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2020届高考化学二轮复习题型特训（精编26题）——化学综合实验题【 答案+解析】
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这是一份2020届高考化学二轮复习题型特训（精编26题）——化学综合实验题【 答案+解析】，共51页。
二轮复习题型特训
化学综合实验题
【精编26题 答案+解析】
1.铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
Ⅰ.氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备氧化铁的流程如下：
回答下列问题：
(1)操作A、B的名称分别是________、________；加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是_____________________________。
(2)写出在空气中充分加热煅烧FeCO3的化学方程式：
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
Ⅱ.上述流程中，若煅烧不充分，最终产品中会含有少量的FeO杂质。某同学为测定产品中Fe2O3的含量，进行如下实验：
a．称取样品8.00 g，加入足量稀H2SO4溶解，并加水稀释至100 mL；
b．量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4标准液滴定至终点；
d．重复操作b、c 2～3次，得出消耗KMnO4标准液体积的平均值为20.00 mL。
(3)写出滴定过程中发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)确定滴定达到终点的操作及现象为
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(5)上述样品中Fe2O3的质量分数为________。
(6)下列操作会导致样品中Fe2O3的质量分数的测定结果偏低的是________。
a．未干燥锥形瓶
b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗
c．滴定结束时仰视刻度线读数
d．量取待测液的滴定管没有润洗
解析：(1)通过操作A得到滤渣和滤液，故操作A为过滤；操作B为洗涤。根据图示工艺流程，加入稍过量NH4HCO3溶液的目的是调节溶液的pH，使溶液中的Fe2＋完全沉淀为FeCO3。(2)在空气中充分加热煅烧FeCO3，最终得到Fe2O3，反应的化学方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。(3)滴定过程中，Fe2＋和MnO发生氧化还原反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO被还原为Mn2＋，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(4)若向待测液中再滴加一滴标准液，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不变色，则滴定达到终点。(5)根据关系式：5FeO～5Fe2＋～MnO，则样品中n(FeO)＝5n(KMnO4)＝5×0.010 00 mol·L－1×20.00×10－3L×＝0.004 mol，样品中FeO的质量分数为×100%＝3.6%，故样品中Fe2O3的质量分数为1－3.6%＝96.4%。(6)未干燥锥形瓶，对实验结果无影响，a项不符合题意；盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，则标准液的浓度偏小，消耗的标准液的体积偏大，FeO的质量分数的测定结果偏高，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏低，b项符合题意；滴定结束时仰视刻度线读数，则读取的标准液的体积偏大，FeO的质量分数的测定结果偏高，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏低，c项符合题意；量取待测液的滴定管没有润洗，则消耗标准液的体积偏小，FeO的质量分数的测定结果偏低，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏高，d项不符合题意。
答案：(1)过滤 洗涤 调节溶液的pH，使溶液中的Fe2＋完全沉淀为FeCO3
(2)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
(3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
(4)向待测液中再滴加一滴标准液时，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不变色
(5)96.4%
(6)bc
2.氯化亚铜(CuCl)别名一氯化铜，可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂。它是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；溶于浓盐酸会生成HCuCl2；实验室可作废铜屑、浓盐酸、食盐及氧气制取CuCl。回答下列问题：
(1)甲组同学拟选择图1所示的装置制取氧气。
①仪器b的名称是________，若b中盛放淡黄色固体，仪器a中盛放的试剂为________(写化学式)。
②简述使用仪器a向仪器b中添加试剂的操作______________________。
(2)乙组同学采用图1装置制取氧气并通过图2装置和下列步骤制备氯化亚铜。
步骤1：在三颈烧瓶中加入浓盐酸、食盐、铜屑，加热至60～70 ℃开动搅拌器，同时从c口缓慢通入氧气，制得NaCuCl2。
步骤2：反应完全后，冷却，用适量的水稀释，析出CuCl。
步骤3：________，用无水乙醇洗涤固体。
步骤4：在60～70 ℃干燥固体得到产品。
①步骤1中制取NaCuCl2的化学方程式为__________________________。
②步骤3需补充的实验操作是________，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的原因是____________________________________________
____________________________________________________________。
(3)丙组同学拟测定乙组产品中氯化亚铜的质量分数，实验过程如下：
准确称取乙组制备的氯化亚铜产品0.25 g，将其置于足量的FeCl3溶液中，待样品全部溶解后，加入适量稀硫酸，用0.10 mol·L－1的硫酸铈[Ce(SO4)2]标准溶液滴定到终点，消耗硫酸铈溶液23.50 mL，反应中Ce4＋被还原为Ce3＋。已知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2
①硫酸铈标准溶液应盛放在________(填“酸”或“碱”)式滴定管中。
②产品中氯化亚铜的质量分数为________。
解析：(1)①题图1中固体与液体在不加热条件下反应制取氧气，b中盛放的淡黄色固体为Na2O2，仪器a中盛放的试剂为水；②向b中滴加试剂时，先打开分液漏斗上口的活塞，再旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加。(2)①步骤1中制取NaCuCl2的化学方程式为4HCl(浓)＋4NaCl＋4Cu＋O24NaCuCl2＋2H2O；②固液分离的操作是过滤；CuCl微溶于水，不溶于乙醇，故用乙醇洗去固体表面的可溶性杂质，不仅能减小溶解导致的损失，而且酒精易挥发，固体容易干燥。(3)①硫酸铈有强氧化性，应盛放在酸式滴定管中；②CuCl的质量分数为23.50×10－3 L×0.10 mol·L－1×99.5 g·mol－1÷0.25 g×100%＝93.53%。
答案：(1)①锥形瓶 H2O ②先打开分液漏斗上口的活塞，再旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加
(2)①4HCl(浓)＋4NaCl＋4Cu＋O24NaCuCl2＋2H2O
②过滤或抽滤 减小溶解导致的损失，且容易干燥
(3)①酸 ②93.53%
3.氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。实验室制取氯苯如图所示(加热和固定仪器的装置略去)。
回答下列问题：
(1)a和b仪器组合成制取氯气的装置，反应无需加热，则a仪器中的固体反应物可以是________(填序号)。
A．MnO2 B．KMnO4 C．K2Cr2O7
(2)把氯气通入反应器d中(d仪器中有FeCl3和苯)，加热维持反应温度为40～60 ℃，温度过高会生成过多的二氯苯。对d加热的方法是________。
(3)仪器c的名称是________，仪器c出口的气体成分是HCl、Cl2、水蒸气和________。
(4)制取氯苯的化学方程式为____________________________________。
(5)仪器d中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。
①碱洗之前要进行水洗，其目的是______________________________。
②10% NaOH溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为__________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(6)生成的氯气中存在HCl、H2O等杂质气体，若需要增加一个装置除去水蒸气，请在下框中画出，并标明所用试剂。
(7)工业生产中苯的流失情况如表所示：
项目
二氯苯
氯化尾气
蒸气
成品
不确定苯耗
合计
苯流失量/(kg·t－1)
11.7
5.4
20.8
2.0
49.3
89.2
则10 t苯可制得成品氯苯________t。(列出计算式即可。氯苯和苯的相对分子质量分别是112.5和78)
解析：(1)a和b仪器组合成制取氯气的装置，且反应无需加热，因此a仪器中的固体反应物为KMnO4或K2Cr2O7。(2)反应温度为40～60 ℃，因此采用水浴加热。(3)仪器c为球形冷凝管。根据反应物为氯气和苯可知，仪器c出口的气体成分还有苯蒸气。(4)氯气与苯发生取代反应制取氯苯。(5)仪器d中的反应完成后，生成的氯苯中含有FeCl3、HCl、Cl2等杂质。①碱洗之前要水洗，其目的是洗去FeCl3、HCl等无机物，且FeCl3、HCl等能与碱反应，水洗可节省碱的用量，降低成本。②10% NaOH溶液碱洗时发生的氧化还原反应为Cl2与NaOH溶液的反应。(6)除去氯气中的水蒸气，可以选择装有浓硫酸的洗气瓶或盛有无水CaCl2的干燥管。(7)根据题给表中数据，10 t苯可制得成品氯苯的质量为10×(1－0.089 2)× t。
答案：(1)BC (2)水浴加热 (3)(球形) 冷凝管 苯蒸气 (4)
(5)①洗去FeCl3、HCl等无机物；节省碱的用量，降低成本 ②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
(6)(或其他合理装置)
(7)10×(1－0.089 2)×
4.氧化二氯(Cl2O)是次氯酸的酸酐,用作氯化剂,其部分性质如下:
物理性质
化学性质
常温下,Cl2O是棕黄色、有刺激性气味的气体。
熔点是-120.6 ℃;沸点是2.0 ℃
Cl2O不稳定,接触一般有机物易爆炸;它易溶于水,同时反应生成次氯酸
实验室制备原理:2Na2CO3+H2O+2Cl22NaCl+2NaHCO3+Cl2O。现用下列装置设计实验制备少量Cl2O,并探究相关物质的性质。
(1)装置A中仪器X的名称为 。
(2)若气体从左至右流动,装置的连接顺序是A、 (每个装置限用一次)。
(3)装置F中盛装试剂的名称为 。
(4)A中反应的离子方程式为 。
(5)当D中收集适量液态物质时停止反应,设计简单实验证明B中残留固体中含有NaHCO3: 。
(6)实验完成后取E中烧杯内溶液滴加品红溶液发现溶液褪色。该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。
序号
0.1 mol·L-1
NaClO溶
液/mL
0.1 mol·L-1
NaCl溶液/
mL
0.1 mol·L-1
NaOH溶液/
mL
H2O
/mL
品红
溶液
现象
Ⅰ
5.0
0
0
5.0
3滴
较快
褪色
Ⅱ
0
5.0
a
0
3滴
不
褪色
Ⅲ
5.0
0
5.0
0
3滴
缓慢
褪色
①a= 。
②由上述实验得出的结论是 。
1.答案 (1)分液漏斗 (2)F、B、C、D、E
(3)饱和食盐水
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(5)取B中固体少许置于试管中,加蒸馏水溶解,滴加过量BaCl2溶液,振荡后静置,取上层清液置于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,有白色沉淀生成
(6)5.0 在其他条件相同时,溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱
解析 (1)根据装置图可知装置A中仪器X的名称为分液漏斗。
(2)通过A装置制取Cl2,由于浓盐酸具有挥发性,制取的Cl2中含有HCl杂质,为防止其干扰Cl2O的制取,要先通过F装置除去HCl杂质,再通过B装置发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl22NaCl+2NaHCO3+Cl2O制取Cl2O。由于Cl2O易溶于水,同时与水反应生成次氯酸,所以收集之前要先通过C装置干燥,再通过D装置收集Cl2O并验证其沸点低,容易液化的特点。同时由于Cl2、Cl2O都会产生大气污染,所以最后要用E装置进行尾气处理。故按气体从左至右流动装置的连接顺序是A、F、B、C、D、E。
(3)装置F是除去Cl2中的杂质HCl气体,为减少Cl2的溶解消耗,可通过盛有饱和食盐水的装置来除去HCl杂质,故装置F中盛装的试剂为饱和食盐水。
(4)A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(5)在装置B中Na2CO3与Cl2反应制取Cl2O,所以要证明B中残留固体中含有NaHCO3,就要先加入过量的BaCl2溶液,振荡静置,使可能存在的Na2CO3转化为BaCO3沉淀除去,然后取上层清液置于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,证明发生反应2NaHCO3+Ba(OH)2BaCO3↓+Na2CO3+2H2O,产生了碳酸钡沉淀,从而可证明含有NaHCO3。
(6)①要保证每组实验时溶液的体积都是10 mL,所以a=5.0;②由题中实验可以看出,在其他条件不变时,溶液的碱性越弱,次氯酸钠溶液的漂白性越强;溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液的漂白能力越弱。
5.下面是某化学兴趣小组测定工业废水中游离态氯含量的实验分析报告。请填写有关空格。
(1)测定目的：测定某工厂工业废水中的游离态氯的含量
(2)测定原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2；I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
(3)实验用品及试剂：
①仪器和用品(自选，略)
②试剂：指示剂________(填名称)，KI溶液，浓度为0.01 000 mol·L－1的标准Na2S2O3溶液，蒸馏水等。
(4)实验过程：
①取水样10.00 mL于锥形瓶中，向其中加10.00 mL KI溶液(足量)，滴入指示剂2～3滴。
②取________(填“碱式”或“酸式”)滴定管，经检查不漏水后依次用自来水、蒸馏水洗净，然后装入0.010 00 mol·L－1Na2S2O3溶液待用。
③将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定，眼睛注视________直至滴定终点，滴定终点的现象是________。
(5)数据记录与处理：
滴定次数
待测溶液体积/mL
标准Na2S2O3溶液体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
实际体积/mL
1
10.00
0.00
20.00
20.00
2
10.00
0.10
20.00
19.90
3
10.00
0.10
20.20
20.10
则废水中Cl2的物质的量浓度为________，从实验过程分析，此浓度比实际浓度________(填“偏大”“偏小”或“相等”)，造成该误差的原因是________________(若认为没有误差，该问可不答)。
(6)问题和讨论：
实验结束后，某同学所得实验结果误差较大，其所测游离态氯的含量比废水中Cl2的含量低。经过思考，该同学提出了下列可能造成结果偏低的原因，其中你认为正确的是________(填编号)。
A．滴定前，滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失
B．滴定过程中由于振荡过于剧烈，使少量溶液溅出锥形瓶外
C．滴定前平视Na2S2O3液面，滴定后俯视Na2S2O3液面
D．滴定管没有用Na2S2O3标准溶液润洗
解析：(3)本实验先用KI溶液与水样中的Cl2反应生成单质碘，再用Na2S2O3标准溶液滴定生成的碘单质，显然，指示剂应选用淀粉溶液。(4)②因Na2S2O3水解使溶液呈碱性，所以应选用碱式滴定管。③将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定，眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化直至滴定终点，滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色且半分钟内颜色不恢复。(5)实验过程需要采集的数据有：待测溶液体积(mL)、Na2S2O3标准溶液体积(mL)(包括记录滴定前、滴定后的刻度，平均体积等)。滴定中消耗Na2S2O3标准溶液体积的平均值是20.00 mL，则废水中Cl2的物质的量浓度可根据电子转移守恒关系n(Cl2)∶n(Na2S2O3)＝1∶2计算，c(Cl2)＝c(Na2S2O3)＝0.010 00 mol·L－1。由于滴定管用自来水、蒸馏水洗涤后，没有用Na2S2O3标准溶液润洗，所以实验使用的Na2S2O3标准溶液的体积偏大，导致所测c(Cl2)比实际浓度大。(6)滴定前，滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失会导致读取的标准液体积偏大，最终结果偏高，A项错误；滴定过程中少量溶液溅出锥形瓶外会导致取用的标准液体积偏小，最终结果偏低，B项正确；滴定前平视Na2S2O3标准液面，滴定后俯视Na2S2O3标准液液面会导致读取的标准液体积偏小，最终结果偏低，C项正确；滴定管没有用Na2S2O3标准溶液润洗导致取用的标准溶液体积偏大，结果偏高，D项错误。
答案：(3)②淀粉溶液
(4)②碱式 ③锥形瓶内溶液颜色的变化 溶液由蓝色变为无色且半分钟内颜色不恢复
(5)0.010 00 mol·L－1 偏大 滴定管没有用标准Na2S2O3溶液润洗 (6)BC
6.为测定某样品中氟元素的质量分数进行如下实验,利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(氢氟酸为低沸点酸,含量低,不考虑对玻璃仪器的腐蚀),用水蒸气蒸出,再通过滴定测量。实验装置如下图所示,加热装置省略。
(1)A的名称是 ,长导管用于平衡压强,实验过程中其下端 (填“能”或“不能”)在液面以上。
(2)仪器C是直形冷凝管,实验过程中,冷却水应从 (填“a”或“b”)口出。
(3)实验时,首先打开活塞K,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即 。
(4)连接水蒸气发生装置和反应装置之间的玻璃管常裹以石棉绳,其作用是 。
(5)B中加入一定体积高氯酸和1.00 g氟化稀土矿样,D中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热A、B,使A中产生的水蒸气进入B。
①下列物质不可代替高氯酸的是 (填标号)。
a.醋酸 b.硝酸 c.磷酸 d.硫酸
②D中主要反应的离子方程式为 。
(6)向馏出液中加入25.00 mL 0.100 mol·L-1 La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用0.100 mol·L-1 EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1∶1络合),消耗EDTA标准溶液20.00 mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为 。
答案 (1)圆底烧瓶 不能
(2)b (3)打开活塞K
(4)保温,避免水蒸气冷凝
(5)①ab ②HF+OH-F-+H2O
(6)2.85%
解析 A是水蒸气发生装置,长导管可起到平衡压强的作用,防止烧瓶内压强过大。实验时,首先打开活塞K,目的是让烧瓶内压强和外界一致,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即打开活塞K,和外界连通降低压强,B是制取HF的装置,利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢,用水蒸气蒸出,冷凝到D装置,被氢氧化钠中和吸收,再采用滴定法定量测定氟元素的质量分数。
(1)A的名称是圆底烧瓶,长导管用于平衡压强,实验过程中其下端在液面以下。
(2)实验过程中,直形冷凝管中的冷却水应从a进b出,这样可使冷却水充满外管,有利于带走热量。
(3)从实验安全角度考虑,实验时,首先打开活塞K,目的是让烧瓶内压强和外界一致,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即打开活塞K,和外界连通降低压强。
(4)连接水蒸气发生装置和反应装置之间的玻璃管常裹以石棉绳,石棉绳的隔热效果比较好,主要起到保温防止水蒸气冷凝的作用。
(5)①根据题干知识可知反应原理为高沸点酸(难挥发性酸)制取低沸点酸(易挥发性酸),醋酸和硝酸易挥发,不可代替高氯酸。②D中是氢氧化钠与HF发生酸碱中和反应生成盐和水,反应的离子方程式为HF+OH-F-+H2O。
(6)设馏出液中F-的物质的量为x。根据题意可得如下关系式:
x3+0.1 mol·L-1×20.00×10-3 L=0.100 mol·L-1×25.00×10-3 L
得x=1.5×10-3 mol=0.001 5 mol
则氟化稀土样品中氟元素的质量分数为0.001 5mol×19 g·mol-11.00 g×100%=2.85%。
7.甲烷在加热条件下可还原氧化铜，气体产物除水蒸气外，还有碳的氧化物。某化学小组利用如图装置探究其反应产物。
[查阅资料]①CO能与银氨溶液反应：CO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－===2Ag↓＋2NH＋CO＋2NH3。
②Cu2O为红色，不与Ag＋反应，能发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
(1)装置A中反应的化学方程式为_______________________________。
(2)按气流方向各装置从左到右的连接顺序为A→________________(填字母编号)。
(3)实验中滴加稀盐酸的操作为________________________________。
(4)已知气体产物中含有CO，则装置C中可观察到的现象是__________；装置F的作用为___________________________________________。
(5)当反应结束后，装置D处试管中固体全部变为红色。
①设计实验证明红色固体中含有Cu2O：______________。
②欲证明红色固体中是否含有Cu，甲同学设计如下实验：向少量红色固体中加入适量0.1 mol·L－1AgNO3溶液，发现溶液变蓝，据此判断红色固体中含有Cu。乙同学认为该方案不合理，欲证明甲同学的结论，还需增加如下对比实验，完成表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期现象和结论
若观察到溶液不变蓝，则证明红色固体中含有Cu；若观察到溶液变蓝，则不能证明红色固体中含有Cu
