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”)。
有一无色透明溶液,欲确定是否含有下列离子:Na+、Mg2+、Al3+、Fe2+、NO3-、SO42-、Cl-、HCO3-、Cu2+,取该溶液实验如下:
①取少量该溶液,加几滴石蕊试液, 溶液变红色
②取少量该溶液,浓缩,加Cu片和浓H2SO4,加热, 有无色气体产生,后在空气中又变成红棕色
③取少量该溶液,加BaCl2溶液, 有白色沉淀生成
④取③中上层清液,加AgNO3溶液, 有白色沉淀生成,且不溶于HNO3
⑤取少量该溶液,加NaOH溶液, 有白色沉淀生成,当NaOH过量时沉淀部分溶解
根据上述实验现象判断:
(1)溶液中肯定存在的离子是。
(2)溶液中肯定不存在的离子是。
(3)为进一步确定可能存在的离子,应该补充的实验是。
实验室用铜制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
(1)为了节约原料,硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为::;
为了吸收该反应中产生的尾气,请选择下列中合适的装置。
(2)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
第一组:以空气为氧化剂法
方案1:以空气为氧化剂。将铜粉在仪器X中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质甲调节pH ,铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1,就认为沉淀完全。已知: Ksp[Fe((OH)3]≈10-38)然后过滤、浓缩、结晶。
请回答下列问题:
①方案1中的仪器X名称是。
②方案2为了使铁离子全部沉淀,应调节pH至少为_________。
③方案2中甲物质可选用的是。
A.CaO | B.NaOH | C.CuCO3 | D.Cu2(OH)2CO3E、Fe2(SO4)3 |
④方案2中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,用离子方程式解释其原因
。
第二组:过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45 mL 1.5mol·L-1的稀硫酸中,控温在50℃。加入18mL 10%的H2O2,反应0.5h,升温到60℃,持续反应1 h后,过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4·5H2O 10.5g。
请回答下列问题:
⑤反应时温度控制在50℃~60℃不宜过高的原因是
⑥本实验CuSO4·5H2O的产率为。
S2Cl2是一种易挥发的液体(熔点:—76℃,沸点:138℃),且易与水发生水解反应,可能生成H2S、SO2、H2SO3、H2SO4等物质。它是橡胶硫化剂。在熔融的硫中通以氯气即可生成S2Cl2。下图是实验室用S和Cl2制备S2Cl2的装置 (夹持装置、加热装置均已略去)。
(1)已知S2Cl2分子结构与H2O2相似,则S2Cl2的分子中共含有条共价键。
(2)装置a中应放试剂为 ;装置d的名称是 ,它的作用是。
(3)该实验的操作顺序应为 (用序号表示)。
①加热装置c ②通入Cl2 ③通冷凝水 ④停止通Cl2⑤停止加热装置c
(4)图中f装置中应放置的试剂为 ,其作用为。
(5)将S2Cl2的水解气体产物通入氯水中,若观察到的现象,则可证明水解产物中有硫化氢生成。
二氧化硫和氮的氧化物是重要的化工原料,同时也是造成大气污染的主要物质。对其性质的研究是化学的重要任务。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为:2N2O5=4NO2+O2。实验测得在67℃时反应体系中N2O5的物质的量浓度随时间的变化如下表所示。
t/min |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
c(N2O5)/mol·L—1 |
1.00 |
0.71 |
0.50 |
0.35 |
0.25 |
0.17 |
①实验进行的前1分钟和最后1分钟,用N2O5的物质的量浓度变化表示的平均反应速率分别是、。
②实验进行的最后1分钟,用NO2的物质的量浓度变化表示的平均反应速率是;5分钟时NO2的物质的量浓度是。
(3)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160 kJ·mol-1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为____kJ。
I、实验室中常以BaSO4重量法测定BaCl2·nH2O中的Ba的含量主要步骤如下:
①灼烧瓷坩埚至恒重,称得坩埚的质量
② 称取BaCl2·nH2O并在烧杯中溶解,加盐酸处理
③ 将一定浓度的过量硫酸滴入钡盐中得到白色沉淀
④ 静置,
⑤ 将沉淀和滤纸置于瓷坩埚中,经酒精喷灯加热碳化后,继续在800-850℃灼烧至恒重,称重
⑥ 计算
请回答下列问题:
(1)省略第①步中“灼烧瓷坩埚至恒重”可能导致计算结果_______(填“偏高”、“不变”或“偏低”)。
(2)第④步静置后的操作是。
(3)第⑤步灼烧温度不超过900℃,是因为_______________________。
II、某同学用氨水吸收一定量的SO2,吸收后溶液中可能含有OH-、SO32-、SO42-、 HSO3- 等阴离子中的若干种。
(4)写出氨水吸收过量SO2的反应的离子方程式:
(5)已知亚硫酸氢盐一般可溶于水。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管; 2 mol/L盐酸、2 mol/L硝酸、1 mol/L氯化钡溶液、l mol/L氢氧化钡溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验探究吸收后溶液中是否存在SO32-、HSO3-,将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。
实验操作 |
预期现象与结论 |
步骤1:取少量待测液放入试管1中,滴加过量lmol/L氯化钡溶液。 |
若不出现浑浊,则溶液中不存在SO32-, 若出现浑浊,则溶液中可能含有SO32-。 |
步骤2:若出现浑浊,静置一段时间后,将上层清液倒入试管2中。往试管1中加入蒸馏水洗涤沉淀,静置后弃去上层清液,再加入。 |
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步骤3: |