题目内容
10.今有一混合物的水溶液,只可能含有以下离子中的若干种:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-,为了确定溶液中所含离子及其物质的量浓度,某同学设计实验如下:取三份100mL上述水溶液进行如下实验:①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生.
②第二份加入足量NaOH溶液,加热,收集到气体896mL(标准状况)
③第三份加入足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,经足量盐酸洗涤、干燥后,沉淀质量为2.33g.根据上述实验,请回答:
(1)溶液中肯定存在的离子是NH4+、SO42-、CO32-、K+;哪些离子的浓度能确定,分别是NH4+、0.4mol/L,SO42-、0.1mol/L,CO32-、0.2mol/L;
(2)肯定不存在的离子是Mg2+、Ba2+,理由是Mg2+、Ba2+与CO32-,Ba2+与SO42-不能共存;
(3)可能存在的离子是Cl-,如何确定?先加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液,加酸化的AgNO3溶液,若有白色沉淀说明有Cl-,否则无Cl-.
分析 ①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生,说明可能含有Cl-、CO32-、SO42-;
②第二份加足量NaOH溶液加热后,收集到气体0.448L(标准状态下),证明一定含有NH4+;生成的气体为氨气物质的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol;无沉淀生成,则溶液中一定不含Mg2+、Cu2+;
③第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,经足量盐酸洗涤、干燥后,沉淀质量为2.33g.证明原溶液中一定含有CO32-、SO42-,存在CO32-、SO42-,一定不存在Ba2+;
生成沉淀BaSO4物质的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol;生成的沉淀BaCO3物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol;根据电荷守恒,存在K+,Cl-不能确定,据此进行解答.
解答 解:第一份:第一份加入AgNO3,溶液有沉淀产生,说明溶液中可能存在:Cl-、CO32-、SO42-;
第二份:加足量NaOH溶液加热后生成标准状况下0.896L气体为氨气,则溶液中一定含有NH4+,且物质的量为:$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol;
第三份:根据题中信息可知2.33为硫酸钡,n(BaSO4)=n(SO42-)=$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol;生成的沉淀BaCO3物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol;因为一定含CO32-所以不含Mg2+;再根据电荷守恒,正电荷为:n(+)=n(NH4+)=0.04mol;n(-)=2n(CO32-)+2n(SO42-)=0.06mol,故一定有K+,至少0.02mol;
(1)根据分析可知肯定存在的离子是NH4+、SO42-、CO32-、K+;能够确定浓度的离子为NH4+、SO42-、CO32-,
NH4+的物质的量是0.04mol,溶液体积是0.1L,所以c(NH4+)=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L;SO42-物质的量是0.01mol,则c(SO42-)=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L;CO32-的物质的量是0.02mol,则c(CO32-)=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L,
故答案为:NH4+、SO42-、CO32-、K+;NH4+、0.4mol/L,SO42-、0.1mol/L,CO32-、0.2mol/L;
(2)由于Mg2+、Ba2+与CO32-,Ba2+与SO42-发生反应生成沉淀,则溶液中一定不存在Mg2+、Ba2+,
故答案为:Mg2+、Ba2+;Mg2+、Ba2+与CO32-,Ba2+与SO42-不能共存;
(3)根据分析可知,无法确定是否含有氯离子,可先加过量Ba(NO3)2溶液,除去硫酸根离子,然后取上层清液,加酸化的AgNO3溶液,若有白色沉淀说明有Cl-,否则无Cl-,
故答案为:Cl-;先加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液,加酸化的AgNO3溶液,若有白色沉淀说明有Cl-,否则无Cl-.
点评 本题考查了常见离子的检验方法,题目难度中等,试题涉及到根据电荷守恒推断离子的存在,为易错点,注意熟练掌握常见离子的性质及检验方法,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力.
