题目内容
6.某化学兴趣学习小组设计实验探究金属M与浓硫酸反应的气体产物(如图).【提出假设】假设1:气体产物只有SO2; 假设2:气体产物有SO2和H2;
【实验设计】为了探究金属M与浓硫酸反应产物,设计如图实验装置:一定量的浓硫酸与金属M反应.
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在H装置后面连上一根导管,然后将导气管插入盛有水的水槽中,微热烧瓶,若导气管冒气泡,停止加热有一段水柱上升,则证明装置的气密性良好.
(2)若B瓶里品红溶液褪色,E、F和G中都无明显现象.反应后硫酸盐中金属显+2价.写A中发生反应的化学方程式M+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO4+SO2↑+2H2O;
(3)若假设2正确,则可观察到:F管中黑色粉末变成红色;G干燥管里白色粉末变为蓝色;
【实验反思】为了进一步探究金属M成分和气体组分,进行如下实验:
称取11.2g金属M放入装置A中,加入一定量的浓硫酸,反应结束后,B瓶里品红溶液褪色,金属没有剩余,拆下G并称重,G增重0.9g.
(4)为了观察溶液颜色,实验完毕后,需要稀释烧瓶里溶液.稀释烧瓶里溶液的操作方法先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌;
(5)将稀释后的溶液分装甲、乙试管,向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去;所以可得到此条件下对金属M与浓硫酸反应的气体产物的探究假设假设2成立.
分析 金属与浓硫酸反应,开始生成的是二氧化硫,如果金属过量,浓硫酸变成稀硫酸后,如果金属较活泼,则可能还生成氢气;
(1)根据检验装置气密性的采用方法进行解答;
(2)M在盐中为+2价,根据类比铜与浓硫酸的反应写出M与浓硫酸反应的化学方程式;
(3)如果产生的气体中含有氢气,氢气能够还原氧化铜反应生成水,根据检验水的常用方法解答;
(4)反应物中有浓硫酸,根据稀释浓硫酸的方法进行解答,注意稀释前先冷却,然后将混合液加入烧杯中;
(5)根据反应现象判断M为铁,然后根据题中数据计算出铁离子、亚铁离子的物质的量,然后根据质量守恒定律、电子守恒分别计算出生成氢气、二氧化硫物质的量分析判断;
解答 解:当金属过量时,且金属较活泼则生成的气体中可能含有氢气,所以假设2为:气体产物有SO2和H2 ,故答案为:气体产物有SO2和H2 ;
(1)检查上述装置气密性的一种方法是:关闭分液漏斗的活塞,在H装置后面连上一根导管,然后将导气管插入盛有水的水槽中,微热烧瓶,若导气管冒气泡,停止加热有一段水柱上升,则说明装置的气密性良好,
故答案为:将导气管插入盛有水的水槽中,微热烧瓶,若导气管冒气泡,停止加热有一段水柱上升;
(2)反应后硫酸盐中金属显+2价,类比铜与浓硫酸的反应,M与浓硫酸反应的化学方程式为:M+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO4+SO2↑+2H2O,
故答案为:M+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO4+SO2↑+2H2O;
(3)如果F管中黑色粉末变成红色、G中白色的无水硫酸铜变成蓝色,说明二氧化硫中混有氢气,从而证明假设2正确,
故答案为:黑色粉末变成红色;白色粉末变为蓝色;
(4)可以类比稀释浓硫酸的方法进行操作,方法为:先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌,
故答案为:先将烧瓶中混合溶液冷却,再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里,并不断搅拌;
(5)向甲试管里滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明金属M为Fe;G增重0.9g,0.9g为水的质量,则氢气的物质的量为:n(H2)=n(H2O)=$\frac{0.9g}{18g/mol}$=0.05mol;1.2g铁的物质的量为:n(Fe)=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol;向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液紫色褪去,说明溶液中含有亚铁离子,烧瓶溶液中金属离子浓度相等,则铁离子和亚铁离子的物质的量相等,n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.1mol,根据电子守恒,生成二氧化硫的物质的量为:n(SO2)=$\frac{0.1mol×2+0.1mol×3-0.05mol×2}{2}$=0.20mol,铁与硫酸反应的化学方程式为:4Fe+9H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O,假设2正确,
故答案为:假设2.
点评 本题考查了浓硫酸的化学性质、氧化还原反应的计算、化学方程式的书写等知识,题目难度较大,试题涉及的知识点较大,充分考查了学生对所学知识的掌握情况,注意明确浓硫酸的化学性质及浓硫酸与金属反应的原理.
| A. | CH2═CH2+CH3COOOH(过氧乙酸)→ | |
| B. | CH2═CH2+Cl2+Ca(OH)2→ | |
| C. | 2CH2═CH2+O2$\stackrel{催化剂}{→}$2 | |
| D. | 3CH2OHCH2OH$\stackrel{催化剂}{→}$HOCH2CH2-O-CH2CH2OH+ |
| A. | 1:1 | B. | 2:3 | C. | 1:2 | D. | 2:1 |
| A. | CH2═CH2+HCl$\stackrel{一定条件}{→}$CH3CH2Cl | B. | CH4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3Cl+HCl | ||
| C. | C2H4+3O2$\stackrel{点燃}{→}$2CO2+2H2O | D. | 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑ |
| A. | S(g)+O2(g)═SO2(l)|△H|<297.3 kJ•mol-1 | |
| B. | 1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和 | |
| C. | S(s)+O2(g)═SO2(g)|△H|>297.3 kJ•mol-1 | |
| D. | 1molSO2的键能总和小于1molS和1molO2键能之和 |
| A. | C3H4和 H2 | B. | C3H8和 CO | C. | CH4和 C3H4 | D. | C3H6和 CO2 |
| A. | 天然橡胶分子中含有碳碳双键,能发生加成反应 | |
| B. | 硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象 | |
| C. | 聚硫橡胶具有良好的耐严寒,耐高温性能 | |
| D. | 合成橡胶是以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成分高分子 |
| A. | NaHCO3═Na++H++CO32- | B. | H2SO4═2H++SO42- | ||
| C. | Ba(OH)2═Ba2++2OH- | D. | Al2(SO4)3═3SO42-+2Al3+ |