(14分)Ⅰ.某同学做“铝热反应”的实验。查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:
| 物质 | Al | Al2O3 | Fe | Fe2O3 |
| 熔点/℃ | 660 | 2054 | 1535 | 1462 |
| 沸点/℃ | 2467 | 2980 | 2750 | —— |
(2)下列能与Al发生铝热反应的有 。(填序号)
A、MnO2 B、Na2O C、MgO D、FeO
(3)据上表数据该同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。若证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝,所用试剂是 。
Ⅱ.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答相关问题。
(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的实验仪器有________等。(填代号,下同)
A 试管 B 坩埚 C 烧杯 D 三角架
E、泥三角 F、洒精灯 G、铁架台 H、量筒
第2步:Iˉ溶液的获取。操作是将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水溶解,该过程为加快溶解可以采取哪些措施 。此操作后的分离方法________。(填分离方法)
(3)第3步:氧化。取(2)中溶液少量依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选_________。
A、浓硫酸 B、新制氯水 C、KMnO4溶液 D、H2O2
(4)第4步:碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液,滴加_______溶液,证明海带中含碘。
某化学小组在学习元素周期律后,对教材中Fe2+氧化为Fe3+的实验进一步思考,并提出问题:Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,那么Br2和I2能否将Fe2+氧化为Fe3+?
环节一:理论推测
部分同学认为Br2和I2都可能将Fe2+氧化为Fe3+,他们思考的依据是 。
部分同学认为Br2和I2都不能将Fe2+氧化为Fe3+,还有同学认为Br2能将Fe2+氧化为Fe3+而I2不能。他们思考的依据是从上到下卤素单质氧化性减弱。
环节二:设计实验进行验证
在大试管中加适量铁粉,加入10 mL 稀盐酸,振荡试管,充分反应后,铁粉有剩余,取上层清液进行下列实验。
实验1:
| 试管 | 操作 | 现象 |
| ① | 先向试管中加入2 mL FeCl2溶液,再滴加少量红棕色的溴水,振荡试管 | 溶液为黄色 |
| ② | 先向试管中加入2 mL FeCl2溶液,再滴加少量棕黄色的碘水,振荡试管 | 溶液为黄色 |
环节三:实验现象的分析与解释
(1)同学甲认为①中现象说明溴水能将Fe2+氧化,离子方程式为 。
同学乙认为应该补充实验,才能得出同学甲的结论。请你帮助同学乙完成实验:
实验2:
| 操作 | 应该观察到的现象 |
| | |
(2)该小组同学对②中溶液呈黄色的原因展开了讨论:
可能1:碘水与FeCl2溶液不反应,黄色是碘水稀释后的颜色。
可能2: 。
实验3:进行实验以确定可能的原因。
| 操作 | 现象 |
| 向试管②所得溶液中继续加入0.5 mLCCl4,充分振荡,静置一段时间后。取出上层溶液,滴加KSCN 溶液 | 静置后,上层溶液几乎无色,下层溶液为紫色;上层溶液滴加KSCN 溶液后,出现浅红色 |
同学丙认为该实验现象可以说明是“可能2”成立,同学丁认为不严谨,于是设计了实验4:
实验4:
| 操作 | 现象 |
| 向另一支试管中加入2 mL FeCl2溶液,滴加0.5mL碘水后,再加入0.5mL 乙酸乙酯,充分振荡,静置一段时间后。取出下层溶液,滴加KSCN 溶液 | 静置后,上层液为紫色,下层液几乎无色;下层溶液滴加KSCN溶液后,没有出现浅红色 |
你认为实验4设计的主要目的是 。
同学丁根据实验4现象得出结论:在本次实验条件下,碘水与FeCl2溶液反应的程度很小。
(3)Cl2、Br2、I2氧化Fe2+的能力逐渐减弱,用原子结构解释原因: 。
某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。
(1)实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性
