题目内容
7.无水AlCl3是一种重要的有机合成催化剂,该物质在183℃时升华,遇潮湿空气即产生大量白雾.某中学化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl3,实验装置如图所示.(1)制备实验开始时,先检查装置的气密性,接下来的操作顺序依次是acbd.
a.加入MnO2粉末 b.点燃A中酒精灯 c.加入浓盐酸 d.点燃D处酒精灯
(2)写出A装置中发生反应的化学方程式:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,反应中盐酸表现的性质有还原性、酸性.
(3)装置B的作用是除去氯气中的氯化氢气体,装置C中盛放的试剂是浓硫酸
(4)装置F的作用是干燥,防止水蒸气进入E中引起氯化铝水解,写出G中的离子反应方程式Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
甲同学认为F和G可以用一种仪器替代,且加入一种药品即可达到相同效果.这种药品可以是碱石灰
(5)E中得到少量白色粉末,打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾生成,用化学方程式表示其原因AlCl3+3H2O=Al(OH)3↓+3HCl↑.
分析 根据实验装置图可知,该实验中(装置A)用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气,氯气中有氯化氢、水等杂质,先用饱和食盐水除氯化氢(装置B),再用浓硫酸干燥(装置C),氯气与铝反应制得氯化铝(装置D),反应的尾气中有氯气用氢氧化钠吸收(装置G),为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应,所以在收集装置和尾气吸收装置之间加一干燥装置F,E为收集瓶.
(1)氯化铝易水解,实验开始时先要将装置中的空气排尽,防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应;
(2)A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应,生成氯化锰、氯气和水;氧化还原反应中所含元素化合价升高的为还原剂被氧化,所含元素化合价降低为氧化剂被还原;
(3)实验中用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,氯化氢易挥发,制取的氯气中含有氯化氢,装置B是除去氯化氢气体;C装置中的试剂为浓硫酸,除去水蒸气;
(4)氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,而G是吸收多余的氯气,所以可以加入碱石灰来代替F和G的作用;氢氧化钠溶液吸收氯气,二者反应生成氯化钠、次氯酸钠和水;
(5)E中收集到的氯化铝粉末,打开软木塞后,氯化铝与空气中的水蒸汽发生水解反应.
解答 解:(1)因为无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾,所以实验开始时先要将装置中的空气排尽,防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应,所以操作依次是acbd,
故答案为:acbd;
(2)A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应,生成氯化锰、氯气和水,反应方程式为:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,从方程式可知,反应中锰元素化合价降低,所以二氧化锰为氧化剂,氯化氢中有1半氯离子化合价升高,氯化氢既表现还原性,又表现酸性,
故答案为:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O;还原性、酸性;
(3)浓盐酸易挥发,加热促进盐酸的挥发,制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气,氯气在饱和食盐水中溶解度很小,氯化氢易溶于水,选择饱和食盐水除去氯化氢(装置B),浓硫酸具有吸水性,可以干燥氯气(装置C),
故答案为:除去氯气中的氯化氢气体;浓硫酸;
(4)F为浓硫酸,起到干燥作用,防止氯化铝水解,因为氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,而G是吸收反应剩余的氯气,所以可以加入碱石灰或氧化钙来代替F和G的作用,氢氧化钠溶液吸收氯气,二者反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式:Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O,
故答案为:干燥,防止水蒸气进入E中引起氯化铝水解;Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O;碱石灰;
(5)E中收集到的氯化铝粉末,打开软木塞后,氯化铝与空气中的水蒸汽发生水解反应,所以可以看到锥形瓶中有白雾产生,反应方程式为:AlCl3+3H2O=Al(OH)3↓+3HCl↑,
故答案为:AlCl3+3H2O=Al(OH)3↓+3HCl↑.
点评 本题考查物质的制备实验,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,为高考常见题型,注意把握实验的原理和注意事项,题目难度中等.
【提出猜想】
Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2+和Fe3+中的一种或两种;
Ⅱ.所得气体中可能含有SO2、H2中的一种或两种.
【实验探究】
| , | 实验操作 | 预期现象 | 结 论 |
| 验证猜想I] | 步骤①:取少量0.01mol/L 酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液中 | 溶液紫红色褪去 | 含有Fe2+ |
| 步骤②:另取少量所得溶液,滴加KI溶液和淀粉溶液 | 溶液不变为蓝色 | 不含Fe3+ | |
| 验证猜想Ⅱ | 将所得气体通入如下装置 | 甲中KMnO4溶液褪色,乙中KMnO4溶液颜色不变,试管中收集到气体 | 含有两种气体 |
| 乙醇 | 溴乙烷 | 溴 | |
| 通常情况下状态 | 无色液体 | 无色液体 | 深红棕色液体 |
| 密度/g•cm-3 | 0.79 | 1.44 | 3.1 |
| 沸点/℃ | 78.5 | 38.4 | 59 |
(2)冷却剂应从h(填“h”或“i”)口进入冷凝管C中,制备操作中,加入的浓硫酸必须进行适当稀释,其目的(或原因)是b(填字母).
a.水是反应的催化剂 b.减少Br2的生成 c.减少HBr的挥发
(3)加热的目的是加快反应速率且使溴乙烷汽化,使用D进行冷却的原因是使溴乙烷液化便于收集.
(4)A中液面上有深红棕色气体出现,写出生成它的化学方程式2HBr+H2SO4(浓)$\stackrel{△}{→}$Br2↑+2H2O+SO2↑,写出A中生成溴乙烷的化学方程式HBr+CH3CH2OH$\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O.
(5)将E中产品转入到分液漏斗中,再向漏斗中加入适量Na2SO3溶液,振荡静置后分液.加入Na2SO3溶液的目的是除去单质溴等杂质,分液时目标产物离开漏斗的方式是从下面的导管排出来.
已知:2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3•3H2O2△H<0;回答下列问题:
(1)下列物质可使过碳酸钠较快失效的是(填序号)ABC.
A.FeCl3溶液 B.H2S C.稀硫酸 D.NaHCO3溶液
(2)反应①应先通入的气体是氨气.写出反应①的化学方程式NaCl+CO2+NH3+H2O═NH4Cl+NaHCO3↓(写总反应)
(3)加入NaCl的作用是降低2Na2CO3•3H2O2的溶解度,析出更多晶体.
(4)该生产流程中可循环使用的物质是CO2(填化学式).
(5)生产过碳酸钠的流程中遗漏了一步,造成所得产品纯度偏低,该步操作名称是晶体的洗涤;进行该操作的方法是沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀,静置使其全部滤出,重复操作2-3次.
(6)实验室利用图装置制备过碳酸钠,该装置中恒压滴液漏斗中支管的作用是使液体顺利流下,冷凝管应从a处进水.
(7)由实验测定反应温度对产物的影响如表:根据表数据,你认为反应最佳的温度选择的范围是15~20℃.
| T/℃ | 活性氧百分含量 | 产率 |
| 5~10 | 13.94 | 85.49 |
| 10~15 | 14.02 | 85.78 |
| 15~20 | 15.05 | 88.38 |
| 20~25 | 14.46 | 83.01 |
| 选项 | 物质的性质 | 实际应用 |
| A | 二氧化锰具有强氧化性 | 用作H2O2分解的氧化剂 |
| B | 液氨汽化时要吸收大量的热 | 用作制冷剂 |
| C | Al2O3熔点高 | 用作耐高温材料 |
| D | 肥皂水显碱性 | 用作蚊虫叮咬处的清洗剂 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |