(每空1分,共8分)利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电学知识,自己动手设计一个原电池。请填写下列空白:
(1)实验原理:Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(2)实验用品:电极( 、 )、稀硫酸、 (填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流计)。
(3)实验装置:
(4)原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器,注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出,如果没有,可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意:接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的),这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是:在原电池中,由化学能转化为 。
②如果将装置中的耳机改为电流计,则铁钉应该接电流计的 极,电极反应是 ;另一极应该接电流计的 极,电极发生了 反应(“氧化”或“还原”)。
聚合氯化铝(化学式为[Al2(OH)nCl6-n•xH2O]m)晶体是一种高效无机水处理剂,下图是实验室模拟工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程,制备原料主要是铝加工行业的废渣铝灰,主要含Al2O3、Al,含有SiO2等杂质.
(1)试剂X(写名称)是____________,操作2包含过滤、_______和干燥。
(2)生产过程中操作1的操作步骤____________________________________。
(3)当m=1时,制备[Al2(OH)nCl6-n•xH2O]m的离子方程式:_____________________________.生产中要严格控制溶液中pH,过小,则氯化铝水解不完全,且m值偏小,产品产量质量会降低.而pH过大,产量也会降低,其原因是_______________________________________.
(4)工业上采用电解装置制取活泼金属铝,若阳极产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO2气体,若生产中每生成8.1 gAl,阳极损失石墨3.0g,则理论上产生CO的物质的量是_________________________。
(16分)为检验溶液中是否含有Cl-,某同学采用向溶液中先加HNO3,再加AgNO3,溶液的实验方案,若有白色沉淀生成,则证明有Cl-。对此结论,有人提出了质疑,设计了如下探究性实验。
实验一:向Na2SO4溶液中滴加AgNO3溶液
编号 |
Na2SO4溶液 |
AgNO3溶液 |
现象 |
||
体积/mL |
浓度/(mol·L-1) |
体积/滴 |
浓度/(mol·L-1) |
||
① |
1 |
l |
3 |
2 |
出现大量白色沉淀 |
② |
1 |
1 |
3 |
0.5 |
出现少量白色沉淀 |
③ |
1 |
1 |
3 |
0.1 |
有些许浑浊 |
④ |
1 |
1 |
3 |
0.0l |
无明显变化 |
(1)实验一中产生沉淀的离子方程式为。
(2)学生设计了如下表格,对实验一内容进行理论计算,请帮他完成表格。(表中不要留空格)。
[25℃时Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]
编号 |
AgNO3浓度/(mol·L-1) |
稀释后Ag+浓度/(mol·L-1) |
混合液中SO42-的最小理论检出浓度/(mol·L-1) |
① |
2 |
0.2 |
0.0003 |
② |
0.5 |
0.0048 |
|
③ |
0.1 |
0.0l |
0.12 |
④ |
0.001 |
若向l mL某溶液中加入3滴0.1 mol/L AgNO3溶液,分析上面数据,判断下列说法正确的是(填字母序号)。
A.混合液中c(SO42-)=0.1 mol/L时不会产生Ag2SO4沉淀
B.混合液中c(SO42-)="1" mol/L时不会产生Ag2SO4沉淀
C.无论SO42-浓度大小都会产生Ag2SO4沉淀
D.若使用0.01 mol/L AgNO3溶液,可基本排除SO42-对Cl-检验构成的干扰
(3)将实验一中编号③中的理论计算结果与现象对照,发现理论上大部分Ag+应该形成沉淀,这与“有些许浑浊”的现象相矛盾。为探究真相,在实验一的基础上继续设计了以下实验。
实验二:
编号 |
AgNO3溶液 浓度/(mol·L-1) |
现象 |
向沉淀中滴加硝酸后的现象 |
① |
2 |
出现大量白色沉淀 |
滴加稀硝酸,沉淀大量溶解;改加浓硝酸,沉淀较快消失 |
② |
0.5 |
出现少量白色沉淀 |
滴加稀硝酸,沉淀基本消失 |
对于Ag2SO4溶于硝酸的原因提出了如下假设,请完成假设一。(已知:H2SO4===H++HSO4-、
HSO4-H++SO42-;假设二可能的原因是NO3-与Ag+形成配位化合物)
假设一:。
假设二:NO3-对Ag2SO4溶解起作用。
(4)从下列限选试剂中选择适当试剂并设计实验方案,分别验证假设一和假设二是否成立。请写出实验步骤和结论(限选试剂:Ag2SO4固体、浓HNO3、NaNO3饱和溶液、CaSO4固体)。
(5)通过(4)的实验,若证实假设一成立,请用平衡理论解释Ag2SO4溶解的原因。
某校化学兴趣小组为探究FeSO4和NaHCO3的反应,按右图所示操作将NaHCO3溶液滴加到FeSO4溶液中(FeSO4和NaHCO3溶液均用经煮沸后冷却的蒸馏水配制,并在FeSO4溶液中加入少量铁粉)。观察到试管中立即出现白色沉淀,同时有大量无色气体生成。
(1)产生的气体是____(填分子式)。
【查阅资料】FeCO3为白色固体,不溶于水,在干燥空气中稳定,潮湿环境中需较长时间才能被氧化为Fe(OH)3。
(2)关于白色沉淀的成分,小组同学提出如下假设,请补充完成假设3:
假设l:白色沉淀是Fe(OH)2;
假设2:白色沉淀是FeCO3;
假设3:白色沉淀是_____。
(3)若假设1成立,写出生成Fe(OH) 2的化学方程式:_________。
经煮沸后冷却的蒸馏水配制FeSO4和NaHCO3溶液的目的是。某同学认为白色沉淀不可能为Fe(OH)2,你是否同意其观点?____ (填“同意”或“不同意”),理由是________。
(4)请设计一个实验方案验证假设2,写出实验步骤、预期现象和结论,实验所需仪器和药品自选。
某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,并探究氨气的性质。请回答:
(1)实验室制备氨气的化学方程式为;
(2)装置B中烧杯滴加酚酞溶液,并打开止水夹,观察到烧瓶内产生了,则说明氨气具有的性质是,。
(3)写出氨气与水反应的化学方程式。
(4)为防止污染空气,以下装置可用于吸收多余氨气的是。
下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
实验序号 |
金属质量/g |
金属状态 |
c(H2SO4) / mol·L-1 |
V(H2SO4) / mL |
溶液温度/℃ |
金属消失的时间/s |
|
反应前 |
反应后 |
||||||
1 |
0.10 |
丝 |
0.5 |
50 |
20 |
34 |
500 |
2 |
0.10 |
粉末 |
0.5 |
50 |
20 |
35 |
50 |
3 |
0.10 |
丝 |
0.7 |
50 |
20 |
36 |
250 |
4 |
0.10 |
丝 |
0.8 |
50 |
20 |
35 |
200 |
5 |
0.10 |
粉末 |
0.8 |
50 |
20 |
36 |
25 |
6 |
0.10 |
丝 |
1.0 |
50 |
20 |
35 |
125 |
7 |
0.10 |
丝 |
1.0 |
50 |
35 |
50 |
50 |
8 |
0.10 |
丝 |
1.1 |
50 |
20 |
34 |
100 |
9 |
0.10 |
丝 |
1.1 |
50 |
30 |
44 |
40 |
分析上述数据,回答下列问题:
(1)实验4和5表明,____________对反应速率有影响,____________反应速率越快,能表明同一规律的实验还有____________(填实验序号)。
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有____________(填实验序号)
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________,其实验序号是____________。
(4)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近,推测其原因:_________________。