经讨论分析,导致上述现象的原因有:
i.有部分Cl2溶解于NaCl溶液中;ii.有O2生成。
(3)设计实验证明有部分Cl2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2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V1、V2、V3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 现象,说明石墨电极上有O2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 。
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。
8.(2015·南昌模拟)右下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置,反应需要加热,图中省去了加热装置。
乙醇、溴乙烷、溴有关参数见下表。
乙醇
溴乙烷
溴
状态
无色液体
无色液体
深红棕色液体
密度/g·cm-3
0.79
1.44
3.1
沸点/℃
78.5
38.4
59
(1)制备操作中,加入的浓硫酸必须进行稀释,其目的是 (填字母)。
a.减少副产物烯和醚的生成 b.减少Br2的生成
c.减少HBr的挥发 d.水是反应的催化剂
(2)已知加热温度较低时NaBr与硫酸反应生成NaHSO4,写出加热时A中发生的主要反应的化学方程式:
。
(3)仪器B的名称 ,冷却水应从B的 (填“上”或“下”)口流进。
(4)反应生成的溴乙烷应在 (填“A”或“C”)中。
(5)若用浓的硫酸进行实验时,得到的溴乙烷呈棕黄色,最好选择下列 (填字母)溶液来洗涤产品。
a.氢氧化钠 b.亚硫酸钠 c.碘化亚铁 d.碳酸氢钠
洗涤产品时所需要的玻璃仪器有 。
【主观题综合训练答案】
化学综合实验
1.
(1)打开抽气泵抽气,观察各装置中是否有气泡产生
(2)保证生成的PH3进入D、E、F,被酸性KMnO4溶液全部吸收
(3)还原性气体 除去空气中的O2 偏低
(4)0.085
【解析】
(1)利用连续装置特征,结合气体压强变化,可以打开抽气泵抽气观察各装置中气体的产生,若有气泡冒出,证明气密性良好。
(2)准确测定PH3的含量,需要用高锰酸钾溶液全部吸收,避免产生较大误差,所以抽气泵是保证PH3全部被吸收的措施。
(3)依据装置图中装置中的试剂选择分析判断,高锰酸钾溶液是强氧化剂可以吸收空气中的还原性气体;焦性没食子酸先和碱反应,再和氧气反应可以吸收氧气;若不吸收氧气,PH3会在氧气中燃烧,用滴定方法测定的PH3减小,结果偏低。
(4)加水稀释至25mL,用浓度为5×10-4mol·L-1Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00mL,依据滴定反应:
2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4
2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O可得关系式2KMnO4~5Na2SO3,未反应的高锰酸钾的物质的量=0.0110L×5×10-4mol·L-1×
=2.2×10-6mol;与PH3反应的高锰酸钾物质的量=1.00×10-3mol·L-1×0.0030L-2.2×10-6mol=8.0×10-7mol;根据反应5PH3+8KMnO4+12H2SO4
5H3PO4+8MnSO4+4K2SO4+12H2O得到定量关系:
5PH3~8KMnO4,计算得到PH3的物质的量=8.0×10-7mol×
=5.0×10-7mol,则PH3的质量分数=
=0.085mg·kg-1。
2.
(1)铁钉表面被钝化 .
(2)①d ②SO2+Br2+2H2O
2HBr+H2SO4 66.7%
(3)检验二氧化硫是否除尽 防止空气中水蒸气的干扰
(4)C+2H2SO4(浓硫酸)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)c 澄清石灰水
(6)D中固体由黑变红、E中固体由白变蓝 M中澄清石灰水变浑浊
(7)否 用托盘天平无法称量D或E的差量
【解析】
(1)铁钉放入冷浓硫酸中,浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行。
(2)①溶液中已经有三价铁离子,选择a会造成干扰;b能检验三价铁离子的存在;选c生成两种沉淀,受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨;亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色,故选d。
②SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生反应:
SO2+Br2+2H2O
2HBr+H2SO4,生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀,则n(混合气体)=
=0.015mol;
SO2 ~ BaSO4
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为
=66.7%。
(3)A除去二氧化硫,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以B可以检验二氧化硫是否完全除去;空气中有水蒸气会影响无水硫酸铜对水的检验,所以F的作用是防止空气中的水蒸气进入装置。
(4)在加热时,铁钉中不仅铁和浓硫酸反应,碳也和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓硫酸)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(5)Q为二氧化碳,二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊,选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在,选d时二氧化碳被碱石灰吸收,故选c。
(6)氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色,同时有红色的铜单质生成;如果气体Y中含有Q,则M中澄清石灰水变浑浊。
(7)标准状况下28mL氢气的物质的量为
=0.00125mol,生成水的质量为18g·mol-1×0.00125mol=0.0225g,即D、E的质量差小于0.1g,而中学阶段质量的称量选择托盘天平,分度值是0.1g,无法精确称量出D或E的差量,所以不能通过用托盘天平称量质量差的方法测量氢气含量。
3.
