题目内容

对实验过程中出现的异常现象进行探究,是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。

【实验1】用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应,实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外,在铜丝表面还有黑色固体甲生成,甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu2S。查阅资料:CuS和Cu2S均为黑色固体,常温下都不溶于稀盐酸,在空气中煅烧,均转化为CuO和SO2。为了探究甲的成分,该小组同学在收集到足够量的固体甲后,进行了如下实验:

(1)上述实验装置除了有尾气吸收装置外,还有一个显著的优点是                  。

(2)固体乙在空气中煅烧时,使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外,还必须有              。

(3)确定乙是否煅烧完全的操作是                                             。

(4)煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为                                   。

【实验2】某化学兴趣小组设计了如下实验装置(尾气吸收装置未画出),探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱。

(5)根据下列实验操作和现象,填写实验结论。

实验操作

实验现象

结论

打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯。

D装置中:溶液变红

E装置中:水层溶液变黄, 振荡后,CCl4层无明显变化。

Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为:

                       

 

(6)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了异常的变化:D装置中,红色慢慢褪去;E装置中,CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。

为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:

ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2>(SCN)2 。

ⅱ.Cl2和Br2反应生成的BrCl呈红色,沸点约5℃,与水发生水解反应。

ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。

 

①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因____              ;

请设计简单实验证明上述解释                                           。

②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因                               。

 

【答案】

(本题共12分)(1)在熄灭酒精灯后,B中的液体不会倒吸(1分)

(2)泥三角、坩埚(坩埚钳)(2分,坩埚钳不写不扣分)

(3)重复操作(再煅烧、冷却、称量),直至恒重(前后两次称量差不超过0.001g)。(2分)

(4)2CuS+3O22CuO+2SO2 (2分)   (5)Cl2 >Br2 >Fe3+ (1分)

(6)①过量氯气和SCN –反应:2SCN-+Cl2→2Cl-+(SCN)2,使SCN-浓度减小,则Fe3+ +3SCN-Fe(SCN)3 平衡逆向移动而褪色(2分);取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理。(其它合理答案也得分)(1分)

②BrCl + H2O →HBrO + HCl反应只产生Cl-,不产生Br-(1分)

【解析】

试题分析:(1)SO2极易溶于水,所以容易引起倒吸。由于B装置和A装置之间连接有橡皮管,所以该装置的另外一个特点是在熄灭酒精灯后,B中的液体不会倒吸。

(2)固体灼烧应该在坩埚中进行,所以还需要的仪器有泥三角、坩埚(坩埚钳)。

(3)要检验固体灼烧是否完全的正确操作应该是重复操作(再煅烧、冷却、称量),直至恒重(前后两次称量差不超过0.001g)。

(4)由于固体乙灼烧后固体质量减少,所以固体乙中一定含有CuS,因为Cu2S灼烧后固体质量不变,所以灼烧时反应的化学方程式是2CuS+3O22CuO+2SO2。

(5)A装置中产生氯气,D装置中溶液变红,这说明反应中有Fe3+生成,即氯气将亚铁离子转化为铁离子。E装置中水层溶液变黄,振荡后,CCl4层无明显变化,这说明反应中氯气首先氧化亚铁离子,所以根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性强弱顺序是Cl2 >Br2 >Fe3+。

(6)①因为氧化性是Cl2>(SCN)2,所以过量氯气和SCN-反应:2SCN-+Cl2→2Cl-+(SCN)2,使SCN-浓度减小,则可逆反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 平衡逆向移动而褪色。要证明上述结论,可以根据平衡移动原理,即取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理。

②由于过量的Cl2和Br2反应生成的BrCl,BrCl与水发生水解反应生成盐酸和次溴酸,反应的方程式是BrCl + H2O →HBrO + HCl。反应只产生Cl-,不产生Br-,所以只能得到白色沉淀氯化银,得不到溴化银浅黄色沉淀。

考点:考查铜和浓硫酸反应的实验探究、尾气处理、仪器选择、实验条件控制、氧化还原反应的有关判断和应用等

 

