(14分)某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。
【探究目的】探究该焰火原料的组成
【资料检索】①Mg2+检验方法:取2滴待检液,加入2滴2 mol·L-1 NaOH溶液,再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料(对硝基苯偶氮苯二酚)。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色,表示待检液中含有Mg2+。Ag+、Cu2+、Fe3+、NH4+会妨碍Mg2+检出。
②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,其他的常见不溶碱难溶于氯化铵。
③很多合金是金属互化物,有确定的化学组成。
④固体L与某种宝石的主要成分相同。
【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类;②测定焰火原料的化学式。
【实验探究】
(1)甲同学进行了初步试验,实验步骤和实验现象如下。请填写下表。
试验序号 |
实 验 步 骤 |
实 验 现 象 |
结 论 |
① |
取少量该焰火原料加入冷水 |
无明显现象 |
不含有Li、Na等活泼金属 |
② |
取少量该焰火原料加入稀盐酸 |
完全溶解,有大量气体 |
_____________________ |
(2)乙同学取甲第②组实验的溶液,加入镁试剂(Ⅰ)染料,得出合金中不含镁。
乙的结论_________(选填“正确”或“错误”)。判断理由为 。
(3)丙同学设计实验方案,确定焰火原料中的金属种类,实验记录如下。
由丙的实验记录可知,该焰火原料是由__________(填元素名称)两种金属组成的合金;实验中滤液加入足量氢氧化钠溶液后需煮沸,煮沸的理由是_____________________。
(4)丁同学利用丙同学的结论,设计如下图所示的实验步骤,确定合金组成。
问题讨论:
①能确定合金组成的数据组有______________(填写选项字母);
a.m、n b.m、y c.n、y
②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,试在下图中作出y随x变化的曲线;
③当y=8.5mol时,该合金是一种金属互化物,其化学式为________________。
某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:
[实验]制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。
(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是。
a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水。至最初的沉淀恰好溶解为止
b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中
c.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热
d.银氨溶液具有较弱的氧化性
e.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大
[提出假设]
假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。
假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO3— 能氧化Ag。
[设计实验方案,验证假设]
(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe3+,验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式:。
(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示: NO在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。
实验步骤(不要求写具体操作过程) |
预期现象和结论 |
① ② …… |
若银镜消失,假设2成立。 若银镜不消失,假设2不成立。 |
[思考与交流]
(4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立。则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO都氧化了Ag。
你是否同意丙同学的结论_____,并简述理由:(用离子方程式表示)。
纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2·x H2O,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2 。
用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
请回答下列问题:
(1)TiCl4水解生成TiO2·x H2O的化学方程式为_________________________。
(2)检验TiO2·x H2O中Cl-是否被除净的方法是_________________________。
(3)下列可用于测定TiO2粒子大小的方法是____________(填字母代号)。
a.核磁共振法 b.红外光谱法 c.质谱法 d.透射电子显微镜法
(4)配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的原因是______________;使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外,还需要下图中的_______(填字母代号)。
(5)滴定终点的现象是__________________________________________。
(6)滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为M g·mol-1)试样w g,消耗c mol·-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数表达式为___________________。
(7)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
①若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果____。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果_________。
某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如下图所示:
FeCl3溶液含有淀粉的碘水 NaOH溶液
A B C
(1)SO2气体还原Fe3+的产物是(填离子符号),参加反应的SO2和Fe3+的物质的量之比是。
(2)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是(填序号)。
A.Na2SO3溶液与HNO3 B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧 D.铜与热浓H2SO4
(3)装置C的作用是。
(4)若要从A中所得溶液提取晶体,必须进行的实验操作步骤:蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有(填序号)。
A.蒸发皿 B.石棉网 C.漏斗 D.烧杯 E.玻璃棒 F.坩埚
(5)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:往第二份试液加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:往第三份试液加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是,原因是。
(6)能表明I-的还原性弱于SO2的现象是。
完成以下实验:①
用右图所示的装置制取溴乙烷;②进行溴乙烷的性质实验。在试管I中依次加入2 mL 蒸馏水、4 mL浓硫酸、2 mL 95%的乙醇和3g溴化钠粉末,在试管Ⅱ中注入蒸馏水,在烧杯中注入自来水。加热试管I至微沸状态数分钟后,冷却。试回答下列问题:
(1)试管I中反应的化学方程式__________________。
(2)反应结束后,U形管中粗制的C2H5Br呈棕黄色。为了除去粗产品中的杂质,可选择下列试剂中的_______________(填字母)
A.NaOH溶液 | B.H2O | C.Na2SO3溶液 | D.CCl4 |
(3)下列几项实验步骤,可用于检验溴乙烷中溴元素,其正确的操作顺序是:取少量溴乙烷,然后__________________(填代号)。
①加热;②加入AgNO3溶液;③加入稀HNO3酸化;④加入NaOH溶液;⑤冷却
(4)在进行溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热的性质实验时,把生成的气体通过下图所示的装置。用下图装置进行实验的目的是_;下图中右边试管中的现象是;水的作用是。
(5)溴乙烷(C2H5Br)多一个碳的同系物在氢氧化钠的醇溶液中能发生反应,生成的产物为_________________
Ⅰ.已知测定中和热的实验步骤如下:①量取50mL 0.25 mol/L硫酸倒入小烧杯中,测量温度②量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液,测量温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,混合均匀后测量混合液温度。请回答:
(1)NaOH溶液稍过量的原因。
(2)加入NaOH溶液的正确操作是 (填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢加入 B.一次迅速加入 C.分三次加入
(3)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是。
(4)设溶液的密度均为1g·cm-3,中和后溶液的比热容c="4.18" J·(g·℃)-1,请根据实验数据求出中和热为 写出该反应的热化学方程式_________
(5)若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量(填“小于”、“等于”或“大于”)57.3 kJ,原因是
Ⅱ.某烧碱样品含有少量不与酸作用的杂质,为了测定其纯度,进行以下操作:
A.在250 mL的容量瓶中定容配成250 mL烧碱溶液
B.用碱式滴定管量取25.00 mL烧碱溶液于锥形瓶中,并滴入几滴酚酞作指示剂
C.在天平上准确称取烧碱样品W g,在烧杯中用蒸馏水溶解
D.将物质的量浓度为M的标准硫酸溶液装入润洗好的酸式滴定管中,调节液面使开始读数为V1 mL
E.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定至溶液恰好由红色变为无色时,记下读数为V2 mL
试填空:
(1)正确操作步骤的顺序是(用字母表示)。
(2)观察滴定管液面的高度时应注意
(3)E步骤的操作中锥形瓶下垫一张白纸的作用是。
(4)某学生实验时把锥形瓶用烧碱样品溶液洗涤,使测定的浓度_________(填“偏高”“偏低”或“无影响”),原因是
(5)该烧碱样品纯度的计算式为_________________________。