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我国规定:室内甲醛含量不得超过8×10-5mg/L.某研究性学习小组利用KMnO4和H2SO4的混和液测定居室内空气中甲醛的含量.
【实验原理】
KMnO4和H2SO4的混和液与甲醛的反应方程式为:4KMnO4+5CH2O+6H2SO4=4MnSO4+2K2SO4+5X↑+11H2O
①其中X的化学式为
②随着甲醛的不断通入,溶液的PH
③随着甲醛的不断通入,溶液的紫红色不断褪去,到刚好变为无色时,通入的甲醛与混和液中的KMnO4恰好完全反应;此时只要知道原混和液质量以及其中
【实验装置】如图1;
【实验步骤】
④检查该装置气密性的方法之一是:打开 a 和b,拨出双孔塞,向集气瓶中加蒸馏水至浸没左导管口约2cm,塞上双孔塞,再关闭
⑤若装置气密,则加混和液前
⑥向集气瓶中加入5.00g 混和液(其中KMnO4的质量分数为1.58×10-4),再向其中加适量蒸馏水,扩大液体的量以利吸收甲醛.
⑦先打开
【数据处理】
⑧若实验中,当第250次将气体压送到洗气瓶中时,溶液的红色刚好褪去,则该居室内空气中甲醛含量
己知:KMnO4、CH2O的相对分子质量依次为158、30;1g=1000mg;1L=1000mL
计算过程:
4KMnO4 +5CH2O+6H2SO4 =4MnSO4+2K2SO4+5CO2↑+11H2O
4×158 5×30
5.00g×1.58×10-4x
4×158 |
5.00g×1.58×10-4 |
5×30 |
x |
因为每次用注射器抽取100mL室内空气,第250次恰好反应,则通入的空气体积为:100ml×250=25000mL=25L,所以该居室内空气中甲醛的含量
1.875×10-4g |
25L |
4KMnO4 +5CH2O+6H2SO4 =4MnSO4+2K2SO4+5CO2↑+11H2O
4×158 5×30
5.00g×1.58×10-4x
4×158 |
5.00g×1.58×10-4 |
5×30 |
x |
因为每次用注射器抽取100mL室内空气,第250次恰好反应,则通入的空气体积为:100ml×250=25000mL=25L,所以该居室内空气中甲醛的含量
1.875×10-4g |
25L |
【误差分析】
⑨某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时,所测得的数值比实际含量低,你认为其可能的原因是(假设溶液配制、量取过程均无错误):
【交流讨论】
⑩实验后的交流中,有小组成员认为:可将插入混和溶液的管子下端改成具有多孔的球泡(如图2),有利于提高实验的准确度,其理由是
(1)方案一:测定稀H2SO4与NaOH 溶夜混合前后的pH(20℃).测定某NaOH 溶夜的pH,pH
结论:稀H2SO4 与NaOH 溶液发生了化学反应,并且
(2)为了进一步获取稀H2SO4 与NaOH 溶液确实发生了化学反应的证据,依据中和反应是放热反应,H2SO4 与NaOH反应是
(3)方案二:利用酸碱指示剂.回忆课堂上你和老师共同完成的酸、碱反应的实验探究,并依照下列要求进行实验的设计与分析:
①请你依据如图所示设计一个酸和碱反应的探究实验.
表1 探究实验
实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
a.向烧杯中加入10ml 氢氧化钠溶液,并滴入几滴酚酞溶液; b.再用滴管慢慢滴入稀硫酸,并不断搅拌 |
a.溶液颜色 变红色 变红色 ;b.不断搅拌溶液至溶液 颜色恰好变成 无色 无色 为止. |
酸和碱发生了中和反应, 该反应属四种基本反应 类型中的 复分解反应 复分解反应 反应. |
表2 探究实验
实验方案 | 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
方案一 | 取样,滴入适量的氯化钡溶液 | 出现白色沉淀 | 硫酸过量 |
方案二 | 取样,滴入几滴无色酚酞溶液 | 酚酞溶液不变色 | 酸、碱恰好反应 |
方案三 | 取样,滴入几滴紫色石蕊溶液 | 溶液变红 | 硫酸过量 |
[提出问题]盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口的白色粉末究竟是什么物质?