练习册系列答案
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 人们对苯的结构及性质的认识经历了一个漫长的过程.
(1)实验测得苯的分子式为C6H6,与烷烃相比,6个碳原子应结合14个氢原子才能达到饱和,写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃(注意:C周围四对共用电子对除碳碳叁键外其他碳原子达到饱和)的结构简式
CH≡C-C≡C-CH2-CH3
CH≡C-C≡C-CH2-CH3
.
(2)既然苯中含有双键或三键等不饱和键,苯应该能使溴水褪色,但实验发现,将溴水滴入苯中,只是出现了分层现象.若将溴水换成液溴,加入少量铁粉,可发生剧烈反应.
某化学课外小组用图装置使苯与液溴反应.先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中.
①实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是
除去溶于溴苯中的溴
除去溶于溴苯中的溴
反应的方程式
Br2+2NaOH→NaBr+NaBrO+H2O
Br2+2NaOH→NaBr+NaBrO+H2O

②A中反应的化学方程式
+Br
催化剂
-Br+HBr
+Br
催化剂
-Br+HBr

反应类型:
取代反应
取代反应

③能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明.另一种验证的方法是向试管D中加入
石蕊试液
石蕊试液
,现象是
溶液变红色
溶液变红色
.
(3)1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决.它不能解释下列哪些事实
AD
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A.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色     B.溴苯没有同分异构体
C.1mol苯能与3molH2加成            D.邻二溴苯只有一种
(4)现代化学认为苯分子碳碳之间的键是
介于单键和双键之间的特殊的键
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.
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②A中反应的化学方程式______
反应类型:______
③能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明.另一种验证的方法是向试管D中加入______,现象是______.
(3)1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决.它不能解释下列哪些事实______
A.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色     B.溴苯没有同分异构体
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(10分) 生物相容性好、抗凝血性优良的纳米医用材料的分子设计、合成、表征及其在生物体内构效关系与机理研究,是当今世界材料、生物、医学、药学及其相关交叉学科研究领域的前沿。聚氨酯(Polyurethane,PU)指的是主链上含有氨基甲酸酯(-NHCOO-)特征基团的一类高聚物,由多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇反应制得(-N=C=O + HO → -NHCOO-), 聚氨酯弹性体兼具良好的生物稳定性和抗凝血性,大量的聚醚型聚氨酯被用作人工心脏瓣膜、人造血管等医用材料。

2004年日本化学家以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(OCN-R-NCO,MDI)、聚四氢呋喃醚二醇()、三乙基胺[N(CH2CH3)3]、二羟甲基丙酸[HOCH2C(CH2OH)(CH3)CO2H](以上原料的物质的量比为4:2:1:1)为原料,经两步合成了一种带正电的羧氨两性离子修饰的PU纳米(APU)微乳液(如图1中示意图所示)。中国科学工作者,在此基础上得到了分布均匀的纳米粉末及其固体核磁图谱(见图1所示);证明了该纳米表面的结构;并进一步对其进行了磷酸化表面构建(如图2-3所示),得到带负电的纳米粒子(APU-PO43-)。该APU-PO43-纳米粒子粉体,其粒径分散窄,结构和性能稳定,并具有良好的生物相容性和抗凝血性能。

医学研究工作者对此生物相容性好的纳米材料提出了希望:即在其内包入生物学示踪物Co,而使其能成为生物体内医用失踪材料。古希腊人曾将Co缓慢溶解在HCl中,利用其所得的化合物B制造有色玻璃;但在B溶液中NaOH,会先出现蓝色沉淀C,后出现粉红色沉淀D,最后慢慢转化为棕褐色E;在B溶液中滴加同浓度的氨水,会先出现蓝色沉淀C,后沉淀C溶解并最后慢慢转化为橙黄色溶液F; Co的金属有机化合物在有机合成和工业均相催化过程中有重要应用价值。如苯乙炔Co配合物,Co2(PhC2Ph)(CO)6 。

问题:根据上述条件

11-1 请写出带正电的APU 纳米微乳液的合成反应方程式;

11-2 回答常温条件下PO43-与APU纳米微乳液有几种可能结合方式,实验依据是什么?PO43-在APU纳米微乳液中最靠近那个基团(可以在图1 中标出)?

11-3 请写出B-F 物质的分子式;

B___________;C___________;D___________;E___________;F___________;

11-4 请画出配合物Co2 (PhC2Ph)(CO)6结构示意图。

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反应类型:   
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A.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色     B.溴苯没有同分异构体
C.1mol苯能与3molH2加成            D.邻二溴苯只有一种
(4)现代化学认为苯分子碳碳之间的键是    .

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