Question

Ⅰ某化学活动小组设计如下图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与干燥Na₂CO₃ 固体反应得到的固体物质的成分。

已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中固体含有NaHCO₃ ，且含氯的盐只有一种。现对C的成分进行猜想和探究。

（1）提出合理猜想：若已知C中有0.1molCl₂恰好和10.6克Na₂CO₃固体完全反应。则C中有Cl₂参与反应的化学方程式可能                                                                。

（2）①提出合理假设。

假设1：存在两种成分：NaHCO₃和                   ；

假设2：存在三种成分：NaHCO₃和                、                  。

②设计合理方案对C固体中的未知成分进行探究。请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。

限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、Ba(OH)₂溶液、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量C中固体样品于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡至固体完全溶解，然后将所得溶液分装A、B两支试管中。
步骤2：
步骤3：

Ⅱ探究铁矿石中铁的含量将2. 25g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe^2＋的待测液250 mL，利用反应 6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O 对铁矿石中铁元素的含量进行测定。

①现有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管，要配制0.0150 mol/L K₂Cr₂O₇溶液100mL，还需要的玻璃仪器是           。

②取25mL待测液进行滴定，平均消耗 K₂Cr₂O₇溶液体积为25.00 mL，则铁矿石中铁元素的百分含量是（Fe的相对原子质量为56）       。

③在本实验的滴定过程中，下列操作会使测定结果偏小的是       （填写序号）。

a．未用标准K₂Cr₂O₇溶液润洗滴定管

b．锥形瓶中加入待测溶液后，再加少量水

c．锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动，有少量液体溅出

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃+2NaCl＋Cl₂O （2分）

（2）假设一：NaCl             （1分）

假设二：NaCl、 Na₂CO₃    （1分）

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量C中固体样品于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡至固体完全溶解，然后将所得溶液分装A、B两支试管中。
步骤2：向A试管中滴加足量BaCl2溶液（1分）	若无明显现象，则C固体中不含Na2CO3（1分）若溶液变浑浊，则C固体中含Na2CO3（1分）
步骤3：向B试管中滴加足量稀硝酸，再加适量 AgNO3溶液（1分）	若无明显现象，则C固体中不含NaCl（1分）若溶液变浑浊，则C固体中含NaCl（1分）

 

Ⅱ①100mL容量瓶（2分）  ②56%（2分）  ③c（2分）

【解析】

试题分析：解：（1）C中有0.1mol Cl₂参加反应。装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，若假设一成立，反应为Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依据氧化还原反应电子守恒计算判断氯元素化合价为+1价：可推知C中反应生成的含氯氧化物为Cl₂O；反应的化学方程式为：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O。

（2）在装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体（含氯氧化物）。C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃。

假设存在两种成分，为NaHCO₃和NaCl；

假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃。

步骤2中向A试管中滴加适量BaCl₂溶液，是检验产物中是否有Na₂CO₃，回答该小题时要结合最后的结论，a应为证明固体中不含Na₂CO₃，b应为证明固体中含Na₂CO₃，不能颠倒，步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；

假设一：存在NaHCO₃和NaCl；

假设二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃；

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中。	无明显现象
步骤2：向A试管中滴加BaCl2溶液	a．若无明显现象，证明固体中不含Na2CO3 b．若溶液变浑浊，证明固体中含Na2CO3
步骤3：向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl

 

Ⅱ①配制溶液的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管以外，还需要容量瓶，因为题中需要配制的是100ml的标准液，所以应该选用100ml的容量瓶。

②铁矿石中的铁元素全部转化为了二价铁，并且由K₂Cr₂O₇溶液滴定，所以由方程式可计算：

6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O

6   ： 1

n(Fe^2＋)  = 6 n(Cr₂O₇^2－) =6×0.0150 mol/L×25.00 mL ×10^-3=2.25×10^-3mol

又每次滴定只取25ml，所以n(Fe^2＋)总=2.25×10^-2mol，所以w（Fe）=[n(Fe)×M/m_总] ×100%=2.25×10^-2mol×56g/mol÷2.23g×100%=56%，所以铁矿石中铁元素的百分含量是56%。

③a未用标准K₂Cr₂O₇溶液润洗滴定管，会导致残留滴定管的水稀释标准液，这样导致标准液浓度减小，消耗体积增大，所以根据n=c×V可知若V偏大，则计算中n偏大，导致测定结果偏大；

b锥形瓶中是盛装待测液的，只要取得待测无误，锥形瓶中加水稀释不影响实验结果；

c若滴定时抖动过于剧烈，锥形瓶外溅有液体，则待测液损失，需要的标准液减少，则使得滴定结果偏小，故选c。

考点：本题考查的是实验探究和氧化还原滴定。