(2)实验试剂及仪器:
试剂:氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸
仪器:胶头滴管外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是 。
| 序号 | 实验设计 | 实验观察(主要现象) | 离子方程式 | 解释与结论 |
| ① | 在铁粉中滴 入稀硫酸 | 铁粉溶解,溶液由无 色变成浅绿色,有无 色无味的的气体生成 | Fe +2H+= H2↑+ Fe2+ | Fe具有还原性 |
| ② | 氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液,再加入氯水 | 滴入KSCN溶液无明 显变化,加入氯水立 即变成血红色 | | |
| ③ | 氯化亚铁溶液加 入锌片 | | Fe2++ Zn =" Fe" + Zn 2++ | |
| ④ | | | | Fe3+具有氧化性 |
(3)实验记录(在仿照①实验作答,划线部分不必填写)
(4)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习,请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是
A、Cl2 B、Na C、Mg2+ D、H2O2
(5)在实验②中,有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后,就出现了血红色,你认为是什么原因: ;
你将对实验员在配制氯化亚铁溶液时,提出的建议是 。
(6)在配制氯化铁溶液时,由于实验员失误,可能导致溶液中含有少量的Fe2+,为帮助实验员进行检验少量Fe2+的存在,请从下列物质中选择合适的试剂( )
A、KSCN溶液 B、稀盐酸 C、KMnO4溶液 D、NaOH溶液
硫及其化合物有广泛的应用,对SO2性质的研究是高中化学教学的一项重要内容。
I.对比研究是一种重要的研究方法。若将硫的单质及部分化合物按如下表所示分成3 组,则第2组中物质M的化学式是 。
| 第1组 | 第2组 | 第3组 |
| S (单质) | SO2、H2SO3、M、NaHSO3 | SO3、H2SO4、Na2SO4、 NaHSO4 |
Ⅱ.某校化学学习小组用下图所示的实验装置研究SO2气体还原Fe3+、Br2的反应。
(1)下列实验方案可以用于在实验室制取所需SO2的是 。
A.Na2SO3溶液与HNO3 B.Na2SO3固体浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧 D.铜与热的浓硫酸
(2)装置C的作用是除去多余的SO2,防止污染空气。已知在用氢氧化钠溶液吸收SO2的 过程中,往往得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液,常温下,溶液pH随n(SO32—):n(HSO3—)变化关系如下表
| n(SO32—):n(HSO3—) | 91:9 | 1:1 | 9:91 |
| pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
当吸收液中n(SO32—):n(HSO3—) =10:1时,溶液中离子浓度关系正确的是 。
A.c(Na+)+ c(H+)= 2c(SO32—)+ c(HSO3—)+ c(OH—)
B.c(Na+)>c(HSO3—)>c(SO32—)>c(OH—)>c(H+)
C.c(Na+)>c(SO32—)>c(HSO3—)>c(OH—)>c(H+)
(3)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取A中反应后的溶液分成三份,并设计了如下探究实验,请你评价并参与他们的探究过程(限选试剂:KMnO4溶液、KSCN溶液、BaCl2溶液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝 酸、Ba(NO3)2溶液、新制的氯水)
| 序号 | 实验方案 | 实验现象 | 结论 |
| 方案① | 往第一份试液中加入KMnO4溶液溶液 | 紫红色褪去 | SO2与Fe3+反应生成了Fe2+ |
| 方案② | 往第二份试液中加入 | | SO2与Fe3+反应生成了Fe2+ |
| 方案③ | 往第二份试液中加入 | | SO2与Fe3+反应生成了SO42— |
上述方案①得出的结论是否合理 ,原因 。
如果他们设计的方案②与方案③均合理并且得到相应结论,请你将上面表格补充完整。
(4)装置B中能表明Br—的还原性弱于SO2的现象是 。
