焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在食品加工中常用作防腐剂、漂白剂和疏松剂。焦亚硫酸钠为黄色结晶粉末,150℃时开始分解,在水溶液或含有结晶水时更易被空气氧化。实验室制备焦亚硫酸钠过程中依次包含以下几步反应:
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O ……(a);
Na2SO3+ H2O + SO2 = 2NaHSO3 ……(b);
2NaHSO3Na2S2O5 + H2O ……(c);
实验装置如下:
(1)实验室可用废铝丝与NaOH溶液反应制取H2,制取H2的离子方程式为 。
(2)图-1装置中,导管X的作用是 。
(3)通氢气一段时间后,以恒定速率通入SO2,开始的一段时间溶液温度迅速升高,随后温度缓慢变化,溶液开始逐渐变黄。“温度迅速升高”的原因为 ;实验后期须保持温度在约80℃,可采用的加热方式为 。
(4)反应后的体系中有少量白色亚硫酸钠析出,参照图-2溶解度曲线,除去其中亚硫酸钠固体的方法是 ;然后获得较纯的无水Na2S2O5应将溶液冷却到30℃左右抽滤,控制“30℃左右”的理由是 。
(5)用图-3装置干燥Na2S2O5晶体时,通入H2的目的是 ;真空干燥的优点是 。
(6)测定产品中焦亚硫酸钠的质量分数常用剩余碘量法。已知:S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+;2S2O32-+I2 = S4O62-+2I-
请补充实验步骤(可提供的试剂有:焦亚硫酸钠样品、标准碘溶液、淀粉溶液、酚酞溶液、标准Na2S2O3溶液及蒸馏水)。
①精确称取产品0.2000g放入碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中。
②准确移取一定体积和已知浓度的标准碘溶液(过量)并记录数据,在暗处放置5min,然后加入5mL冰醋酸及适量的蒸馏水。
③用标准Na2S2O3溶液滴定至接近终点。
④ 。
⑤ 。
⑥重复步骤①~⑤;根据相关记录数据计算出平均值。
某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验,电解装置如右图所示。
实验一:电解饱和食盐水。
(1)简述配制饱和食盐水的操作:
(2)电解饱和食盐水的离子方程式为
实验二:电解不饱和食盐水及产物分析。
相同条件下,电解1 mol·L一1NaCl溶液并收集两极产生的气体。在X处收集到V1mL气体,同时,在Y处收集到V2mL气体,停止电解。结果发现V2<V1,且与电解饱和食盐水相比,Y处收集到的气体颜色明显较浅。经讨论分析,导致上述现象的原因有:
i.有部分C12溶解于NaCl溶液中;ii.有02生成。
(3)设计实验证明有部分C12溶解于NaCl溶液中。实验方案为。
(4)证明有O2生成并测定O2的体积。
按如图所示装置进行实验。通过注射器缓缓地将在Y处收集到的V2mL气体全部推入装置A(盛有足量试剂)中,最终,量气管中收集到V3mL气体(设均在相同条件下测得)。
①装置A的作用是。
②本实验中,观察到的现象,说明石墨电极上有02生成。
③实验中是否需要预先除净装置中的空气?(填“是”或“否”)。
(5)实验二中,在石墨电极上生成Cl2的总体积为mL(用代数式表示)。
实验反思:
(6)由以上实验推知,欲通过电解食盐水持续地获得较纯净的氯气,电解时应控制的条件:
①;②。要进一步证明该推论,还需进行电解不同浓度食盐水的平行实验。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗名大苏打,可用做分析试剂。它易溶于水,难溶于酒精,受热、遇酸易分解。工业上可用硫化碱法制备,反应原理:2Na2S + Na2CO3 + 4SO2=3Na2S2O3 + CO2,实验室模拟该工业过程的装置如图所示,回答下列问题:
(1)b中反应的离子方程式为_________________________,c中试剂为__________。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变为澄清,此浑浊物是____________。
(3)控制b中的溶液的pH接近7,停止通入SO2。若未控制好,pH<7,会影响产率,原因是(用离子方程式表示)。
(4)停止通入SO2后,将c中的溶液抽入d中,d中的试剂为________。
(5)将d所得液溶转移到蒸发皿中,水浴加热浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤,洗涤晶体所用的试剂为(填化学式)。
(6)实验中要控制SO2生成速率,可采取的措施有________________(写出一条)。
(7)为检验制得的产品的纯度,该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:在锥形瓶中加入25mL0.01mol/LKIO3溶液,并加入过量的KI酸化,发生下列反应:5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,当蓝色褪去且半分钟不变色时达到滴定终点。实验数据如下表:
实验序号 |
1 |
2 |
3 |
Na2S2O3溶液体积(mL) |
19.98 |
20.02 |
21.18 |
则该产品的纯度是,(用百分数表示,保留1位小数)间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是。
A.滴定管未用Na2S2O3溶液润洗
B.滴定终点时仰视读数
C.锥形瓶用蒸馏水润洗
D.滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点发现气泡
