题目内容
【题目】铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学,为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白:
(方案一)
(实验方案)将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,测定剩余固体质量。
实验中发生反应的化学方程式是_____________________________。
(实验步骤)
(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V物质的量浓度为4.0 mol·L-1NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V≥_________mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(方案二)
(实验方案)将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体的体积。
(实验步骤)
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验:
你认为最简易的装置其连接顺序是A接(_____)( )接( )( )接( )(填接口字母,可不填满)。
(2)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差:稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气体积偏大;实验结束时,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_______________。
②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2mL,则产生氢气的体积为___mL。
③若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是______。
【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 97 偏高 E D G 使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下;滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 (V1-V2) 实验时的温度和压强
【解析】
方案一:铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气;
(1)镁的质量分数最小时,金属铝的质量最大,需要的氢氧化钠溶液最多,实际需要氢氧化钠溶液的体积应大于或等于最大值,据此计算;
(2)镁上会附着偏铝酸钠等物质,未洗涤导致测定的镁的质量偏大;
方案二:(1)装置的组装顺序:合金与水反应,用排水量气法测定氢气的体积,其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出,增大压强原理将水排出,量筒中水的体积就是生成氢气的体积,量筒内导管应伸入量筒底部;
(2)①保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差;
②滴定管的数值零刻度在上方,两次的体积之差为测定的氢气的体积(注意应保持干燥管与滴定管内液面等高),收集氢气后滴定管内液面上升,读数减小;
③气体受温度和压强的影响较大,若要确定气体的物质的量,必须知道实验时的温度和压强。
方案一:将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,镁不和NaOH溶液反应,铝发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%,则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.8g×97%=10.476 g,其物质的量是=0.388 mol,根据反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑知,需要n(NaOH)=n(Al)=0.388 mol,V(NaOH)==0.097 L=97 mL,故V(NaOH溶液)97mL;
(2)过滤后,金属镁的表面会沾有其他离子,如果没有洗涤,称量后的固体的质量将大于镁的实际质量,所测得镁的质量分数将偏高;
方案二:
(1)装置的组装顺序:合金与水反应,用排水量气法测定氢气的体积,其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出,利用增大压强原理将水排出,量筒中水的体积就是生成氢气的体积,量筒内导管应伸入量筒底部,故连接顺序为:(A)接(E)(D)接(G),(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度,F接口的导管太短);
(2)①装置中导管a的作用是:保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差;
②滴定管的数值零刻度在上方,两次的体积之差为测定的氢气的体积,收集氢气后滴定管内液面读数减小,所以测定氢气的体积为(V1-V2)mL;
③气体体积受温度和压强影响,因此若需确定产生氢气的量,还需知道实验时的温度和压强。
【题目】丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g)= 3CO2(g)+4H2O(l) △H1
②C(石墨,s)+O2(g)= CO2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式:___。
(2)煤制乙烯包括合成气制备、合成气制甲醇、甲醇分解三步,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在高温下能自发进行,则该反应的___(填选项)。
a.△H>0 △S>0 b.△H>0 △S<0
c.△H<0 △S>0 d.△H>0 △S<0
②用合成气制备甲醇的反应为:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表;
编号 | 条件控制 | CO(g)/moL | H2(g)/moL | CH3OH(g)/moL |
A | 维持恒容 | 0.2 | 0.4 | 0 |
B | 维持恒容 | 0.1 | 0.2 | 0.1 |
C | 维持恒容 | 0.4 | 0.8 | 0 |
D | 维持恒压 | 0.4 | 0.8 | 0 |
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的关系是___(用字母表示)。
(3)在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H/span>2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+ 6H2(g) C2H4(g)+ 4H2O(g)△H。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
①此反应的平衡常数表达式K=___,P点对应温度下,K的值为___。
②该反应的△H___0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是___。
③氢碳比:X___2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)___P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。