解析：(1)由题意知，装置A用于制取甲烷，反应物是Al4C3和HCl，生成物是甲烷和AlCl3，反应的化学方程式为Al4C3＋12HCl===3CH4↑＋4AlCl3。(2)根据实验目的及实验装置可知，用装置A制取甲烷，用装置F除去甲烷中混有的HCl气体和水蒸气，用装置D还原氧化铜，用装置B验证反应产物中含有水，用装置E探究反应产物中是否含CO2，用装置C探究反应产物中是否含CO，用装置G进行尾气处理，所以各装置从左到右的连接顺序为A→F→D→B→E→C→G。(3)滴加稀盐酸时，要先打开分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽对准漏斗上的小孔)，再打开分液漏斗下面的旋塞使稀盐酸顺利滴下。(4)由题意知，CO能与银氨溶液反应生成单质银，所以装置C中可观察到的现象为试管内有黑色固体生成或有银镜生成。(5)①因为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，而Cu不与稀盐酸或稀硫酸反应，所以可设计实验：取少量红色固体于试管中，加入适量稀硫酸，若溶液变为蓝色，则证明红色固体中含有Cu2O。②欲证明甲同学的结论，还需增加对比实验，排除Cu2O的干扰。
答案：(1)Al4C3＋12HCl===3CH4↑＋4AlCl3 (2)F→D→B→E→C→G (3)先打开分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽对准漏斗上的小孔)，再将分液漏斗下面的旋塞打开，使稀盐酸缓慢滴下 (4)试管内有黑色固体生成(或试管内有银镜生成) 除去甲烷中的HCl气体和水蒸气 (5)①取少量红色固体，加入适量稀硫酸，若溶液变为蓝色，则证明红色固体中含有Cu2O ②取少量Cu2O固体于试管中，加入适量0.1 mol·L－1AgNO3溶液
8.硫代硫酸钠(Na2S2O3)在生产生活中具有广泛应用。回答下列问题:
Ⅰ.工业上普遍使用Na2SO3与硫黄共煮制备Na2S2O3,装置如图1。
图1
(1)打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量试剂甲并加热。试剂甲为 ,装置B和D的作用是 。
(2)始终保持C中溶液呈碱性、加热产生Na2S2O3,反应的化学方程式为 。反应一段时间后,C中硫粉逐渐减少,及时打开K2、关闭K1并停止加热,将C中所得混合物分离提纯后即得到Na2S2O3。若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性、发生副反应产生S和 。
Ⅱ.利用SO2与Na2CO3、Na2S的混合溶液反应也能制备Na2S2O3,所需仪器如图2。
图2
(3)装置G中Na2CO3与Na2S的最佳物质的量之比为 。
(4)从左到右连接各仪器,接口顺序为: 接g、h接 、 接 、 接d。
Ⅲ.常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+的浓度。
(5)取废水20.00 mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤洗涤后用适量稀酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,将Cr2O72-充分反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后加入淀粉溶液作指示剂,用0.010 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。当溶液 即为终点。平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均用量为18.00 mL,则该废水中Ba2+的物质的量浓度为 。
答案 Ⅰ.(1)浓硫酸 吸收SO2,防止污染空气
(2)S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2 NaHSO3
(3)1∶2
(4)a b c e f
(5)蓝色褪去且在半分钟内不恢复 0.003 00 mol·L-1
解析 Ⅰ.(1)A为二氧化硫的制备装置,故试剂甲为浓硫酸,装置B和D中需盛碱液(如NaOH溶液),其作用是吸收SO2,防止污染空气。
(2)C中反应物是SO2、Na2CO3溶液和硫粉,根据题意首先SO2和Na2CO3溶液发生反应生成Na2SO3和CO2,然后Na2SO3和S反应制备Na2S2O3,总反应为S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2;若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性而发生副反应Na2S2O3+SO2+H2O2NaHSO3+S↓。
Ⅱ.(3)装置G中发生反应的化学方程式为Na2CO3+2Na2S+4SO23Na2S2O3+CO2,故Na2CO3和Na2S的最佳物质的量之比为1∶2。
(4)需按下列顺序连接装置,I(实验后期关闭K1,打开K2可吸收多余SO2)→H(制取SO2)→E(安全装置)→G(制取Na2S2O3)→F(吸收SO2尾气),所以各接口的顺序为:a接g、h接b、c接e、f接d。
Ⅲ.(5)向碘的淀粉蓝色溶液中滴加Na2S2O3溶液,滴定终点为蓝色褪去且在半分钟内不恢复。相关物质转化的关系式为2Ba2+~2BaCrO4~Cr2O72-~3I2~6S2O32-,n(Ba2+)=n(S2O32-)×13=18.00×10-3 L×0.010 0 mol·L-1×13=6×10-5 mol,c(Ba2+)=6×10-5mol20×10-3L=0.003 00 mol·L-1。
9.高氯酸铵(NH4ClO4)常作火箭发射的推进剂，实验室可用NaClO4、NH4Cl等原料制取(部分物质溶解度如图1、图2)，其实验流程如图3：
(1)反应器中发生反应的化学方程式为___________________________。
(2)上述流程中操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为________。
(3)洗涤粗产品时，宜用________(填“0 ℃冷水”或“80 ℃热水”)洗涤。
(4)已知NH4ClO4在400 ℃时开始分解为N2、Cl2、O2、H2O。某课题组设计实验探究NH4ClO4的分解产物(假设装置内药品均足量，部分夹持装置已省略)。
①写出高氯酸铵分解的化学方程式：_________________________。
②为了验证上述产物，按气流从左至右，装置的连接顺序为A→________(填装置的字母)，证明氧气存在的实验现象为__________________________。
③若装置E硬质玻璃管中的Cu粉换成Mg粉，向得到的产物中滴加蒸馏水，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。滴加蒸馏水发生反应的化学方程式为___________________________________________。
解析：(1)制得粗产品的反应原理为NH4Cl＋NaClO4===NaCl＋NH4ClO4↓，符合由溶解度大的物质制溶解度小的物质的反应规律。(2)通过蒸发浓缩得到NH4ClO4的饱和溶液，再降低温度，NH4ClO4析出，过滤得到粗产品，要得到纯产品，需要经过重结晶。(3)由于高氯酸铵的溶解度随温度升高而增大，为了减少高氯酸铵的溶解损失，应用冷水洗涤。(4)①依据题意可写出对应的化学方程式2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O↑。②先用无水CuSO4检验水，用湿润的KI淀粉溶液检验氯气，再用NaOH溶液吸收氯气，水可以用浓硫酸吸收，氧气可以用热的Cu检验，氮气可以用排水法收集。氧气与铜反应前必须除去氯气。为了验证上述产物，按气流从左至右，装置的连接顺序为A→F→B→D→C→E→G。证明氧气存在的实验现象为装置E硬质玻璃管中的红色粉末变黑色。③若硬质玻璃管E中Cu粉换成Mg粉，Mg既可以与O2反应也可以与N2反应，加水可以发生反应的只有Mg3N2。
答案：(1)NH4Cl＋NaClO4===NaCl＋NH4ClO4↓
(2)冷却结晶 重结晶
(3)0 ℃冷水
(4)①2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O↑
②F→B→D→C→E→G 装置E硬质玻璃管中的红色粉末变为黑色 ③Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
10.氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是一种易水解、受热易分解的白色固体,某研究小组用下图所示的实验装置制备氨基甲酸铵,反应原理为:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH<0。
(1)仪器B的名称是 。
(2)打开活塞K,装置E中由固体药品所产生的气体就立即进入装置D,则该固体药品的名称为 。
(3)装置D为制备氨基甲酸铵的反应器(CCl4充当惰性介质),在合适催化剂下搅拌一段时间。
①反应在冰水浴中进行的原因为 。
②当CCl4液体中产生较多晶体悬浮物时,即停止反应, (填操作名称)分离得到粗产品。
(4)仪器G的作用有: 。
(5)该实验装置中有一处不足,改进方法是 。
(6)已知氨基甲酸铵可完全水解为碳酸氢铵,则该反应的化学方程式为 。
(7)为测定某样品中氨基甲酸铵的质量分数,某研究小组用该样品进行实验,已知杂质不参与反应,请补充完整测定某样品中氨基甲酸铵质量分数的实验方案[限选试剂:蒸馏水、澄清石灰水、Ba(OH)2溶液]:用天平称取一定质量的样品,加水溶解, ,测量的数据取平均值进行计算。
答案 (1)蒸馏烧瓶 (2)干冰
(3)①防止产品受热分解 ②过滤
(4)除去过量的氨气,防止污染环境
(5)在D和F之间增加一个装有碱石灰的干燥装置
(6)NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O或NH2COONH4+H2ONH4HCO3+NH3↑
(7)加入足量Ba(OH)2溶液,充分反应后,过滤、用蒸馏水洗涤所得沉淀、干燥后称量沉淀的质量,重复2~3次
解析 利用装置B制取氨气,通过装置C的干燥作用使干燥的氨气进入装置D,与由E装置产生的CO2气体发生反应得到产品氨基甲酸铵。氨气是大气污染物,在排放前要进行尾气处理,可用G中稀硫酸作吸收试剂吸收多余的NH3。为防止倒吸现象,装置F起安全瓶的作用,以防止倒吸。
(1)根据图示可知仪器B的名称是蒸馏烧瓶。
(2)装置E的作用是产生CO2气体,若打开阀门K,装置E中由固体药品直接产生CO2,则该固体药品的名称为干冰(即固体CO2)。
(3)①在装置D中氨气与CO2气体发生反应2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)。由于该反应的正反应为气体体积减小的放热反应,反应在冰水浴中就可防止产品受热分解,可以得到更多的固体产物。②当CCl4液体中产生较多晶体悬浮物时,即停止反应。在装置D中既有反应产生的固体氨基甲酸铵,也有液氨,所以可通过过滤的方法分离得到粗产品。
(4)氨气是大气污染物,在排放前要进行尾气处理,由于氨气的水溶液显碱性,所以仪器G中盛有硫酸,就可以吸收过量的氨气,防止污染环境。
(5)根据图示可知在制取氨基甲酸铵的D装置与尾气吸收的G装置中没有吸收水分的装置,这样稀硫酸中的水蒸气就会进入到D中,氨基甲酸铵是弱酸弱碱盐,水和氨基甲酸铵发生反应,导致物质变质。改进的方法是在装置D和F之间增加一个装有碱石灰的干燥装置。
(6)由于氨基甲酸铵可完全水解为碳酸氢铵,该反应的化学方程式为NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O或NH2COONH4+H2ONH4HCO3+NH3↑。
(7)氨基甲酸铵可完全水解为NH4HCO3,用天平称取一定质量的样品,加水溶解,配制成溶液,向该溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液,发生反应NH4HCO3+Ba(OH)2BaCO3↓+NH3↑+2H2O,然后过滤、用蒸馏水洗涤所得沉淀、再干燥后称量沉淀的质量,重复操作2~3次,求出BaCO3的平均质量,利用反应中的碳元素守恒可得NH2COONH4的质量,从而可计算得到样品中氨基甲酸铵的质量分数。
11.某化学兴趣小组用如图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水并进行有关探究实验。
实验Ⅰ.制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水
(1)写出装置A实验室制取Cl2的化学方程式
_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)制取实验结束后，取出装置B中试管，冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、________、________。为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在实验装置中还需要改进的是
__________________________________________________。
(3)装置C中反应需要在冰水浴中进行，其原因是________。
(4)装置D中的实验现象是溶液先变红后褪色，最后又变为________色。
实验Ⅱ.尾气处理
实验小组利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(5)吸收尾气一段时间后，吸收液(强碱性)中肯定存在Cl－、OH－和SO。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气中CO2的影响)。
①提出合理假设
假设1：只存在SO；假设2：即不存在SO，也不存在ClO－；假设3：________。
②设计实验方案，进行实验。请完成下列表格，写出相应的实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 mol·L－1H2SO4、1 mol·L－1NaOH溶液、0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液、淀粉KI溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：取少量吸收液分置于A、B试管中
步骤2：向A试管中滴加0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液
(1)若溶液褪色，则假设1成立
(2)若溶液不褪色，则假设2或3成立
步骤3：
解析：(1)实验室在加热条件下利用MnO2和浓盐酸制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)过滤时还需要用到漏斗、玻璃棒。浓盐酸易挥发，制得的Cl2中含有HCl杂质气体，HCl与KOH、NaOH均能发生反应，为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，需除去Cl2中的HCl气体，故需要在装置A、B之间添加盛有饱和食盐水的洗气装置。
(3)温度高时，Cl2与NaOH溶液发生反应：3Cl2＋6NaOH5NaCl＋NaClO3＋3H2O，生成氯酸钠，而不会生成次氯酸钠，故装置C中反应需在冰水浴中进行。(4)将过量氯气通入装置D中，石蕊溶液先变红后褪色，因为氯气过量，故溶液变为黄绿色或黄色。(5)①ClO－与SO能发生氧化还原反应而不能共存，结合假设1、假设2，可推知假设3：只存在ClO－。②利用ClO－的强氧化性，通过加入淀粉KI溶液，检验ClO－的存在。若溶液变为蓝色，则假设3成立；若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(2)，则假设2成立。
答案：(1) MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)漏斗 玻璃棒 在装置A、B之间添加盛有饱和食盐水的洗气装置 (3)温度高会生成氯酸钠 (4)黄绿(或黄) (5)①只存在ClO－
②
步骤3：向B试管中滴加淀粉KI溶液
(1)若溶液变蓝色，则假设3成立
(2)若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(2)，则假设2成立
(或其他合理答案)
12.摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2]易溶于水，具有还原性。以下是利用废铁屑、稀硫酸和硫酸铵为原料制取摩尔盐的流程图。
回答下列问题：
(1)在“步骤1”中加Na2CO3溶液是为了洗涤除去废铁屑表面的油污，加热的目的是________(利用简要文字和必要的离子方程式说明)，配制100 g 10%的Na2CO3溶液需要的仪器有药匙、量筒、烧杯、玻璃棒和________。
(2)“步骤2”中所用废铁屑必须过量，原因是
______________________________________________________________。
(3)“步骤3”加入(NH4)2SO4固体充分搅拌溶解后，依次进行的实验操作是：蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。
(4)一般采用滴定法测定摩尔盐产品中Fe2＋的含量：称取4.0 g摩尔盐样品，溶于水，加入适量稀硫酸，用0.2 mol·L－1KMnO4溶液滴定，达到终点时，消耗10.00 mL KMnO4溶液。
①滴定过程中发生反应的离子方程式为
______________________________________________________________。
②产品中Fe2＋的质量分数为________。
③滴定过程中，左手控制________，右手摇动锥形瓶，直到________时停止滴定，读数。此时若俯视读数，测定结果将偏________(填“高”或“低”)。
解析：(1)油脂在碱性条件下可水解为高级脂肪酸盐和甘油，加热使平衡CO＋H2OHCO＋OH－向正反应方向移动，溶液碱性增强，去油污能力增强。(2)“步骤2”中所用废铁屑过量，可以防止产生Fe3＋，保证所制取的摩尔盐的纯度。(3)由流程图知，“步骤2”过滤后得到FeSO4溶液，“步骤3”加入(NH4)2SO4固体充分搅拌溶解后得到(NH4)2Fe(SO4)2溶液，其经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得到摩尔盐。(4)①滴定过程中Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO被还原为Mn2＋，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。②根据关系式：5Fe2＋～MnO，则n(Fe2＋)＝5n(MnO)＝5×0.2 mol·L－1×0.01 L＝0.01 mol，产品中Fe2＋的质量分数为×100%＝14%。③滴定过程中，左手控制酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，直到溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色时停止滴定。若停止滴定时俯视读数，则会使读取的KMnO4溶液的体积偏小，从而导致测定结果偏低。
答案：(1)使平衡CO＋H2OHCO＋OH－右移，增强溶液碱性 天平 (2)防止产生Fe3＋，保证所制取的摩尔盐的纯度 (3)冷却结晶 (4)①5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ②14% ③酸式滴定管的活塞 溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色 低
13.某实验小组同学设计了如图装置探究生铁与少量浓硫酸反应的气体产物。
(1)该实验的操作依次是________(填序号)。
A．加热a试管直到b中澄清石灰水变浑浊，熄灭酒精灯
B．将生铁丝上提离开液面
C．连接好装置，检验气密性，加入试剂
(2)b中的澄清石灰水变浑浊，甲同学认为产生的气体肯定是SO2，你同意吗？为什么？___________________________________________________。
(3)乙同学认为该反应过程中产生SO2、CO2、H2三种气体，请用下列各装置设计一个实验，来验证并测量所产生的气体。(图中加热装置、夹持仪器省略，除装置⑤外，其他装置试剂均为足量) 。
ⅰ.装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是________→________→________→________→________。(填装置的编号)
ⅱ.证实生成的气体中同时存在SO2和H2的现象是
___________________________________________________________。
(4)已知A瓶中为200 mL 0.100 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液。丙同学为测定乙同学实验中反应生成的各气体含量，进行了如下探究：⑤中反应结束后，通N2将⑤中生成的气体全部赶出，先后三次取A中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25.00 mL，用0.200 0 mol·L－1H2C2O4标准溶液进行滴定。
ⅰ.装置①的A中发生反应的离子方程式为
_____________________________________________________________。
ⅱ.重复滴定三次，平均每次耗用H2C2O4标准溶液15.63 mL，则本实验中生铁与浓硫酸反应产生的SO2气体的物质的量为________(保留小数点后三位数字)。
解析：(1)实验开始时连接好装置，检验气密性，加入试剂，加热，实验结束，应将生铁丝上提离开液面。(2)生铁中含有的碳也会与浓硫酸在加热的条件下反应生成CO2气体。(3)ⅰ.⑤是气体发生器，①中有品红溶液，可联想①是用来验证SO2的，③中澄清石灰水显然是用来验证CO2的，②是装有氧化铜粉末的反应管，可验证氢气。由于SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，因此从⑤出来的气体必须先用装置①验证，并除去SO2，然后进入装置③验证CO2，由此可以得出正确的连接顺序应为⑤→①→③→④→②。ⅱ.SO2具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。氢气具有还原性，能还原黑色氧化铜生成红色的铜。(4)ⅱ.消耗草酸的物质的量为0.015 63 L×0.200 0 mol·L－1＝0.003 126 mol，由5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O可知，消耗高锰酸钾0.001 250 4 mol，即与SO2反应后剩余高锰酸钾0.001 250 4 mol×8＝0.010 mol，则与SO2反应的高锰酸钾的物质的量为0.020 mol－0.010 mol＝0.010 mol，所以该反应生成的SO2是0.025 mol。
答案：(1)CAB
(2)不同意，生铁中的碳与浓硫酸加热会产生CO2，CO2也能使澄清石灰水变浑浊
(3)ⅰ.⑤ ① ③ ④ ②
ⅱ.装置①的A中溶液紫红色变浅说明生成了SO2，装置②中黑色粉末变红说明生成了H2(其他合理答案也可)
(4)ⅰ.5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋
ⅱ.0.025 mol
14.M是一种常见的工业原料，实验室制备M的化学方程式、装置示意图及有关数据如下：
对甲苯乙酮
苯甲醛
M
苯甲酸
熔点/℃
28
－26
75
沸点/℃
225
179
249
水中溶解性
不溶
微溶
较小
微溶
乙醇中溶解性
易溶
混溶
较小
溶
实验步骤如下：
往100 mL三颈烧瓶中依次加入1.3 g氢氧化钠、12 mL水、7.5 mL 95%乙醇、3.4 mL对甲苯乙酮、2.6 mL苯甲醛，控制反应温度在25～30 ℃，搅拌2.5～3 h。
反应结束后，改用冰水浴冷却三颈烧瓶，继续搅拌至有大量固体析出。抽滤，先用冰冷的水洗涤，然后用少量冰冷的95%乙醇洗涤。抽滤，压干，得粗产物。
请回答下列问题：
(1)苯甲醛存放过程中会部分被氧化成苯甲酸，提纯苯甲醛的方法是________。
(2)A装置中球形冷凝管的作用是________，冷却水从________口流出。
(3)用冰水浴冷却反应后的三颈烧瓶，析出大量固体的原因是________________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)抽滤过程中使用抽气泵抽真空前，关闭活塞________，抽滤结束打开活塞________恢复体系压强。
(5)用水洗涤晶体的主要目的是_________________________________。
