题目内容
【题目】某化学学习小组设计下图实验装置(夹带装置略去)制备Cl2,并探究氯气的相关性质。
已知: 硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液在工业上可作脱氯剂。
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(1)若A装置中固体药品为KMnO4,产生标况下3.36L氯气时,被氧化的HCl的物质的量为___。
(2)装置B的作用是_____________。
(3)装置C的作用是探究氯气与Na2S溶液反应。反应开始后,观察到C中产生黄色沉淀。写出该反应的化学方程式_____________。
(4)装置D的作用是验证氯气是否具有漂白性,I处是湿润的有色布条,则II、III处应加入的物质分别是__________、____________。
【探究与反思】
按图中设计装置进行实验,甲同学观察到C中先产生黄色沉淀。但是长时间通入氯气后,溶液又变澄清,该同学思考后设计如下实验检验C中生成物的成分。
实验操作步骤:
①取少量原Na2S溶液于小试管中,滴加BaCl2溶液,无明显现象;
②取少量反应后C中澄清溶液于小试管中,滴加过量的盐酸,无气泡冒出,再滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀。
(5)该同学根据实验现象得出结论:装置C 中生成的含硫元素的物质是______ (填化学式)。推测过量的氯气与Na2S溶液反应的离子方程式为________________。
(6)请用离子方程式说明装置E的作用______________。
(7)乙同学认真思考后认为装置E中的试剂不合理。请用离子方程式和必要的文字解释原因:________________________________。
【答案】 0.30 mol 除去氯气中的氯化氢,平衡压强 Cl2+Na2S==2NaCl+S↓ 无水氧化钙(或硅胶或P2O5) 干燥的有色布条 Na2SO4 S2-+ 4Cl2 + 4H2O=SO42- + 8Cl-+ 8H+ S2O32- + 4Cl2 + 5H2O=2SO42- + 8Cl-+ 10H+ 因为吸收氯气后,溶液中产生大量的H+,与足量的Na2S2O3发生反应S2O32-+2H+=S ↓+SO2 ↑+H2O,产生有毒气体,污染空气。
【解析】(1)若A装置中固体药品为KMnO4,和盐酸反应的化学方程式为:2KMnO4+16HCl=2KCl+ 2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,反应生成标况下3.36L氯气时,即0.15molCl2,转移电子0.3mol,则被氧化的HCl的物质的量为0.3mol,故答案为:0.3mol;
(2)反应生成物中含有杂质氯化氢、水蒸气,所以饱和食盐水吸收氯化氢气体;长颈漏斗中液面变化情况,来平衡压强,故答案为:除去氯气中的氯化氢,平衡压强;
(3)装置C的作用是探究氯气与Na2S溶液反应。反应开始后,观察到C中产生黄色沉淀,为S沉淀,反应的化学方程式为Cl2+Na2S==2NaCl+S↓,故答案为:Cl2+Na2S==2NaCl+S↓;
(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,验证氯气是否具有漂白性,要验证干燥氯气无漂白性,湿润的有色布条中,氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性,选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂,再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性,所以C中I、II、III依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙(硅胶、P2O5),干燥的有色布条,故答案为:无水氯化钙(硅胶、P2O5);干燥的有色布条;
(5)装置C中滴加过量的盐酸,无气泡冒出,再滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明生成了硫酸根离子,即生成的含硫元素的物质为硫酸钠,因此过量的氯气与Na2S溶液反应的离子方程式为S2-+4Cl2+4H2O=SO42-+8Cl-+8H+,故答案为:Na2SO4;S2-+4Cl2+4H2O=SO42-+8Cl-+8H+;
(6) 硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液在工业上可作脱氯剂,说明硫代硫酸钠具有还原性,可以吸收多余的氯气,反应的离子方程式为S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+,故答案为:S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+;
(7)吸收氯气后,溶液中产生大量的H+,与足量的Na2S2O3发生反应S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O,产生有毒气体,污染空气,因此装置E中的试剂不合理,故答案为:因为吸收氯气后,溶液中产生大量的H+,与足量的Na2S2O3发生反应S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O,产生有毒气体,污染空气。
【题目】“绿水青山就是金山银山”,研究NO2、NO、CO等大气污染物处理对建设美丽中国具有重要意义。
(1) 已知: ①NO2+CO
CO2+NO 该反应的平衡常数为K1(下同)
每1mol 下列物质分解为气态基态原子消耗能量分别为
NO2 | CO | CO2 | NO |
812kJ | 1076kJ | 1490kJ | 632kJ |
②N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+ 179.5 kJ /mol K2
③2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol K3
试写出NO与CO反应生成无污染物气体的热化学方程式_______________________以及此热化学方程式的平衡常数K=________(用K1、 K2、K3表示)
(2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为:2NO2+4CO
4CO2+N2,某温度下,在1L密闭容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,此时容器的压强为1个大气压,5秒时反应达到平衡时,容器的压强变为原来的
,则反应开始到平衡时CO的平均反应速率v(CO)=___________。
若此温度下,某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amo/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L,要使反应向逆反应方向进行,a的取值范围__________。