氧化剂H2O2在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
I.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下表所示的方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
加入物质 |
① |
10 mL 2% H2O2溶液 |
无 |
② |
10 mL 5% H2O2溶液 |
无 |
③ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 水 |
④ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液 |
⑤ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液 |
(1)实验①和②的目的是探究________对反应速率的影响。
(2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是___________。
II.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为探究不同浓度的Fe3+对H2O2分解的催化效果,实验小组的同学设计了如下图所示的实验装置进行实验。
限选试剂:30% H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水
(3)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢。实验时可以通过测量_________来比较。(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
(4)参照下表格式,拟定实验表格,完整体现上述实验的方案(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)。
物理量 实验序号 |
V[30% H2O2]/mL |
|
…… |
1 |
a |
|
…… |
2 |
a |
|
…… |
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装置制取氨气其化学反应方程式为。
(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可以是下列气体中的________。
①CO2②NO③Cl2④H2⑤HCl
其中在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,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验 。
(1)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为________,制备X的化学方程式为______________________________________;
(2)氨的测定:精确称取w g X,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V1 mL cl mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)
①装置中安全管的作用原理是__________________________________________。
②样品中氨的质量分数表达式为________。
草酸(H2C2O4)溶液与酸性KMnO4溶液反应时,溶液褪色总是先慢后快,某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因,过程如下:
【查阅资料】KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为:
【提出假设】假设1: 该反应为放热反应
假设2:反应生成的Mn2+对该反应有催化作用
假设3:K+对该反应有催化作用
该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设,原因是。
【设计、完成实验】
(1)称取g草酸晶体(H2C2O4·2H2O),配置500 mL 0.10 mol/L H2C2O4溶液。
①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和。
②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是(填下列选项的字母序号)。
A.称取草酸晶体时,将草酸晶体放在托盘天平右盘 |
B.定容时俯视刻度线 |
C.将烧杯中溶液转移到容量瓶之前,容量瓶中有少量蒸馏水 |
D.摇匀后,发现溶液液面低于刻度线,立即用胶头滴管加水再定容 |
(2)完成探究,记录数据
实验 编号 |
烧杯中所加试剂及用量(mL) |
控制条件 |
溶液褪[色时间[(s) |
|||
0.10 mol/L H2C2O4溶液 |
等浓度 KMnO4溶液 |
H2O |
0.50 mol/L 稀硫酸 |
|||
1 |
30 |
20 |
30 |
20 |
18 |
|
2 |
30 |
20 |
30 |
20 |
水浴控制温度65 ℃ |
15 |
3 |
30 |
20 |
30 |
20 |
加入少量MnSO4固体 |
3.6 |
4 |
30 |
20 |
x |
20 |
加入5 mL 0.10 mol/L K2SO4溶液 |
18 |
则x =,假设2成立
(3)由于KMnO4能氧化水中有机物等因素,为配制好稳定的KMnO4溶液,其浓度需标定。取10.00 mL 0.10 mol/L H2C2O4溶液于锥形瓶中,加入10 mL 0.50 mol/L稀硫酸,用(2)中KMnO4溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色,且半分钟不褪色,记录数据,平行三次实验,平均消耗KMnO4溶液40.00 mL,则草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为:。上述实验中KMnO4溶液的物质的量浓度为。
(16分)利用明矾石(主要成分:K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O,少量杂质Fe2O3)制备氢氧化铝的流程如下图所示:
(1)焙烧炉中反应为:2Al2(SO4)3+3S=2Al2O3+9SO2;该反应的氧化剂及被氧化的元素分别是:;若生成1 mol Al2O3,则转移电子数是个;
(2)熟料溶解时的离子方程式:。
(3)检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂:。所观察到的现象为。
(4)母液中溶质的主要成分的化学式为:;溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al(OH)3沉淀,证明沉淀洗涤干净的实验操作和现象是:。
(14分)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HC1。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的作用是 。
(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1.00 g产品,加水反应后配成250 mL溶液;
②取以上溶液25.00 mL,向其中加入10.00 mL 0.1000 mol·L-1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-1的Na2S2O3,溶液滴定②重复②、③操作,平均消耗Na2S2O3,溶液8.40 mL
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_______。
工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O),其过程为:
已知:Ⅰ.有关氢氧化物沉淀的pH:
氢氧化物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH |
1.5 |
6.5 |
沉淀完全的pH |
3.7 |
9.7 |
Ⅱ.SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
(1)操作①需要加快反应速率,措施有充分搅拌和(写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式。
(2)在步骤②-③的过程中,将溶液的pH值由1调节至;宜用的试剂为。
A.1.5
B.3.7
C.9.7
D.氨水
E.氢氧化锶粉末
F.碳酸钠晶体
(3)操作③中所得滤渣的主要成分是(填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是
A.50~60℃B.80~100℃C.100℃以上
(5)步骤⑥宜选用的无机洗涤剂是。