(6)用95%乙醇洗涤晶体是为了除去________。洗涤晶体的操作方法是_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
解析：(1)根据表中数据可知，苯甲醛的沸点为179 ℃，苯甲酸的沸点为249 ℃，两者沸点相差较大，可用蒸馏法分离提纯。(2)球形冷凝管的作用是冷凝回流，冷却水从b口流出。(3)结合题意可知，用冰水浴冷却反应后的三颈烧瓶，析出的大量固体为M，说明M的溶解度随温度的降低而减小。(4)抽真空要关闭活塞c，抽滤结束后打开活塞c，空气进入装置恢复体系压强。(5)结合实验步骤中加入的药品知，水洗主要是为了除去氢氧化钠。(6)由表中各物质在乙醇中的溶解性可知，用95%乙醇洗涤，是为了除去对甲苯乙酮、苯甲醛。洗涤晶体的操作方法是：往漏斗中添加乙醇至浸没晶体为止，抽滤，重复以上操作2至3次。
答案：(1)蒸馏(或其他合理答案) (2)冷凝回流 b (3)M的溶解度随温度的降低而减小 (4)c c
(5)除去氢氧化钠 (6)对甲苯乙酮、苯甲醛 往漏斗中添加乙醇至浸没晶体为止，抽滤，重复以上操作2至3次
15.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，原理是S＋Na2SO3Na2S2O3(Na2SO3稍过量，且该反应的速率较慢)。
实验室可用如图装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
(1)仪器a的名称是________，其中产生气体的化学方程式为________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)装置B的作用是___________________________________________。
(3)实验中，为使SO2缓慢进入装置C，采用的操作是________，装置C中制备反应结束的现象是____________________________________________
____________________________________________________________。
(4)装置C中的溶液一般需控制在碱性环境，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因为__________________________________________________；
为减少装置C中可能出现的Na2SO4杂质，在不改变原有装置的基础上应采取的操作是___________________________________________________；
反应结束后，过滤C中的混合物，滤液经________(填写操作名称)、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
(5)装置D用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
解析：(1)由装置图可知，仪器a为圆底烧瓶，其中发生反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)装置B起到安全瓶的作用，可以平衡装置内外压强，同时可以通过观察装置B中气泡来控制SO2的生成速率。(3)可通过控制硫酸的滴加速度来使SO2缓慢进入装置C；装置C中发生反应：Na2S＋SO2＋H2OH2S＋Na2SO3、2H2S＋SO23S↓＋2H2O、S＋Na2SO3Na2S2O3，故装置C中制备反应结束的现象是溶液重新变为澄清。(4)酸性条件下可发生反应：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，所以装置C中的溶液一般需控制在碱性环境。由于Na2SO3易被氧气氧化为Na2SO4，故在加热之前需先通入一段时间SO2以排出氧气。滤液经蒸发、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥可得到产品。(5)应用碱溶液吸收SO2，故排除b、c，但a不能很好地吸收SO2，d既可以吸收SO2，又可以防止倒吸，故本题选d。
答案：(1)圆底烧瓶 Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O (2)缓冲装置(或平衡装置内外压强等)、观察SO2的生成速率 (3)控制滴加硫酸的速度
溶液重新变为澄清 (4)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O 先通一段时间SO2后再打开加热装置 蒸发
(5)d
16.某化学小组欲通过实验探究：Ⅰ.苯与液溴发生取代反应；Ⅱ.苯与液溴在催化剂作用下的反应机理。所用装置如图所示。
已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4Br2↑＋MnSO4＋Na2SO4＋2H2O
(1)实验室制备溴苯的化学方程式为_____________________________；
仪器X的名称为________。
(2)制取溴苯的实验操作步骤如下：
①连接装置，其接口顺序为(填字母)：d接________，________接________，________接c；
②检查装置气密性；
③C中加入固体药品，________，再打开D处开关K，点燃C处酒精灯；插入铁丝于混合液中，一段时间后，D中液体沸腾，原因是________；
④关闭C中活塞。
(3)A中对广口瓶进行热水浴的目的是________。
(4)若B中有淡黄色沉淀生成，能否确定苯与液溴发生了取代反应？________(答“能”或“否”)。
(5)查阅文献，苯与液溴在FeBr3催化下的反应机理共分三步：
Ⅰ.Br2＋FeBr3Br＋＋FeBr
Ⅱ.Br＋＋
①请完成第三步反应：Ⅲ.________________________________。
②该小组将A装置中的浓硫酸替换成稀硫酸时实验失败，试从反应机理推测可能的原因是_____________________________________________
_____________________________________________________________。
解析：(1)在FeBr3的催化作用下，苯和液溴发生取代反应生成溴苯：。仪器X的名称为球形冷凝管。(2)①由题图知，C为制备Br2的装置，生成的Br2进入A中，在A中用热水对广口瓶进行加热，可防止溴蒸气冷凝，使溴蒸气进入D中，溴蒸气在D中与苯发生取代反应，生成的HBr用B进行尾气吸收，故装置接口的连接顺序为d→a→b→e→f→c。③C中先加入固体药品，后滴加浓硫酸。D中苯和液溴反应，没有加热，而液体沸腾，说明该反应为放热反应。(4)Br2易挥发，进入B中也能与AgNO3溶液反应生成淡黄色的AgBr沉淀，因此不能说明苯与液溴发生了取代反应。(5)①根据总反应，FeBr3为催化剂，产物为溴苯和HBr，第一步反应中FeBr3参与反应，因此第三步反应生成FeBr3、溴苯和HBr，化学方程式为FeBr＋FeBr3＋＋HBr。②将A装置中的浓硫酸换成稀硫酸，Br2与水反应生成Br－、BrO－，无法得到Br＋，因此实验失败。
答案：(1)
球形冷凝管 (2)①a b e f ③C处滴加浓硫酸 该反应是放热反应 (3)防止Br2蒸气冷凝 (4)否 (5)①FeBr＋FeBr3＋＋HBr ②有水情况下，无法生成Br＋
17.某探究小组设计如图所示装置(夹持、加热仪器略)，模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验。
查阅资料，有关信息如下。
①制备反应原理：C2H5OH＋4Cl2―→CCl3CHO＋5HCl
可能发生的副反应：
C2H5OH＋HCl―→C2H5Cl＋H2O
CCl3CHO＋HClO―→CCl3COOH(三氯乙酸)＋HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质如表所示：
C2H5OH
CCl3CHO
CCl3COOH
C2H5Cl
相对分子质量
46
147.5
163.5
64.5
熔点/℃
－114.1
－57.5
58
－138.7
沸点/℃
78.3
97.8
198
12.3
溶解性
与水互溶
可溶于水、乙醇
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
微溶于水，可溶于乙醇
(1)仪器A中发生反应的化学方程式为___________________________。
(2)装置B中的试剂是________，若撤去装置B，可能导致装置D中副产物________(填化学式)的量增加；装置D可采用________加热的方法以控制反应温度在70 ℃左右。
(3)装置D中球形冷凝管的作用为________。写出E中所有可能发生的无机反应的离子方程式_______________________________________________
____________________________________________________________。
(4)测定产品纯度：称取产品0.40 g配成待测溶液，加入0.100 0 mol·L－1碘标准溶液22.00 mL，再加入适量Na2CO3溶液，待反应完全后，加盐酸调节溶液的pH，立即用0.020 00 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点。进行三次平行实验，测得消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。则产品的纯度为________________。(计算结果保留三位有效数字)
滴定的反应原理：CCl3CHO＋OH－===CHCl3＋HCOO－；HCOO－＋I2===H＋＋2I－＋CO2↑；I2＋2S2O===2I－＋S4O。
(5)为证明三氯乙酸的酸性比乙酸强，某学习小组的同学设计了以下三种方案，你认为能够达到实验目的的是________。
a．分别测定0.1 mol·L－1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小
b．用仪器测量浓度均为0.1 mol·L－1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性，测得乙酸溶液的导电性弱
c．测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH，乙酸钠溶液的pH较大
解析：由题给反应原理和装置图可知，A是制取氯气的装置，B、C是干燥除杂装置，D是制备三氯乙醛的装置，E是尾气吸收装置。(1)二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)装置B的作用是除去Cl2中的HCl气体，故B中应盛放饱和食盐水。结合题给反应，C2H5OH和HCl反应生成C2H5Cl和H2O，故若撤去装置B，则副产物C2H5Cl的量增加。可以采用水浴加热的方法控制反应温度在70 ℃左右。(3)球形冷凝管起冷凝回流的作用。装置E的作用是吸收过量的Cl2和HCl，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O。(4)反应消耗的n(S2O)＝0.020 00 mol·L－1×20.00×10－3 L＝4.0×10－4 mol，根据I2＋2S2O===2I－＋S4O知，4.0×10－4 mol S2O消耗的n(I2)＝＝2.0×10－4 mol，则参加反应HCOO－＋I2===H＋＋2I－＋CO2↑的I2的物质的量为22.00×10－3 L×0.100 0 mol·L－1－2.0×10－4mol＝2.0×10－3mol，根据滴定反应原理知，存在关系式：CCl3CHO～HCOO－～I2，故参加反应的CCl3CHO的物质的量为2.0×10－3 mol，样品中m(CCl3CHO)＝2.0×10－3 mol×147.5 g·mol－1＝0.295 g，故产品纯度为×100%＝73.8%。(5)分别测定0.1 mol·L－1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，说明三氯乙酸的酸性比乙酸强，a项能达到实验目的；用仪器测量浓度均为0.1 mol·L－1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性，测得乙酸溶液的导电性弱，说明乙酸溶液中电离出的离子浓度小，从而说明乙酸酸性弱，b项能达到实验目的；测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH，乙酸钠溶液的pH较大，说明乙酸钠水解程度大，根据“越弱越水解”知，乙酸的酸性弱，c项能达到实验目的。
答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)饱和食盐水 C2H5Cl 水浴 (3)冷凝回流 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O
(4)73.8% (5)abc
18.实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+。发现和探究过程如下:向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物:
①检验上层清液中所含离子的种类,取上层清液,滴加 ,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+。
②经检验黑色固体为Ag,检验方法是取出少量黑色固体洗涤后,加入适量稀硝酸使固体溶解,再滴加 (填试剂),产生 (填现象)。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是 (用离子方程式表示)。
针对这两种观点继续实验,取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间/min
现象
Ⅰ
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
Ⅱ
30
产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深
Ⅲ
120
产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅
(查阅资料可知,Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为 ,产生白色沉淀说明存在 (填离子符号)。
(4)对产生Fe3+的原因做如下假设。
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+
假设b:空气中存在O2发生反应4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
假设c:酸性溶液中的NO3-将Fe2+氧化为Fe3+
假设d:溶液存在Ag+将Fe2+氧化为Fe3+
下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,并可证实假设d成立。
①实验:向硝酸酸化的 溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。
②实验Ⅱ的现象说明发生了反应 (用离子方程式表示)。
(5)实验Ⅱ中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是 ,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液, (填“前者”或“后者”)红色更深。
答案 (1)①K3[Fe(CN)6] ②稀盐酸 白色沉淀
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 Ag+
(4)①0.05 mol·L-1的NaNO3 ②Ag++Fe2+Ag+Fe3+
(5)FeSO4溶液 后者
解析 (1)①检验Fe2+存在,滴加K3[Fe(CN)6]可产生蓝色沉淀;②Ag与稀硝酸反应生成硝酸银,检验Ag+可以滴加稀盐酸,出现白色沉淀。
(2)铁离子有较强的氧化性,可以与铁反应,离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。
(3)溶液变为红色的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,根据题干信息,白色沉淀应为AgSCN,产生白色沉淀说明存在Ag+。
(4)①为了验证Ag+将Fe2+氧化为Fe3+,可将硝酸银溶液换成0.05 mol·L-1的NaNO3溶液;②实验Ⅱ的现象说明Ag+的量减少、Fe2+向Fe3+转化,发生的反应为Ag++Fe2+Ag+Fe3+。
(5)若要验证Ag+可以氧化Fe2+,可以利用原电池原理,需要甲溶液中含有Fe2+,所以甲溶液为FeSO4溶液;电池工作一段时间后会生成Fe3+,所以后者颜色深。
19.苯佐卡因(对氨基苯甲酸乙酯)常用于创面、溃疡面及痔疮的止痛，有关数据和实验装置图如下：
相对分子质量
密度/(g·cm－3)
熔点/℃
沸点/℃
水中溶解性
乙醇
46
0.79
－114.3
78.5
与水任意比互溶
对氨基苯甲酸
137
1.374
188
339.9
微溶于水
对氨基苯
甲酸乙酯
165
1.039
90
172
难溶于水，易
溶于醇、醚类
实验步骤：
在圆底烧瓶中加入0.400 g(0.002 9 mol)对氨基苯甲酸和0.082 mol乙醇，振荡溶解，将烧瓶置于冰水浴并加入0.220 mL浓硫酸(0.004 mol)，反应混合物用水浴加热回流1 h，并不断振荡。
分离提纯：冷却后，分批加入10% NaHCO3溶液直至无明显气泡产生，再加少量NaHCO3溶液至pH≈9，将混合液转移至分液漏斗中，用乙醚分两次萃取，并向醚层加入无水硫酸钠，蒸出乙醚，冷却结晶，最终得到产物0.200 g。
请回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________，将烧瓶置于冰水浴中的原因是________。
(2)在实验步骤中缺少一步操作，该操作是________。
(3)在反应中，圆底烧瓶的容积最合适的是________。
A．10 mL B．25 mL C．50 mL
(4)反应中加入过量乙醇的目的是________；实验结束冷却后，分批加入10% NaHCO3溶液的作用是________。
(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是________，乙醚层位于________(填“上层”或“下层”)；萃取过程中向醚层加入无水硫酸钠的作用是________。
(6)本实验中苯佐卡因的产率为________。
解析：(1)根据装置图的特点，仪器A的名称为球形冷凝管。将烧瓶置于冰水浴中冷却，有利于加入浓硫酸时热量的散发，防止乙醇挥发。(2)用圆底烧瓶或蒸馏烧瓶对液体加热时必须加入沸石或碎瓷片，防止暴沸，故实验步骤中缺少的操作是加入沸石或碎瓷片。
(3)0.082 mol乙醇的质量：m＝nM＝0.082 mol×46 g·mol－1＝3.772 g；乙醇的体积V＝＝＝4.775 cm3；对氨基苯甲酸的熔点为188 ℃，常温下，对氨基苯甲酸为固体；浓硫酸的体积为0.220 mL，三者混合后溶液的体积约为5 mL，根据圆底烧瓶的选取规则，不能超过其容积的，故最合适的为10 mL圆底烧瓶，故选A。(4)合成反应中加入过量乙醇，促进反应正向进行，提高对氨基苯甲酸的转化率；在反应中用浓硫酸作催化剂，溶液呈酸性，故10% NaHCO3溶液的作用就是中和过量的硫酸，调节pH。(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是检漏，乙醚的密度比水小，位于上层；加入无水硫酸钠的作用是干燥。(6)由化学方程式知，加入的乙醇过量，故理论上0.002 9 mol对氨基苯甲酸参加反应生成0.002 9 mol苯佐卡因(C9H11NO2)，其质量为0.002 9 mol×165 g·mol－1＝0.478 5 g，产率＝×100%≈41.8%。
答案：(1)(球形)冷凝管 防止乙醇挥发
(2)加入沸石(或碎瓷片)
(3)A
(4)提高对氨基苯甲酸的转化率 中和过量的硫酸和调节pH
(5)检验是否漏液 上层 干燥
(6)41.8%或0.418
20.亚硝酰氯(NOCl)是一种黄色气体，熔点为－64.5 ℃，沸点为－5.5 ℃，遇水易水解，可用于合成清洁剂、触媒剂等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下制备亚硝酰氯。某同学利用纯净的NO和Cl2制备NOCl，装置如下图所示。(已知：Cl2的熔点为－101 ℃，沸点为－34 ℃；NO的熔点为－163.6 ℃，沸点为－151 ℃)
(1)装置连接顺序为a→______________(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)装置Ⅰ和Ⅱ除可进一步干燥NO和Cl2外，另一个作用是________。
(3)装置Ⅳ的作用是________，当使用该装置干燥气体时，通常是b口进气，c口出气，原因是__________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)装置V中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
(5)在实际实验操作中，Cl2和NO通入比例略大于1∶2，这样做的原因是________。
(6)已知王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下该混酸可生成亚硝酰氯和一种常见有色气体，该反应的化学方程式为
______________________________________________________________。
解析：(1)将氯气和NO干燥后在装置Ⅵ中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置，装置连接顺序为a→e(f)→f(e)→b→c→d；(2)装置Ⅰ和Ⅱ除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速；(3)NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个装置Ⅳ干燥装置防止水蒸气进入反应器；当使用该装置干燥气体时，保证气体和干燥剂充分接触，干燥完全彻底，通常是b口进气，c口出气；(4)装置Ⅴ中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O；(5)NO有毒，对环境有污染，为使NO能够完全发生反应，防止NO污染空气在实际实验操作中，Cl2和NO通入比例略大于1∶2；(6)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3的混酸，一定条件下该混酸可生成亚硝酰氯和Cl2气体，根据电子守恒和原子守恒得该反应的化学方程式为HNO3＋3HCl===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O。
答案：(1)e(f)→f(e)→b→c→d (2)通过观察气泡调节气体流速 (3)防止水蒸气进入Ⅵ装置 保证气体和干燥剂充分接触，干燥完全彻底 (4)NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O (5)使NO能够完全发生反应，防止NO污染空气 (6)HNO3＋3HCl===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O
21.KMnO4在生产和生活中有着广泛用途,某化学小组在实验室制备KMnO4并探究其性质。请回答:
(一)KMnO4的制备,分步骤Ⅰ、Ⅱ两步进行。
步骤Ⅰ.先利用下图所示装置制备K2MnO4
(1)装置A应选用 (填“a”“b”或“c”)。
(2)装置B中所盛试剂的名称为 。
(3)装置C处反应生成K2MnO4的化学方程式为 。
步骤Ⅱ.由K2MnO4制备KMnO4。已知:K2MnO4易溶于水,水溶液呈墨绿色。
主要过程如下:
①充分反应后,将装置C处所得固体加水溶解,过滤;
②向滤液中通入足量CO2,过滤出生成的MnO2;
③将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,得KMnO4晶体。
(4)过程②向滤液中通入足量CO2,可观察到的现象为 ;
该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(二)KMnO4的性质
已知:KMnO4具有强氧化性,可与草酸(H2C2O4)反应。
(5)写出酸性KMnO4溶液与草酸反应的离子方程式: 。
(6)基于(5)的反应原理,探究浓度对化学反应速率的影响。
