题目内容
火柴是人们常用的生活用品,火柴头中含有硫磺和氯酸钾.请仔细观察图1A、B所表示的实验装置,并回答下列各题.

(1)设计装置A的实验目的是 .实验时,将两根安全火柴伸入甲烧杯里,再用另一根燃着的火柴点燃火柴头,待火柴头烧完,即将火柴移出,迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯中,轻轻振荡乙烧杯,可观察到的实验现象是 .
(2)甲同学认为A装置中除了可选用稀高锰酸钾外还可选用:品红溶液、紫色石蕊溶液、滴有酚酞的NaOH溶液、溴水等,经大家分析后淘汰了紫色石蕊溶液和滴有酚酞的NaOH溶液.你认为淘汰的原因可能是 .甲同学还认为在A装置中选用浓的高锰酸钾酸性溶液更好,因为浓度越大反应速率越快,你认为对吗? (先判断再说明原因).
(3)装置B可定量测量火柴头中硫磺的质量,利用该装置还可以测量新装修居室中甲醛的含量,其反应的离子方程式为:
4MnO4-+12H++5HCHO═5CO2+4Mn2++11H2O
注射器的量程为100mL(如图1B),实验过程中当注射器抽100次时高锰酸钾溶液恰好完全反应,则该新装修居室空气中甲醛的含量为: mg?m-3.
(4)为了不必计算就能测出空气中的甲醛含量,乙同学设计了如图2所示的图象,横坐标代表高锰酸钾溶液褪色时的抽气次数.每次实验用同样的注射器、高锰酸钾的量仍为4mL,则乙同学所用高锰酸钾的物质的量浓度为: ×10-5mol?L-1.(保留两位小数) 在某次测定新装修居室中甲醛含量的实验时,乙同学通过记录抽气次数后确定该居室可以居住(国家规定居室中的甲醛含量不得超过0.8mg?m-3),你认为丁同学在实验中抽气的次数至少为 次.
(1)设计装置A的实验目的是
(2)甲同学认为A装置中除了可选用稀高锰酸钾外还可选用:品红溶液、紫色石蕊溶液、滴有酚酞的NaOH溶液、溴水等,经大家分析后淘汰了紫色石蕊溶液和滴有酚酞的NaOH溶液.你认为淘汰的原因可能是
(3)装置B可定量测量火柴头中硫磺的质量,利用该装置还可以测量新装修居室中甲醛的含量,其反应的离子方程式为:
4MnO4-+12H++5HCHO═5CO2+4Mn2++11H2O
注射器的量程为100mL(如图1B),实验过程中当注射器抽100次时高锰酸钾溶液恰好完全反应,则该新装修居室空气中甲醛的含量为:
(4)为了不必计算就能测出空气中的甲醛含量,乙同学设计了如图2所示的图象,横坐标代表高锰酸钾溶液褪色时的抽气次数.每次实验用同样的注射器、高锰酸钾的量仍为4mL,则乙同学所用高锰酸钾的物质的量浓度为:
考点:探究物质的组成或测量物质的含量,二氧化硫的化学性质
专题:实验题
分析:(1)根据如果火柴头中含有硫磺燃烧会生成二氧化硫,二氧化硫具有强还原性,使酸性高锰酸钾溶液退色,据此分析;
(2)根据火柴燃烧肯定会产生CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色,所以不能判断是否有二氧化硫气体产生;浓的高锰酸钾酸性溶液需要更多的二氧化硫才能使其退色,这样实验的时间会更长,据此分析;
(3)根据恰好反应进行完,酸性KMnO4溶液颜色褪去;根据化学方程式4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O求出HCHO的物质的量,然后求出其体积,最后求出甲醛的浓度;
(4)根据图象,选取抽气20次,甲醛浓度为2.0mg?m-3,根据化学方程式4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O求出高锰酸钾的物质的量浓度;根据甲醛含量不得超过0.8mg?m-3可以居住,即根据0.8mg?m-3结合高锰酸钾的物质的量浓度计算抽气的次数.
(2)根据火柴燃烧肯定会产生CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色,所以不能判断是否有二氧化硫气体产生;浓的高锰酸钾酸性溶液需要更多的二氧化硫才能使其退色,这样实验的时间会更长,据此分析;
(3)根据恰好反应进行完,酸性KMnO4溶液颜色褪去;根据化学方程式4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O求出HCHO的物质的量,然后求出其体积,最后求出甲醛的浓度;
(4)根据图象,选取抽气20次,甲醛浓度为2.0mg?m-3,根据化学方程式4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O求出高锰酸钾的物质的量浓度;根据甲醛含量不得超过0.8mg?m-3可以居住,即根据0.8mg?m-3结合高锰酸钾的物质的量浓度计算抽气的次数.