(1)SO2+2OH-
S
+H2O 白色粉末变蓝色
(2)D装置中黑色固体颜色无变化,E中溶液的红色褪去
(3)拉起铜丝,关闭K1、K2
(4)将A装置中试管内冷却后的混合物沿玻璃棒缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,若溶液变蓝,证明含有Cu2+
(5)90%
【解析】
(1)二氧化硫属于酸性氧化物,和NaOH反应生成亚硫酸钠和水,离子方程式为SO2+2OH-
S
+H2O;反应生成的气体中含有水蒸气,水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色,所以B装置中的现象是:
白色粉末变蓝色。
(2)证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素,利用元素化合价变化生成的产物分析判断,若生成氢气D装置中固体黑色变为红色,若生成二氧化硫E装置中品红会褪色,所以证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的实验现象:
D装置中固体黑色无变化,说明无氢气生成,E装置中品红溶液褪色,说明生成了二氧化硫气体。
(3)实验结束时,撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是拉起铜丝,关闭K1、K2,防止C、E中的溶液倒吸,炸裂玻璃管。
(4)验证生成的溶液中含有铜离子,需要将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中,并不断搅拌,出现蓝色溶液证明含有铜离子。
(5)根据2Cu2++4I-
2CuI↓+I2、2S2
+I2
S4
+2I-得2Cu2+~I2~2S2
,
设制得的溶液中硫酸铜的物质的量浓度为xmol·L-1,
2Cu2+ ~ I2 ~ 2S2
,
2mol 2mol
0.025xmol(0.36×0.025)mol
2mol∶2mol=0.025xmol∶(0.36×0.025)mol
x=0.36,则250.00mL溶液中n(Cu2+)=0.36mol·L-1×0.25L=0.09mol,参加反应的n(Cu)=
=0.1mol,则硫酸铜的产率为
×100%=90%。
4.
(1)乙酸酐与水反应
(2)水浴加热 便于控制温度,防止乙酰水杨酸受热分解 除去乙酸酐、乙酸、硫酸,减少乙酰水杨酸在水中的溶解
(3)①重结晶法 ②水杨酸、乙酰水杨酸都微溶于水,高分子化合物不溶于水,用水作溶剂不能分离,而水杨酸易溶于乙酸乙酯,乙酰水杨酸可溶于乙酸乙酯,高分子化合物不溶于乙酸乙酯,过滤分离出高分子化合物,通过重结晶可以得到乙酰水杨酸
(4)84.3%
【解析】
(1)乙酸酐容易发生水解生成乙酸,故仪器应干燥,防止乙酸酐水解。
(2)控制温度在85~90℃,温度低于100℃,应采取水浴加热,便于控制温度,防止乙酰水杨酸受热分解;产品会附着乙酸酐、乙酸、硫酸,需要洗涤除去,冷水可以降低乙酰水杨酸在水中的溶解,减少损失。
(3)①由提纯流程图,可知是利用高分子化合物、水杨酸与乙酰水杨酸在乙酸乙酯中的溶解度不同进行分离,这种分离提纯方法为重结晶。
②水杨酸、乙酰水杨酸都微溶于水,高分子化合物不溶于水,用水作溶剂不能分离,而水杨酸易溶于乙酸乙酯,乙酰水杨酸可溶于乙酸乙酯,高分子化合物不溶于乙酸乙酯,过滤分离出高分子化合物,在冷却结晶时大部分水杨酸溶解在乙酸乙酯中,很少结晶出来,通过重结晶可以得到乙酰水杨酸,故选用乙酸乙酯作溶剂。
(4)水杨酸的相对分子质量为138,n(水杨酸)=2.0g÷138g·mol-1=0.0145mol,n(乙酸酐)=(5.0mL×1.08g·cm-3)÷102g·mol-1=0.0529mol,由于乙酸酐的物质的量大于水杨酸,所以得到的乙酰水杨酸应该按照水杨酸来计算,故理论上得到乙酰水杨酸的质量为0.0145mol×180g·mol-1=2.61g,所以乙酰水杨酸的产率为(2.2g÷2.61g)×100%=84.3%。
5.