可供选择的试剂有:①0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液;②0.3 mol·L-1酸性KMnO4溶液;③0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液;④0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液
所选试剂为 (填序号);简要描述所设计的实验方案: 。
答案 (1)b (2)浓硫酸
(3)4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O
(4)墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成 1∶2
(5)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
(6)①③④ 取两支试管,分别加入等体积的0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快
解析 (1)要生成锰酸钾,需要用到强氧化剂,因此A装置提供的气体具有强氧化性。所以应选用b装置制备氧气。(2)装置B的作用是干燥氧气,其中所盛试剂为浓硫酸。(3)装置C处反应生成K2MnO4,同时根据原子守恒,还有水生成。(4)过程②向滤液中通入足量CO2,锰酸钾转化为二氧化锰和高锰酸钾,因此可观察到墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成,该步反应中二氧化锰是还原产物,高锰酸钾是氧化产物,即锰元素部分从+6价降低到+4价,部分升高到+7价,根据得失电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(5)酸性KMnO4溶液与草酸发生氧化还原反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。(6)要探究浓度对化学反应速率的影响,需要固定一种物质的浓度,而改变另一种物质的浓度,由于可以通过观察溶液颜色的变化判断反应快慢,因此固定高锰酸钾溶液的浓度,而②的浓度太大,所以选择的试剂是①③④,实验方案为:取两支试管,分别加入等体积的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。
22.S2Cl2是一种重要的化工产品。常温时是一种有毒并有恶臭的金黄色液体，熔点－76 ℃，沸点138 ℃，易与水反应，进一步氯化可得SCl2。SCl2是樱桃红色液体，易挥发，熔点－122 ℃，沸点59 ℃。SCl2与S2Cl2相似，有毒并有恶臭，且更不稳定。S2Cl2可用下列装置制备。
回答下列问题：
(1)写出S2Cl2的电子式________________________________________；
装置a中的试剂是________。
(2)写出实验室制取Cl2的离子反应方程式__________________________。
(3)装置b中发生反应前，需进行的操作是________。
(4)装置e作用是________。
(5)为了获得到纯净的S2Cl2，需要进行的操作名称是________。
(6)将S2Cl2放入水中会产生沉淀和气体，写出S2Cl2与水反应的化学方程式________________________________________________________________，
检验所产生的气体的方法是___________________________________。
解析：由S2Cl2制备装置及相关信息可知，S2Cl2易与水反应，所以应该用干燥的氯气与硫在加热的条件下制备S2Cl2，由此可推知装置a中应盛放浓硫酸干燥氯气。S2Cl2经冷凝后用d装置收集，由于尾气中含有毒气体会污染空气，所以e装置是尾气吸收装置，同时也可防止空气中的水蒸气进入d装置与S2Cl2反应。
(1)S原子最外层有6个电子，Cl原子最外层有7个电子，所以S2Cl2的电子式为；装置a中的试剂是浓硫酸；(2)实验室通常用二氧化锰和浓盐酸加热制取Cl2，离子反应方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；(3)装置b中发生反应前，需进行的操作是先通入Cl2，排尽装置中的空气；(4)装置e作用是防止空气中的水蒸气进入d使产品与水反应、吸收剩余的Cl2等；(5)由于产品中可能混有与产品沸点相差较大的SCl2，可以通过分馏(或蒸馏)获得到纯净的S2Cl2；(6)将S2Cl2放入水中会产生沉淀和气体，根据各反应物的组成元素可以判断此沉淀为不溶于水的S。S2Cl2分子中S为＋2价、Cl为－1价，根据氧化还原反应中化合价的变化规律，可以判断生成的气体为SO2，所以 S2Cl2与水反应的化学方程式2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl。检验所产生的气体的方法是把气体通入品红溶液中，褪色，再加热又恢复红色，证明该气体是SO2。
答案：(1) 浓硫酸 (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(其他合理答案均可) (3)先通入Cl2，排尽装置中的空气或先通入Cl2 (4)防止空气中的水蒸气进入d使产品与水反应、吸收剩余的Cl2 (5)分馏(或蒸馏) (6)2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl 把气体通入品红溶液中，褪色，再加热又恢复红色，证明该气体是SO2(其他合理答案也给分但高锰酸钾溶液不行)
23.某研究小组探究在加热条件下FeSO4分解的气体产物及相关性质。已知：SO2的沸点为－10 ℃、SO3的沸点为44.8 ℃。
Ⅰ.用如图所示装置设计实验，验证分解FeSO4生成的气态产物。
(1)实验前必须进行的操作是________。
(2)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：a→________。
(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，装置丁中溶液变成无色，则 FeSO4分解的化学方程式为______________________________________________
____________________________________________________________。
Ⅱ.为探究SO2使品红溶液褪色的原理，进行如下实验：
实验1：将稀盐酸和NaOH溶液分别滴入品红水溶液中。观察到前者溶液颜色变浅，但未能完全褪色，后者溶液颜色几乎不变。
实验2：在滴有稀盐酸和NaOH溶液的两份品红水溶液中分别通入SO2。观察到前者溶液逐渐褪色，后者溶液很快褪色。
实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na2SO3固体和NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。
(1)由实验1可推测品红水溶液呈________性。
(2)由实验2、3可推知，使品红水溶液褪色的主要微粒是________________(填化学式)。
(3)若将SO2通入品红的无水乙醇溶液，试预测可能出现的现象________________________________________________________________。
(4)加热溶有Na2SO3的品红水溶液，发现不能恢复红色，试解释原因______________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)验证分解FeSO4生成的气态产物，气体制备或检验气体的产生实验，在实验前必须进行检查装置气密性的操作；(2)先将高温分解气体通过丙装置的冷却收集得三氧化硫，再通过丁的品红水溶液检验二氧化硫的存在，最后用乙装置吸收尾气，按气流方向连接顺序为a→d→e→f→g→b→c；(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，则产物有三氧化硫；装置丁中溶液变无色，则产物中有二氧化硫，则FeSO4分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑；Ⅱ.(1)加入稀盐酸时品红颜色变浅，而加入氢氧化钠溶液时溶液颜色几乎不变，说明酸对品红溶液影响大，则由实验1可推测品红水溶液呈碱性；(2)实验2：SO2通入盐酸中不反应，以亚硫酸的形式存在溶液中，溶液中电离出的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子浓度都很小，品红水溶液逐渐褪色；SO2通入氢氧化钠溶液中反应生成亚硫酸钠，溶液中亚硫酸根离子(或亚硫酸氢根离子)浓度较大，品红水溶液很快褪色；可能是由亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子引起；实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na2SO3固体和NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。进一步说明是由亚硫酸根离子引起的褪色而不是亚硫酸氢根离子；即SO；(3)根据上述实验可知，使品红水溶液褪色的是亚硫酸根离子，若将SO2通入品红的无水乙醇溶液中，溶液中不存在亚硫酸根离子，则品红的无水乙醇溶液不褪色；(4)加热溶有Na2SO3的品红水溶液，Na2SO3溶液中的c(SO)大，加热后水解程度增大，但仍无法除尽，不能使品红水溶液恢复红色。
答案：Ⅰ.(1)检查装置气密性 (2)d→e→f→g→b→c
(3)2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
Ⅱ.(1)碱 (2)SO (3)品红的无水乙醇溶液不褪色
(4)Na2SO3溶液中的c(SO)大，加热后水解程度增大，但仍无法除尽
24.某化学兴趣小组设计实验探究Mg与盐溶液反应的多样性。
实验
向试管中加2 mL溶液
实验现象
实验Ⅰ：0.1 mol/L AgNO3溶液
镁条表面迅速覆盖一层疏松黑色固体，并有少量气泡产生
实验Ⅱ：2.0 mol/L NH4Cl溶液
反应开始时产生大量气体(经检验其中含有H2)，一段时间后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
实验Ⅲ：pH＝8.2 NaHCO3溶液
产生大量气体(经检验其中含有H2和CO2)和白色固体
请回答下列问题：
(1)对实验Ⅰ进行研究：
①推测实验Ⅰ中黑色固体为Ag，则发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
②确认黑色固体为Ag的实验方案是_______________________________。
(2)对实验Ⅱ进行研究：
①反应开始时产生H2的原因可能是Mg和NH直接反应，或________。
②“一段时间后”产生的气体一定含有H2和________。
③为进一步研究，设计如下实验：
实验
操作
现象
实验Ⅳ
向装有相同镁条的试管中加入2 mL 1.0 mol/L (NH4)2SO4溶液
产生气体的速率明显慢于实验Ⅱ
结合实验Ⅱ、Ⅳ，可以得出的结论是________。
(3)对实验Ⅲ进行研究：
①经检验，白色固体为碱式碳酸镁。
②推测在pH＝8.2的该溶液中，若无HCO，则H＋和Mg反应的程度很小。通过实验证实了该推测，其实验操作是_____________________________。
(4)根据上述实验判断，影响Mg与盐溶液反应多样性的原因有________(填字母序号)。
A．盐溶液中阳离子的氧化性 B．盐溶液的温度
C．含Mg生成物的溶解性 D．盐溶液中阴离子的影响
解析：(1)①出现黑色固体，此固体为Ag，利用金属活动顺序表，发生置换反应，即Mg＋2Ag＋===Mg2＋＋2Ag；②确认是Ag，需要检验Ag＋，即将Ag转化成Ag＋，具体操作是：将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀，说明黑色固体为Ag；(2)①NH4Cl是强酸弱碱盐，NH发生水解反应，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，消耗H＋促使平衡向正反应方向进行；②根据实验Ⅱ，除得到氢气外，还有一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，此气体为NH3；③加入的是(NH4)2SO4，NH的浓度与NH4Cl中NH浓度相同，不同的是阴离子，因此得出结论是Cl－有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2(或SO不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2)；(3)②HCO在水中既有电离也有水解，HCOH＋＋CO，pH＝8.2说明溶液显碱性，得到Mg2(OH)2CO3，当没有HCO，则H＋和Mg2＋反应的程度很小，实验设计为：向装有相同镁条的试管中加入2 mL pH＝8.2的NaOH溶液，观察反应现象；(4)A.根据实验Ⅰ，利用Ag＋的氧化性较强，得到黑色固体，故A正确；B.四个实验中没有说明温度对实验的影响，故B错误；C.根据实验Ⅲ，得到碱式碳酸镁，碱式碳酸镁不溶于水，故C正确；D.实验Ⅱ和Ⅳ的对比，说明阴离子的影响，故D正确。
答案：(1)①2Ag＋＋Mg===2Ag＋Mg2＋ ②将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀
(2) ①NH水解使溶液中c(H＋)增大，与Mg反应生成H2 ②NH3
③Cl－有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2(或SO不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2)
(3)向装有相同镁条的试管中加入2 mL pH＝8.2的NaOH溶液 (4)ACD
25.某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。回答下列问题：
(1)在实验室中，欲配制250 g 70%的浓硫酸，需要的玻璃仪器除量筒、烧杯外，还需要有________，装置A中盛放浓硫酸的仪器名称是________。
(2)往三颈烧瓶中通入N2的操作在滴加浓硫酸________(填“之前”或“之后”)，其目的是__________________________________________________。
(3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________，
该反应中浓硫酸表现出的性质为________。
(4)SO2易溶于水，下列装置可用于C处虚线框内吸收尾气的是________(填编号)。
(5)装置B中产生白色沉淀的原因有两种可能。若要证明Fe3＋能氧化SO2，则需要改进的地方是________________，改进后若得到肯定结论，则装置B中发生反应的离子方程式为__________、______________。
解析：(1)配制一定质量分数的溶液，需要的仪器是烧杯、量筒、玻璃棒，因此缺少的仪器是玻璃棒；盛放浓硫酸的仪器是分液漏斗；(2)装置中有空气，可能氧气参与反应，干扰实验，因此先通一段时间的氮气，排除装置中的空气，然后再滴加浓硫酸；(3)三颈烧瓶中发生的反应是Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O，没有化合价的变化，因此体现浓硫酸的酸性；
(4)SO2易溶于水，尾气处理需要防止倒吸，①装置不能防止倒吸，⑤装置进气管较短，容易引起倒吸，因此能防止倒吸的装置是②③④；(5)SO2溶于水，形成H2SO3，溶液显酸性，NO在酸性条件下具有强氧化性，容易把S元素氧化成SO，对实验产生干扰，因此用FeCl3替换Fe(NO3)3，离子反应方程式为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋、Ba2＋＋SO===BaSO4↓。
答案：(1)玻璃棒 分液漏斗 (2)之前 排除装置内的空气，防止氧气对实验的干扰 (3)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O 强酸性 (4)②③④
(5)将装置B中的硝酸铁溶液换成氯化铁溶液 SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ SO＋Ba2＋===BaSO4↓
26.亚硝酸钠是一种工业盐，外观与食盐非常相似，毒性较强。
(Ⅰ)经查：①Ksp(AgNO2) ＝2.0×10－8，Ksp(AgCl) ＝1.8×10－10；③Ka(HNO2) ＝5.1×10－4。请设计最简单的方法鉴别NaNO2和NaCl两种固体_______________________________________________________________。
(Ⅱ)某化学实验小组用下图装置(略去夹持仪器)制备亚硝酸钠，并测定其产品的质量分数。
已知：①2NO＋Na2O2===2NaNO2；
②酸性条件下，NO和NO2均能与MnO反应生成NO和Mn2＋。
(1)这样使用铜丝的优点是________。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________；装置B中盛放的药品是________(填序号)。
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③水 ④四氯化碳
(3)该小组取5.000 g制取的样品溶于水配成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 mol·L－1酸性KMnO4溶液进行滴定，实验所得数据如下表：
滴定次数
1
2
3
4
消耗KMnO4溶液体积/mL
20.90
20.12
20.00
19.88
①第一次实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是________(填代号)。
A．锥形瓶洗净后未干燥
B．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
C．滴定终点时仰视读数
②酸性KMnO4溶液滴定亚硝酸钠溶液的离子方程式为________。
③该样品中亚硝酸钠的质量分数为________。
解析：Ⅰ.酸越弱相应酸根越容易水解，溶液碱性越强，因此鉴别NaNO2和NaCl两种固体的方法是：分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO2；Ⅱ.(1)可通过上下移动铜丝控制反应是否进行，所以使用铜丝的优点是可以控制反应的发生与停止；(2)浓硝酸和铜加热发生反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；通过装置B中的水与二氧化氮反应生成硝酸和一氧化氮；通过装置C中的干燥剂防止水蒸气进入与过氧化钠反应，所以B中的药品是水，答案选③；(3)①a.锥形瓶洗净后未干燥，待测液的物质的量不变，对V(标准)无影响，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)不变，A错误；b.酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，标准液的浓度偏小，造成V(标准)偏大，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)偏大，B正确；c.滴定终点时仰视读数，造成V(标准)偏大，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)偏大，C正确；答案选bc；②该反应中亚硝酸根离子被氧化为硝酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，离子方程式为 6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O；③根据表中数据可知第一次实验数据误差太大，舍去，消耗高锰酸钾溶液体积的平均值是0.02 L，高锰酸钾的物质的量是0.1 mol/L×0.02 L＝0.002 mol，则根据方程式6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O可知，亚硝酸钠的物质的量是0.002 mol×5/2＝0.005 mol，则原样品中亚硝酸钠的物质的量是0.005 mol×100 mL/25 mL＝0.02 mol，其质量为0.02 mol×69 g/mol＝1.38 g，所以样品中亚硝酸钠的质量分数1.38 g/2 g×100%＝69.0%。
答案：(Ⅰ)．分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解；再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO2
(Ⅱ)．(1)可以控制反应的发生与停止
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
③ (3)①BC ②6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O ③69%(或0.69)
26.氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体。某小组在实验室制备氮化钙并测定其纯度,设计如下实验(夹持装置略去)。
Ⅰ.氮化钙的制备
(1)按气流由左到右的方向,下列装置合理的连接顺序为 (填仪器接口字母,装置不能重复使用)。
(2)C装置的硬质玻璃管中的现象为 。
(3)用离子方程式和必要的文字说明装置A的作用 。
(4)若用下图装置F替代上述流程中的A装置,请补充以下实验步骤:
①检查装置气密性后,装入药品。
②打开分液漏斗活塞,先点燃装置 处酒精灯,再点燃装置 处酒精灯,反应一段时间。
③先熄灭装置 处酒精灯,再熄灭装置 处酒精灯,最后关闭分液漏斗活塞。
(5)请用化学方法确定氮化钙中含有未反应的钙,写出实验操作及现象 。
Ⅱ.测定氮化钙的纯度
①称取3.9 g反应后的固体,加入足量的水,将生成的气体全部蒸出并通入100.00 mL 1.00 mol·L-1盐酸中,充分反应后,将所得溶液稀释到200.00 mL。
②取20.00 mL稀释后的溶液,用0.2 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定过量的盐酸,到终点时消耗标准溶液25.00 mL。
(6)所得固体中氮化钙的质量分数为 。
答案 (1)i—ab—gh—ef—dc
(2)固体逐渐变成棕色
(3)除去空气中的氧气(4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O),避免氧气与金属钙反应,使产品不纯
(4)②F C ③C F
(5)取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气体,则证明产物中含有未反应的钙
(6)94.9%
解析 (1)E装置中装有空气,提供反应物N2;A装置可除去空气中的氧气;D装置中盛有碱石灰,可除去空气中的水蒸气和酸性气体;C装置是制备产物氮化钙;B装置中浓硫酸吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入C中。故装置的连接顺序为:i—ab—gh—ef—dc。
(2)C装置中发生反应:N2+3CaCa3N2,钙为银白色固体,氮化钙为棕色固体,装置C的硬质玻璃管中的现象为银白色金属逐渐变为棕色。
(3)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体,装置A中酸化的FeSO4溶液具有还原性,空气中的O2具有氧化性,FeSO4在酸性条件下和O2发生氧化还原反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,避免氧气与金属钙反应,使产品不纯。
(4)E装置中装有空气,打开分液漏斗活塞,向装置中通入空气,实验开始先点燃装置F处酒精灯使装置F的反应发生,除去装置内的氧气,再点燃C装置处酒精灯,反应一段时间实验结束,先停止C处的热源,再关F处的酒精灯防止空气中的氧气跟钙反应生成杂质。
(5)氮化钙与水反应生成氨气,钙与水反应生成氢气,氢气难溶于水,氨气极易溶于水,检验生成的气体有氢气即可确定氮化钙中含有未反应的钙,具体方法为:取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气体,则证明产物中含有未反应的钙,则证明Ca3N2中混有钙单质。
(6)剩余的盐酸中HCl的物质的量为n1=200 mL20 mL×0.2 mol·L-1×0.025 L=0.05 mol,故参与反应的盐酸中HCl的物质的量为n2=1 mol·L-1×0.1 L-0.05 mol=0.05 mol,氮化钙与水反应生成氨气,氨气与盐酸反应生成NH4Cl,所以n(NH3)=n2=0.05 mol,根据氮元素守恒:Ca3N2~2NH3,则n(Ca3N2)=0.025 mol,则氮化钙的质量分数=0.025mol×148 g·mol-139 g≈94.9%。
