题目内容
【题目】为验证氧化性:Cl2 > Fe3+ >SO2,某化学研究性学习小组用图所示装置进行实验(夹持仪器和A中的加热装置已略,气密性已经检验完毕):
Ⅰ.打开弹簧夹K1—K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1,K3,K4。
Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,夹紧弹簧夹K2。
Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的阳离子。
Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后夹紧弹簧夹K3。
Ⅵ.更新试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。
回答下列问题:
(1)过程Ⅰ的目的是________。
(2)棉花中浸润的溶液为________,作用是_____________。
(3)导致步骤Ⅲ中溶液变黄的离子反应是____,用_____,(写试剂化学式)检验氧化产物,现象是____。
(4)能说明氧化性Fe3+>SO2的离子方程式是________。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,他们的检测结果一定能够证明氧化性:Cl2> Fe3+>SO2的是__(填“甲”“乙”“丙”)。
【答案】赶走装置内的空气,避免空气中的氧气影响实验 氢氧化钠溶液 吸收反应中多余的氯气、二氧化硫气体,防止污染空气 2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl- KSCN溶液 红色 2Fe3++SO2 +2H2O === 2Fe2++SO42-+4H+ 乙、丙
【解析】
将装置内的空气排出,避免空气中氧气干扰实验,实验室制得的氯气先通入到氯化亚铁溶液中,溶液变黄,用KSCN溶液验证是否生成了铁离子,关闭氯气,再利用生成的二氧化硫通入到B溶液中,检验B中的离子。
⑴打开弹簧夹,通入一段时间氮气,目的是赶走装置内的空气,避免空气中的氧气影响实验,
故答案为赶走装置内的空气,避免空气中的氧气影响实验;
⑵棉花上的溶液主要是吸收反应中多余的氯气、二氧化硫气体,防止污染空气,因此棉花应该浸润的为氢氧化钠溶液,
故答案为氢氧化钠溶液;吸收反应中多余的氯气、二氧化硫气体,防止污染空气;
⑶氯气具有强氧化性,能够把氯化亚铁氧化为氯化铁,含有铁离子溶液显黄色,离子反应是:2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl-;氧化产物中含有铁离子,可以用硫氰化钾溶液进行检验,如果溶液变为红色,证明有铁离子生成。
故答案为2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl-;KSCN溶液;红色;
⑷铁离子在酸性条件下把二氧化硫氧化为硫酸根离子,本身还原为亚铁离子,可以说明氧化性Fe3+> SO2;离子方程式为:2Fe3++SO2 +2H2O === 2Fe2++SO42-+4H+;
故答案为2Fe3++SO2 +2H2O === 2Fe2++SO42-+4H+;
⑸甲选项,第一次有铁离子无亚铁离子,则氯气氧化性大于铁离子;甲中第二次含有硫酸根,可能是过量的氯气把二氧化硫氧化为硫酸根,不一定是铁离子把二氧化硫氧化所致,故甲错误;
乙选项,第一次既有铁离子又有亚铁离子,说明氯气不足,氯气氧化性大于铁离子;乙中第二次含有硫酸根,说明发生了二氧化硫与铁离子的反应,氧化性铁离子大于二氧化硫,因此可以证明氧化性:Cl2> Fe3+>SO2,故乙正确;
丙选项,第一次有铁离子无亚铁离子,则氯气氧化性大于铁离子;第二次有亚铁离子,说明发生了二氧化硫与铁离子的反应,则氧化性铁离子大于二氧化硫,因此可以证明氧化性:Cl2> Fe3+>SO2,故丙正确;
综上所述,答案为乙、丙。
【题目】芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而环上的支链不论长短,在强烈氧化时,最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸 。反应原理:
+2KMnO4 +KOH+2MnO2 +H2O
+HCl+KCl
反应试剂、产物的物理常数:
名称 | 相对分 子质量 | 性状 | 熔点 | 沸点 | 密度 | 溶解度 | ||
水 | 乙醇 | 乙醚 | ||||||
甲苯 | 92 | 无色液体易燃易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8669 | 不溶 | 易溶 | 易溶 |
苯甲酸 | 122 | 白色片状或针状晶体 | 122.4 | 248 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 | 易溶 |
主要实验装置和流程如下:
下图回流搅拌装置
下图抽滤装置
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在90℃时, 反应一段时间,再停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
(1)无色液体A的结构简式为___________。操作Ⅱ为__________。
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢钾的目的是______。
(3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是__________。
A.抽滤可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀
B.安装电动搅拌器时,搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C.回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D.冷凝管中水的流向是下进上出
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入__________,分液,水层再加入__________,然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸。
(5)纯度测定:称取1.220g产品,配成100ml溶液,取其中25.00ml溶液,进行滴定 ,消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为______________。