[查阅资料](1)已知玻璃的主要成分是二氧化硅(Si02),它具能与CO2、SO2相似的化学性质,与氢氧化钠反应产生的硅酸钠(Na2SiO3)和水,硅酸钠也是一种白色固体,俗称“水玻璃”,它是一种凝胶,能将玻璃粘结在一起;
(2)硅酸钠和盐酸或硫酸能发生复分解反应,产生的硅酸(H2SiO3)是一种白色难溶解于水的固体.
[成分分析]同学们依据所学的化学知识结合从资料中获取的信息,对这种白色粉末的成分作了如下猜想:
①小军可能是Na2CO3和Na2SiO3的混合物;
②小红可能是NaOH、Na2CO3和Na2SiO3的混合物.
[实验验证]为了验证猜想,小红同学取少量上述白色粉末并完全溶于水,用pH试纸测得溶液的pH大于7,继续向溶液中滴加稀盐酸至过量,发现有气体生成,同时还有白色沉淀出现.由此小红认为自己的猜想成立.
(1)写出下列有关化学反应的化学方程式:
①二氧化硅(Si02)和氢氧化钠溶液的反应
②小红的实验中,白色沉淀形成的化学反应
[问题解答]
(2)实验室里不同化学试剂的保存方法不尽相同.现有①NaOH溶液、②硝酸银溶液、③大理石、④白磷、⑤稀硫酸等5种药品可分别保存在下列各试剂瓶中,请把NaOH溶液和硝酸银溶液的序号填写在各试剂瓶下面的括号内:
A | B | C | D | E |
( ) | ( ) | ( ) | ( ) | ( ) |
[含量测定]在老师的指导下,同学们设计了实验并通过实验证明小军的猜想成立.为进一步确定白色粉末中碳酸钠的质量分数,他们设计了如下2种不同的实验方案:
方案一:气体分析法--取2.5g白色粉末样品,放入锥形瓶(见下图),加入足量的盐酸充分反应,气体最后通入氢氧化钠溶液(假设气体全部被氢氧化钠吸收,忽略系统内空气中CO2的影响),两次称量盛氢氧化钠溶液的洗气瓶的质量,得前后两次质量差为0.90g.
[实验讨论]
①向锥形瓶加入白色粉末样品前,必须进行的操作是
②装置E的作用是
③用B中NaHCO3饱和溶液除去CO2中混有的少量HCl气体,B中的NaHCO3溶液能否换成石灰水?请判断并写出理由
④老师和同学们都认为:不能根据以上实验数据0.90g计算白色粉末中碳酸钠的质量分数,理由是
⑤为达到准确测定白色粉末样品中碳酸钠的质量分数的目的,应该加以改进,你认为改进方法是
方案二:沉淀分析法--另取一定量白色粉末的样品,按照下图所示的过程进行实验,测定产生的硅酸的质量以推算碳酸钠的质量分数.
(1)“操作1”的名称是
(2)确定盐酸是否适量的方法是
(3)若实验中所取样品的质量为3g,产生硅酸沉淀的质量为0.39g.计算该白色粉末中碳酸钠的质量分数.