二轮复习题型特训
化学综合实验题
【精编26题 答案+解析】
1.铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
Ⅰ.氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备氧化铁的流程如下：
回答下列问题：
(1)操作A、B的名称分别是________、________；加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是_____________________________。
(2)写出在空气中充分加热煅烧FeCO3的化学方程式：
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
Ⅱ.上述流程中，若煅烧不充分，最终产品中会含有少量的FeO杂质。某同学为测定产品中Fe2O3的含量，进行如下实验：
a．称取样品8.00 g，加入足量稀H2SO4溶解，并加水稀释至100 mL；
b．量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4标准液滴定至终点；
d．重复操作b、c 2～3次，得出消耗KMnO4标准液体积的平均值为20.00 mL。
(3)写出滴定过程中发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)确定滴定达到终点的操作及现象为
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(5)上述样品中Fe2O3的质量分数为________。
(6)下列操作会导致样品中Fe2O3的质量分数的测定结果偏低的是________。
a．未干燥锥形瓶
b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗
c．滴定结束时仰视刻度线读数
d．量取待测液的滴定管没有润洗
解析：(1)通过操作A得到滤渣和滤液，故操作A为过滤；操作B为洗涤。根据图示工艺流程，加入稍过量NH4HCO3溶液的目的是调节溶液的pH，使溶液中的Fe2＋完全沉淀为FeCO3。(2)在空气中充分加热煅烧FeCO3，最终得到Fe2O3，反应的化学方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。(3)滴定过程中，Fe2＋和MnO发生氧化还原反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO被还原为Mn2＋，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(4)若向待测液中再滴加一滴标准液，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不变色，则滴定达到终点。(5)根据关系式：5FeO～5Fe2＋～MnO，则样品中n(FeO)＝5n(KMnO4)＝5×0.010 00 mol·L－1×20.00×10－3L×＝0.004 mol，样品中FeO的质量分数为×100%＝3.6%，故样品中Fe2O3的质量分数为1－3.6%＝96.4%。(6)未干燥锥形瓶，对实验结果无影响，a项不符合题意；盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，则标准液的浓度偏小，消耗的标准液的体积偏大，FeO的质量分数的测定结果偏高，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏低，b项符合题意；滴定结束时仰视刻度线读数，则读取的标准液的体积偏大，FeO的质量分数的测定结果偏高，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏低，c项符合题意；量取待测液的滴定管没有润洗，则消耗标准液的体积偏小，FeO的质量分数的测定结果偏低，从而使Fe2O3的质量分数的测定结果偏高，d项不符合题意。
答案：(1)过滤 洗涤 调节溶液的pH，使溶液中的Fe2＋完全沉淀为FeCO3
(2)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
(3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
(4)向待测液中再滴加一滴标准液时，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不变色
(5)96.4%
(6)bc
2.氯化亚铜(CuCl)别名一氯化铜，可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂。它是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；溶于浓盐酸会生成HCuCl2；实验室可作废铜屑、浓盐酸、食盐及氧气制取CuCl。回答下列问题：
(1)甲组同学拟选择图1所示的装置制取氧气。
①仪器b的名称是________，若b中盛放淡黄色固体，仪器a中盛放的试剂为________(写化学式)。
②简述使用仪器a向仪器b中添加试剂的操作______________________。
(2)乙组同学采用图1装置制取氧气并通过图2装置和下列步骤制备氯化亚铜。
步骤1：在三颈烧瓶中加入浓盐酸、食盐、铜屑，加热至60～70 ℃开动搅拌器，同时从c口缓慢通入氧气，制得NaCuCl2。
步骤2：反应完全后，冷却，用适量的水稀释，析出CuCl。
步骤3：________，用无水乙醇洗涤固体。
步骤4：在60～70 ℃干燥固体得到产品。
①步骤1中制取NaCuCl2的化学方程式为__________________________。
②步骤3需补充的实验操作是________，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的原因是____________________________________________
____________________________________________________________。
(3)丙组同学拟测定乙组产品中氯化亚铜的质量分数，实验过程如下：
准确称取乙组制备的氯化亚铜产品0.25 g，将其置于足量的FeCl3溶液中，待样品全部溶解后，加入适量稀硫酸，用0.10 mol·L－1的硫酸铈[Ce(SO4)2]标准溶液滴定到终点，消耗硫酸铈溶液23.50 mL，反应中Ce4＋被还原为Ce3＋。已知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2
①硫酸铈标准溶液应盛放在________(填“酸”或“碱”)式滴定管中。
②产品中氯化亚铜的质量分数为________。
解析：(1)①题图1中固体与液体在不加热条件下反应制取氧气，b中盛放的淡黄色固体为Na2O2，仪器a中盛放的试剂为水；②向b中滴加试剂时，先打开分液漏斗上口的活塞，再旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加。(2)①步骤1中制取NaCuCl2的化学方程式为4HCl(浓)＋4NaCl＋4Cu＋O24NaCuCl2＋2H2O；②固液分离的操作是过滤；CuCl微溶于水，不溶于乙醇，故用乙醇洗去固体表面的可溶性杂质，不仅能减小溶解导致的损失，而且酒精易挥发，固体容易干燥。(3)①硫酸铈有强氧化性，应盛放在酸式滴定管中；②CuCl的质量分数为23.50×10－3 L×0.10 mol·L－1×99.5 g·mol－1÷0.25 g×100%＝93.53%。
答案：(1)①锥形瓶 H2O ②先打开分液漏斗上口的活塞，再旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加
(2)①4HCl(浓)＋4NaCl＋4Cu＋O24NaCuCl2＋2H2O
②过滤或抽滤 减小溶解导致的损失，且容易干燥
(3)①酸 ②93.53%
3.氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。实验室制取氯苯如图所示(加热和固定仪器的装置略去)。
回答下列问题：
(1)a和b仪器组合成制取氯气的装置，反应无需加热，则a仪器中的固体反应物可以是________(填序号)。
A．MnO2 B．KMnO4 C．K2Cr2O7
(2)把氯气通入反应器d中(d仪器中有FeCl3和苯)，加热维持反应温度为40～60 ℃，温度过高会生成过多的二氯苯。对d加热的方法是________。
(3)仪器c的名称是________，仪器c出口的气体成分是HCl、Cl2、水蒸气和________。
(4)制取氯苯的化学方程式为____________________________________。
(5)仪器d中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。
①碱洗之前要进行水洗，其目的是______________________________。
②10% NaOH溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为__________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(6)生成的氯气中存在HCl、H2O等杂质气体，若需要增加一个装置除去水蒸气，请在下框中画出，并标明所用试剂。
(7)工业生产中苯的流失情况如表所示：
项目
二氯苯
氯化尾气
蒸气
成品
不确定苯耗
合计
苯流失量/(kg·t－1)
11.7
5.4
20.8
2.0
49.3
89.2
则10 t苯可制得成品氯苯________t。(列出计算式即可。氯苯和苯的相对分子质量分别是112.5和78)
解析：(1)a和b仪器组合成制取氯气的装置，且反应无需加热，因此a仪器中的固体反应物为KMnO4或K2Cr2O7。(2)反应温度为40～60 ℃，因此采用水浴加热。(3)仪器c为球形冷凝管。根据反应物为氯气和苯可知，仪器c出口的气体成分还有苯蒸气。(4)氯气与苯发生取代反应制取氯苯。(5)仪器d中的反应完成后，生成的氯苯中含有FeCl3、HCl、Cl2等杂质。①碱洗之前要水洗，其目的是洗去FeCl3、HCl等无机物，且FeCl3、HCl等能与碱反应，水洗可节省碱的用量，降低成本。②10% NaOH溶液碱洗时发生的氧化还原反应为Cl2与NaOH溶液的反应。(6)除去氯气中的水蒸气，可以选择装有浓硫酸的洗气瓶或盛有无水CaCl2的干燥管。(7)根据题给表中数据，10 t苯可制得成品氯苯的质量为10×(1－0.089 2)× t。
答案：(1)BC (2)水浴加热 (3)(球形) 冷凝管 苯蒸气 (4)
(5)①洗去FeCl3、HCl等无机物；节省碱的用量，降低成本 ②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
(6)(或其他合理装置)
(7)10×(1－0.089 2)×
4.氧化二氯(Cl2O)是次氯酸的酸酐,用作氯化剂,其部分性质如下:
物理性质
化学性质
常温下,Cl2O是棕黄色、有刺激性气味的气体。
熔点是-120.6 ℃;沸点是2.0 ℃
Cl2O不稳定,接触一般有机物易爆炸;它易溶于水,同时反应生成次氯酸
实验室制备原理:2Na2CO3+H2O+2Cl22NaCl+2NaHCO3+Cl2O。现用下列装置设计实验制备少量Cl2O,并探究相关物质的性质。
(1)装置A中仪器X的名称为 。
(2)若气体从左至右流动,装置的连接顺序是A、 (每个装置限用一次)。
(3)装置F中盛装试剂的名称为 。
(4)A中反应的离子方程式为 。
(5)当D中收集适量液态物质时停止反应,设计简单实验证明B中残留固体中含有NaHCO3: 。
(6)实验完成后取E中烧杯内溶液滴加品红溶液发现溶液褪色。该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。
序号
0.1 mol·L-1
NaClO溶
液/mL
0.1 mol·L-1
NaCl溶液/
mL
0.1 mol·L-1
NaOH溶液/
mL
H2O
/mL
品红
溶液
现象
Ⅰ
5.0
0
0
5.0
3滴
较快
褪色
Ⅱ
0
5.0
a
0
3滴
不
褪色
Ⅲ
5.0
0
5.0
0
3滴
缓慢
褪色
①a= 。
②由上述实验得出的结论是 。
1.答案 (1)分液漏斗 (2)F、B、C、D、E
(3)饱和食盐水
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(5)取B中固体少许置于试管中,加蒸馏水溶解,滴加过量BaCl2溶液,振荡后静置,取上层清液置于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,有白色沉淀生成
(6)5.0 在其他条件相同时,溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱
解析 (1)根据装置图可知装置A中仪器X的名称为分液漏斗。
(2)通过A装置制取Cl2,由于浓盐酸具有挥发性,制取的Cl2中含有HCl杂质,为防止其干扰Cl2O的制取,要先通过F装置除去HCl杂质,再通过B装置发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl22NaCl+2NaHCO3+Cl2O制取Cl2O。由于Cl2O易溶于水,同时与水反应生成次氯酸,所以收集之前要先通过C装置干燥,再通过D装置收集Cl2O并验证其沸点低,容易液化的特点。同时由于Cl2、Cl2O都会产生大气污染,所以最后要用E装置进行尾气处理。故按气体从左至右流动装置的连接顺序是A、F、B、C、D、E。
(3)装置F是除去Cl2中的杂质HCl气体,为减少Cl2的溶解消耗,可通过盛有饱和食盐水的装置来除去HCl杂质,故装置F中盛装的试剂为饱和食盐水。
(4)A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(5)在装置B中Na2CO3与Cl2反应制取Cl2O,所以要证明B中残留固体中含有NaHCO3,就要先加入过量的BaCl2溶液,振荡静置,使可能存在的Na2CO3转化为BaCO3沉淀除去,然后取上层清液置于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,证明发生反应2NaHCO3+Ba(OH)2BaCO3↓+Na2CO3+2H2O,产生了碳酸钡沉淀,从而可证明含有NaHCO3。
(6)①要保证每组实验时溶液的体积都是10 mL,所以a=5.0;②由题中实验可以看出,在其他条件不变时,溶液的碱性越弱,次氯酸钠溶液的漂白性越强;溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液的漂白能力越弱。
5.下面是某化学兴趣小组测定工业废水中游离态氯含量的实验分析报告。请填写有关空格。
(1)测定目的：测定某工厂工业废水中的游离态氯的含量
(2)测定原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2；I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
(3)实验用品及试剂：
①仪器和用品(自选，略)
②试剂：指示剂________(填名称)，KI溶液，浓度为0.01 000 mol·L－1的标准Na2S2O3溶液，蒸馏水等。
(4)实验过程：
①取水样10.00 mL于锥形瓶中，向其中加10.00 mL KI溶液(足量)，滴入指示剂2～3滴。
②取________(填“碱式”或“酸式”)滴定管，经检查不漏水后依次用自来水、蒸馏水洗净，然后装入0.010 00 mol·L－1Na2S2O3溶液待用。
③将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定，眼睛注视________直至滴定终点，滴定终点的现象是________。
(5)数据记录与处理：
滴定次数
待测溶液体积/mL
标准Na2S2O3溶液体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
实际体积/mL
1
10.00
0.00
20.00
20.00
2
10.00
0.10
20.00
19.90
3
10.00
0.10
20.20
20.10
则废水中Cl2的物质的量浓度为________，从实验过程分析，此浓度比实际浓度________(填“偏大”“偏小”或“相等”)，造成该误差的原因是________________(若认为没有误差，该问可不答)。
(6)问题和讨论：
实验结束后，某同学所得实验结果误差较大，其所测游离态氯的含量比废水中Cl2的含量低。经过思考，该同学提出了下列可能造成结果偏低的原因，其中你认为正确的是________(填编号)。
A．滴定前，滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失
B．滴定过程中由于振荡过于剧烈，使少量溶液溅出锥形瓶外
C．滴定前平视Na2S2O3液面，滴定后俯视Na2S2O3液面
D．滴定管没有用Na2S2O3标准溶液润洗
解析：(3)本实验先用KI溶液与水样中的Cl2反应生成单质碘，再用Na2S2O3标准溶液滴定生成的碘单质，显然，指示剂应选用淀粉溶液。(4)②因Na2S2O3水解使溶液呈碱性，所以应选用碱式滴定管。③将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定，眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化直至滴定终点，滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色且半分钟内颜色不恢复。(5)实验过程需要采集的数据有：待测溶液体积(mL)、Na2S2O3标准溶液体积(mL)(包括记录滴定前、滴定后的刻度，平均体积等)。滴定中消耗Na2S2O3标准溶液体积的平均值是20.00 mL，则废水中Cl2的物质的量浓度可根据电子转移守恒关系n(Cl2)∶n(Na2S2O3)＝1∶2计算，c(Cl2)＝c(Na2S2O3)＝0.010 00 mol·L－1。由于滴定管用自来水、蒸馏水洗涤后，没有用Na2S2O3标准溶液润洗，所以实验使用的Na2S2O3标准溶液的体积偏大，导致所测c(Cl2)比实际浓度大。(6)滴定前，滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失会导致读取的标准液体积偏大，最终结果偏高，A项错误；滴定过程中少量溶液溅出锥形瓶外会导致取用的标准液体积偏小，最终结果偏低，B项正确；滴定前平视Na2S2O3标准液面，滴定后俯视Na2S2O3标准液液面会导致读取的标准液体积偏小，最终结果偏低，C项正确；滴定管没有用Na2S2O3标准溶液润洗导致取用的标准溶液体积偏大，结果偏高，D项错误。
答案：(3)②淀粉溶液
(4)②碱式 ③锥形瓶内溶液颜色的变化 溶液由蓝色变为无色且半分钟内颜色不恢复
(5)0.010 00 mol·L－1 偏大 滴定管没有用标准Na2S2O3溶液润洗 (6)BC
6.为测定某样品中氟元素的质量分数进行如下实验,利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(氢氟酸为低沸点酸,含量低,不考虑对玻璃仪器的腐蚀),用水蒸气蒸出,再通过滴定测量。实验装置如下图所示,加热装置省略。
(1)A的名称是 ,长导管用于平衡压强,实验过程中其下端 (填“能”或“不能”)在液面以上。
(2)仪器C是直形冷凝管,实验过程中,冷却水应从 (填“a”或“b”)口出。
(3)实验时,首先打开活塞K,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即 。
(4)连接水蒸气发生装置和反应装置之间的玻璃管常裹以石棉绳,其作用是 。
(5)B中加入一定体积高氯酸和1.00 g氟化稀土矿样,D中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热A、B,使A中产生的水蒸气进入B。
①下列物质不可代替高氯酸的是 (填标号)。
a.醋酸 b.硝酸 c.磷酸 d.硫酸
②D中主要反应的离子方程式为 。
(6)向馏出液中加入25.00 mL 0.100 mol·L-1 La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用0.100 mol·L-1 EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1∶1络合),消耗EDTA标准溶液20.00 mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为 。
答案 (1)圆底烧瓶 不能
(2)b (3)打开活塞K
(4)保温,避免水蒸气冷凝
(5)①ab ②HF+OH-F-+H2O
(6)2.85%
解析 A是水蒸气发生装置,长导管可起到平衡压强的作用,防止烧瓶内压强过大。实验时,首先打开活塞K,目的是让烧瓶内压强和外界一致,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即打开活塞K,和外界连通降低压强,B是制取HF的装置,利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢,用水蒸气蒸出,冷凝到D装置,被氢氧化钠中和吸收,再采用滴定法定量测定氟元素的质量分数。
(1)A的名称是圆底烧瓶,长导管用于平衡压强,实验过程中其下端在液面以下。
(2)实验过程中,直形冷凝管中的冷却水应从a进b出,这样可使冷却水充满外管,有利于带走热量。
(3)从实验安全角度考虑,实验时,首先打开活塞K,目的是让烧瓶内压强和外界一致,待水沸腾时,关闭活塞K,开始蒸馏。若蒸馏时因反应装置局部堵塞造成长导管水位急剧上升,应立即打开活塞K,和外界连通降低压强。
(4)连接水蒸气发生装置和反应装置之间的玻璃管常裹以石棉绳,石棉绳的隔热效果比较好,主要起到保温防止水蒸气冷凝的作用。
(5)①根据题干知识可知反应原理为高沸点酸(难挥发性酸)制取低沸点酸(易挥发性酸),醋酸和硝酸易挥发,不可代替高氯酸。②D中是氢氧化钠与HF发生酸碱中和反应生成盐和水,反应的离子方程式为HF+OH-F-+H2O。
(6)设馏出液中F-的物质的量为x。根据题意可得如下关系式:
x3+0.1 mol·L-1×20.00×10-3 L=0.100 mol·L-1×25.00×10-3 L
得x=1.5×10-3 mol=0.001 5 mol
则氟化稀土样品中氟元素的质量分数为0.001 5mol×19 g·mol-11.00 g×100%=2.85%。
7.甲烷在加热条件下可还原氧化铜，气体产物除水蒸气外，还有碳的氧化物。某化学小组利用如图装置探究其反应产物。
[查阅资料]①CO能与银氨溶液反应：CO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－===2Ag↓＋2NH＋CO＋2NH3。
②Cu2O为红色，不与Ag＋反应，能发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
(1)装置A中反应的化学方程式为_______________________________。
(2)按气流方向各装置从左到右的连接顺序为A→________________(填字母编号)。
(3)实验中滴加稀盐酸的操作为________________________________。
(4)已知气体产物中含有CO，则装置C中可观察到的现象是__________；装置F的作用为___________________________________________。
(5)当反应结束后，装置D处试管中固体全部变为红色。
①设计实验证明红色固体中含有Cu2O：______________。
②欲证明红色固体中是否含有Cu，甲同学设计如下实验：向少量红色固体中加入适量0.1 mol·L－1AgNO3溶液，发现溶液变蓝，据此判断红色固体中含有Cu。乙同学认为该方案不合理，欲证明甲同学的结论，还需增加如下对比实验，完成表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期现象和结论
若观察到溶液不变蓝，则证明红色固体中含有Cu；若观察到溶液变蓝，则不能证明红色固体中含有Cu
