题目内容

(14分)碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
(1)合成该物质的步骤如下:
步骤1:配制0.5 mol·L-1MgSO4溶液和0.5 mol·L-1NH4HCO3溶液。
步骤2:用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL三口烧瓶中,开启搅拌器。温度控制在50 ℃。
步骤3:将250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1 min内滴加完后,用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:放置1 h后,过滤、洗涤。
步骤5:在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h,得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2O n=1~5)。
回答下列问题:
步骤3中加氨水后的离子方程式                   
(2)测定合成的MgCO3·nH2O中的n值。称量1.000 g碳酸镁晶须,放入如图所示的广口瓶中加入水滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5 h,反应后期将温度升到30 ℃,最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得CO2的总量;重复上述操作2次。

①图中气球的作用是           
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是       
③用已知浓度的盐酸滴定烧杯中的溶液时应选用       为指示剂,若盛放盐酸的滴定管在滴定前有气泡未排尽,滴定后无气泡(其他操作均正确),则所测CO2的量会       (填“偏大”“偏小”“无影响”)
④设3次实验测得每1.000 g碳酸镁晶须与稀硫酸反应产生的CO2平均值为a mol,则n值为       (用含a的表达式表示)。
(3)称取100 g上述晶须产品进行热重分析,热重曲线如图。则该条件下合成的晶须中,n=    (选填1、2、3、4、5)。

(1) NH3·H2O+Mg2+HCO===MgCO3↓+NH+H2O
(2)①暂时储存CO2,有利于CO2被NaOH溶液吸收,且能保持装置中压强相对稳定
②使溶解在水中的CO2逸出,便于吸收   ③甲基橙,偏大 ④(1-84a)/18a   (3)1

解析试题分析:(1)氨水是弱碱,与碳酸氢镁反应的离子方程式为NH3·H2O+Mg2+HCO===MgCO3↓+NH+H2O。
(2)①装置中气球可以暂时储存CO2,有利于CO2被NaOH溶液吸收,且能保持装置中压强相对稳定。②反应后期将温度升到30℃,使生成的二氧化碳全部逸出后被氢氧化钠溶液吸收,减少测定产生的误差。
③用盐酸滴定时,反应后溶液显酸性,因此应该选择甲基橙作指示剂。若盛放盐酸的滴定管在滴定前有气泡未排尽,滴定后无气泡(其他操作均正确),则导致消耗盐酸溶液的体积增加,从而使所测CO2的量会偏大。
④实验测得每1.000g碳酸镁晶须产生的CO2平均值为a mol,依据元素守恒可知,碳酸镁物质的量为amol,根据化学式可知,MgCO3?nH2O中碳酸镁晶体中碳酸镁和结晶水物质的量之比为1:n,得到1:n=a:;得到n=(1-84a)/18a。
(3)MgCO3?nH2O中n=1~5,分析图象400°C剩余质量为82.3g,为失去结晶水的质量,剩余质量为39.2g是碳酸镁分解失去二氧化碳的质量,得到100g×=100-82.3,n=1。
考点:考查物质制备实验方案的设计和分析判断

练习册系列答案
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过氧化镁(MgO2)易溶于稀酸,溶于酸后产生过氧化氢,在医学上可作为解酸剂等。过氧化镁产品中常会混有少量MgO,实验室可通过多种方案测定样品中过氧化镁的含量。

(1)某研究小组拟用右图装置测定一定质量的样品中过氧化镁的含量。
①实验前需进行的操作是            .稀盐酸中加入少量FeCl3溶液的作用是             。
②用恒压分液漏斗的优点有:使分液漏斗中的溶液顺利滴下;                     。
③实验终了时,待恢复至室温,先             ,再平视刻度线读数。
(2)实验室还可通过下列两种方案测定样品中过氧化镁的含量:
方案I:取a g样品,加入足量稀盐酸,充分反应后再加入 NaOH溶液至Mg2沉淀完全,过滤、洗涤后,将滤渣充分灼烧,最终得到b g固体。 
方案Ⅱ:称取0.1 g样品置于碘量瓶中,加入15 mL0.6 mol/LKI溶液和足量盐酸,摇匀后在暗处静置5 min,然后用0.1 mol/L Na2S2O3溶液滴定,滴定到终点时共消耗VmL Na2S2O3溶液。(已知:I2+2Na2S2O3= Na2S4O6+2NaI)
①已知常温下Ksp[Mg(OH)2]=l×10-11。为使方案I中Mg2+完全沉淀[即溶液中c(Mg2+)≤l ×10-5mol/L],溶液的pH至少应调至          。方案I中过氧化镁的质量分数为       (用含a、b的表达式表示)。
②方案Ⅱ中滴定前需加入少量          作指示剂;样品中过氧化镁的质量分数为            (用含V的表达式表示)。

(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

氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟工业原理制备氨基甲酸铵,反应的化学方程式如下:2 NH3(g)+CO2(g)  NH2COONH4(s)   ΔH<0

(1)实验室制备NH3的化学方程式是:                          
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图所示,把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中,不断搅拌混合,生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时,停止制备。

注:四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
①发生器用冰水冷却的原因是          。液体石蜡鼓泡瓶的作用是             
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是       (填写操作名称)。为了得到干燥产品,应采取的方法是     (填写选项序号)。
a. 常压加热烘干        b. 高压加热烘干       c. 真空40 ℃以下烘干
③尾气处理装置如右图所示。双通玻璃管的作用:           ; 
浓硫酸的作用:                             。       
(3)取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7825 g,用足量石灰水充分处理后,使碳元素完全转化为碳酸钙,过滤、洗涤、干燥,测得质量为1.000 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为            

(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

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