题目内容
【题目】三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料。实验室制备BCl3的原理B2O3+3C+3Cl2 =2BCl3+3CO,某实验小组利用干燥的氯气和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。已知:BCl3的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,遇水水解生成H3BO3和HCl,请回答下列问题:
(实验Ⅰ)制备BCl3并验证产物CO
(1)该实验装置中合理的连接顺序为G→_____→_____→_____→____→F→D→I。其中装置E的作用是___________________________。
(2)装置J中反应的化学方程式为____________________________________。
(实验Ⅱ)产品中氯含量的测定
①准确称取少许m克产品,置于蒸馏水中完全水解,并配成100mL溶液。
②取10.00mL溶液于锥形瓶中
③加入V1mL浓度为C1 mol/LAgNO3溶液使氯离子完全沉淀;向其中加入少许硝基苯用力摇动。
④以硝酸铁为指示剂,用C2 mol/L KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液。发生反应:Ag+ +SCN- =AgSCN↓。
⑤重复步骤②~④二次,达到滴定终点时用去KSCN溶液的平均体积为V2 mL。
已知: Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN) 。
(3)步骤④中达到滴定终点的现象为__________________。
(4)实验过程中加入硝基苯的目的是___________________。
(5)产品中氯元素的质量分数为_________________%。
(6)下列操作,可能引起测得产品中氯含量偏高是__________。
A.步骤③中未加硝基苯
B.步骤①中配制100mL溶液时,定容时俯视刻度线
C.用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡
D.滴定剩余AgNO3溶液时,KSCN溶液滴到锥形瓶外面一滴
【答案】E H J H 将BCl3冷凝为液态分离出来 2NaOH+Cl2 =NaCl+NaClO+H2O 覆盖AgCl,滴入最后一滴KSCN溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色 防止滴定时AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀,使滴定终点不准确 B
【解析】
Ⅰ.用氯气与B2O3、C反应生成三氯化硼和CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置E,在E和J之间接上H装置,用于吸水,生成的CO干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,据此答题。
II.(3)根据Fe3+、SCN-反应产生血红色物质判断滴定终点;
(4)硝基苯是液态有机物,密度比水大,可以覆盖在AgCl上,防止AgCl发生沉淀溶解;
(5)根据n(Ag+)=n(Cl-)+n(SCN-),可计算出溶液中10.00mL溶液中含有的n(Cl-),然后计算mg即100mL中含有的n(Cl-)及质量,从而计算出其质量分数;根据c=进行误差分析。
I.(1)用氯气与B2O3、C反应生成三氯化硼和CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置E,在E和J之间接上H装置,用于吸水,生成的CO经干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,据上面的分析可知,依次连接的合理顺序为G→E→H→J→H→F→D→I,故答案为:E、H、J、H;反应产生的BCl3为气态,用冰水冷却降温变为液态,便于与未反应的氯气分离开来,所以其中装置E的作用是将BCl3冷凝为液态分离出来;
(2)中装置J中Cl2与NaOH溶液发生歧化反应,产生NaCl、NaClO、H2O,根据电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式为2NaOH+Cl2 =NaCl+NaClO+H2O;
II.(3)向该物质中加入AgNO3溶液,发生反应:Ag++Cl-=AgCl↓,为了使溶液中的Cl-沉淀完全,加入过量的AgNO3溶液,然后以硝酸铁为指示剂,若溶液中Cl-沉淀完全,用C2 mol/L KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液。会发生反应:Ag+ +SCN- =AgSCN↓,溶液变为血红色,所以滴定终点现象为滴入最后一滴KSCN溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色;
(4)硝基苯是液态有机物,密度比水大,加入硝基苯就可以覆盖在反应产生AgCl沉淀上,防止滴定时AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀,使滴定终点不准确;
(5)根据离子反应可知n(Ag+)=n(Cl-)+n(SCN-),则10.00mL中含有n(Cl-)=n(Ag+)-n(SCN-)=C1 mol/L×V1×10-3L/mL –C2mol/L×V2 mL×10-3L/mL=(C1V1-C2V2)×10-3mol;则mg中含有Cl-元素的质量为m= (C1V1-C2V2)×10-3mol××35.5g/mol,则产品中氯元素的质量分数为=;
A.步骤③中未加硝基苯,会使一部分AgCl转化为AgSCN,导致n(SCN-)增大,根据关系式n(Ag+)=n(Cl-)+n(SCN-)可知样品中含有n(Cl-)偏小,A错误;
B.步骤①中配制100mL溶液时,定容时俯视刻度线,则使c(Cl-)偏大,等体积时含有的n(Cl-)偏大,B正确;
C.用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡,V(标)偏大,则导致样品在Cl-含量偏低,C错误;
D.滴定剩余AgNO3溶液时,KSCN溶液滴到锥形瓶外面一滴,V(标)偏大,则导致样品在Cl-含量偏低,D错误;
故合理选项是B。
【题目】根据下列实验操作和现象能得出相应结论的是( )
选项 | 实验操作 | 现象 | 结论 |
A | SO2缓慢通入滴有酚酞的NaOH溶液中 | 溶液红色褪去 | SO2具有漂白性 |
B | 将充满NO2的密闭玻璃球浸泡在热水中 | 气体红棕色加深 | 2NO2(g) N2O4(g)为放热反应 |
C | 某黄色溶液X中加入淀粉-KI溶液 | 溶液变成蓝色 | 溶液X中含有Br2 |
D | 无水乙醇中加入浓硫酸,加热,产生的气体Y通入酸性KMnO4溶液 | 溶液紫色褪去 | 气体Y中含有乙烯 |
A. AB. BC. CD. D