解析：(1)由题意知，装置A用于制取甲烷，反应物是Al4C3和HCl，生成物是甲烷和AlCl3，反应的化学方程式为Al4C3＋12HCl===3CH4↑＋4AlCl3。(2)根据实验目的及实验装置可知，用装置A制取甲烷，用装置F除去甲烷中混有的HCl气体和水蒸气，用装置D还原氧化铜，用装置B验证反应产物中含有水，用装置E探究反应产物中是否含CO2，用装置C探究反应产物中是否含CO，用装置G进行尾气处理，所以各装置从左到右的连接顺序为A→F→D→B→E→C→G。(3)滴加稀盐酸时，要先打开分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽对准漏斗上的小孔)，再打开分液漏斗下面的旋塞使稀盐酸顺利滴下。(4)由题意知，CO能与银氨溶液反应生成单质银，所以装置C中可观察到的现象为试管内有黑色固体生成或有银镜生成。(5)①因为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，而Cu不与稀盐酸或稀硫酸反应，所以可设计实验：取少量红色固体于试管中，加入适量稀硫酸，若溶液变为蓝色，则证明红色固体中含有Cu2O。②欲证明甲同学的结论，还需增加对比实验，排除Cu2O的干扰。
答案：(1)Al4C3＋12HCl===3CH4↑＋4AlCl3 (2)F→D→B→E→C→G (3)先打开分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽对准漏斗上的小孔)，再将分液漏斗下面的旋塞打开，使稀盐酸缓慢滴下 (4)试管内有黑色固体生成(或试管内有银镜生成) 除去甲烷中的HCl气体和水蒸气 (5)①取少量红色固体，加入适量稀硫酸，若溶液变为蓝色，则证明红色固体中含有Cu2O ②取少量Cu2O固体于试管中，加入适量0.1 mol·L－1AgNO3溶液
8.硫代硫酸钠(Na2S2O3)在生产生活中具有广泛应用。回答下列问题:
Ⅰ.工业上普遍使用Na2SO3与硫黄共煮制备Na2S2O3,装置如图1。
图1
(1)打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量试剂甲并加热。试剂甲为 ,装置B和D的作用是 。
(2)始终保持C中溶液呈碱性、加热产生Na2S2O3,反应的化学方程式为 。反应一段时间后,C中硫粉逐渐减少,及时打开K2、关闭K1并停止加热,将C中所得混合物分离提纯后即得到Na2S2O3。若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性、发生副反应产生S和 。
Ⅱ.利用SO2与Na2CO3、Na2S的混合溶液反应也能制备Na2S2O3,所需仪器如图2。
图2
(3)装置G中Na2CO3与Na2S的最佳物质的量之比为 。
(4)从左到右连接各仪器,接口顺序为: 接g、h接 、 接 、 接d。
Ⅲ.常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+的浓度。
(5)取废水20.00 mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤洗涤后用适量稀酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,将Cr2O72-充分反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后加入淀粉溶液作指示剂,用0.010 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。当溶液 即为终点。平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均用量为18.00 mL,则该废水中Ba2+的物质的量浓度为 。
答案 Ⅰ.(1)浓硫酸 吸收SO2,防止污染空气
(2)S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2 NaHSO3
(3)1∶2
(4)a b c e f
(5)蓝色褪去且在半分钟内不恢复 0.003 00 mol·L-1
解析 Ⅰ.(1)A为二氧化硫的制备装置,故试剂甲为浓硫酸,装置B和D中需盛碱液(如NaOH溶液),其作用是吸收SO2,防止污染空气。
(2)C中反应物是SO2、Na2CO3溶液和硫粉,根据题意首先SO2和Na2CO3溶液发生反应生成Na2SO3和CO2,然后Na2SO3和S反应制备Na2S2O3,总反应为S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2;若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性而发生副反应Na2S2O3+SO2+H2O2NaHSO3+S↓。
Ⅱ.(3)装置G中发生反应的化学方程式为Na2CO3+2Na2S+4SO23Na2S2O3+CO2,故Na2CO3和Na2S的最佳物质的量之比为1∶2。
(4)需按下列顺序连接装置,I(实验后期关闭K1,打开K2可吸收多余SO2)→H(制取SO2)→E(安全装置)→G(制取Na2S2O3)→F(吸收SO2尾气),所以各接口的顺序为:a接g、h接b、c接e、f接d。
Ⅲ.(5)向碘的淀粉蓝色溶液中滴加Na2S2O3溶液,滴定终点为蓝色褪去且在半分钟内不恢复。相关物质转化的关系式为2Ba2+~2BaCrO4~Cr2O72-~3I2~6S2O32-,n(Ba2+)=n(S2O32-)×13=18.00×10-3 L×0.010 0 mol·L-1×13=6×10-5 mol,c(Ba2+)=6×10-5mol20×10-3L=0.003 00 mol·L-1。
9.高氯酸铵(NH4ClO4)常作火箭发射的推进剂，实验室可用NaClO4、NH4Cl等原料制取(部分物质溶解度如图1、图2)，其实验流程如图3：
(1)反应器中发生反应的化学方程式为___________________________。
(2)上述流程中操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为________。
(3)洗涤粗产品时，宜用________(填“0 ℃冷水”或“80 ℃热水”)洗涤。
(4)已知NH4ClO4在400 ℃时开始分解为N2、Cl2、O2、H2O。某课题组设计实验探究NH4ClO4的分解产物(假设装置内药品均足量，部分夹持装置已省略)。
①写出高氯酸铵分解的化学方程式：_________________________。
②为了验证上述产物，按气流从左至右，装置的连接顺序为A→________(填装置的字母)，证明氧气存在的实验现象为__________________________。
③若装置E硬质玻璃管中的Cu粉换成Mg粉，向得到的产物中滴加蒸馏水，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。滴加蒸馏水发生反应的化学方程式为___________________________________________。
解析：(1)制得粗产品的反应原理为NH4Cl＋NaClO4===NaCl＋NH4ClO4↓，符合由溶解度大的物质制溶解度小的物质的反应规律。(2)通过蒸发浓缩得到NH4ClO4的饱和溶液，再降低温度，NH4ClO4析出，过滤得到粗产品，要得到纯产品，需要经过重结晶。(3)由于高氯酸铵的溶解度随温度升高而增大，为了减少高氯酸铵的溶解损失，应用冷水洗涤。(4)①依据题意可写出对应的化学方程式2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O↑。②先用无水CuSO4检验水，用湿润的KI淀粉溶液检验氯气，再用NaOH溶液吸收氯气，水可以用浓硫酸吸收，氧气可以用热的Cu检验，氮气可以用排水法收集。氧气与铜反应前必须除去氯气。为了验证上述产物，按气流从左至右，装置的连接顺序为A→F→B→D→C→E→G。证明氧气存在的实验现象为装置E硬质玻璃管中的红色粉末变黑色。③若硬质玻璃管E中Cu粉换成Mg粉，Mg既可以与O2反应也可以与N2反应，加水可以发生反应的只有Mg3N2。
答案：(1)NH4Cl＋NaClO4===NaCl＋NH4ClO4↓
(2)冷却结晶 重结晶
(3)0 ℃冷水
(4)①2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O↑
②F→B→D→C→E→G 装置E硬质玻璃管中的红色粉末变为黑色 ③Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
10.氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是一种易水解、受热易分解的白色固体,某研究小组用下图所示的实验装置制备氨基甲酸铵,反应原理为:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH<0。
(1)仪器B的名称是 。
(2)打开活塞K,装置E中由固体药品所产生的气体就立即进入装置D,则该固体药品的名称为 。
(3)装置D为制备氨基甲酸铵的反应器(CCl4充当惰性介质),在合适催化剂下搅拌一段时间。
①反应在冰水浴中进行的原因为 。
②当CCl4液体中产生较多晶体悬浮物时,即停止反应, (填操作名称)分离得到粗产品。
(4)仪器G的作用有: 。
(5)该实验装置中有一处不足,改进方法是 。
(6)已知氨基甲酸铵可完全水解为碳酸氢铵,则该反应的化学方程式为 。
(7)为测定某样品中氨基甲酸铵的质量分数,某研究小组用该样品进行实验,已知杂质不参与反应,请补充完整测定某样品中氨基甲酸铵质量分数的实验方案[限选试剂:蒸馏水、澄清石灰水、Ba(OH)2溶液]:用天平称取一定质量的样品,加水溶解, ,测量的数据取平均值进行计算。
答案 (1)蒸馏烧瓶 (2)干冰
(3)①防止产品受热分解 ②过滤
(4)除去过量的氨气,防止污染环境
(5)在D和F之间增加一个装有碱石灰的干燥装置
(6)NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O或NH2COONH4+H2ONH4HCO3+NH3↑
(7)加入足量Ba(OH)2溶液,充分反应后,过滤、用蒸馏水洗涤所得沉淀、干燥后称量沉淀的质量,重复2~3次
解析 利用装置B制取氨气,通过装置C的干燥作用使干燥的氨气进入装置D,与由E装置产生的CO2气体发生反应得到产品氨基甲酸铵。氨气是大气污染物,在排放前要进行尾气处理,可用G中稀硫酸作吸收试剂吸收多余的NH3。为防止倒吸现象,装置F起安全瓶的作用,以防止倒吸。
(1)根据图示可知仪器B的名称是蒸馏烧瓶。
(2)装置E的作用是产生CO2气体,若打开阀门K,装置E中由固体药品直接产生CO2,则该固体药品的名称为干冰(即固体CO2)。
(3)①在装置D中氨气与CO2气体发生反应2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)。由于该反应的正反应为气体体积减小的放热反应,反应在冰水浴中就可防止产品受热分解,可以得到更多的固体产物。②当CCl4液体中产生较多晶体悬浮物时,即停止反应。在装置D中既有反应产生的固体氨基甲酸铵,也有液氨,所以可通过过滤的方法分离得到粗产品。
(4)氨气是大气污染物,在排放前要进行尾气处理,由于氨气的水溶液显碱性,所以仪器G中盛有硫酸,就可以吸收过量的氨气,防止污染环境。
(5)根据图示可知在制取氨基甲酸铵的D装置与尾气吸收的G装置中没有吸收水分的装置,这样稀硫酸中的水蒸气就会进入到D中,氨基甲酸铵是弱酸弱碱盐,水和氨基甲酸铵发生反应,导致物质变质。改进的方法是在装置D和F之间增加一个装有碱石灰的干燥装置。
(6)由于氨基甲酸铵可完全水解为碳酸氢铵,该反应的化学方程式为NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O或NH2COONH4+H2ONH4HCO3+NH3↑。
(7)氨基甲酸铵可完全水解为NH4HCO3,用天平称取一定质量的样品,加水溶解,配制成溶液,向该溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液,发生反应NH4HCO3+Ba(OH)2BaCO3↓+NH3↑+2H2O,然后过滤、用蒸馏水洗涤所得沉淀、再干燥后称量沉淀的质量,重复操作2~3次,求出BaCO3的平均质量,利用反应中的碳元素守恒可得NH2COONH4的质量,从而可计算得到样品中氨基甲酸铵的质量分数。
11.某化学兴趣小组用如图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水并进行有关探究实验。
实验Ⅰ.制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水
(1)写出装置A实验室制取Cl2的化学方程式
_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)制取实验结束后，取出装置B中试管，冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、________、________。为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在实验装置中还需要改进的是
__________________________________________________。
(3)装置C中反应需要在冰水浴中进行，其原因是________。
(4)装置D中的实验现象是溶液先变红后褪色，最后又变为________色。
实验Ⅱ.尾气处理
实验小组利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(5)吸收尾气一段时间后，吸收液(强碱性)中肯定存在Cl－、OH－和SO。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气中CO2的影响)。
①提出合理假设
假设1：只存在SO；假设2：即不存在SO，也不存在ClO－；假设3：________。
②设计实验方案，进行实验。请完成下列表格，写出相应的实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 mol·L－1H2SO4、1 mol·L－1NaOH溶液、0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液、淀粉KI溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：取少量吸收液分置于A、B试管中
步骤2：向A试管中滴加0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液
(1)若溶液褪色，则假设1成立
(2)若溶液不褪色，则假设2或3成立
步骤3：
解析：(1)实验室在加热条件下利用MnO2和浓盐酸制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)过滤时还需要用到漏斗、玻璃棒。浓盐酸易挥发，制得的Cl2中含有HCl杂质气体，HCl与KOH、NaOH均能发生反应，为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，需除去Cl2中的HCl气体，故需要在装置A、B之间添加盛有饱和食盐水的洗气装置。
(3)温度高时，Cl2与NaOH溶液发生反应：3Cl2＋6NaOH5NaCl＋NaClO3＋3H2O，生成氯酸钠，而不会生成次氯酸钠，故装置C中反应需在冰水浴中进行。(4)将过量氯气通入装置D中，石蕊溶液先变红后褪色，因为氯气过量，故溶液变为黄绿色或黄色。(5)①ClO－与SO能发生氧化还原反应而不能共存，结合假设1、假设2，可推知假设3：只存在ClO－。②利用ClO－的强氧化性，通过加入淀粉KI溶液，检验ClO－的存在。若溶液变为蓝色，则假设3成立；若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(2)，则假设2成立。
答案：(1) MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)漏斗 玻璃棒 在装置A、B之间添加盛有饱和食盐水的洗气装置 (3)温度高会生成氯酸钠 (4)黄绿(或黄) (5)①只存在ClO－
②
步骤3：向B试管中滴加淀粉KI溶液
(1)若溶液变蓝色，则假设3成立
(2)若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(2)，则假设2成立
(或其他合理答案)
12.摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2]易溶于水，具有还原性。以下是利用废铁屑、稀硫酸和硫酸铵为原料制取摩尔盐的流程图。
回答下列问题：
(1)在“步骤1”中加Na2CO3溶液是为了洗涤除去废铁屑表面的油污，加热的目的是________(利用简要文字和必要的离子方程式说明)，配制100 g 10%的Na2CO3溶液需要的仪器有药匙、量筒、烧杯、玻璃棒和________。
(2)“步骤2”中所用废铁屑必须过量，原因是
______________________________________________________________。
(3)“步骤3”加入(NH4)2SO4固体充分搅拌溶解后，依次进行的实验操作是：蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。
(4)一般采用滴定法测定摩尔盐产品中Fe2＋的含量：称取4.0 g摩尔盐样品，溶于水，加入适量稀硫酸，用0.2 mol·L－1KMnO4溶液滴定，达到终点时，消耗10.00 mL KMnO4溶液。
①滴定过程中发生反应的离子方程式为
______________________________________________________________。
②产品中Fe2＋的质量分数为________。
③滴定过程中，左手控制________，右手摇动锥形瓶，直到________时停止滴定，读数。此时若俯视读数，测定结果将偏________(填“高”或“低”)。
解析：(1)油脂在碱性条件下可水解为高级脂肪酸盐和甘油，加热使平衡CO＋H2OHCO＋OH－向正反应方向移动，溶液碱性增强，去油污能力增强。(2)“步骤2”中所用废铁屑过量，可以防止产生Fe3＋，保证所制取的摩尔盐的纯度。(3)由流程图知，“步骤2”过滤后得到FeSO4溶液，“步骤3”加入(NH4)2SO4固体充分搅拌溶解后得到(NH4)2Fe(SO4)2溶液，其经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得到摩尔盐。(4)①滴定过程中Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO被还原为Mn2＋，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。②根据关系式：5Fe2＋～MnO，则n(Fe2＋)＝5n(MnO)＝5×0.2 mol·L－1×0.01 L＝0.01 mol，产品中Fe2＋的质量分数为×100%＝14%。③滴定过程中，左手控制酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，直到溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色时停止滴定。若停止滴定时俯视读数，则会使读取的KMnO4溶液的体积偏小，从而导致测定结果偏低。
答案：(1)使平衡CO＋H2OHCO＋OH－右移，增强溶液碱性 天平 (2)防止产生Fe3＋，保证所制取的摩尔盐的纯度 (3)冷却结晶 (4)①5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ②14% ③酸式滴定管的活塞 溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色 低
13.某实验小组同学设计了如图装置探究生铁与少量浓硫酸反应的气体产物。
(1)该实验的操作依次是________(填序号)。
A．加热a试管直到b中澄清石灰水变浑浊，熄灭酒精灯
B．将生铁丝上提离开液面
C．连接好装置，检验气密性，加入试剂
(2)b中的澄清石灰水变浑浊，甲同学认为产生的气体肯定是SO2，你同意吗？为什么？___________________________________________________。
(3)乙同学认为该反应过程中产生SO2、CO2、H2三种气体，请用下列各装置设计一个实验，来验证并测量所产生的气体。(图中加热装置、夹持仪器省略，除装置⑤外，其他装置试剂均为足量) 。
ⅰ.装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是________→________→________→________→________。(填装置的编号)
ⅱ.证实生成的气体中同时存在SO2和H2的现象是
___________________________________________________________。
(4)已知A瓶中为200 mL 0.100 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液。丙同学为测定乙同学实验中反应生成的各气体含量，进行了如下探究：⑤中反应结束后，通N2将⑤中生成的气体全部赶出，先后三次取A中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25.00 mL，用0.200 0 mol·L－1H2C2O4标准溶液进行滴定。
ⅰ.装置①的A中发生反应的离子方程式为
_____________________________________________________________。
ⅱ.重复滴定三次，平均每次耗用H2C2O4标准溶液15.63 mL，则本实验中生铁与浓硫酸反应产生的SO2气体的物质的量为________(保留小数点后三位数字)。
解析：(1)实验开始时连接好装置，检验气密性，加入试剂，加热，实验结束，应将生铁丝上提离开液面。(2)生铁中含有的碳也会与浓硫酸在加热的条件下反应生成CO2气体。(3)ⅰ.⑤是气体发生器，①中有品红溶液，可联想①是用来验证SO2的，③中澄清石灰水显然是用来验证CO2的，②是装有氧化铜粉末的反应管，可验证氢气。由于SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，因此从⑤出来的气体必须先用装置①验证，并除去SO2，然后进入装置③验证CO2，由此可以得出正确的连接顺序应为⑤→①→③→④→②。ⅱ.SO2具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。氢气具有还原性，能还原黑色氧化铜生成红色的铜。(4)ⅱ.消耗草酸的物质的量为0.015 63 L×0.200 0 mol·L－1＝0.003 126 mol，由5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O可知，消耗高锰酸钾0.001 250 4 mol，即与SO2反应后剩余高锰酸钾0.001 250 4 mol×8＝0.010 mol，则与SO2反应的高锰酸钾的物质的量为0.020 mol－0.010 mol＝0.010 mol，所以该反应生成的SO2是0.025 mol。
答案：(1)CAB
(2)不同意，生铁中的碳与浓硫酸加热会产生CO2，CO2也能使澄清石灰水变浑浊
(3)ⅰ.⑤ ① ③ ④ ②
ⅱ.装置①的A中溶液紫红色变浅说明生成了SO2，装置②中黑色粉末变红说明生成了H2(其他合理答案也可)
(4)ⅰ.5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋
ⅱ.0.025 mol
14.M是一种常见的工业原料，实验室制备M的化学方程式、装置示意图及有关数据如下：
对甲苯乙酮
苯甲醛
M
苯甲酸
熔点/℃
28
－26
75
沸点/℃
225
179
249
水中溶解性
不溶
微溶
较小
微溶
乙醇中溶解性
易溶
混溶
较小
溶
实验步骤如下：
往100 mL三颈烧瓶中依次加入1.3 g氢氧化钠、12 mL水、7.5 mL 95%乙醇、3.4 mL对甲苯乙酮、2.6 mL苯甲醛，控制反应温度在25～30 ℃，搅拌2.5～3 h。
反应结束后，改用冰水浴冷却三颈烧瓶，继续搅拌至有大量固体析出。抽滤，先用冰冷的水洗涤，然后用少量冰冷的95%乙醇洗涤。抽滤，压干，得粗产物。
请回答下列问题：
(1)苯甲醛存放过程中会部分被氧化成苯甲酸，提纯苯甲醛的方法是________。
(2)A装置中球形冷凝管的作用是________，冷却水从________口流出。
(3)用冰水浴冷却反应后的三颈烧瓶，析出大量固体的原因是________________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)抽滤过程中使用抽气泵抽真空前，关闭活塞________，抽滤结束打开活塞________恢复体系压强。
(5)用水洗涤晶体的主要目的是_________________________________。
(6)用95%乙醇洗涤晶体是为了除去________。洗涤晶体的操作方法是_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
