)
a.蒸发结晶 b.蒸发浓缩 c.灼烧 d.过滤 e.冷却结晶
Ⅱ、在氯氧化法处理含CN一的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐再进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应:
KCN + 2KOH + Cl2KOCN + 2KCl + H2O
再投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氯化为氮气。请配平下列化学方程式:
____ KOCN + ____ KOH + ____Cl2____ CO2+ ____ N2+ ____ KCl + ____H2O
(2)实验室用MnO2与浓HCl制取Cl2, 在答卷上画出虚线框内制取Cl2的装置图,并标出实验药品。
(每空1分,共8分)实验室需要配制0.1 mol·L-1 CuSO4溶液480 mL。
按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有:托盘天平(精确到0.1 g)、药匙、烧杯、玻璃棒、________、________以及等质量的两片滤纸。
(2)计算,应选择下列正确________
A.需要CuSO4 固体8.0g |
B.需要CuSO4·5H2O晶体12.0 g |
C.需要CuSO4·5H2O晶体12.5 g |
D.需要CuSO4固体7.7 g |
(3)称量。所用砝码生锈则所配溶液的浓度会________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)溶解、冷却,该步实验中需要使用玻璃棒,目的是_________________。
(5)转移、洗涤。在转移时应使用________引流,需要洗涤烧杯2~3次是为了______________________。
(6)定容,摇匀。
(7)将配好的溶液静置一段时间后,倒入指定的试剂瓶,贴好标签,注明配制的时间、溶液名称及浓度。
(8)在配制过程中,某学生观察定容时液面情况如图所示,
所配溶液的浓度会________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成NO2气体外,还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数。查阅相关资料表明:“常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。”为此,他们设计了如下图所示的装置。
请回答下列问题
(1)写出A中Cu与HNO3反应可能的化学方程式。
(2)实验开始前先打开A部分的活塞K1,持续通入一段时间的氮气再关闭K1,其目的是;装置中B瓶的作用是。
(3)停止反应后,打开D中的活塞K2并通入O2,若有NO生成,则D中出现的现象是;实验发现,通入的O2温度高低对实验现象有较大影响,为便于观察应通入(填“热”或“冷”)的O2。
(4)为减小实验误差,在A中反应完成和D中出现现象后,还应继续进行的操作是
。
(5)实验测得如下数据:实验前,Cu、Ag合金的质量:15.0g,浓HNO3:40mL 13.5 mol·L-1;实验后A溶液:V=40mL c(H+)=1.0 mol·L-1。假设反应中HNO3既无挥发也无分解,则:
①参加反应的HNO3的物质的量为mol。
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量,则为确定合金中Cu的质量分数还需测定的数据是。
(6)若已知Cu、Ag合金的质量为m g,且溶解完全。请利用A装置中反应后的溶液进行简单的操作,以确定合金中Cu的质量分数,其实验过程为。