常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种,均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。
实验中可能用到的数据:
实验步骤:①按体积比1:3配制浓硫酸与浓硝酸混合物40 mL;
②在三颈瓶中加入15 mL(13g)甲苯,按图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈瓶中加入混酸,并不断搅拌(磁力搅拌器已略去);
④控制温度约为50℃,反应大约10 min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯的总质量13.60 g。
请回答下列问题:
配制混酸的方法是_____ ___。
反应中需不断搅拌,目的是_________________________________________________。
(2)仪器A的名称是________,使用该仪器前必须进行的操作是_________。
(3)若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少,可能的原因是_________。
(4)分离反应后产物的方案如下:
其中,操作1的名称为________,操作2中需要使用下列仪器中的________(填序号)。
a.冷凝管
b.酒精灯
c.温度计
d.分液漏斗
e.蒸发皿
(5)该实验中一硝基甲苯的产率为________(保留两位有效数字)。
化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题:
Ⅰ.下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置,某同学甲认为下图B装置进行酯化反应效果比A要好,他的理由是_________________________;
某同学乙经查阅资料认为下图C装置进行酯化反应效果更好,他的理由是 ________________________。
Ⅱ.某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
(1)碳与浓硝酸反应的方程式_______________________。甲同学的实验应该在___________中进行,才符合化学实验安全性的要求。
(2)乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得,所以他认为甲同学观点是错误的,他的理由是________________(用化学方程式表示),所以他认为应该检验_____________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置如图2所示。
(3)为了减少干扰,对于A装置有下面4种操作方案,其中最合理的是(填写数字序号)_________。
①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热;②先加热木炭,再将木炭投入冷浓硝酸。③先加热木炭,再加入冷浓硝酸;④先加热浓硝酸,然后将木炭投入其中;
(4)请用平衡移动原理解释B装置的作用_________(结合方程式与文字表述)。
(5)C装置中出现的现象是_________,经检测C的溶液中还含有少量氮元素,只以NO3-形式存在,写出生成该离子的化学方程式 ________________。
I.实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示。
(1)实验室可以用B或C装置制取氨气,如果用B装置制取氨气,化学反应方程式________________
(2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据,下列性质与收集方法无关的是(填序号,下同)______
①密度②颜色③溶解性④热稳定性⑤与氧气反应
(3)若用A装置与D装置相连制取并收集X气体,则X气体可以是下列气体中的_________
①CO2②NO ③Cl2④H2⑤HCl
其中D装置中连接小烧杯的目的是_______________。
II.某小组以COCl2·6H2O,NH4Cl,H2O2,浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。
(4)经测定,样品X中钴,氨,氯的物质的量之比为1:6:3,钴的化合价为_________
已知X的化学式类似于下列化学式:
氢氧化二氨合银Ag(NH3)2OH 、硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4制备X的化学方程式_____________________
(5)氨的测定:精确称取wgX,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1mL c1mol·L-1的盐酸标准溶液吸收,蒸氨结束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2mL NaOH溶液。
①放⑤(盐酸标准液)的仪器名称______________________
②装置中安全管的作用原理______________________________
③样品中氨的质量分数表达式____________________________
黄铁矿是工业上制取硫酸的主要原料,其主要成分为FeS2,含少量杂质(杂质不含S元素,且高温下不反应)。某化学兴趣小组用下列装置测定黄铁矿中硫元素的质量分数。
称取2.0g研细的黄铁矿样品,将样品放入石英管中,缓慢鼓入空气,再加热石英管至800~850℃;锥形瓶中盛装100 mL 0.2mol/L酸性KMnO4溶液用于吸收SO2(忽略SO2、H2SO3与氧气反应);反应结束后,每次从锥形瓶中取出25.00 mL溶液,用0.23mol/L标准H2C2O4溶液滴定,重复三次。
已知:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
请回答下列问题:
(1)连接好装置,检查装置气密性的操作是。
(2)通入空气的作用是。
(3)若实验过程中鼓入空气的速率过快,则测得的硫元素的质量分数。(填“偏高”、“偏低”或“不变”)
(4)滴定时,应选择下图中的(填字母序号)盛装标准H2C2O4溶液,根据现象来判断滴定已经达到终点。
(5)滴定过程中发生反应的离子方程式是。
(6)如果黄铁矿中的硫全部转化为SO2,且被酸性KMnO4溶液完全吸收,滴定操作中,平均耗用0.23mol/L标准H2C2O4溶液21.73mL,则黄铁矿样品中硫元素的质量分数是。(保留到小数点后1位)
(13分)二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂,是一种黄绿色的气体,其熔点为-59 ℃,沸点为11.0 ℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取并收集ClO2。
(1)A装置必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、__________。
(2)B装置必须放在冰水浴中,其原因是______________________________。
(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。NaClO2的溶解度曲线如图
获得NaClO2晶体的操作步骤为:
①减压,55℃蒸发结晶;
②趁热过滤;
③;
④在55℃干燥,得到成品。
(4)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,稀释成100.00 mL试样,量取V1 mL试样加入到锥形瓶中;
步骤2:用稀硫酸调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;
步骤3:加入指示剂,用c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点。重复2次,测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2 mL(已知2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI)。
①配制100 mL c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液时,用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有:_______。
②若步骤2所得溶液放置时间太长,则测定结果____________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)
③ClO2溶液的浓度为________ g·L-1(用含字母的代数式表示)。
硅及其化合物在工业上有广泛用途,以硅粉、镁粉等原料制备硅烷的工业流程如下:
反应釜中发生反应:4NH4Cl+Mg2 Si 4NH3↑+SiH4↑+2MgCl2△H<0
(1)工业上可用硅烷和氨气生产一种能耐高温的材料Si3 N4,Si3 N4应属于晶体;NH3、Si3 N4和SiH4三种物质的熔沸点由高到低的顺序是。
(2)上述生产硅烷的过程中反应釜抽真空的原因是。
(3)液氨参与循环的作用是。
(4)氨气也是重要的工业原料,1mol氨气在一定温度下(T>150℃)发生催化氧化反应能释放出226.5kJ的热量,该反应的热化学方程式是。
(5)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水,在医药上可做抗酸剂。它可以中和多余胃酸(主要成分盐酸),生成的难溶物还可覆盖在有溃疡的胃表面,保护其不再受刺激。三硅酸镁与胃酸反应的化学方程式是。若将1.84g三硅酸镁加到50mL 1.0mol/L盐酸中,充分反应后,滤去沉淀,以甲基橙为指示剂,用l.0mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸,消耗NaOH溶液30mL,则Mg2Si3O8·nH2O中n的值是。