解析：(1)根据表中数据可知，苯甲醛的沸点为179 ℃，苯甲酸的沸点为249 ℃，两者沸点相差较大，可用蒸馏法分离提纯。(2)球形冷凝管的作用是冷凝回流，冷却水从b口流出。(3)结合题意可知，用冰水浴冷却反应后的三颈烧瓶，析出的大量固体为M，说明M的溶解度随温度的降低而减小。(4)抽真空要关闭活塞c，抽滤结束后打开活塞c，空气进入装置恢复体系压强。(5)结合实验步骤中加入的药品知，水洗主要是为了除去氢氧化钠。(6)由表中各物质在乙醇中的溶解性可知，用95%乙醇洗涤，是为了除去对甲苯乙酮、苯甲醛。洗涤晶体的操作方法是：往漏斗中添加乙醇至浸没晶体为止，抽滤，重复以上操作2至3次。
答案：(1)蒸馏(或其他合理答案) (2)冷凝回流 b (3)M的溶解度随温度的降低而减小 (4)c c
(5)除去氢氧化钠 (6)对甲苯乙酮、苯甲醛 往漏斗中添加乙醇至浸没晶体为止，抽滤，重复以上操作2至3次
15.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，原理是S＋Na2SO3Na2S2O3(Na2SO3稍过量，且该反应的速率较慢)。
实验室可用如图装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
(1)仪器a的名称是________，其中产生气体的化学方程式为________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)装置B的作用是___________________________________________。
(3)实验中，为使SO2缓慢进入装置C，采用的操作是________，装置C中制备反应结束的现象是____________________________________________
____________________________________________________________。
(4)装置C中的溶液一般需控制在碱性环境，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因为__________________________________________________；
为减少装置C中可能出现的Na2SO4杂质，在不改变原有装置的基础上应采取的操作是___________________________________________________；
反应结束后，过滤C中的混合物，滤液经________(填写操作名称)、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
(5)装置D用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
解析：(1)由装置图可知，仪器a为圆底烧瓶，其中发生反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)装置B起到安全瓶的作用，可以平衡装置内外压强，同时可以通过观察装置B中气泡来控制SO2的生成速率。(3)可通过控制硫酸的滴加速度来使SO2缓慢进入装置C；装置C中发生反应：Na2S＋SO2＋H2OH2S＋Na2SO3、2H2S＋SO23S↓＋2H2O、S＋Na2SO3Na2S2O3，故装置C中制备反应结束的现象是溶液重新变为澄清。(4)酸性条件下可发生反应：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，所以装置C中的溶液一般需控制在碱性环境。由于Na2SO3易被氧气氧化为Na2SO4，故在加热之前需先通入一段时间SO2以排出氧气。滤液经蒸发、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥可得到产品。(5)应用碱溶液吸收SO2，故排除b、c，但a不能很好地吸收SO2，d既可以吸收SO2，又可以防止倒吸，故本题选d。
答案：(1)圆底烧瓶 Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O (2)缓冲装置(或平衡装置内外压强等)、观察SO2的生成速率 (3)控制滴加硫酸的速度
溶液重新变为澄清 (4)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O 先通一段时间SO2后再打开加热装置 蒸发
(5)d
16.某化学小组欲通过实验探究：Ⅰ.苯与液溴发生取代反应；Ⅱ.苯与液溴在催化剂作用下的反应机理。所用装置如图所示。
已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4Br2↑＋MnSO4＋Na2SO4＋2H2O
(1)实验室制备溴苯的化学方程式为_____________________________；
仪器X的名称为________。
(2)制取溴苯的实验操作步骤如下：
①连接装置，其接口顺序为(填字母)：d接________，________接________，________接c；
②检查装置气密性；
③C中加入固体药品，________，再打开D处开关K，点燃C处酒精灯；插入铁丝于混合液中，一段时间后，D中液体沸腾，原因是________；
④关闭C中活塞。
(3)A中对广口瓶进行热水浴的目的是________。
(4)若B中有淡黄色沉淀生成，能否确定苯与液溴发生了取代反应？________(答“能”或“否”)。
(5)查阅文献，苯与液溴在FeBr3催化下的反应机理共分三步：
Ⅰ.Br2＋FeBr3Br＋＋FeBr
Ⅱ.Br＋＋
①请完成第三步反应：Ⅲ.________________________________。
②该小组将A装置中的浓硫酸替换成稀硫酸时实验失败，试从反应机理推测可能的原因是_____________________________________________
_____________________________________________________________。
解析：(1)在FeBr3的催化作用下，苯和液溴发生取代反应生成溴苯：。仪器X的名称为球形冷凝管。(2)①由题图知，C为制备Br2的装置，生成的Br2进入A中，在A中用热水对广口瓶进行加热，可防止溴蒸气冷凝，使溴蒸气进入D中，溴蒸气在D中与苯发生取代反应，生成的HBr用B进行尾气吸收，故装置接口的连接顺序为d→a→b→e→f→c。③C中先加入固体药品，后滴加浓硫酸。D中苯和液溴反应，没有加热，而液体沸腾，说明该反应为放热反应。(4)Br2易挥发，进入B中也能与AgNO3溶液反应生成淡黄色的AgBr沉淀，因此不能说明苯与液溴发生了取代反应。(5)①根据总反应，FeBr3为催化剂，产物为溴苯和HBr，第一步反应中FeBr3参与反应，因此第三步反应生成FeBr3、溴苯和HBr，化学方程式为FeBr＋FeBr3＋＋HBr。②将A装置中的浓硫酸换成稀硫酸，Br2与水反应生成Br－、BrO－，无法得到Br＋，因此实验失败。
答案：(1)
球形冷凝管 (2)①a b e f ③C处滴加浓硫酸 该反应是放热反应 (3)防止Br2蒸气冷凝 (4)否 (5)①FeBr＋FeBr3＋＋HBr ②有水情况下，无法生成Br＋
17.某探究小组设计如图所示装置(夹持、加热仪器略)，模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验。
查阅资料，有关信息如下。
①制备反应原理：C2H5OH＋4Cl2―→CCl3CHO＋5HCl
可能发生的副反应：
C2H5OH＋HCl―→C2H5Cl＋H2O
CCl3CHO＋HClO―→CCl3COOH(三氯乙酸)＋HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质如表所示：
C2H5OH
CCl3CHO
CCl3COOH
C2H5Cl
相对分子质量
46
147.5
163.5
64.5
熔点/℃
－114.1
－57.5
58
－138.7
沸点/℃
78.3
97.8
198
12.3
溶解性
与水互溶
可溶于水、乙醇
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
微溶于水，可溶于乙醇
(1)仪器A中发生反应的化学方程式为___________________________。
(2)装置B中的试剂是________，若撤去装置B，可能导致装置D中副产物________(填化学式)的量增加；装置D可采用________加热的方法以控制反应温度在70 ℃左右。
(3)装置D中球形冷凝管的作用为________。写出E中所有可能发生的无机反应的离子方程式_______________________________________________
____________________________________________________________。
(4)测定产品纯度：称取产品0.40 g配成待测溶液，加入0.100 0 mol·L－1碘标准溶液22.00 mL，再加入适量Na2CO3溶液，待反应完全后，加盐酸调节溶液的pH，立即用0.020 00 mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点。进行三次平行实验，测得消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。则产品的纯度为________________。(计算结果保留三位有效数字)
滴定的反应原理：CCl3CHO＋OH－===CHCl3＋HCOO－；HCOO－＋I2===H＋＋2I－＋CO2↑；I2＋2S2O===2I－＋S4O。
(5)为证明三氯乙酸的酸性比乙酸强，某学习小组的同学设计了以下三种方案，你认为能够达到实验目的的是________。
a．分别测定0.1 mol·L－1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小
b．用仪器测量浓度均为0.1 mol·L－1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性，测得乙酸溶液的导电性弱
c．测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH，乙酸钠溶液的pH较大
解析：由题给反应原理和装置图可知，A是制取氯气的装置，B、C是干燥除杂装置，D是制备三氯乙醛的装置，E是尾气吸收装置。(1)二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)装置B的作用是除去Cl2中的HCl气体，故B中应盛放饱和食盐水。结合题给反应，C2H5OH和HCl反应生成C2H5Cl和H2O，故若撤去装置B，则副产物C2H5Cl的量增加。可以采用水浴加热的方法控制反应温度在70 ℃左右。(3)球形冷凝管起冷凝回流的作用。装置E的作用是吸收过量的Cl2和HCl，发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O。(4)反应消耗的n(S2O)＝0.020 00 mol·L－1×20.00×10－3 L＝4.0×10－4 mol，根据I2＋2S2O===2I－＋S4O知，4.0×10－4 mol S2O消耗的n(I2)＝＝2.0×10－4 mol，则参加反应HCOO－＋I2===H＋＋2I－＋CO2↑的I2的物质的量为22.00×10－3 L×0.100 0 mol·L－1－2.0×10－4mol＝2.0×10－3mol，根据滴定反应原理知，存在关系式：CCl3CHO～HCOO－～I2，故参加反应的CCl3CHO的物质的量为2.0×10－3 mol，样品中m(CCl3CHO)＝2.0×10－3 mol×147.5 g·mol－1＝0.295 g，故产品纯度为×100%＝73.8%。(5)分别测定0.1 mol·L－1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，说明三氯乙酸的酸性比乙酸强，a项能达到实验目的；用仪器测量浓度均为0.1 mol·L－1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性，测得乙酸溶液的导电性弱，说明乙酸溶液中电离出的离子浓度小，从而说明乙酸酸性弱，b项能达到实验目的；测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH，乙酸钠溶液的pH较大，说明乙酸钠水解程度大，根据“越弱越水解”知，乙酸的酸性弱，c项能达到实验目的。
答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)饱和食盐水 C2H5Cl 水浴 (3)冷凝回流 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O
(4)73.8% (5)abc
18.实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+。发现和探究过程如下:向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物:
①检验上层清液中所含离子的种类,取上层清液,滴加 ,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+。
②经检验黑色固体为Ag,检验方法是取出少量黑色固体洗涤后,加入适量稀硝酸使固体溶解,再滴加 (填试剂),产生 (填现象)。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是 (用离子方程式表示)。
针对这两种观点继续实验,取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间/min
现象
Ⅰ
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
Ⅱ
30
产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深
Ⅲ
120
产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅
(查阅资料可知,Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为 ,产生白色沉淀说明存在 (填离子符号)。
(4)对产生Fe3+的原因做如下假设。
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+
假设b:空气中存在O2发生反应4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O
假设c:酸性溶液中的NO3-将Fe2+氧化为Fe3+
假设d:溶液存在Ag+将Fe2+氧化为Fe3+
下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,并可证实假设d成立。
①实验:向硝酸酸化的 溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。
②实验Ⅱ的现象说明发生了反应 (用离子方程式表示)。
(5)实验Ⅱ中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是 ,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液, (填“前者”或“后者”)红色更深。
答案 (1)①K3[Fe(CN)6] ②稀盐酸 白色沉淀
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 Ag+
(4)①0.05 mol·L-1的NaNO3 ②Ag++Fe2+Ag+Fe3+
(5)FeSO4溶液 后者
解析 (1)①检验Fe2+存在,滴加K3[Fe(CN)6]可产生蓝色沉淀;②Ag与稀硝酸反应生成硝酸银,检验Ag+可以滴加稀盐酸,出现白色沉淀。
(2)铁离子有较强的氧化性,可以与铁反应,离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。
(3)溶液变为红色的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,根据题干信息,白色沉淀应为AgSCN,产生白色沉淀说明存在Ag+。
(4)①为了验证Ag+将Fe2+氧化为Fe3+,可将硝酸银溶液换成0.05 mol·L-1的NaNO3溶液;②实验Ⅱ的现象说明Ag+的量减少、Fe2+向Fe3+转化,发生的反应为Ag++Fe2+Ag+Fe3+。
(5)若要验证Ag+可以氧化Fe2+,可以利用原电池原理,需要甲溶液中含有Fe2+,所以甲溶液为FeSO4溶液;电池工作一段时间后会生成Fe3+,所以后者颜色深。
19.苯佐卡因(对氨基苯甲酸乙酯)常用于创面、溃疡面及痔疮的止痛，有关数据和实验装置图如下：
相对分子质量
密度/(g·cm－3)
熔点/℃
沸点/℃
水中溶解性
乙醇
46
0.79
－114.3
78.5
与水任意比互溶
对氨基苯甲酸
137
1.374
188
339.9
微溶于水
对氨基苯
甲酸乙酯
165
1.039
90
172
难溶于水，易
溶于醇、醚类
实验步骤：
在圆底烧瓶中加入0.400 g(0.002 9 mol)对氨基苯甲酸和0.082 mol乙醇，振荡溶解，将烧瓶置于冰水浴并加入0.220 mL浓硫酸(0.004 mol)，反应混合物用水浴加热回流1 h，并不断振荡。
分离提纯：冷却后，分批加入10% NaHCO3溶液直至无明显气泡产生，再加少量NaHCO3溶液至pH≈9，将混合液转移至分液漏斗中，用乙醚分两次萃取，并向醚层加入无水硫酸钠，蒸出乙醚，冷却结晶，最终得到产物0.200 g。
请回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________，将烧瓶置于冰水浴中的原因是________。
(2)在实验步骤中缺少一步操作，该操作是________。
(3)在反应中，圆底烧瓶的容积最合适的是________。
A．10 mL B．25 mL C．50 mL
(4)反应中加入过量乙醇的目的是________；实验结束冷却后，分批加入10% NaHCO3溶液的作用是________。
(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是________，乙醚层位于________(填“上层”或“下层”)；萃取过程中向醚层加入无水硫酸钠的作用是________。
(6)本实验中苯佐卡因的产率为________。
解析：(1)根据装置图的特点，仪器A的名称为球形冷凝管。将烧瓶置于冰水浴中冷却，有利于加入浓硫酸时热量的散发，防止乙醇挥发。(2)用圆底烧瓶或蒸馏烧瓶对液体加热时必须加入沸石或碎瓷片，防止暴沸，故实验步骤中缺少的操作是加入沸石或碎瓷片。
(3)0.082 mol乙醇的质量：m＝nM＝0.082 mol×46 g·mol－1＝3.772 g；乙醇的体积V＝＝＝4.775 cm3；对氨基苯甲酸的熔点为188 ℃，常温下，对氨基苯甲酸为固体；浓硫酸的体积为0.220 mL，三者混合后溶液的体积约为5 mL，根据圆底烧瓶的选取规则，不能超过其容积的，故最合适的为10 mL圆底烧瓶，故选A。(4)合成反应中加入过量乙醇，促进反应正向进行，提高对氨基苯甲酸的转化率；在反应中用浓硫酸作催化剂，溶液呈酸性，故10% NaHCO3溶液的作用就是中和过量的硫酸，调节pH。(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是检漏，乙醚的密度比水小，位于上层；加入无水硫酸钠的作用是干燥。(6)由化学方程式知，加入的乙醇过量，故理论上0.002 9 mol对氨基苯甲酸参加反应生成0.002 9 mol苯佐卡因(C9H11NO2)，其质量为0.002 9 mol×165 g·mol－1＝0.478 5 g，产率＝×100%≈41.8%。
答案：(1)(球形)冷凝管 防止乙醇挥发
(2)加入沸石(或碎瓷片)
(3)A
(4)提高对氨基苯甲酸的转化率 中和过量的硫酸和调节pH
(5)检验是否漏液 上层 干燥
(6)41.8%或0.418
20.亚硝酰氯(NOCl)是一种黄色气体，熔点为－64.5 ℃，沸点为－5.5 ℃，遇水易水解，可用于合成清洁剂、触媒剂等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下制备亚硝酰氯。某同学利用纯净的NO和Cl2制备NOCl，装置如下图所示。(已知：Cl2的熔点为－101 ℃，沸点为－34 ℃；NO的熔点为－163.6 ℃，沸点为－151 ℃)
(1)装置连接顺序为a→______________(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)装置Ⅰ和Ⅱ除可进一步干燥NO和Cl2外，另一个作用是________。
(3)装置Ⅳ的作用是________，当使用该装置干燥气体时，通常是b口进气，c口出气，原因是__________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)装置V中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
(5)在实际实验操作中，Cl2和NO通入比例略大于1∶2，这样做的原因是________。
(6)已知王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下该混酸可生成亚硝酰氯和一种常见有色气体，该反应的化学方程式为
______________________________________________________________。
解析：(1)将氯气和NO干燥后在装置Ⅵ中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置，装置连接顺序为a→e(f)→f(e)→b→c→d；(2)装置Ⅰ和Ⅱ除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速；(3)NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个装置Ⅳ干燥装置防止水蒸气进入反应器；当使用该装置干燥气体时，保证气体和干燥剂充分接触，干燥完全彻底，通常是b口进气，c口出气；(4)装置Ⅴ中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O；(5)NO有毒，对环境有污染，为使NO能够完全发生反应，防止NO污染空气在实际实验操作中，Cl2和NO通入比例略大于1∶2；(6)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3的混酸，一定条件下该混酸可生成亚硝酰氯和Cl2气体，根据电子守恒和原子守恒得该反应的化学方程式为HNO3＋3HCl===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O。
答案：(1)e(f)→f(e)→b→c→d (2)通过观察气泡调节气体流速 (3)防止水蒸气进入Ⅵ装置 保证气体和干燥剂充分接触，干燥完全彻底 (4)NOCl＋2NaOH===NaCl＋NaNO2＋H2O (5)使NO能够完全发生反应，防止NO污染空气 (6)HNO3＋3HCl===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O
21.KMnO4在生产和生活中有着广泛用途,某化学小组在实验室制备KMnO4并探究其性质。请回答:
(一)KMnO4的制备,分步骤Ⅰ、Ⅱ两步进行。
步骤Ⅰ.先利用下图所示装置制备K2MnO4
(1)装置A应选用 (填“a”“b”或“c”)。
(2)装置B中所盛试剂的名称为 。
(3)装置C处反应生成K2MnO4的化学方程式为 。
步骤Ⅱ.由K2MnO4制备KMnO4。已知:K2MnO4易溶于水,水溶液呈墨绿色。
主要过程如下:
①充分反应后,将装置C处所得固体加水溶解,过滤;
②向滤液中通入足量CO2,过滤出生成的MnO2;
③将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,得KMnO4晶体。
(4)过程②向滤液中通入足量CO2,可观察到的现象为 ;
该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(二)KMnO4的性质
已知:KMnO4具有强氧化性,可与草酸(H2C2O4)反应。
(5)写出酸性KMnO4溶液与草酸反应的离子方程式: 。
(6)基于(5)的反应原理,探究浓度对化学反应速率的影响。
可供选择的试剂有:①0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液;②0.3 mol·L-1酸性KMnO4溶液;③0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液;④0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液
所选试剂为 (填序号);简要描述所设计的实验方案: 。