[反思评价]导致测定的结果偏大的原因可能是
空气中的SO2含量和可吸入颗粒的含量(可用g/cm3表示)都是重要的空气质量指标。在工业生产上规定:空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过0.02 mg/L。《2004年江苏省环境状况公报》指出:江苏省2004年工业(主要是热电厂)二氧化硫排放总量为1.24×106t,全省酸雨污染比较严重。分析降雨成分发现,雨水中阴离子仍以硫酸根离子为主,约占阴离子总量的61.9%。
(一)(1)正常的雨水显 性(填:酸、碱、或中),原因是 ;
(2)由于大气中SO2和NOx(NO和NO2)的含量不断升高,并转变为H2SO4型和HNO3型雨水降落而形成的。我省主要是硫酸型酸雨。我省这种酸雨形成过程有两种途径:一种是SO2在空气中的飘尘做催化剂的作用下被氧气氧化为SO3,溶于水生成硫酸,写出有关的反应化学方程式 、 ;
另一种是SO2溶于水生成亚硫酸,再被空气中的氧气氧化成硫酸,写出有关的反应化学方程式 、 。由于SO2的氧化非常缓慢,故后一种途径是其主要形成过程。
(3)兴趣小组同学取刚降到热电厂附近的雨水进行测定,每隔五分钟测一次pH,其数据如下表所示:
测定时刻 | 5∶05 | 5∶10 | 5∶15 | 5∶20 | 5∶25 | 5∶30 | 5∶35 |
pH | 4.95 | 4.94 | 4.94 | 4.88 | 4.86 | 4.85 | 4.85 |
分析上述数据变化,你可以得出的结论是 ;针对此结论,你猜测其中的原因为 。结合大理石被酸雨腐蚀的事实,你认为碳酸、硫酸、亚硫酸酸性由强到弱的顺序为__________________________。
(二)SO2气体能使品红溶液、高锰酸钾溶液褪色。
回答以下问题:
(1)单独检查装置C的气密性的操作是:关闭活塞b,然后________________________ ,
若发现________________,说明装置C气密性良好。
(2)实验室用Na2SO3固体和硫酸溶液制取SO2气体,应选用__________(选“A”或“C”)做气体发生装置,不选用另一装置的理由是 。
(3)小组的同学在A、C装置中的另一个用块状FeS固体和稀硫酸制取H2S气体,反应的方程式为_________________ 。
(4)SO2气体通过D装置时现象是____________________ ,通过E装置时现象是________________ ;SO2与H2S在B装置中反应,生成一种氧化物和一种单质,反应的方程式是 。
(5)F仪器的名称是___________;F中盛有NaOH固体,作用是
(三)⑴为测定某地方的空气中SO2和可吸入颗粒的含量,查阅资料得知:可用含有一定量碘的溶液测定空气中的SO2含量,反应方程式是:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI。甲同学设计了如下图所示的实验装置:
①应用上述装置测定空气中的SO2含量和可吸入颗粒的含量,除测定气体流速(单位:cm3/min)外,还需要测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量和 。
②已知:碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。
请你协助甲同学完成稀碘溶液的配制:
第一步:准确称取1.27g碘单质加入烧杯中, ;
第二步:加适量水使之完全溶解,然后加水至溶液体积为1000 mL;
第三步:从第二步所得溶液中,取出10.00mL溶液加入稀释至100mL。
⑵乙同学拟用下列简易装置测定空气中的SO2含量:准确取50mL第三步所得的碘溶液,注入右图所示广口瓶中,加2~3滴淀粉指示剂,此时溶液呈蓝色。在指定的测定地点抽气,每次抽气100mL,直到溶液的蓝色全部褪尽为止,记录抽气次数(n)。
假设乙同学的测量是准确的,乙同学抽气的次数为80次,计算说明该地空气中的SO2含量是否符合排放标准。(写出解题过程,此题3分)
⑶该小组同学认为这些工厂要对排出的废气进行处理,为了达到最好效果,在实验室进行了实验模拟,你认为他们为了吸收产生的SO2气体,所使用药品应该是________,发生的化学反应方程式______________________________________
经过再三思考,设计了以下装置,认为下列哪种不能采用______,因为其他装置都具有________作用。
A B C D E F G H I J