某学生课外学习活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了研究“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的问题,并设计了如下方案进行实验:
实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液
请根据实验回答问题:
(1)首先根据上图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行操作。
(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是:(填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接深入烧杯中的目的是:。
(3)加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是:。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的(填仪器名称)起到了确保硫酸体积保持不变的作用。
(4)将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的酸化的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行、、后称量硫酸钡的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是。
(5)有的同学提出在上面(4)中可以不必加入酸化的双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析:(填“需要”或“不需要”)加入双氧水,原因:。
钠、钾的碘化物在生产和科学实验中有十分重要的应用。工业利用碘、NaOH和铁屑为原料可生产碘化钠,其生产流程如下:
(1)NaOH溶液和碘反应时需要严格控制温度,如果温度过低,会生成碘的低价副产品NaIO。若NaOH溶液和碘反应时所得溶液中与IO-的物质的量之比为1 :1,则该反应的离子方程式为______________。
(2)生产流程中加入过量铁屑的目的是_____________,过滤所得固体中除剩余铁屑外,还有红褐色固体,则加入铁屑时发生反应的化学方程式是_________________________。
(3)溶液2中除含有H+外,一定含有的阳离子是_____________;试设计实验证实该金属阳离子的存在__________________________。
(4)溶液2经一系列转化可以得到草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O),称取3.60 g草酸亚铁晶体(相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解,得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示:
①分析图中数据,根据信息写出过程Ⅰ发生的化学方程式_______________________。
②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物,试通过计算确定该氧化物的化学式__________________。
2Na2CO3·3H2O2是一种新型的氧系漂白剂。某实验兴趣小组进行了如下实验。
Ⅰ.实验制备
实验原理:2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2
实验步骤:取3.5 g Na2CO3溶于10 mL H2O,加入0.1 g稳定剂,用磁力搅拌器搅拌完全溶解后,将6.0 mL 30%H2O2在15 min内缓慢加入到三颈烧瓶中,实验装置如图。
反应1小时后,加入1g氯化钠后,静置结晶,然后抽滤,干燥一周后,称重。
(1)装置中球形冷凝管的作用是______________。
(2)使用冷水浴的作用是______________________________________________。
(3)加入适量NaCl固体的原因是_______________________________________。
(4)2Na2CO3·3H2O2极易分解,其反应方程式可表示为_________________________________。
Ⅱ.活性氧含量测定
准确称取试样0.2000 g,置于250 mL锥形瓶中,加100 mL浓度为6%的硫酸溶液,用0.0200 mol/L高锰酸钾标准溶液滴定,记录高锰酸钾标准溶液消耗的体积为
32.70 mL。
活性氧含量计算公式:Q%=(40cV/m)×100%[cKMnO4标准溶液浓度(mol/L);V
消耗的KMnO4标准溶液体积(L);m
试样质量(g)]
(5)滴定终点的判断依据为______________________________________________。
(6)滴定过程中涉及的化学方程式_______________________________________。
(7)活性氧含量为__________________________。
Ⅲ.产品纯度的测定
(8)为了测定产品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数,设计了几种方案,涉及不同的反应原理。
方案一将试样与MnO2混合均匀,向混合物中滴加水,测生成气体的体积,进而进行计算。
方案二 _________________________________________________________________。