硫代硫酸钠(Na2S2O3)商品名“海波”,俗名“大苏打”,分析化学上常用于滴定实验。某化学兴趣小组在实验室制备硫代硫酸钠晶体并探究其化学性质。
已知:Na2SO3 + S = Na2S2O3
I.制备Na2S2O3
(1)如图,组装好仪器,检验完气密性(气密性良好),各装置试剂均装入后的下一步操作是______________________________
(2)反应开始后,C中发生了多个化学反应。写出其中任意一个非氧化还原反应的方程式___________________________________。
(3)装置c中反应结束后, 先关闭分液漏斗旋塞,在e处连接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2打开K1,其目的是______________________________。待c中溶液冷却后,倒入蒸发皿,通过加热蒸发、冷却结晶和干燥等操作获得Na2S2O3·5H2O晶体。
Ⅱ.探究Na2S2O3的部分化学性质
【提出假设】
假设一:Na2S2O3与Na2SO4结构相似,化学性质也应该相似,因此室温时Na2S2O3 溶液pH=7。
假设二:从S元素的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。
【验证假设】配制适量Na2S2O3溶液,进行如下实验(请填空)
|
实验操作 |
实验现象 |
现象解释(用离子方程式表示) |
假设一 |
___________________ |
溶液pH=8 |
________________________ |
假设二 |
向溴水中滴入适量Na2S2O3溶液 |
溴水褪色 |
___________________________ |
【实验结论】______________________。
Ⅲ:用Na2S2O3的溶液测定溶液中ClO2的物质的量浓度,可进行以下实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,稀释成100 mL试样。
步骤2:量取V1mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置30分钟。(已知:ClO2+I-+H+—I2+Cl-+H2O 未配平)
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
根据上述步骤计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为 mol·L-1(用含字母的代数式表示)
(14分)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸
A.1.0 mol·L-1HNO3 | B.1.0 mol·L-1盐酸 | C.1.0 mol·L-1 NaOH | D.3%H2O2(E)、 0.1mol·L-1KI(F)、 0.1 mol·L-1CuSO4(G)、 20%KSCN(H)、澄清石灰水(I)、氧化铜(J)、蒸馏水(K)。 |
(1)要验证产物中有CO2、CO存在的试剂________应选(按先后顺序把所选试剂的代号字母填入空格内。)
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中CO32-的方法是。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设;假设1:只有Fe;假设2:只有FeO;假设3:FeO和Fe。
②设计实验方案证明假设
步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使碳酸钾完全溶解。分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体。
步骤2:将步骤1中的不溶固体产物加入1.0mol·L-1盐酸中。
步骤3:将步骤1中的不溶固体产物加入足量的0.1 mol·L-1CuSO4中充分反应后过滤、洗涤后,将沉淀物溶于1.0 mol·L-1盐酸,再加入20%KSCN,最后加入3%H2O2。
③实验过程(填写下表的空格)
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使碳酸钾完全溶解。分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体 |
固体产物部分溶解 |
步骤2:向试管中加入适量硫酸铜溶液,再加入少量将步骤1中的不溶固体,充分振荡 |
(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设成立。 (2)若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体生成.则证明有存在。 |
步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN |
结合步骤2中的(2): (1)若溶液基本无色,则假设(1)成立 (2)若,则假设成立 |
用下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8℃,沸点是445.8℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为:
Na2SO3(s) + H2SO4(98%)==Na2SO4 + H2O + SO2↑
(1)根据实验需要,应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A~E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接的装置分别是_______________、_______________、_______________。
(2)从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验中在加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中,应采取的操作是。
(3)将SO2通入含1.5mol氯酸的溶液中,可生成一种强酸和一种氧化物,若有1.5×6.02×1023个电子转移时,该反应的化学方程式
(4)用amolNa2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,测得装置Ⅲ增重了bg,则实验中SO2的转化率为%(用含a、b的代数式填写)
(5)尾端球形干燥管的作用是。
某化学课外活动小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物,并从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识有关催化剂的催化机理等问题。(1)甲同学其实验操作为:预先使棉花团浸透乙醇,并按下图搭好实验装置;在铜丝的中间部分加热,片刻后开始有节奏(间歇性)地鼓入空气,即可观察到明显的实验现象。
请回答以下问题:
①被加热的铜丝处发生的反应的化学方程式为________。
②从A管中可观察到实验现象。
(2)乙同学研究乙醇氧化的实验并验证其产物,组合一套实验装置(图中的夹持仪器均未画出,“△”表示酒精灯热源),仪器中盛放的试剂为:a-无水乙醇(沸点:78 ℃);b-铜丝;c-无水硫酸铜;d-新制氢氧化铜悬浊液。
①若要保证此实验有较高的效率,还需补充的仪器有___________。
理由____________。
②实验中能验证乙醇氧化产物的实验现象是__________________________。
③装置中,若撤去高锰酸钾加热部分并用夹子夹K,其它操作不变,则无水硫酸铜无明显变化,其余现象与②相同,推断燃烧管中主要反应的化学方程式______________________________。
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO2的催化氧化及其SO3的吸收。请回答下列几个有关硫酸工业中的几个问题。
(1)生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料,在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为:2FeSO4·7H2O Fe2O3 + SO2↑+ SO3↑+ 14H2O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验,并检验生成的硫酸和二氧化硫(加热装置已略去)。其中b为干燥的试管。下列关于该反应说法正确的是( )
A.若将反应后的三种气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4 |
B.b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H+和SO42— |
C.为检验反应的另一种生成物,试管c中应加入的试剂为NaOH溶液 |
D.b中所得到的硫酸的质量分数为29.5% |
(2)从沸腾炉中出来的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室,其主要目的是__________。
(3)接触室中热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的,如气、液热交换时通常使用的仪器是______________。
(4)接触室中主要反应是SO2的催化氧化,在生成硫酸的过程中,钒触媒(V2O5)所以能加快二氧化硫氧化的速度,除了具有吸附作用外,有人认为反应过程中还产生了一连串的中间体(如图)。c步的化学方程式可表示为_______________________。
(5) 工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。将尾气通入粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液中,经过一系列处理后得到一种相对分子质量为172的化工原料J。试写出J的化学式_________。
某同学设计如图所示装置分别进行探究实验(夹持装置已略去)
实验 |
药品 |
制取气体 |
量气管中的液体 |
① |
Cu、稀HNO3 |
NO |
H2O |
② |
FeCl3溶液、双氧水 |
H2O |
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③ |
Zn、稀H2SO4 |
H2 |
H2O |
④ |
NaOH固体、浓氨水 |
NH3 |
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⑤ |
Na2CO3固体、稀H2SO4 |
CO2 |
|
⑥ |
镁铝合金、NaOH溶液(足量) |
H2 |
H2O |
请回答下列问题:
(1)本实验应对量气管多次读数,读数时应注意
①,
②,③视线与凹液面最低处相平。
(2)实验②收集的气体是。
(3)若向实验③反应体系中加少量CuSO4溶液,反应速率加快,原因是。
(4)实验④、⑤中,量气管中的液体分别是、。
A.稀H2SO4 | B.CCl4 | C.饱和Na2CO3溶液 | D.饱和NaHCO3溶液 |
(5)在25℃,101kPa条件下,取=24.0L/mol。实验⑥数据如下:
编号 |
镁铝合金质量 |
量气管第一次读数 |
量气管第二次读数 |
1 |
1.0g |
20.0mL |
382.2mL |
2 |
1.0g |
20.0mL |
360.0mL |
3 |
1.0g |
20.0mL |
377.8mL |
根据上述合理数据计算镁铝合金中铝的质量分数。