题目内容
【题目】实验室按照图1所示装置制备氯酸钾、氯水并进行有关探究实验。
Ⅰ实验一 制取氯酸钾和氯水
(1)A中发生反应的化学方程式是_____________。
(2)制备KClO3需在70℃~80℃进行,写出制备KClO3的离子方程式______。
(3)装置C的作用是_____ 。
(4)KCl 和KClO3的溶解度如图2所示。反应结束后,将装置B中的溶液放到冰水浴中, 20秒后会析出较多晶体X。这样做是因为________(选填a、b、c):
a. KClO3溶解度受温度影响较大而KCl溶解度受温度影响较小
b. 0℃时,KClO3溶解度比KCl小
c. 溶液中的溶质主要是KClO3
所以在冷却过程中晶体X会沉淀析出,X的化学式是_______。
(5)上一步操作会不可避免地使另一种物质同时析出,因此要获得较纯净的X,需要进行的具体的操作步骤是_________________。
Ⅱ实验二 氯酸钾性质研究
(6)在不同条件下KClO3可将KI氧化为不同的产物。该小组设计了如下实验,研究反应条件对反应产物的影响(实验在室温下进行):
0.20 mol·L KI/ mL | KClO3(s) /g | 6.0 mol·L-1 H2SO4/ mL | 蒸馏水/ mL | |
试管1 | 1.0 | 0.10 | 0 | 9.0 |
试管2 | 1.0 | 0.10 | 3.0 | 6.0 |
①该实验的实验目的是__。
②设计试管1实验的作用是_____。
③实验后发现,试管2中产生黄色溶液,该同学预测KI被氧化为I2。用离子方程式表示该同学的预测____________;请设计2种实验方案验证该预测正确(从加入试剂、现象、结论等方面描述)______________。
【答案】 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 3Cl2+6OH-
5Cl-+ClO
+3H2O 制备氯水 ab KClO3 将沉淀溶解于水,加热,冷却结晶,过滤洗涤,重复2-3次 研究H2SO4对该反应产物的影响 研究没有硫酸酸化时,该反应的产物 ClO3-+6I-+6H+=3I2+Cl-+3H2O 方案1:取反应后的溶液,加入淀粉溶液,溶液变蓝即说明产物为碘单质;方案2:取反应后的溶液,加入苯/四氯化碳溶液,振荡,溶液分层,上层/下层显紫色,即证明产生碘单质。
【解析】(1)A中反应为实验室制氯气:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制备氯酸钾是将氯气通入热水中,根据化合价升降的原理,一定有氯化钾生成,根据化合价升降相等和原子个数守恒,得到:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO
+3H2O。
(3)实验的目的是要得到氯水,所以C的作用是制备氯水。
(4)根据B中反应,得到的氯化钾一定高于氯酸钾,所以选项c错误。而氯酸钾之所以能从溶液中析出,一个是因为其溶液度相对较小,另外一个是因为其溶解度受温度的影响更明显。所以选项a、选项b正确。洗出的是KClO3晶体。
(5)实际得到的一定是氯酸钾和氯化钾的混合物,提纯氯酸钾的方法就是重结晶,所以将重结晶的操作叙述一下即可。
(6)①实验1和实验2的区别在于是不加入了硫酸,所以实验的目的是:探究H2SO4对该反应产物的影响。
②实验1没有加入硫酸,所以是研究不添加硫酸时,该反应的产物。
③KI被氯酸钾氧化为单质碘,氯酸钾被还原得到氯化钾,实验②添加了硫酸,所以反应物可以添加氢离子,方程式为:ClO3-+6I-+6H+=3I2+Cl-+3H2O。为了证实有单质碘的生成,可以选择用淀粉溶液检验或者有机溶剂萃取后根据有机层的颜色变化检验。
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【题目】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,在CO2中通入H2,二者可发生以下两个平行反应:
反应Ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
某实验室控制一定的CO2和H2初始投料比,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
反应序号 | T/K | 催化剂 | CO2转化率/% | 甲醇选择性/% |
① | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
② | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 10.9 | 72.7 |
③ | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
④ | 553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 71.6 |
(1)CO2的电子式是_____________。
(2)反应Ⅰ的平衡常数表达式是K=______。
(3)对比①和③可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________;
对比①、②可发现,在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低, 而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________。
(4)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____。
a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂
b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂
c.低反应温度
d.投料比不变,增加反应物的浓度
e.增大CO2和H2的初始投料比
【题目】下列说法正确的是
A.氧化还原反应中可能只有一种元素的化合价发生变化
B.金属离子被还原一定得到金属单质
C.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性
D.在氧化还原反应中,氧化剂与还原剂不可能是同一种物质
【题目】某实验小组同学在探究Fe、Fe3+、Ag+相互间的反应时,设计了如下系列实验。已知: Ag+与SCN- 生成白色沉淀AgSCN。请按要求回答下列问题。
他们先向硝酸酸化的0.05mol/L AgNO3溶液(pH≈2) 中加入稍过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色; 经检验未生成其他含氮物质.
(1)由“黑色固体”,甲猜测固体中含有Ag; 他取出少量黑色固体,洗涤后放入试管中,后续操作是_______,发现有白色沉淀产生。
(2)乙取上层清液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀。由此得出Fe与Ag+间发生的离子反应之一为___________。
(3)由“溶液呈黄色”,丙猜测溶液中有Fe3+; 而丁认为在铁粉稍过量充分反应后的溶液中不可能合有Fe3+,其理由是(用离子方程式表示):________。
丙为证实自己的猜测,取上层清液,滴加_______,溶液变红,同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号 | 取样时间/min | 现象 |
ⅰ | 3 | 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 |
ⅱ | 30 | 产生白色沉淀;较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀;较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅 |
①“白色沉淀”是_________。
②丙对Fe3+产生的原因分析:
因“未生成其他含氮物质”,故认为Fe2+不是被________氧化的。随后又提出了如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,与H+反应生成Fe3+;
假设b:Fe2+被O2氧化,而产生Fe3+;其对应的高子反应方程式为_________
假设c:__________氧化了Fe2+,而产生Fe3+
③丙为证实假设a、b不是主要原因,又补充了对比实验: 向硝酸酸化的(pH=2)_____中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液清加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。
④戊为证实上述假设c成立,设计了如右图所示装置:分别取此电池工作前与工作-段时间电源计指针回至“0”时左池中的溶液,同时分别滴加K3[FeCN)6]溶液,后者蓝色沉淀较少;左池再滴加X的浓溶液,指针又有偏转。则X为________溶液;该电池总反应的离子方程式为:__________。