题目内容
【题目】工业上用木炭粉和水蒸气在高温条件下反应制取H2,同时生成CO2。某学习小组在实 验室中模拟H2的工业生产过程并测定其产率,实验装置如下所示。
(1)仪器a的名称为_______________。仪器b的作用为____________________________。
(2)实验步骤:连接好装置,检查装置的气密性;______________________(按顺序填入下列步骤的序号)。
①向装置A、B、C、D中分别加入相应试剂,打开活塞K,通入一段时间N2。
②加热装置B处硬质玻璃管。
③关闭活塞K,连接盛有适量水的量气管。
④点燃装置A处酒精灯。
⑤待装置B处木炭粉完全反应后,停止加热。
(3)装置B处硬质玻璃管中发生的所有反应的化学方程式为______________________。
(4)读取B气管读数时,应注意的事项为冷却至室温、___________、视线与凹液面最低点相切;若仰视读取初始读数,则导致所测气体的体积___________(填“偏大”或“偏小”)。
(5)实验后所域取的气体体积为V2 mL标准状况);取装置C中液体,加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤,将滤液和洗涤液合并,以甲基橙为指示剂,用0.1000molL-1的盐酸标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液的体积为V3mL。
①达到滴定终点时的现象为____________________________________________。
②H2的产率为______________________(列出代数式即可)。
③还可通过___________,得出装置C中所吸收产物的物质的量。
(6)从安全角度考虑,该实验装置的缺陷为_________________________________。
【答案】酒精喷灯 平衡压强、检查装置是否存在堵塞 ①③②④⑤ C+H2O(g)CO+H2、C+2H2O(g)
CO2+2H2 调整量气管至左右液面相平 偏大 当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
测定洗净后干燥的BaCO3的质量 缺少防倒吸装置
【解析】
模拟H2的工业生产过程,木炭和水蒸气反应,A装置提供水蒸气,到B中与木炭反应生成二氧化碳和氢气,C中NaOH溶液吸收CO2,D装置干燥,E排水量氢气,由于测产率。
(1)由装置图知仪器a的名称为酒精喷灯。玻璃导管b与内外气压相通,可平衡压强,并检查装置是否存在堵塞。答案为酒精喷灯平衡压强、检查装置是否存在堵塞;
(2)根据实验目的和实验原理,连接好装置,检查装置的气密性后,应进行的操作为向装置A、B、C、D中分别加入相应的试剂,打开活塞K,通入一段时间N2以排尽装置中的空气;再关闭活塞K,连接盛有适量水的量气管;点燃装置B处酒精喷灯预热木炭粉,以防止水蒸气进入硬质玻璃管后冷凝,使木炭粉潮湿不易与水蒸气反应;然后点燃装置A处酒精灯,提供水蒸气;待装置B处木炭粉完全反应后,停止加热,故正确的实验步骤为①③②④⑤。答案为①③②④⑤;
(3)装置B处硬质玻璃管中可能发生C与水蒸气在高温条件下生成CO、H2的反应和C与水蒸气在高温条件下生成CO2、H2的反应,其化学方程式分别为C+H2O(g)CO+H2、C+2H2O(g)
CO2+2H2。
(4)读取量气管读数时,应注意的事项为冷却至室温、调整量气管至左右液面相平、平视读数。若仰视读取初始读数,则读数偏大,导致所测气体的体积偏大。答案为调整量气管至左右液面相平 偏大;
(5)①甲基橙的变色范围为3.14.4,故达到滴定终点时的现象为当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。答案为当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色;
②根据信息知,反应生成的n(CO2)=(V1×l0-3 L×0.1000molL-l-V3×10-3L×0.1000molL-1)/2=mol;mg木炭粉中所含n(C)=
mol;由碳原子守恒知,所测混合气体中N(CO)=[
]mol=
mol;由化学方程式C+2H2O(g)
CO2+2H2,计算得H2的理论产量为(
×2)mol=
mol,则H2的产率为
;
③通过测定洗净后干燥的BaCO3的质量,可得出生成 的CO2的质量,进一步计算出H2的产率。答案为测定洗净后干燥的BaCO3的质量;
()装置受热不均匀或装置内气体压强减小时,容易引起倒吸。答案为缺少防倒吸装置。
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