题目内容
某研究性学习小组在网上收集到如下信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
【实验】将燃烧的钠迅速伸入到盛满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上黏附着白色物质。
【提出假设】
假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3。
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
【设计实验方案验证假设】 该小组对燃烧后的白色产物
进行如下探究:
实验方案 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
方案1 | 取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞试液 | 溶液变成红色 | 白色物质为Na2O |
方案2 | ①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液 | 出现白色沉淀 | |
| ②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液 | 无明显现象 |
【思考与交流】
(1)甲同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是 。
(2)乙同学认为方案2得到的结论正确,白色物质为 。
(3)通过方案1和方案2的实验,你认为上述三个假设中, 成立。你的理由是 。
(4)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为 。
(5)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意丙同学的观点?并简述理由: 。
(1)Na2CO3溶液也显碱性,会使酚酞试液变红
(2)Na2CO3
(3)假设2;方案2中②加酚酞试液无明显现象
(4)4Na+3CO22Na2CO3+C
(5)不同意,因为反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律)
解析
蓝铜矿主要含xCuCO3·yCu(OH)2,还含有少量Fe的化合物,工业上以蓝铜矿为原料制备Cu、CaCO3和CuSO4.5H2O。具体方法步骤如下:
已知:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ | |
pH | 氢氧化物开始沉淀 | 1.9 | 7.0 | 4.7 |
氢氧化物完全沉淀 | 3.2 | 9.0 | 6.7 |
(1)蓝铜矿的主要成分与焦炭高温条件可以生成铜、二氧化碳和水,写出该反应的化学方程式
。
(2)从下列所给试剂中选择:实验步骤中试剂①为 (填代号)。
a.KMnO4 b.K2Cr2O7 c.H2O2 d.氯水
(3)在溶液B中加入CuO的作用是调节溶液pH,则pH的范围为 。
(4)由溶液C获得CuSO4.5H2O,需要经过加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,加热蒸发至 时停止加热。
(5)制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通人(或加入)试剂②,则试剂②可以是
(填代号);
a.氨水 b.盐酸 c.水蒸气 d.NaOH溶液
如果不加人试剂②,则CaCl2溶液不能与CO2反应生成CaCO3,请依据难溶电解质的沉淀溶解平衡原理分析可能的原因 。
(6)为确定试剂①的用量,需测定溶液A中Fe2+的浓度。实验操作为:准确量取20.00mL 溶液A于锥形瓶中,用0.01200 mol/L的酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4标准溶液15.00 mL,则溶液A中Fe2+的浓度为 。
氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
生成氢氧化物沉淀的pH
| Mg(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀时 | 9.4 | 6.3 | 1.5 |
完全沉淀时 | 12.4 | 8.3 | 2.8 |
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加氨水调节溶液的PH范围为 。
(3)滤渣2 的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↓+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液是 (填字母)。
a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硫酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为(MgCO3,舍少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)通入O2氧化时,发生反应的离子方程式为____________________。
(2)滤渣2的成分是_________(填化学式)
(3)流程图中“操作步骤”为 、过滤等操作,得到MgSO4·7H2O晶体。对MgSO4·7H2O晶体直接加热 (填“能”或“不能”)得到无水MgSO4固体。
(4)长时间加热MgCO3悬浊液后生成Mg(OH)2,该反应的化学方程式为 。
(5)已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示:
pH | < 8.0 | 8.0 ~ 9.6 | > 9.6 |
颜色 | 黄色 | 绿色 | 蓝色 |
(6)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑; MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑;
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑。
①若在实验室中煅烧硫酸镁,需要的仪器除酒精灯、三脚架以外,还需要 。
A.蒸发皿 B.坩埚 C.泥三角 D.石棉网
②用下列实验装置检验煅烧产生的气体中含有SO2、CO2气体(加热装置略去,部分装置可以重复使用)。
正确的连接顺序是a→b→ (按接口连接)。B中盛放的试剂是 ,确定存在二氧化碳气体的实验现象是 。
由软锰矿制备高锰酸钾的主要反应如下:
熔融氧化 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O
加酸歧化 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
相关物质的溶解度(293K)见下表:
| K2CO3 | KHCO3 | K2SO4 | KMnO4 |
溶解度/g | 111 | 33.7 | 11.1 | 6.34 |
a.表面皿 b.蒸发皿 c.铁坩埚 d.泥三角
(2)加酸时不宜用硫酸的原因是 ;不宜用盐酸的原因是 。
(3)采用电解法也可以实现K2MnO4的转化,2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑。与原方法相比,电解法的优势为 。
(4)草酸钠滴定法分析高锰酸钾纯度步骤如下:
Ⅰ 称取0.80 g左右的高锰酸钾产品,配成50 mL溶液。
Ⅱ 准确称取0.2014 g左右已烘干的Na2C2O4,置于锥形瓶中,加入少量蒸馏水使其溶解,再加入少量硫酸酸化。
Ⅲ 将瓶中溶液加热到75~80 ℃,趁热用Ⅰ中配制的高锰酸钾溶液滴定至终点。记录消耗高锰酸钾溶液的体积,计算得出产品纯度。
①滴定过程中反应的离子方程式为 。
②达到滴定终点的标志为 。
③加热温度大于90℃,部分草酸发生分解,会导致测得产品纯度 。(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
④将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合,测得反应液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图,其原因可能为 。