题目内容
【题目】某化学兴趣学习小组设计实验探究金属M与浓硫酸反应的气体产物。
【提出假设】假设1:气体产物只有SO2; 假设2:_____________;
【实验设计】为了探究金属M与浓硫酸反应产物,设计如图实验装置:一定量的浓硫酸与金属M反应.
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在H装置后面连上一根导管,然后_____________,则证明装置的气密性良好。
(2)若B瓶里品红溶液褪色,E、F和G中都无明显现象.反应后硫酸盐中金属显+2价.写A中发生反应的化学方程式_____________;
(3)若假设2正确,则可观察到:F管中_____________;G干燥管里_____________;
【实验反思】为了进一步探究金属M成分和气体组分,进行如下实验:
称取11.2g金属M放入装置A中,加入一定量的浓硫酸,反应结束后,B瓶里品红溶液褪色,金属没有剩余,拆下G并称重,G增重0.9g。
(4)为了观察溶液颜色,实验完毕后,需要稀释烧瓶里溶液.稀释烧瓶里溶液的操作方法_______;
(5)将稀释后的溶液分装甲、乙试管,向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去;所以可得到此条件下对金属M与浓硫酸反应的气体产物的探究假设 ________成立。
【答案】气体产物有SO2和H2 (1)将导气管插入盛有水的水槽中,微热烧瓶,若导气管冒气泡,停止加热有一段水柱上升 (2)M+2H2SO4(浓)MSO4+SO2↑+2H2O (3) 黑色粉末变成红色 白色粉末变为蓝色 (4) 先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌 (5)假设2
【解析】
试题分析:当金属过量时,且金属较活泼则生成的气体中可能含有氢气,所以假设2为:气体产物有SO2和H2 ;
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在H装置后面连上一根导管,然后将导气管插入盛有水的水槽中,微热烧瓶,若导气管冒气泡,停止加热有一段水柱上升,则说明装置的气密性良好;
(2)反应后硫酸盐中金属显+2价,类比铜与浓硫酸的反应,M与浓硫酸反应的化学方程式为:M+2H2SO4(浓)MSO4+SO2↑+2H2O;
(3)如果F管中黑色粉末变成红色、G中白色的无水硫酸铜变成蓝色,说明二氧化硫中混有氢气,从而证明假设2正确;
(4)可以类比稀释浓硫酸的方法进行操作,方法为:先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌;
(5)向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明金属M为Fe;G增重0.9g,0.9g为水的质量,则氢气的物质的量为:n(H2)=n(H2O)==0.05mol;1.2g铁的物质的量为:n(Fe)=
=0.2mol;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去,说明溶液中含有亚铁离子,烧瓶溶液中金属离子浓度相等,则铁离子和亚铁离子的物质的量相等,n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.1mol,根据电子守恒,生成二氧化硫的物质的量为:n(SO2)=
=0.20mol,铁与硫酸反应的化学方程式为:4Fe+9H2SO4(浓)
2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O,故假设2成立。
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