地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为:4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O。
(1)研究发现:随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是 (化学式)。
(2)实验发现:反应一段时间后,反应体系中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是 。
a.生成的Fe2+水解 b.Fe2+被氧化生成Fe3+ c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器:粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1 mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案:在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定 (要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:数据用字母表示)。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-)
物理量 实验序号 |
V(2.0mol/L KNO3)/ mL |
|
…… |
1 |
a |
|
…… |
2 |
a |
|
…… |
3 |
a |
|
…… |
③进一步的研究表明:将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以明显提高脱氮速率,其原因是 。
将过量的铁粉投入一定量的热浓硫酸中(含2 mol H2SO4),按照中学教材上H2SO4与铁反应的有关知识填空:
(1)若反应结束后,有1.5 mol铁被溶解,产生的气体是_______,质量为_______g。
(2)反应停止后,有W g铁粉溶解,产生的SO2在标准状况下所占有的体积是_______L。
实验室可用碳酸钠制备少量亚硫酸钠晶体,有关装置如下图所示:
将17 g Na2CO3溶于80 mL水中,分装在C、D两个锥形瓶中,再将25 g铜屑放入圆底烧瓶中,将60 mL浓H2SO4和10 mL水的混合液装在分液漏斗中,逐滴加入硫酸后,小心加热使SO2逐渐产生(注意控制气量大小和反应速率的快慢)。将SO2通入Na2CO3溶液中至饱和,在合并C、D两瓶所得溶液中,慢慢加入17 g Na2CO3,蒸发浓缩,冷却后得亚硫酸钠晶体。试回答:
(1)如何配制60 mL浓H2SO4与10 mL水的混合液?
(2)装置B中浓H2SO4的作用:______________________________________________________;
(3)Na2SO3溶液要分装在两个锥形瓶中的理由是__________________;写出C中发生反应的离子方程式__________________;
(4)控制SO2产生速度的方法是_____________________________________________;
(5)通SO2结束后,加Na2CO3的目的是____________________________________。
下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物,填写下列空白。
(1)如下图将装置中①②③三部分仪器的连接顺序变为②①③,则可以检验出的物质
是___________;不能检验出的物质是___________。
(2)如果将仪器的连接顺序变为①③②,则可以检验出的物质是___________;不能检验出的物质是___________。
(3)如果将仪器的连接顺序变为②③①,则可以检验出的物质是___________;不能检验出的物质是___________。
写出CO2气体与Na2O2反应的化学方程式。某学生欲通过实验来探索SO2和Na2O2反应的产物,请你协助完成下列假设与设计:
(1)从SO2和Na2O2双方的性质出发,推测彼此反应的产物,写出虚拟反应式。
(2)画出完成此项实验的装置图。
(3)说明装置各部分所起的作用或添置它的目的。
(4)如何确认二者反应的产物?
图8-3是某气体X产生并研究其性质的装置。
图8-3
A中盛有微溶的白色固体,B中盛有无色挥发性液体,C和E中盛有干燥剂。A和B中物质相遇时有无色气体X生成,它经图中一系列装置在末端得到N2,且E管的质量增加。
(1)写出盛放试剂的名称:
A.____________,B.____________,C.____________,E.____________。
(2)A和B中物质相遇生成X的主要原因是:________________________。
(3)D中反应的化学方程式_________________________________________。
(4)F中反应的化学方程式_________________________________________。
(5)从D中反应说明气体X具有____________(填“酸性”“碱性”“氧化性”或“还原性”)。