解答:
解:(1)因为如果火柴头中含有硫磺燃烧会生成二氧化硫,二氧化硫具有强还原性,使酸性高锰酸钾溶液退色,所以设计装置A的实验目的是验证火柴头中是否含有硫或检验火柴头燃烧后是否有SO2生成;如果火柴头中含有硫磺,则甲烧杯中产生二氧化硫气体,将其倒扣在乙烧杯中,轻轻振荡乙烧杯,二氧化硫还原高锰酸钾溶液,所以可观察到的实验现象是紫色褪为无色,
故答案为:验证火柴头中是否含有硫或检验火柴头燃烧后是否有SO2生成;紫色褪为无色;
(2)因为火柴燃烧肯定会产生CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色,所以不能判断是否有二氧化硫气体产生;浓的高锰酸钾酸性溶液需要更多的二氧化硫才能使其退色,这样实验的时间会更长,
故答案为:火柴燃烧产生的CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色;错,因为浓度越高则需要更多的火柴燃烧(或更多的SO2)才能使高锰酸钾溶液褪色,这样实验的时间会更长;
(3)抽气100次,则会抽到空气体积是100mL×100=50000mL=10L=0.01m-3,根据反应,设:抽得的气体中含有甲醛的物质的量是n,则
4MnO4-+5HCHO+12H+═4Mn2++5CO2+11H2O,
4 5
0.004L×1.00×10-4mol?L-1 n
解得n=
=5×10-7mol,质量是5×10-7mol×30g/mol=1.5×10-5g=0.015mg,该居室内空气中甲醛的浓度为
=1.5mg?m-3,
故答案为:1.5;
(4)根据图象,选取抽气20次,甲醛浓度为2.0mg?m-3,所以甲醛的质量为:2.0mg?m-3×0.1×10-3m3×20=4×10-3mg=4×10-6g,根据化学方程式,设:高锰酸钾的物质的量浓度为C×10-5mol?L-1,则
4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O
4 5
0.004L×C×10-5mol?L-1
,
解得C=
=2.67;
根据甲醛含量不得超过0.8mg?m-3可以居住,即根据甲醛含量0.8mg?m-3抽气的次数最少,根据化学方程式,设:抽气的次数x,则甲醛的质量为:0.8mg?m-3×0.1×10-3m3×x=8x×10-5mg=8x×10-8g,
4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O
4 5
0.004L×2.67×10-5mol?L-1
,
解得x=
=50;
故答案为:2.67;50.
故答案为:验证火柴头中是否含有硫或检验火柴头燃烧后是否有SO2生成;紫色褪为无色;
(2)因为火柴燃烧肯定会产生CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色,所以不能判断是否有二氧化硫气体产生;浓的高锰酸钾酸性溶液需要更多的二氧化硫才能使其退色,这样实验的时间会更长,
故答案为:火柴燃烧产生的CO2(或答空气中的CO2)也能使紫色石蕊和氢氧化钠酚酞溶液变色;错,因为浓度越高则需要更多的火柴燃烧(或更多的SO2)才能使高锰酸钾溶液褪色,这样实验的时间会更长;
(3)抽气100次,则会抽到空气体积是100mL×100=50000mL=10L=0.01m-3,根据反应,设:抽得的气体中含有甲醛的物质的量是n,则
4MnO4-+5HCHO+12H+═4Mn2++5CO2+11H2O,
4 5
0.004L×1.00×10-4mol?L-1 n
解得n=
| 5×0.004L×1.00×10 -4mol/L |
| 4 |
| 0.015mg |
| 0.01m -3 |
故答案为:1.5;
(4)根据图象,选取抽气20次,甲醛浓度为2.0mg?m-3,所以甲醛的质量为:2.0mg?m-3×0.1×10-3m3×20=4×10-3mg=4×10-6g,根据化学方程式,设:高锰酸钾的物质的量浓度为C×10-5mol?L-1,则
4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O
4 5
0.004L×C×10-5mol?L-1
| 4×10 -6g |
| 30g/mol |
解得C=
4×
| ||
| 5×4×10 -8 |
根据甲醛含量不得超过0.8mg?m-3可以居住,即根据甲醛含量0.8mg?m-3抽气的次数最少,根据化学方程式,设:抽气的次数x,则甲醛的质量为:0.8mg?m-3×0.1×10-3m3×x=8x×10-5mg=8x×10-8g,
4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O
4 5
0.004L×2.67×10-5mol?L-1
| 8x×10 -8g |
| 30g/mol |
解得x=
| 5×0.004×2.67×10 -5×30 |
| 4×8×10 -8 |
故答案为:2.67;50.
点评:本题主要考查了甲醛的性质、含量的测定原理等知识,难度大,知识点较多,注意根据方程式进行计算以及单位的转化是本题的关键.
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