题目内容
5.实验Ⅰ.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3?5H2O)的制备
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定,超过48℃即开始丢失结晶水.现以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠,反应原理为:
①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O
④Na2SO3+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3
(1)将硫化钠和碳酸钠按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中,注入150mL蒸馏水使其溶解,在蒸馏烧瓶中加入亚硫酸钠固体,在分液漏斗中注入C(填以下选择项的字母),并按如图安装好装置,进行反应.
A.稀盐酸 B.浓盐酸 C.70%的硫酸 D.稀硝酸
从以上反应可知Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是2:1.
(2)pH小于7即会引起Na2S2O3溶液的变质反应,会出现淡黄色混浊.反应约半小时,当溶液中pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热.如果SO2通过量,发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓.
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O的歩骤为
为减少产品的损失,操作①为趁热过滤,其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低,过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质;
操作②是蒸发浓缩,冷却结晶;操作③是抽滤、洗涤、干燥.
Ⅱ.产品纯度的检测
(1)已知:Na2S2O3?5H2O的摩尔质量为248g/mol;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6.取晶体样品ag,加水溶解后,滴入几滴淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定到终点时,消耗碘水溶液vmL,则该样品纯度是$\frac{0.496v}{a}$%
Ⅲ.有毒废水的处理
化学兴趣小组的同学在配备防毒口罩,橡胶手套和连衣式胶布防毒衣等防护用具以及老师的指导下进行以下实验:
向装有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2ml0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,两反应物恰好完全反应,但没有明显实验现象,取反应后的溶液少许滴入盛有10ml0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯,溶液呈现血红色,请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-.
分析 Ⅰ.(1)以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠,根据反应原理可知,蒸馏烧瓶中加入的酸要使反应保持较快的反应速率,浓盐酸、硝酸都易挥发,而稀盐酸加入,反应速率较慢,根据题中提供的信息可知,Na2S 与Na2CO3的反应方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2,据此答题;
(2)根据题意,Na2S2O3在酸性条件下会生成S,当溶液中pH接近或不小于7时,如果SO2通过量,会生成NaHSO3,据此书写化学方程式;
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O,在混合液中加入活性碳脱色,然后趁热过滤,防止溶液中Na2S2O3?5H2O析出,将除去碳后的滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥,可得粗晶体,据此答题;
Ⅱ.产品纯度的检测
(1)vmL0.010mol/L碘水溶液中n(I2)=v×10-3L×0.010mol/L=v×10-5mol,根据关系式2Na2 S2O3~I2计算 mg样品中n(Na2 S2O3),根据m=nM计算mg样品中Na2 S2O3•5H2O晶体的质量,据此据此纯度;
Ⅲ.根据题中实验现象可知,生成的溶液能使 FeCl3溶液呈现血红色,说明有SCN-产生,根据电荷守恒和元素守恒可书写离子方程式.
解答 解:Ⅰ.(1)以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠,根据反应原理可知,蒸馏烧瓶中加入的酸要使反应保持较快的反应速率,浓盐酸、硝酸都易挥发,而稀盐酸加入,反应速率较慢,所以用70%的硫酸,选C,根据题中提供的信息可知,Na2S 与Na2CO3的反应方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2,所以Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是2:1,
故答案为:C;2:1;
(2)根据题意,Na2S2O3在酸性条件下会生成S,当溶液中pH接近或不小于7时,如果SO2通过量,会生成NaHSO3,反应的化学方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓,
故答案为:Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓;
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O,在混合液中加入活性碳脱色,然后趁热过滤,防止溶液中Na2S2O3?5H2O析出,将除去碳后的滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥,可得粗晶体,所以操作①趁热过滤,其目的是:趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低,过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质,操作②是蒸发浓缩,冷却结晶,
故答案为:趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低,过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质;蒸发浓缩,冷却结晶;
Ⅱ.产品纯度的检测
(1)vmL0.010mol/L碘水溶液中n(I2)=v×10-3L×0.010mol/L=v×10-5mol,则:
2Na2 S2O3~~~~~I2
2 1
n(Na2 S2O3) v×10-5mol
所以n(Na2 S2O3)=2×v×10-5mol=2v×10-5mol
Na2 S2O3•5H2O晶体的质量为2v×10-5mol×248g/mol=496v×10-5g.