某校研究小组为探究KI溶液的pH与其在空气之中氧化变质的关系,进行了相应的实验探究。
【提出假设】
假设1:只有碱性环境下能被氧化
假设2:只有酸性环境下能被氧化
假设3:只有中性环境下能被氧化
假设4: 能被氧化
【实验探究】
(1)有人认为由于I2会和KOH反应,因此否定假设1。小组同学认为,若溶液的碱性较弱时,I2不会反应。为了验证滚点,小组同学进行了下述实验:
在编号为①②③的试管中加入相同量的碘的淀粉溶液中,然后分别加入pH为9、10、11的KOH溶液,发现试管①中蓝色不消失,试管②③中蓝色消失。
由此可以得出结论: 。
(2)为探究KI溶液在不同碱性条件下能否被氧气氧化,小组同学设计了以下实验:将下表中的药品分别加入到试管中,然后放置于收集有氧气的储气瓶中,塞上塞子,观察现象。完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
| 实验编号 | 蒸馏水 | 淀粉溶液 | KI固体 | 稀KOH溶液 | 一段时间后观察实验现象 |
| 1 | 30mL | 2 mL | 5g | 0滴 | 试管中出现了蓝色 |
| 2 | 29.5 mL | | 5g | 10滴 | 试管中出现了很浅的淡蓝色 |
| 3 | 29 mL | 2 mL | | 20滴 | 试管中无明显变化 |
| 4 | | 2 mL | 5g | 30滴 | |
注:1滴溶液体积为0.05mL。
(3)小组同学通过实验证实了在酸性条件下KI都能被氧气氧化,现继续探究酸性强弱与氧化难易的关系。有同学提出假设,认为酸性越强越容易被氧化。请设计实验验证假设,完成下表中内容。
可供选择的药品有:KI固体、淀粉溶液、0.005mol/L H2SO4、0.5mol/L H2SO4。
| 实验方案(不要求写具体过程) | 预期实验结果和结论 |
| | |
食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。
已知:①氧化性:
>Fe3+>I2;还原性:
>I-;②KI+I2
KI3
(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验:取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe2+、Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得溶液分为4份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色;第二份试液中加足量KI固体,溶液显淡黄色,用CCl4萃取,下层溶液显紫红色;第三份试液中加入适量KIO3固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色。
①向第四份试液中加K3Fe(CN)6溶液,根据是否得到具有特征蓝色的沉淀,可检验是否含有 (用离子符号表示),蓝色的沉淀是_______(用化学式表示)。
②第二份试液中加入足量KI固体后,反应的离子方程式为:______、______
(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式:_________________。
将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3·H2O。该物质不适合作为食盐加碘剂,其理由是_________________________________。
(3)某同学为探究温度和反应物浓度对反应2IO3-+5SO32-+2H+=I2+5SO42-+H2O的速率的影响,设计实验如下表所示:
| | 0.01mol·L-1KIO3 酸性溶液(含淀粉) 的体积/mL | 0.01mol·L-Na2SO3 溶液的体积/mL | H2O的 体积/mL | 实验 温度 /℃ | 溶液出现 蓝色时所 需时间/s |
| 实验1 | 5 | V1 | 35 | 25 | t1 |
| 实验2 | 5 | 5 | 40 | 25 | t2 |
| 实验3 | 5 | 5 | V2 | 0 | t3 |
表中数据:t1 t2(填“>”、“<”或“=”);表中V2=___________mL
二氧化氮(NO2)是一种具有高度活性的气态物质,NO2与Na2O2均具有较强的氧化性,某研究性学习小组对二者能否发生反应进行探究。
【实验】
下列关于实验室制备NO2的说法正确的是_______
a.实验室常用铜和浓硝酸反应制取二氧化氮
b.二氧化氮常用向下排空气法收集
c.二氧化氮易溶于水,尾气可用水吸收.
