硫代硫酸钠俗称保险粉,又名“大苏打”。可用于照相业作定影剂、纸浆漂白作脱氯剂,也可用于氰化物、砷、汞、铅、铋、碘等中毒的治疗,也是一种常用的实验试剂。
I.已知:Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓+ SO2 + H2O,某研究小组依据该反应探究外界条件对反应速率的影响,设计实验如下:
实验 编号 |
实验温度 /℃ |
Na2S2O3 |
H2SO4 |
蒸馏水体积 /mL |
||
体积/mL |
浓度/ mol·L-1 |
体积/mL |
浓度/ mol·L-1 |
|||
① |
25 |
10 |
0.1 |
10 |
0.1 |
0 |
② |
25 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
③ |
25 |
5 |
0.2 |
10 |
0.2 |
5 |
④ |
50 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
⑤ |
50 |
10 |
0.2 |
5 |
0.2 |
5 |
下列有关说法正确的是
A.实验①和②探究其他条件不变时Na2S2O3浓度对相关反应速率的影响
B.实验①和③溶液变浑浊的时间相同
C.其他条件不变时,探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验③和⑤
D.该同学在实验中采用的研究方法是实验比较法
II.实验室用SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中来制备硫代硫酸钠。反应原理为:
2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2
本实验对Na2S纯度要求较高,利用图1所示的装置可将工业级的Na2S提纯。已知Na2S常温下微溶于酒精,加热时溶解度迅速增大,杂质不溶于酒精。提纯过程为:将已称量好的工业级Na2S放入圆底烧瓶中,加入一定质量的酒精和少量水。按图1所示装配所需仪器,向冷凝管通入冷却水,同时水浴加热。待烧瓶中固体不再减少时,停止加热。将烧瓶取下,立即趁热过滤,再冷却结晶,过滤。将所得固体洗涤、干燥,得到Na2S·9H2O晶体。
(1)在提纯过程中“趁热过滤”操作的目的是 ;
(2)用图2所示装置制取Na2S2O3,其中盛放Na2SO3固体的玻璃仪器名称是 ,NaOH溶液的作用是 。
(3)保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的纯度(质量分数)可通过氧化还原滴定法测定,相关反应方程式为
2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
准确称取Wg样品于锥形瓶中,用适量蒸馏水溶解,并滴加淀粉溶液作指示剂。用0.1000mol•L¯1碘的标准溶液进行滴定。
请回答:
①到达滴定终点的标志 ;
②滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为 mL,产品的纯度为 (设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M)。
③若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3·5H2O的纯度的测量结果 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有、。
(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是(填下列各项中序号)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是(填下列各项中序号)。
a.FeCl3固体b.CuCl2固体c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为:
第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为。
②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是(填下列各项中序号)。
a.一阶段b、二阶段c、三阶段d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行的一项操作是。
b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为溶液。
c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g,在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g,则原矿样中CuS的质量分数为。
半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示:(部分夹持装置略去)
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5,PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HCl。遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3,PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
PCl3 |
-112 |
75.5 |
POCl3 |
2 |
105.3 |
请回答下列问题:
(1)A装置中制氯气的离子方程式为。
(2)B中所装试剂是,E中冷水的作用是F中碱石灰的作用是_____。
(3)实验时,检査装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷。通干燥CO2的作用。
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后.通过_____(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。
(5)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品,加水反应后配成250 mL溶液;
②取以上溶液25.00mL,向其中加入10.00 mL 0.1000 mol/L碘水,充分反应;
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000 mol/L的Na2S2O3,溶液滴定
④重复②、③操作,平均消耗Na2S2O3,溶液8.40ml
已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据,该产品中PC13的质量分数为_______。
工业磷酸一铵(NH4 H2PO4)是一种很好的阻燃、灭火剂,广泛用于木材、纸张、织物的阻燃,纤维加工和染料工业的分散剂等。下图是实验室用磷矿石(主要成分Ca5F(PO4)3及制H2SO4的废气,模拟 工业湿法制备磷酸并用于制备干燥磷酸一铵的工艺流程:
已知:磷酸二氢盐的溶解性类似于硝酸盐,磷酸一氢盐和磷酸正盐的溶解性类似于碳酸盐。
(1)将下列物质加入气体Y的水溶液中,不能发生反应的是(填编号)。
A.SiO2 | B.稀盐酸 | C.NaOH溶液 | D.Na2 SiO3溶液 |
(2)写出溶液x中发生的主要反应的化学方程式是_______
(3)操作l用到的玻璃仪器有_______
(4)系列操作为:蒸发浓缩、_____、过滤、______
(5)通人NH3时,要控制到合适的pH,理由是_________
(6)为测量产品中磷酸一铵的纯度,进行下列实验:称取6.0 g样品,将样品用足量的水溶解后,滴加过量的Ba(OH)2溶液(假设其它杂质不与Ba(OH)2反应);过滤、洗涤、干燥,称量固体的质量为15.0 g.试计算样品的纯度(计算结果保留一位小数)。
氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中 AlN的含量,某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先___________,再加入实验药品。接下来的实验操作是,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是。
(3)若去掉装置B,则导致测定结果(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见。
【方案2】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。
(5)步骤③的操作是。A1N的纯度是(用m1、m2表示)。
【实验化学】硫酸锌是一种重要的工业原料。在实验室从粗锌(含有少量的铅)与稀硫酸反应后的废液中提取硫酸锌的主要操作步骤如下:
步骤1:将废液过滤,调节滤液的pH约为2,过滤,将滤液加热浓缩,制得较高温度下的饱和溶液,冷却结晶得到粗制晶体。
步骤2:①在烧杯中用蒸馏水溶解步骤1得到的晶体,滴加少量稀硫酸,水浴加热至晶体全部溶解。
②停止加热,让其自然冷却、结晶。
③抽滤,用少量无水乙醇洗涤晶体1~2次,得精制晶体。
(1)废液中含有的不溶性杂质是________。
(2)步骤1中调节滤液pH约为2,可加入的物质是________(填字母)。
a.NH3·H2Ob.ZnOc.ZnCO3d.NaOH
(3)步骤1中对滤液加热浓缩时,当________时,停止加热。
(4)步骤2中滴加少量稀硫酸的目的是____。
(5)抽滤装置如图所示,仪器B的名称是________。仪器C的作用是____________。
(6)用少量无水乙醇洗涤晶体的目的是________。