答案 (1)b (2)浓硫酸
(3)4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O
(4)墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成 1∶2
(5)2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
(6)①③④ 取两支试管,分别加入等体积的0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快
解析 (1)要生成锰酸钾,需要用到强氧化剂,因此A装置提供的气体具有强氧化性。所以应选用b装置制备氧气。(2)装置B的作用是干燥氧气,其中所盛试剂为浓硫酸。(3)装置C处反应生成K2MnO4,同时根据原子守恒,还有水生成。(4)过程②向滤液中通入足量CO2,锰酸钾转化为二氧化锰和高锰酸钾,因此可观察到墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成,该步反应中二氧化锰是还原产物,高锰酸钾是氧化产物,即锰元素部分从+6价降低到+4价,部分升高到+7价,根据得失电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(5)酸性KMnO4溶液与草酸发生氧化还原反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。(6)要探究浓度对化学反应速率的影响,需要固定一种物质的浓度,而改变另一种物质的浓度,由于可以通过观察溶液颜色的变化判断反应快慢,因此固定高锰酸钾溶液的浓度,而②的浓度太大,所以选择的试剂是①③④,实验方案为:取两支试管,分别加入等体积的0.01 mol·L-1 KMnO4酸性溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。
22.S2Cl2是一种重要的化工产品。常温时是一种有毒并有恶臭的金黄色液体，熔点－76 ℃，沸点138 ℃，易与水反应，进一步氯化可得SCl2。SCl2是樱桃红色液体，易挥发，熔点－122 ℃，沸点59 ℃。SCl2与S2Cl2相似，有毒并有恶臭，且更不稳定。S2Cl2可用下列装置制备。
回答下列问题：
(1)写出S2Cl2的电子式________________________________________；
装置a中的试剂是________。
(2)写出实验室制取Cl2的离子反应方程式__________________________。
(3)装置b中发生反应前，需进行的操作是________。
(4)装置e作用是________。
(5)为了获得到纯净的S2Cl2，需要进行的操作名称是________。
(6)将S2Cl2放入水中会产生沉淀和气体，写出S2Cl2与水反应的化学方程式________________________________________________________________，
检验所产生的气体的方法是___________________________________。
解析：由S2Cl2制备装置及相关信息可知，S2Cl2易与水反应，所以应该用干燥的氯气与硫在加热的条件下制备S2Cl2，由此可推知装置a中应盛放浓硫酸干燥氯气。S2Cl2经冷凝后用d装置收集，由于尾气中含有毒气体会污染空气，所以e装置是尾气吸收装置，同时也可防止空气中的水蒸气进入d装置与S2Cl2反应。
(1)S原子最外层有6个电子，Cl原子最外层有7个电子，所以S2Cl2的电子式为；装置a中的试剂是浓硫酸；(2)实验室通常用二氧化锰和浓盐酸加热制取Cl2，离子反应方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；(3)装置b中发生反应前，需进行的操作是先通入Cl2，排尽装置中的空气；(4)装置e作用是防止空气中的水蒸气进入d使产品与水反应、吸收剩余的Cl2等；(5)由于产品中可能混有与产品沸点相差较大的SCl2，可以通过分馏(或蒸馏)获得到纯净的S2Cl2；(6)将S2Cl2放入水中会产生沉淀和气体，根据各反应物的组成元素可以判断此沉淀为不溶于水的S。S2Cl2分子中S为＋2价、Cl为－1价，根据氧化还原反应中化合价的变化规律，可以判断生成的气体为SO2，所以 S2Cl2与水反应的化学方程式2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl。检验所产生的气体的方法是把气体通入品红溶液中，褪色，再加热又恢复红色，证明该气体是SO2。
答案：(1) 浓硫酸 (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(其他合理答案均可) (3)先通入Cl2，排尽装置中的空气或先通入Cl2 (4)防止空气中的水蒸气进入d使产品与水反应、吸收剩余的Cl2 (5)分馏(或蒸馏) (6)2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl 把气体通入品红溶液中，褪色，再加热又恢复红色，证明该气体是SO2(其他合理答案也给分但高锰酸钾溶液不行)
23.某研究小组探究在加热条件下FeSO4分解的气体产物及相关性质。已知：SO2的沸点为－10 ℃、SO3的沸点为44.8 ℃。
Ⅰ.用如图所示装置设计实验，验证分解FeSO4生成的气态产物。
(1)实验前必须进行的操作是________。
(2)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：a→________。
(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，装置丁中溶液变成无色，则 FeSO4分解的化学方程式为______________________________________________
____________________________________________________________。
Ⅱ.为探究SO2使品红溶液褪色的原理，进行如下实验：
实验1：将稀盐酸和NaOH溶液分别滴入品红水溶液中。观察到前者溶液颜色变浅，但未能完全褪色，后者溶液颜色几乎不变。
实验2：在滴有稀盐酸和NaOH溶液的两份品红水溶液中分别通入SO2。观察到前者溶液逐渐褪色，后者溶液很快褪色。
实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na2SO3固体和NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。
(1)由实验1可推测品红水溶液呈________性。
(2)由实验2、3可推知，使品红水溶液褪色的主要微粒是________________(填化学式)。
(3)若将SO2通入品红的无水乙醇溶液，试预测可能出现的现象________________________________________________________________。
(4)加热溶有Na2SO3的品红水溶液，发现不能恢复红色，试解释原因______________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)验证分解FeSO4生成的气态产物，气体制备或检验气体的产生实验，在实验前必须进行检查装置气密性的操作；(2)先将高温分解气体通过丙装置的冷却收集得三氧化硫，再通过丁的品红水溶液检验二氧化硫的存在，最后用乙装置吸收尾气，按气流方向连接顺序为a→d→e→f→g→b→c；(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，则产物有三氧化硫；装置丁中溶液变无色，则产物中有二氧化硫，则FeSO4分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑；Ⅱ.(1)加入稀盐酸时品红颜色变浅，而加入氢氧化钠溶液时溶液颜色几乎不变，说明酸对品红溶液影响大，则由实验1可推测品红水溶液呈碱性；(2)实验2：SO2通入盐酸中不反应，以亚硫酸的形式存在溶液中，溶液中电离出的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子浓度都很小，品红水溶液逐渐褪色；SO2通入氢氧化钠溶液中反应生成亚硫酸钠，溶液中亚硫酸根离子(或亚硫酸氢根离子)浓度较大，品红水溶液很快褪色；可能是由亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子引起；实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na2SO3固体和NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。进一步说明是由亚硫酸根离子引起的褪色而不是亚硫酸氢根离子；即SO；(3)根据上述实验可知，使品红水溶液褪色的是亚硫酸根离子，若将SO2通入品红的无水乙醇溶液中，溶液中不存在亚硫酸根离子，则品红的无水乙醇溶液不褪色；(4)加热溶有Na2SO3的品红水溶液，Na2SO3溶液中的c(SO)大，加热后水解程度增大，但仍无法除尽，不能使品红水溶液恢复红色。
答案：Ⅰ.(1)检查装置气密性 (2)d→e→f→g→b→c
(3)2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
Ⅱ.(1)碱 (2)SO (3)品红的无水乙醇溶液不褪色
(4)Na2SO3溶液中的c(SO)大，加热后水解程度增大，但仍无法除尽
24.某化学兴趣小组设计实验探究Mg与盐溶液反应的多样性。
实验
向试管中加2 mL溶液
实验现象
实验Ⅰ：0.1 mol/L AgNO3溶液
镁条表面迅速覆盖一层疏松黑色固体，并有少量气泡产生
实验Ⅱ：2.0 mol/L NH4Cl溶液
反应开始时产生大量气体(经检验其中含有H2)，一段时间后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
实验Ⅲ：pH＝8.2 NaHCO3溶液
产生大量气体(经检验其中含有H2和CO2)和白色固体
请回答下列问题：
(1)对实验Ⅰ进行研究：
①推测实验Ⅰ中黑色固体为Ag，则发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
②确认黑色固体为Ag的实验方案是_______________________________。
(2)对实验Ⅱ进行研究：
①反应开始时产生H2的原因可能是Mg和NH直接反应，或________。
②“一段时间后”产生的气体一定含有H2和________。
③为进一步研究，设计如下实验：
实验
操作
现象
实验Ⅳ
向装有相同镁条的试管中加入2 mL 1.0 mol/L (NH4)2SO4溶液
产生气体的速率明显慢于实验Ⅱ
结合实验Ⅱ、Ⅳ，可以得出的结论是________。
(3)对实验Ⅲ进行研究：
①经检验，白色固体为碱式碳酸镁。
②推测在pH＝8.2的该溶液中，若无HCO，则H＋和Mg反应的程度很小。通过实验证实了该推测，其实验操作是_____________________________。
(4)根据上述实验判断，影响Mg与盐溶液反应多样性的原因有________(填字母序号)。
A．盐溶液中阳离子的氧化性 B．盐溶液的温度
C．含Mg生成物的溶解性 D．盐溶液中阴离子的影响
解析：(1)①出现黑色固体，此固体为Ag，利用金属活动顺序表，发生置换反应，即Mg＋2Ag＋===Mg2＋＋2Ag；②确认是Ag，需要检验Ag＋，即将Ag转化成Ag＋，具体操作是：将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀，说明黑色固体为Ag；(2)①NH4Cl是强酸弱碱盐，NH发生水解反应，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，消耗H＋促使平衡向正反应方向进行；②根据实验Ⅱ，除得到氢气外，还有一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，此气体为NH3；③加入的是(NH4)2SO4，NH的浓度与NH4Cl中NH浓度相同，不同的是阴离子，因此得出结论是Cl－有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2(或SO不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2)；(3)②HCO在水中既有电离也有水解，HCOH＋＋CO，pH＝8.2说明溶液显碱性，得到Mg2(OH)2CO3，当没有HCO，则H＋和Mg2＋反应的程度很小，实验设计为：向装有相同镁条的试管中加入2 mL pH＝8.2的NaOH溶液，观察反应现象；(4)A.根据实验Ⅰ，利用Ag＋的氧化性较强，得到黑色固体，故A正确；B.四个实验中没有说明温度对实验的影响，故B错误；C.根据实验Ⅲ，得到碱式碳酸镁，碱式碳酸镁不溶于水，故C正确；D.实验Ⅱ和Ⅳ的对比，说明阴离子的影响，故D正确。
答案：(1)①2Ag＋＋Mg===2Ag＋Mg2＋ ②将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀
(2) ①NH水解使溶液中c(H＋)增大，与Mg反应生成H2 ②NH3
③Cl－有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2(或SO不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2)
(3)向装有相同镁条的试管中加入2 mL pH＝8.2的NaOH溶液 (4)ACD
25.某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。回答下列问题：
(1)在实验室中，欲配制250 g 70%的浓硫酸，需要的玻璃仪器除量筒、烧杯外，还需要有________，装置A中盛放浓硫酸的仪器名称是________。
(2)往三颈烧瓶中通入N2的操作在滴加浓硫酸________(填“之前”或“之后”)，其目的是__________________________________________________。
(3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________，
该反应中浓硫酸表现出的性质为________。
(4)SO2易溶于水，下列装置可用于C处虚线框内吸收尾气的是________(填编号)。
(5)装置B中产生白色沉淀的原因有两种可能。若要证明Fe3＋能氧化SO2，则需要改进的地方是________________，改进后若得到肯定结论，则装置B中发生反应的离子方程式为__________、______________。
解析：(1)配制一定质量分数的溶液，需要的仪器是烧杯、量筒、玻璃棒，因此缺少的仪器是玻璃棒；盛放浓硫酸的仪器是分液漏斗；(2)装置中有空气，可能氧气参与反应，干扰实验，因此先通一段时间的氮气，排除装置中的空气，然后再滴加浓硫酸；(3)三颈烧瓶中发生的反应是Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O，没有化合价的变化，因此体现浓硫酸的酸性；
(4)SO2易溶于水，尾气处理需要防止倒吸，①装置不能防止倒吸，⑤装置进气管较短，容易引起倒吸，因此能防止倒吸的装置是②③④；(5)SO2溶于水，形成H2SO3，溶液显酸性，NO在酸性条件下具有强氧化性，容易把S元素氧化成SO，对实验产生干扰，因此用FeCl3替换Fe(NO3)3，离子反应方程式为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋、Ba2＋＋SO===BaSO4↓。
答案：(1)玻璃棒 分液漏斗 (2)之前 排除装置内的空气，防止氧气对实验的干扰 (3)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O 强酸性 (4)②③④
(5)将装置B中的硝酸铁溶液换成氯化铁溶液 SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ SO＋Ba2＋===BaSO4↓
26.亚硝酸钠是一种工业盐，外观与食盐非常相似，毒性较强。
(Ⅰ)经查：①Ksp(AgNO2) ＝2.0×10－8，Ksp(AgCl) ＝1.8×10－10；③Ka(HNO2) ＝5.1×10－4。请设计最简单的方法鉴别NaNO2和NaCl两种固体_______________________________________________________________。
(Ⅱ)某化学实验小组用下图装置(略去夹持仪器)制备亚硝酸钠，并测定其产品的质量分数。
已知：①2NO＋Na2O2===2NaNO2；
②酸性条件下，NO和NO2均能与MnO反应生成NO和Mn2＋。
(1)这样使用铜丝的优点是________。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________；装置B中盛放的药品是________(填序号)。
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③水 ④四氯化碳
(3)该小组取5.000 g制取的样品溶于水配成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 mol·L－1酸性KMnO4溶液进行滴定，实验所得数据如下表：
滴定次数
1
2
3
4
消耗KMnO4溶液体积/mL
20.90
20.12
20.00
19.88
①第一次实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是________(填代号)。
A．锥形瓶洗净后未干燥
B．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
C．滴定终点时仰视读数
②酸性KMnO4溶液滴定亚硝酸钠溶液的离子方程式为________。
③该样品中亚硝酸钠的质量分数为________。
解析：Ⅰ.酸越弱相应酸根越容易水解，溶液碱性越强，因此鉴别NaNO2和NaCl两种固体的方法是：分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO2；Ⅱ.(1)可通过上下移动铜丝控制反应是否进行，所以使用铜丝的优点是可以控制反应的发生与停止；(2)浓硝酸和铜加热发生反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；通过装置B中的水与二氧化氮反应生成硝酸和一氧化氮；通过装置C中的干燥剂防止水蒸气进入与过氧化钠反应，所以B中的药品是水，答案选③；(3)①a.锥形瓶洗净后未干燥，待测液的物质的量不变，对V(标准)无影响，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)不变，A错误；b.酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，标准液的浓度偏小，造成V(标准)偏大，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)偏大，B正确；c.滴定终点时仰视读数，造成V(标准)偏大，根据c(待测)＝c(标注)×V(标准)/V(待测)可知，c(标准)偏大，C正确；答案选bc；②该反应中亚硝酸根离子被氧化为硝酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，离子方程式为 6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O；③根据表中数据可知第一次实验数据误差太大，舍去，消耗高锰酸钾溶液体积的平均值是0.02 L，高锰酸钾的物质的量是0.1 mol/L×0.02 L＝0.002 mol，则根据方程式6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O可知，亚硝酸钠的物质的量是0.002 mol×5/2＝0.005 mol，则原样品中亚硝酸钠的物质的量是0.005 mol×100 mL/25 mL＝0.02 mol，其质量为0.02 mol×69 g/mol＝1.38 g，所以样品中亚硝酸钠的质量分数1.38 g/2 g×100%＝69.0%。
答案：(Ⅰ)．分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解；再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO2
(Ⅱ)．(1)可以控制反应的发生与停止
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
③ (3)①BC ②6H＋＋2MnO＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O ③69%(或0.69)
26.氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体。某小组在实验室制备氮化钙并测定其纯度,设计如下实验(夹持装置略去)。
Ⅰ.氮化钙的制备
(1)按气流由左到右的方向,下列装置合理的连接顺序为 (填仪器接口字母,装置不能重复使用)。
(2)C装置的硬质玻璃管中的现象为 。
(3)用离子方程式和必要的文字说明装置A的作用 。
(4)若用下图装置F替代上述流程中的A装置,请补充以下实验步骤:
①检查装置气密性后,装入药品。
②打开分液漏斗活塞,先点燃装置 处酒精灯,再点燃装置 处酒精灯,反应一段时间。
③先熄灭装置 处酒精灯,再熄灭装置 处酒精灯,最后关闭分液漏斗活塞。
(5)请用化学方法确定氮化钙中含有未反应的钙,写出实验操作及现象 。
Ⅱ.测定氮化钙的纯度
①称取3.9 g反应后的固体,加入足量的水,将生成的气体全部蒸出并通入100.00 mL 1.00 mol·L-1盐酸中,充分反应后,将所得溶液稀释到200.00 mL。
②取20.00 mL稀释后的溶液,用0.2 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定过量的盐酸,到终点时消耗标准溶液25.00 mL。
(6)所得固体中氮化钙的质量分数为 。
答案 (1)i—ab—gh—ef—dc
(2)固体逐渐变成棕色
(3)除去空气中的氧气(4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O),避免氧气与金属钙反应,使产品不纯
(4)②F C ③C F
(5)取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气体,则证明产物中含有未反应的钙
(6)94.9%
解析 (1)E装置中装有空气,提供反应物N2;A装置可除去空气中的氧气;D装置中盛有碱石灰,可除去空气中的水蒸气和酸性气体;C装置是制备产物氮化钙;B装置中浓硫酸吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入C中。故装置的连接顺序为:i—ab—gh—ef—dc。
(2)C装置中发生反应:N2+3CaCa3N2,钙为银白色固体,氮化钙为棕色固体,装置C的硬质玻璃管中的现象为银白色金属逐渐变为棕色。
(3)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体,装置A中酸化的FeSO4溶液具有还原性,空气中的O2具有氧化性,FeSO4在酸性条件下和O2发生氧化还原反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,避免氧气与金属钙反应,使产品不纯。
(4)E装置中装有空气,打开分液漏斗活塞,向装置中通入空气,实验开始先点燃装置F处酒精灯使装置F的反应发生,除去装置内的氧气,再点燃C装置处酒精灯,反应一段时间实验结束,先停止C处的热源,再关F处的酒精灯防止空气中的氧气跟钙反应生成杂质。
(5)氮化钙与水反应生成氨气,钙与水反应生成氢气,氢气难溶于水,氨气极易溶于水,检验生成的气体有氢气即可确定氮化钙中含有未反应的钙,具体方法为:取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气体,则证明产物中含有未反应的钙,则证明Ca3N2中混有钙单质。
(6)剩余的盐酸中HCl的物质的量为n1=200 mL20 mL×0.2 mol·L-1×0.025 L=0.05 mol,故参与反应的盐酸中HCl的物质的量为n2=1 mol·L-1×0.1 L-0.05 mol=0.05 mol,氮化钙与水反应生成氨气,氨气与盐酸反应生成NH4Cl,所以n(NH3)=n2=0.05 mol,根据氮元素守恒:Ca3N2~2NH3,则n(Ca3N2)=0.025 mol,则氮化钙的质量分数=0.025mol×148 g·mol-139 g≈94.9%。
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