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空气中的SO2含量和可吸入颗粒的含量(可用g/cm3表示)都是重要的空气质量指标。在工业生产上规定:空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过0.02 mg/L。《2004年江苏省环境状况公报》指出:江苏省2004年工业(主要是热电厂)二氧化硫排放总量为1.24×106t,全省酸雨污染比较严重。分析降雨成分发现,雨水中阴离子仍以硫酸根离子为主,约占阴离子总量的61.9%。
(一)(1)正常的雨水显 性(填:酸、碱、或中),原因是 ;
(2)由于大气中SO2和NOx(NO和NO2)的含量不断升高,并转变为H2SO4型和HNO3型雨水降落而形成的。我省主要是硫酸型酸雨。我省这种酸雨形成过程有两种途径:一种是SO2在空气中的飘尘做催化剂的作用下被氧气氧化为SO3,溶于水生成硫酸,写出有关的反应化学方程式 、 ;
另一种是SO2溶于水生成亚硫酸,再被空气中的氧气氧化成硫酸,写出有关的反应化学方程式 、 。由于SO2的氧化非常缓慢,故后一种途径是其主要形成过程。
(3)兴趣小组同学取刚降到热电厂附近的雨水进行测定,每隔五分钟测一次pH,其数据如下表所示:
测定时刻 | 5∶05 | 5∶10 | 5∶15 | 5∶20 | 5∶25 | 5∶30 | 5∶35 |
pH | 4.95 | 4.94 | 4.94 | 4.88 | 4.86 | 4.85 | 4.85 |
分析上述数据变化,你可以得出的结论是 ;针对此结论,你猜测其中的原因为 。结合大理石被酸雨腐蚀的事实,你认为碳酸、硫酸、亚硫酸酸性由强到弱的顺序为__________________________。
(二)SO2气体能使品红溶液、高锰酸钾溶液褪色。
回答以下问题:
(1)单独检查装置C的气密性的操作是:关闭活塞b,然后________________________ ,
若发现________________,说明装置C气密性良好。
(2)实验室用Na2SO3固体和硫酸溶液制取SO2气体,应选用__________(选“A”或“C”)做气体发生装置,不选用另一装置的理由是 。
(3)小组的同学在A、C装置中的另一个用块状FeS固体和稀硫酸制取H2S气体,反应的方程式为_________________ 。
(4)SO2气体通过D装置时现象是____________________ ,通过E装置时现象是________________ ;SO2与H2S在B装置中反应,生成一种氧化物和一种单质,反应的方程式是 。
(5)F仪器的名称是___________;F中盛有NaOH固体,作用是
(三)⑴为测定某地方的空气中SO2和可吸入颗粒的含量,查阅资料得知:可用含有一定量碘的溶液测定空气中的SO2含量,反应方程式是:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI。甲同学设计了如下图所示的实验装置:
①应用上述装置测定空气中的SO2含量和可吸入颗粒的含量,除测定气体流速(单位:cm3/min)外,还需要测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量和 。
②已知:碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。
请你协助甲同学完成稀碘溶液的配制:
第一步:准确称取1.27g碘单质加入烧杯中, ;
第二步:加适量水使之完全溶解,然后加水至溶液体积为1000 mL;
第三步:从第二步所得溶液中,取出10.00mL溶液加入稀释至100mL。
⑵乙同学拟用下列简易装置测定空气中的SO2含量:准确取50mL第三步所得的碘溶液,注入右图所示广口瓶中,加2~3滴淀粉指示剂,此时溶液呈蓝色。在指定的测定地点抽气,每次抽气100mL,直到溶液的蓝色全部褪尽为止,记录抽气次数(n)。
假设乙同学的测量是准确的,乙同学抽气的次数为80次,计算说明该地空气中的SO2含量是否符合排放标准。(写出解题过程,此题3分)
⑶该小组同学认为这些工厂要对排出的废气进行处理,为了达到最好效果,在实验室进行了实验模拟,你认为他们为了吸收产生的SO2气体,所使用药品应该是________,发生的化学反应方程式______________________________________
经过再三思考,设计了以下装置,认为下列哪种不能采用______,因为其他装置都具有________作用。
A B C D E F G H I J
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