(1)蒸馏烧瓶 平衡压强,使液体从分液漏斗中顺利流下
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水
(3)
方案
不足之外
甲
①空气中的水蒸气进入产品收集装置,使四氯化硅水解
②尾气没有处理,污染环境
乙
①产品易堵塞导管
②没有冷凝装置,产品易损失
(4)在装置Ⅰ的i处接干燥管j
(5)Al、P
【解析】
(1)仪器e的名称是蒸馏烧瓶;装置A中f管有平衡压强作用,以使液体从分液漏斗中顺利流下;二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)浓盐酸具有挥发性,加热促进挥发,导致制取的氯气中含有氯化氢,为除去氯化氢,装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气,为饱和食盐水。
(3)四氯化硅在常温下易液化,如果收集产品的导管太细易堵塞导管;制取的四氯化硅需要冷凝;由于尾气中含有氯气,要设置尾气处理装置;四氯化硅易水解,要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。
(4)应避免空气中的水蒸气进入装置,在装置Ⅰ的i处接干燥管j。
(5)D中氯气与粗硅反应生成SiCl4,Ⅰ装置收集粗产物,精馏粗产品可得高纯度四氯化硅,由表中数据可以看出,蒸出SiCl4气体时,BCl3早已成气体被蒸出,而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均高于SiCl4,所以当SiCl4蒸出后,而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里。
6.
(1)电子天平
(2)B D
(3)使反应生成的SO2全部进入d装置中,使结果精确
(4)80%
(5)②
(6)空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀(或BaSO3被氧化成BaSO4)
【解析】
(1)因为称取研细的黄铜矿样品1.150g,精确到小数点后三位,所以用电子天平。
(2)装置a中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气,同时根据冒出气泡的速率来控制气体的通入量;灼热的铜网可以除去多余的氧气。
(3)黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物,分解完毕后仍然通入空气,可以将产生的二氧化硫全部排入d装置,使结果精确。
(4)当达到滴定终点时,二氧化硫已经被碘单质消耗完毕,再滴入一滴碘单质淀粉会变蓝,根据反应实质,得到:
2I2~2SO2~CuFeS2,消耗掉0.05mol·L-1标准碘溶液20.00mL时,即消耗的碘单质的量为0.05mol·L-1×0.02L=0.0010mol,所以黄铜矿的质量是
×0.0010mol×184g·mol-1×10=0.92g,所以其纯度是
×100%=80%。
(5)用如图2装置替代上述实验装置d,不能用①、③,原因是SO2通入①中无现象、③中前面通入的空气中也会占据一部分气体体积,②中根据生成的硫酸钡沉淀的质量进而算出黄铜矿的纯度。
(6)空气中的CO2与Ba(OH)2反应可以生成BaCO3沉淀,BaSO3被氧化成BaSO4,均可以导致所生成的沉淀的量比二氧化硫和氢氧化钡反应生成的白色沉淀的量多。
7.
(1)在烧杯中加入一定量的蒸馏水,边搅拌边加入食盐固体,直到固体不再继续溶解为止
(2)2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
(3)取少量石墨电极附近溶液,滴在淀粉-KI试纸上,试纸变蓝
(4)①完全吸收氯气 ②量气管的右侧液面上升 ③否 (5)V1-2V3
(6)①用饱和食盐水 ②控制NaCl溶液的浓度在一定范围