d.用注射器收集的二氧化氮,压缩后颜色变浅
e.实验后容器中残留液需用碱液处理
【提出假设】
假设一:NO2与Na2O2二者不反应;
假设二:NO2能被Na2O2氧化;
假设三:
【查阅文献】
NO2在反应中能生成HNO3和HNO2;HNO2旣有氧化性,又有还原性,能被强氧化剂如KMnO4氧化。
【设计实验】
(1)实验时,将NO2气体通入盛有Na2O2的玻璃管中,淡黄色粉末完全变成白色,说明假设 不成立。
(2)若假设二成立,反应的化学方程式是 。
(3)为验证假设二是否成立,该小组同学做了如下定性实验研究,请完成下表内容。
| 实验步骤 (不要求写具体操作过程,仪器任选) | 预期的实验现象及结论 |
| 取适量的白色固体置于试管中,………… | |
【定量分析】
若实验前该小组同学用托盘天平称量过氧化钠的质量为3.9g,充分反应后白色固体质量为8.4g,该小组同学得出假设2不成立的结论。你是否同意他们的结论,并简述理由:
碘是人体必需的微量元素之一,有“智力元素”之称。食用加碘食盐可预防碘缺乏病。查阅资料知:①在酸性条件下,I—能被NO3-离子氧化成IO3-离子,被H2O2或O2等氧化成I2;②IO3-离子能被HSO3-离子还原成I2。
请你利用实验室常用仪器和下列限选试剂,依次研究某食盐样品中所加碘的存在形式是I2、I-、IO3-中的哪一种。
限选试剂如下:1.0 mol?L-1HNO3溶液、1.0 mol?L-1 H2SO4溶液、1.0 mol?L-1NaHSO3溶液、3% H2O2溶液、1%淀粉溶液、蒸馏水
Ⅰ.提出假设
假设1:该食盐样品中含I2 ;
假设2:该食盐样品中含I—
假设3: 。
Ⅱ.设计方案与实验探究
将适量食盐样品溶于蒸馏水制成溶液,请按要求填写下表
| 实验步骤 | 预期现象与结论 |
| 步骤1:取少量上述溶液注入试管中,滴入几滴淀粉溶液振荡。 | 若溶液显 ,则假设1成立;否则,假设1不成立,再进行步骤2 |
| 步骤2: | 若溶液显蓝色,则假设2成立,反应的离子方程式为 ;否则,假设2不成立,再进行步骤3 |
| 步骤3: | |
Ⅲ.问题与思考
纯的KIO3或KI都可以作为食用加碘盐中碘的来源。从化学角度来看,试验中添加 (填“KIO3”或“KI”)更好;理由是 。
某兴趣小组挤究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如下图所示:![]()
(1)SO2气体还原Fe3+反应的产物是_____________、_____________(填离子符号)。
(2)下列实验方案可以用于在实验室制取所需SO2的是____。
| A.Na2SO3溶液与HNO3 | B.Na2SO3固体与浓硫酸 |
| C.固体硫在纯氧中燃烧 | D.铜与热浓H2SO4 |
(4)如果有280 mL SO2气体(已折算为标态)进入C装置中,则C中50 mL NaOH溶液的浓度至少为_____________mol/L才能达到目的。
(5)在上述装置中通入过量的SO2为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:往第一份试液加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:往第二份试液加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是____,原因是_______________________________________。
(6)能表明I-的还原性弱于SO2的现象是_________________________________________,写出有关离子方程式:_______________________________________。
对实验过程中出现的异常现象进行探究,是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。
【实验1】用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应,实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外,在铜丝表面还有黑色固体甲生成,甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu2S。查阅资料:CuS和Cu2S均为黑色固体,常温下都不溶于稀盐酸,在空气中煅烧,均转化为CuO和SO2。为了探究甲的成分,该小组同学在收集到足够量的固体甲后,进行了如下实验:![]()
![]()
(1)上述实验装置除了有尾气吸收装置外,还有一个显著的优点是 。
(2)固体乙在空气中煅烧时,使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外,还必须有 。
(3)确定乙是否煅烧完全的操作是 。
(4)煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为 。
【实验2】某化学兴趣小组设计了如下实验装置(尾气吸收装置未画出),探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱。![]()
(5)根据下列实验操作和现象,填写实验结论。
| 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
| 打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯。 | D装置中:溶液变红 E装置中:水层溶液变黄, 振荡后,CCl4层无明显变化。 | Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为: |
(6)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了异常的变化:D装置中,红色慢慢褪去;E装置中,CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:
| ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2>(SCN)2。 ⅱ.Cl2和Br2反应生成的BrCl呈红色,沸点约5℃,与水发生水解反应。 ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。 |
①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因____ ;
请设计简单实验证明上述解释 。
②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因 。