题目内容
【题目】某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
物质 | BaSO4 | BaCO3 | AgI | AgCl | |
溶解度/g(20℃) | 2.4×10-4 | 1.4×10-3 | 3.0×10-7 | 1.5×10-4 |
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化
实验操作:
试剂A | 试剂B | 试剂C | 加入盐酸后的现象 | |
实验Ⅰ | BaCl2 | Na2CO3 | Na2SO4 | …… |
实验Ⅱ | Na2SO4 | Na2CO3 | 有少量气泡产生,沉淀部分溶解 |
① 实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,______。
② 实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是______。
③ 实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:______。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:
实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。
装置 | 步骤 | 电压表读数 | |
ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K | a | ||
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全 | b | ||
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl (s) | c | ||
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量NaCl(s) | a |
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
① 实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是______(填序号)。
a. AgNO3溶液 b. NaCl溶液 c. KI溶液
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是______。
③ 结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:______。
④ 实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是______。
(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出结论: ______。
【答案】沉淀不溶解或无明显现象 BaCO3 + 2H+ === Ba2+ + CO2↑+ H2O BaSO4在溶液中存在BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动 b 2I- - 2e- === I2 由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱 实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,则c>b说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI + Cl-
AgCl + I- 溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现
【解析】
①因为BaCO3能溶于盐酸,放出CO2气体,BaSO4不溶于盐酸,所以实验Ⅰ说明全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象。答案:沉淀不溶解或无明显现象。
② 实验Ⅱ是BaCl2中加入Na2SO4和Na2CO3产生BaSO4和BaCO3,再加入稀盐酸有少量气泡产生,沉淀部分溶解,是BaCO3和盐酸发生反应产生此现象,所以反应的离子方程式为:BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O。答案:BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O。
③ 由实验Ⅱ知A溶液为3滴0.1mol/LBaCl2,B为2mL0.1mol/L的Na2SO4溶液,根据Ba2++ SO42-= BaSO4,所以溶液中存在着BaSO4 (s)
Ba2+(aq)+ SO42-(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动。所以BaSO4沉淀也可以转化为BaCO3沉淀。答案:BaSO4在溶液中存在BaSO4(s)
Ba2+(aq)+ SO42-(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动。
(2)①甲溶液可以是NaCl溶液,滴入少量的AgNO3溶液后产生白色沉淀,再滴入KI溶液有黄色沉淀产生。说明有AgCl转化为AgI。故答案为:b。
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中为0.01mol/L的KI溶液,A中为0.1mol/L的AgNO3溶液,Ag+具有氧化性,作原电池的正极,I—具有还原性,作原电池的负极,所以B中石墨上的电极反应式是2I- - 2e- = I2。答案:2I- - 2e- = I2。
③ 由于AgI的溶解度小于AgCl,B中加入AgNO3溶液后,产生了AgI沉淀,使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验Ⅳ中b<a。答案:由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱 。
④虽然AgI的溶解度小于AgCl,但实验Ⅳ中加入了NaCl(s),原电池的电压c>b,说明c(Cl-)的浓度增大,说明发生了AgI + Cl- AgCl + I-反应,平衡向右移动,c(I-)增大。答案:实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,则c>b说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI + Cl-
AgCl + I- 。
(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现。答案:溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现。
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【题目】
(一) 现代铝的精炼研究方向是减低能耗。如图 :室温下通过电解在阴极沉积纯铝,A1Br3 在苯(简写 ArH)中可以生成[A12Br5ArH]+和 Br-。
(1)阳极的材料________;
(2)写出阴极沉积铝的电极方程式__________________________________________;
(二)邻硝基苯甲酸是重要的医院中间体,最新合成方法是邻硝基甲苯和高锰酸钾在相转移催化剂季铵盐(Q+X-)氧化、酸化合成,其原理如下:
相转移催化原理如下:
有关物质的物理性质如下表:
物质 | 邻硝基苯甲酸 | 高锰酸钾 | 苄基三乙基氯化铵(C6H5-CH2CH2)N(C2H5)3Cl | 聚乙二醇 | 四丁基溴化铵(C4H9)4NBr | NH4Cl |
水 | 难溶 | 易溶 | 可溶 | 任意比互溶溶 | 可溶 | 易溶 |
有机物 | 易溶 | 难溶 | 易溶 | 易溶 | 易溶 | 难溶 |
下列说法不合理的是________;
A.相转移催化剂作用主要决定于 Q+的物理化学性质
B.反应中为了防止温度剧烈升高,投料应该分批加入
C.Q+X-是通过增大反应接触面积提高反应速率
D.增大压强可以提高邻硝基甲苯氧化的反应限度
E.工业使用季铵盐(Q+X-)可以提高邻硝基苯甲酸产率
(2)四丁基溴化铵(C4H9)4NBr 萃取水中的高锰酸钾的方程式为:KMnO4(aq) +Q+X-(aq) →Q+ MnO4- (aq) +KX(aq),写出平衡常数 k 的表达式________________;设n(Q+X-):n(邻硝基甲苯)=x,理论证明当 x=5%邻硝基甲酸产率 y 得到最大值,请画出 y 随 x 变化的示意图________________ 。
(3)实验表明,当温度 100℃、反应时间 2.5h,n(KMnO4): n(邻硝基甲苯)=3:1,催化剂用量相同,Q+X-反应的催化效果如下:
相转移催化剂 | 苄基三乙基氯化铵 (C6H5-CH2CH2) N(C2H5)3Cl | 聚乙二醇 | 四丁基溴化铵 (C4H9)4NBr |
产率% | 46.7 | 20.0 | 53.1 |
苄基三乙基氯化铵比四丁基溴化铵催化效果差的原因_____________________________;工业生产不用聚乙二醇做催化剂的主要原因____________________________________ ;
(4)(C4H9)4NBr 为催化剂,邻硝基甲苯和高锰酸钾反应,测得溶液酸碱性对产率、反应时间影响如图 ,下列推测合理的是________。
A.溶液碱性强产率降低是因为季铵盐发生水解反应
B.pH=2 高锰酸钾一定发生副反应
C.选择 pH=7、适当升温可以提高产率
D.工业可以选择浓硝酸替代高锰酸钾做氧化剂,减缓对设备的腐蚀