题目内容
14.工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:[探究一]
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,一段时间后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是铁钉表面被氧化.
(2)另称取铁钉6.0g15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y.
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+,应先用d(选填序号).
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液c.浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,经适量操作后得干燥固体2.33g,由此推知气体Y中SO2的体积分数为66.7%.
[探究二]分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略).
(3)装置B中试剂的作用是检验二氧化硫是否除尽.
(4)丙同学认为气体Y中还含有Q的理由是发生反应C+2H2SO4(浓硫酸)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O.
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M,则M应该位于C(选填序号).
a.A之前 b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝.
(7)若要测定此336mL气体中H2的含量(标准状况下约有28mLH2),可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法?做出判断并说明理由否,用托盘天平无法称量D或E的差量.
分析 (1)常温条件下,铁与浓硫酸能产生钝化现象;
(2)根据亚铁离子的性质选取试剂,亚铁离子有还原性,可用强氧化性的物质检验,且必须有明显的实验现象;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,从而检验二氧化硫是否存在,空气中有水蒸汽会影响无水硫酸铜对水的检验;
(4)根据铁钉的成分分析,铁钉中的铁和碳在加热条件下都能与浓硫酸发生氧化还原反应;
(5)根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置;
(6)根据氢气的性质分析,氢气具有还原性,能还原黑色的氧化铜而生成水,水能使白色的无水硫酸铜变蓝;碱石灰能吸收二氧化碳;
(7)计算出氢气的物质的量及生成水的质量,然后根据中学阶段质量的称量选择托盘天平,分度值是0.1g进行判断.
解答 解:(1)铁钉放入冷硫酸中,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,
故答案为:铁钉表面被氧化;
(2)①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色,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,
故选d;
②SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生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)=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol;
SO2 ~BaSO4
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为:$\frac{0.01mol}{0.015mol}$=66.7%,
故答案为: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A中是否完全除去二氧化硫,
故答案为:检验二氧化硫是否除尽;
(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生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应方程式为C+2H2SO4(浓硫酸)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O,
所以气体二氧化硫还含有二氧化碳,
故答案为:发生反应C+2H2SO4(浓硫酸)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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,
故答案为:D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝;
(7)标况下28mL氢气的物质的量为:$\frac{0.028L}{22.4L/mol}$=0.00125mol,生成水的质量为:18g/mol×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,所以不能用通过托盘天平称量质量差的方法测量氢气含量,
故答案为:否,用托盘天平无法称量D或E的差量.
点评 本题考查了浓硫酸的性质、实验方案的设计与评价,题目难度中等,注意掌握性质实验方案设计的原则及评价方法,明确常见气体的性质及检验方法,(7)为易错点,需要通过计算进行判断.
A. | K+、Na +、SO42-、SO32- | B. | NH4+、Mg 2+、SO42-、Cl - | ||
C. | Na +、K +、HCO3-、Cl - | D. | K +、Na +、NO3-、CO32- |
NaBr+H2SO4→HBr+NaHSO4
CH3CH2OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O
化学兴趣小组根据实验原理设计如图的装置.根据题意完成下列填空:有关数据列表如下:
乙醇 | 溴乙烷 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/g•cm-3 | 0.8 | 1.4 |
沸点/℃ | 78.5 | 119.0 |
熔点/℃ | -130 | 38.4 |
a.烧杯 b.玻璃棒 c.量筒 d.容量瓶 e.滴定管
(2)将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中,试管A中的物质分为三层(如图所示),产物在第3层;
(3)用浓的硫酸进行实验,若试管A中获得的有机物呈棕黄色,除去其中杂质应加入d选填编号)然后再进行分液一步操作即可;
a.无水氯化钙 b.硝酸银溶液 c.四氯化碳 d.亚硫酸钠溶液
(4)实验过程中,同学发现仪器连接部分有漏气现象,老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口,其原因是:反应会产生Br2,腐蚀橡胶;
(5)假设最初取用的无水乙醇是57.5mL,最后得到的纯净的溴乙烷是52.0mL,则溴乙烷的产率为66.8%.
A. | 煤的干馏和石油的分馏均属于化学变化 | |
B. | 14C可用于文物年代的鉴定,14C与12C互为同素异形体 | |
C. | 用油料作物生产的生物柴油成分与石油中提取的柴油成分相同 | |
D. | 葡萄糖注射液不能产生丁达尔效应现象,不属于胶体 |
A. | a点溶液A、B的物质的量浓度相等 | |
B. | 通常采用降温结晶的方法获得晶体B | |
C. | 用蒸发浓缩、趁热过滤从C的溶液中分离出晶体C | |
D. | 30℃时,A的饱和溶液的质量分数约为35% |