题目内容
【题目】碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH
N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)。
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若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________。
②制备水合肼时,应将___________滴到 __________ 中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且滴加速度不能过快。
(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
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在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为______________________________________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是_________________________________。
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c.用0.2100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为;2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00mL。
①M为____________(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为_______________。
【答案】ecdabf 5:3 NaClO溶液 尿素 2IO3-+3N2H4H2O=3N2↑+2I-+9H2O N2H4H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质 淀粉 94.5%
【解析】
(1)①根据制备氯气,除杂,制备次氯酸钠和氧氧化钠,处理尾气分析;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量分别为5mol、1mol,根据得失电子守恒,生成5molClO-则会生成Cl-5mol,生成1mol ClO3--则会生成Cl-5mol,据此分析可得;
②NaClO氧化水合肼;
(2)碘和NaOH反应生成NaI、NaIO,副产物IO3-,加入水合肼还原NaIO、副产物IO3-,得到碘离子和氮气,结晶得到碘化钠;
(3)①淀粉溶液遇碘单质溶液变蓝色;
②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),故样品中NaI的质量为:0.2100mol×0.015L×
×150g/mol=9.45g,据此计算。
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH
N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①装置c由二氧化们和浓盐酸制备氯气,用B装置的饱和食盐水除去HCl气体,为保证除杂充分,导气管长进短出,氯气与NaOH在A中反应制备,为充分反应,从a进去,由D装置吸收未反应的氯气,防止污染空气,故导气管连接顺序为:ecdabf;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量分别为5mol、1mol,根据得失电子守恒,生成5molClO-则会生成Cl-5mol,生成1mol ClO3-则会生成Cl-5mol,则被还原的氯元素为化合价降低的氯元素,即为Cl-,有5mol+5mol=10mol,被氧化的氯元素为化合价升高的氯元素,物质的量之比为ClO-与ClO3-共5mol+1mol=6mol,故被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为10:6=5:3;
②将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率,故实验中取适量NaClO溶液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼,滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,防止水合肼被氧化;
(2)根据流程可知,副产物IO3-与水合肼生成碘离子和氮气,反应为:2IO3-+3N2H4H2O=3N2↑+2I-+9H2O;N2H4H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质,水合肼还原法制得的产品纯度更高;
(3)①实验中滴定碘单质,用淀粉做指示剂,即M为淀粉;
②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),故样品中NaI的质量为:0.2100mol×0.015L×
×150g/mol=9.45g,故其质量分数为
×100%=94.5%。
【题目】如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料,与水、铁不反应)的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。
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(1)该实验反应的反应方程式为:___。
(2)仪器a的名称是___。
(3)某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率,设计了如下实验:准确称量一定质量的铁粉进行反应,测量反应后生成气体的体积,计算铁粉的转化率。
①该同学应该先点燃__(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯),测量气体体积不可以选用上图中___(填“甲”“乙”或“丙”)装置。
②称取5.6g铁粉与适量石棉绒混合,然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.896L,则铁粉的转化率为__。(转化率=
)
(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中,加入足量的盐酸溶解并过滤,为探究反应后溶液中可能的阳离子,小林同学进行如下实验,请你将下表补充完整:
步骤 | 现象 | 解释(用离子方程式表示) | 结论 |
Ⅰ.取样,滴加KSCN溶液 | 溶液不变红色(Fe3+与KSCN溶液反应显红色) | ①Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O ②____ | Ⅲ.反应后的溶液中阳离子为___ |
Ⅱ.取样,滴加NaOH溶液 | 刚开始无明显现象,一段时间后先出现白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 | ①___ ②Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 |