药品物理常数
| 苯甲醛 | 乙酸酐 | 肉桂酸 | 乙酸 | |
| 溶解度(25℃,g/100g水) | 0.3 | 遇热水水解 | 0.04 | 互溶 |
| 沸点(℃) | 179.6 | 138.6 | 300 | 118 |
| 相对分子质量 | 106 | 102 | 148 | 60 |
I.合成:反应装置如图2所示.向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、4.8g苯甲醛和5.6g乙酸酐,振荡使之混合均匀.在150~170℃加热l小时,保持微沸状态.
(1)空气冷凝管的作用是使反应物冷凝回流.
(2)为了使温度便于控制,且受热均匀,该装置应采用的加热方法是空气浴(或油浴).加热回流要控制反应呈微沸状态,如果剧烈沸腾,会导致肉桂酸产率降低,可能的原因是乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡左移.
(3)不能用醋酸钠晶体(CH3COONa•3H2O)的原因是乙酸酐遇热水水解.
Ⅱ.粗品精制:将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中,进行下列操作:
[反应混合物]$→_{硫酸钠溶液}^{加入饱和}$ $→_{苯甲醛}^{蒸馏除去}$ $\stackrel{盐酸酸化}{→}$ $\stackrel{操作1}{→}$ $→_{干燥}^{过滤、洗涤}$[肉桂酸品体】
(4)加饱和Na2CO3溶液除了转化醋酸,还有一个目的是将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水.
(5)操作I是冷却结晶;
(6)设计实验方案检验产品中是否含有苯甲醛取样,加入银氨溶液共热,若有银镜出现,说明含有苯甲醛,或加入用新制氢氧化铜悬浊液,若出现砖红色沉淀,说明含有苯甲醛.
(7)若最后得到纯净的肉桂酸5.0g.则该反应中的产率是75%(保留两位有效数字).
| 相对分子质量 | 密度/(g.cm-3) | 沸点/℃ | 水中溶解性 | |
| 异戊醇 | 88 | 0.8123 | 131 | 微溶 |
| 乙醇 | 60 | 1.0492 | 118 | 溶 |
| 乙醇异戊酯 | 130 | 0.8670 | 142 | 难溶 |
在A中加入4.4g的异戊醇,6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片,开始缓慢加热A,回流50分钟,反应液冷至室温后,倒入分液漏斗中,分别用少量水,饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水硫酸镁固体,静置片刻,过滤除去硫酸镁固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g.回答下列问题:
(1)装置B的名称是:球形冷凝管
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是:洗掉大部分硫酸和醋酸; 第二次水洗的主要目的是:洗掉碳酸氢钠
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后D(填标号),
A.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出
B.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
C.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
D.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口放出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是:提高醇的转化率
(5)实验中加入少量无水硫酸镁的目的是:干燥乙酸异戊酯;
(6)在蒸馏操作中,如图2仪器选择及安装都正确的是:b(填标号)
(7)本实验的产率是:C
A.30% B.40% C.50% D.60%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃开始收集馏分,产率偏高(填高或者低)原因是会收集少量的未反应的异戊醇.
| 时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c(NO)(mol/L) | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
| c(CO)(mol/L) | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的△H<0(填写“>”、“<”、“=”).
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=1.88×10-4mol•L-1•s-1.
(3)在该温度下,反应的平衡常数K=5000.
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是C、D.
A.选用更有效的催化剂B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度D.缩小容器的体积
(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
| 实验 编号 | T(℃) | NO初始浓度 (mol/L) | CO初始浓度 (mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
| Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
| Ⅱ | 124 | |||
| Ⅲ | 350 | 124 |
| A. | K+、Na+、SO42-、Mn2+ | B. | Cl-、S2-、Fe2+、H+ | ||
| C. | Na+、Ba2+、Br-、CO32- | D. | Na+、H+、NO3-、HCO3- |
| A. | 根据图①可判断正反应的△H<0 | |
| B. | 图②可表示压强(p)对反应 2A(g)+2B(g)?3C(g)+D(s)的影响,P2 的压强大 | |
| C. | 图③可以表示的反应为 2A(g)+B(g)?C(g)△H<0 | |
| D. | 图④表示一定条件下,在绝热、恒容的密闭体系中进行的反应:NO(g)+NO2(g)?N2O3(g)△H<0,t1 时刻达到平衡状态 |