高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂,实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下:
MnO2熔融氧化:3MnO2+ KClO3+ 6KOH 3K2MnO4+ KCl+3H2O ;
K2MnO4歧化:3K2MnO4+ 2CO2=2KMnO4+ MnO2↓+2K2CO3。
已知K2MnO4溶液显绿色。请回答下列问题:
(1)MnO2熔融氧化应放在 中加热(填仪器编号)。
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④钨坩埚
(2)在MnO2熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO2气体,使K2MnO4歧化的过程在如图装置中进行,A、B、C、D、E为旋塞,F、G为气囊,H为带套管的玻璃棒。
①为了能充分利用CO2,装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后,关闭旋塞B、E,微开旋塞A, 打开旋塞C、D,往热K2MnO4溶液中通入CO2气体,未反应的CO2被收集到气囊F中。待气囊F收集到较多气体时,关闭旋塞 ,打开旋塞 ,轻轻挤压气囊F,使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,未反应的CO2气体又被收集在气囊G中。然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中,如此反复,直至K2MnO4完全反应。
②通入CO2后,用玻璃棒蘸取溶液点在滤纸上,观察到 证明歧化反应已发生。
(3)将三颈烧瓶中所得产物进行过滤,将滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩,自然冷却结晶,过滤,得到针状的高锰酸钾晶体。本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品,原因是___________。
(4)利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析,原理为:
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
现称取制得的高锰酸钾产品7.245g,配成500mL溶液,用滴定管量取25.00 mL待测液,用0.1000 mol·L-1草酸钠标准溶液液进行滴定,终点时消耗标准液体积为50.00mL(不考虑杂质的反应),则高锰酸钾产品的纯度为 (保留3位有效数字,已知M(KMnO4)=158g·mol-1)。若量取待测液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,则最终测定结果将 。(填“偏大”、“偏小”、“不变”)
清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。回答下列问题
Ⅰ.(1)写出晶片制绒反应的离子方程式,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH一反应,生成SiO44一,然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为。
(2)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:
实验事实 |
|
事实一 |
水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气。 |
事实二 |
盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。 |
事实三 |
普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。 |
事实四 |
在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2。 |
事实五 |
1g(0.036mo1)Si和20mL含有lgNaOH(0.025mol)的溶液,小心加热(稍微预热),收集到约1700mL H2,很接近理论值(1600mL)。 |
结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作剂;NaOH作_____剂,降低反应。高温无水环境下,NaOH作剂。
Ⅱ.在工业中利用镁制取硅:2Mg+SiO22MgO+Si,同时有副反应发生:2Mg+Si
Mg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷),SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置:
由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填序号)。 a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱
(4)实验开始时,必须先通入X气体,再加热反应物,其理由是______________________________,当反应开始后,移走酒精灯反应能继续进行,其原因是___________________________。
(5)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因用化学方程式表示为_______________________________________。
1-乙氧基萘常用作香料,也可合成其他香料。实验室制备1-乙氧基萘的过程如下:
已知:①相关物质的物理常数
物质 |
相对分 子质量 |
状态 |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
溶解度 |
|
水 |
乙醇 |
|||||
1-萘酚 |
144 |
无色或黄色菱形结晶或粉末 |
96℃ |
278℃ |
微溶于水 |
易溶于乙醇 |
1-乙氧基萘 |
172 |
无色液体 |
5.5℃ |
267℃ |
不溶于水 |
易溶于乙醇 |
乙醇 |
46 |
无色液体 |
-114.1℃ |
78.5℃ |
任意比混溶 |
②1-萘酚的性质与苯酚相似,有难闻的苯酚气味,苯酚在空气中易被氧化为粉红色。
请回答以下问题:
(1)将72g1-萘酚溶于100mL无水乙醇中,加入5mL浓硫酸混合。将混合液置于如图所示的容器中加热充分反应。实验中使用过量乙醇的原因是。
(2)反应结束,将烧瓶中的液体倒入冷水中,经处理得到有机层。为提纯产物有以下四步操作:①蒸馏;②水洗并分液;③用10%的NaOH溶液碱洗并分液;④用无水氯化钙干燥并过滤。正确的顺序是(填序号)。
A.③②④① B.①②③④ C.②①③④
(3)实验测得1-乙氧基萘的产量与反应时间、温度的变化如图所示,时间延长、温度升高,1-乙氧基萘的产量下降的原因可能是。
(4)提纯的产品经测定为43g,本实验中1-乙氧基萘的产率为。
过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂,该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。利用图-2装置制备过碳酸钠,在冷水浴中充分反应后,按图-1流程可获得过碳酸钠产品。
(1)恒压滴液漏斗中支管的作用是。
(2)制备过碳酸钠的关键是。
(3)如果配制过碳酸钠的水中含有铁离子,不仅会削弱洗涤剂的去污能力,甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因(写出其中一种即可,用方程式表示)。________________________________;
(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型漂白剂的不良影响,取该漂白剂100mL,加入25g FeCl3固体,产生大量无色无味气体,用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程:0.1mol/LNaOH溶液、8.0mol/LNaOH溶液、澄清石灰水、0.01mol/LKMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。
①提出假设:对该气体成分提出合理假设。
假设1:气体是O2;假设2:气体是______________;假设3:气体是CO2。
②设计方案:设计实验方案证明你的假设,在下表中完成实验步骤、预期现象与结论:
实验步骤 |
预期现象与结论 |
将气体依次通入盛有_______、________的洗气瓶中,________________________。 |
①________________________ ②________________________ ③________________________ |
为测定Na2CO3和NaHCO3固体混合物中Na2CO3的质量分数,称取一定质量的样品,甲同学利用图I所示装置测量产生CO2的体积,乙同学利用图II所示装置通过干燥管的增重测量产生CO2的质量,已知所用稀硫酸均足量。
(l)盛放稀硫酸的仪器名称为 ;
(2)试剂X为,试剂Y为;
(3)甲同学在进行实验时,为减小误差,应注意的事项有(填选项字母);
A.读数前应使整套装置冷却至室温 |
B.调整Z的高度使量气装置左右液面相平 |
C.读数时视线与Z内凹液面最低点相切 |
D.读数前应通入一定量的N2使生成的CO2全部进入量气装置 |
(4)按乙同学的实验方案进行实验,测得干燥管质量偏低的因素有,使测得的 Na2CO3的质量分数偏低的因素有(称量操作正确)(写一种)。
某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧?”由于实验室中没有现成的NO2气体,该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在,图中铁架台等夹持仪器均已略去):
I.实验装置如下图所示
(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气。写出该反应的化学方程________________。
(2)当集气瓶中充满红棕色气体时,木条复燃了。有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确?____________(填“正确”或“不正确”),理由是_______
II.实验装置如图所示:
(1)写出浓硝酸受热分解的化学方程式:__________________________________。
(2)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭,有的同学提出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确?________(填“正确”或“不正确”),理由是。
III.为了更能直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题,请你重新设计一个简单的实验方案,简述实验原理和主要操作。_________________________________________________。