题目内容

下图是某学生设计的实验室制备干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图,请回答:

(1)指出上述图中的各处错误:
①_________________________________________________________;
②_________________________________________________________;
③_________________________________________________________;
④________________________________________________________。
(2)在改过后的装置中,下列物质的作用分别是:
①饱和食盐水_________________________________________;
②浓硫酸____________________________________________;
③NaOH溶液_________________________________________。

(1)①不能用稀盐酸,而应用浓盐酸 ②应有加热装置,应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短不对(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气

解析试题分析:(1)实验室制取氯气需要浓盐酸,并在加热的条件下进行。生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢,应该先除氯化氢,后除水蒸气,且应该是长口进,短口出,所以错误有①不能用稀盐酸,而应用浓盐酸 ②应有加热装置,应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短不对。
(2)①氯化氢极易溶于水,所以饱和食盐水的作用是除去Cl2中的氯化氢。
②浓硫酸具有吸水性,因此浓硫酸的作用是除去氯气中的水蒸气。
③氯气有毒,需要尾气处理,则氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的氯气。
考点:考查氯气的制备的有关实验探究
点评:该题以氯气的制取载体,侧重对学生实验能力的考查,涉及装置的选择、气体的净化、除杂、收集、尾气处理以及实验分析与评价,有利于培养学生规范、严谨的实验设计能力,有利于提升学生的学科素养。明确实验原理是答题的关键。

练习册系列答案
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(20分)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3?5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。

烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)  (I)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)                (II)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)                  (III)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若                                            ,则整个装置气密性良好。装置D的作用是  
                                        。装置E中为          溶液。
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为             
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择          
a.蒸馏水                     b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液            d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是           。已知反应(III)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是              。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有                  
a.烧杯    b.蒸发皿      c.试管      d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3?5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:
                                                                            
已知Na2S2O3?5H2O遇酸易分解:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液

(1)小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时,他取了两只试管,均加入4mL 0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和2mL 0.1mol/L  H2C2O4(乙二酸)溶液,振荡,A试管置于热水中,B试管置于凉水中,记录溶液褪色所需的时间。
①需要用      来酸化KMnO4溶液,褪色所需时间tA   tB(填“>”、“=”或“<”)。
②写出该反应的离子方程式                                 
(2)实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品,小明利用这个反应的原理来测定其含量,具体操作为:
①配制250 mL溶液:准确称量5.0g乙二酸样品,配成250mL溶液。
②滴定:准确量取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中,加少量酸酸化,将0.1000 mol·L-1 KMnO4溶液装入     (填“酸式”或“碱式”)滴定管,进行滴定操作。
在实验中发现,刚滴下少量KMnO4溶液时,溶液迅速变成紫红色。将锥形瓶摇动一段时间后,紫红色慢慢消失;再继续滴加时,紫红色就很快褪色了。请解释原因:        
                                                  。当____                   
                                                    ,证明达到滴定终点。
③计算:再重复上述操作2次,记录实验数据如下。

序号
滴定前读数(mL)
滴定后读数(mL)
1
0.00
20.10
2
1.00
20.90
3
1.10
21.10
 
则消耗KMnO4溶液的平均体积为      mL,已知H2C2O4的相对分子质量为90,则此样品的纯度为                   
④误差分析:下列操作会导致测定结果偏高的是           
A.未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B.滴定前锥形瓶有少量水
C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D.不小心将少量酸性KMnO4溶液滴在锥形瓶外
E.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视

某兴趣小组根据镁与沸水的反应推测镁也能与饱和碳酸氢钠溶液反应。资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该兴趣小组设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
实验1:用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放人盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变红。
(1)提出假设
该同学对反应中产生的白色不溶物作出如下假设:
假设1:可能为             
假设2:可能为MgCO3
假设3:可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]
(2)设计定性实验确定产物并验证猜测:

实验序号
实验
预期现象和结论
实验II
将实验I中收集到的气体点燃
                            
实验III
取实验I中的白色不溶物,洗涤,加入足量          
                            
白色不溶物可能含有MgCO3
实验IV
取实验I中的澄清液,向其中加入少量CaCl2稀溶液
产生白色沉淀;溶液中存在     离子
 
(3)设计定量实验确定实验I的产物:称取实验I中所得干燥、纯净的白色不溶物31.0 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体全部进入盛有足量浓硫酸的洗气瓶A、盛有足量碱石灰的干燥管B和盛有足量碱石灰的干燥管C中。实验前后装置A增重1.8 g,装置B增重13.2 g,试确定白色不溶物的化学式                     
(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因                                                                    

(14分)正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:

2CH3CH2CH2CH2OH(CH3CH2CH2CH2)2O + H2O
反应物和产物的相关数据如下

 
相对分子质量
沸点/℃
密度(g/cm3
水中溶解性
正丁醇
74
117.2
0.819
微溶
正丁醚
130
142.0
0.7704
几乎不溶
 
合成反应:
①将6 mL浓硫酸和37 g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。
②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间。
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70 mL水的分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。
④粗产物依次用40 mL水、20 mL NaOH溶液和40 mL水洗涤,分液后加入约3 g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚11 g。
请回答:
(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为                       
(2)加热A前,需先从____(填“a”或“b”)口向B中通入水。
(3)步骤③的目的是初步洗去           ,振摇后静置,粗产物应从分液漏斗
     (填“上”或“下”)口分离出。
(4)步骤④中最后一次水洗的目的是                  
(5)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集       (填选项字母)左右的馏分。
a.100℃     h. 117℃     c. 135℃    d.142℃
(6)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分为____,下层液体的主要成分为            
(7)本实验中,正丁醚的产率为          

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