则该样品纯度为$\frac{496v×10{\;}^{-5}g}{ag}$×100%=$\frac{0.496v}{a}$%,
故答案为:$\frac{0.496v}{a}$%;
Ⅲ.根据题中实验现象可知,生成的溶液能使 FeCl3溶液呈现血红色,说明有SCN-产生,根据电荷守恒和元素守恒可知共离子方程式为CN-+S2O32-=SCN-+SO32-,
故答案为:CN-+S2O32-=SCN-+SO32-.
点评 本题通过制取Na2S2O3•5H2O的实验操作,考查了物质制备方案的设计、基本实验操作、物质纯度的计算、滴定误差分析等,题目难度中等,明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力.
| A. | 简单阳离子半径:X<R | B. | 最高价含氧酸的酸性:Z<Y | ||
| C. | M的氢化物常温常压下为气体 | D. | X与Y可以形成正四面体结构的分子 |
| A. | ①④②⑤③ | B. | ④①②⑤③ | C. | ②⑤④①③ | D. | ④⑤②①③ |
(1)可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$(2x+3)N2+6xH2O
某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如图1
①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气.
(2)用Na2CO3溶液吸收法处理NOx.
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应.
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2 (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是D(填字母).
A.1.9 B.1.7 C.1.5 D.1.3
②用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则NOx中的x值为1.875.
(3)用固体氧化物电解池通过电解方式分解NOx.当以Pt作电极时,固体氧化物电解池还原NO示意图如图2.
298K时,有关实验数据如下,(化学反应消耗的电能占总电能的80%)
| 实验序号 | B极气体 | 电路中通过电子 | 消耗总电能 | 生成N2 |
| 实验1 | NO | 1mol | a KJ | 0.25mol |
| 实验2 | NO和空气 (不考虑NO2) | 1mol | a KJ | 0.09mol |
①根据实验组1数据,NO分解的热化学方程式2NO(g)=N2(g)+O2(g)△H=+3.2akJ•mol-1
②实验组2明显比实验组1生成的N2少,其原因用电极反应式表示为O2+4e-=2O2-或2NO2+8e-=4O2-+N2.
HCOOCH3(l)+H2O(l)?HCOOH(l)+CH3OH(l)△H>0
某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计).反应体系中各组分的起始量如表:
| 组分 | HCOOCH3 | H2O | HCOOH | CH3OH |
| 物质的量/mol | 1.00 | 1.99 | 0.01 | 0.52 |
(1)根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见表:
| 反应时间范围/min | 0~5 | 10~15 | 20~25 | 30~35 | 40~45 | 50~55 | 75~80 |
| 平均反应速率/(10-3mol•min-1) | 1.9 | 7.4 | 7.8 | 4.4 | 1.6 | 0.8 | 0.0 |
(2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因:①反应初期:虽然甲酸甲酯的量较大,但甲酸量很小,催化效果不明显,反应速率较慢.
②反应中期:甲酸量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大.
③反应后期:甲酸量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零.
(3)上述反应的平衡常数表达式为:K=$\frac{c(HCOOH)•c(C{H}_{3}OH)}{c(HCOOC{H}_{3})•c({H}_{2}O)}$,则该反应在温度T1下的K值为$\frac{1}{7}$.
(4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图.
| 磷 | 硫 | ||
| 砷 | 硒 |
a.+99.7kJ•mol-1 b.+29.7kJ•mol-1c.-20.6kJ•mol-1 d.-241.8kJ•mol-1
(2)不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如图所示.试根据元素在周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并回答下列问题.
同周期内,随原子序数增大,E值增大.但个别元素的E值出现反常现象.试预测下列关系式中正确的是ac(填写编号,多选倒扣)
a、E(砷)>E(硒)
b、E(砷)<E(硒)
c、E(溴)>E(硒)
d、E(溴)<E(硒)
估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围419<E<738.