上海市静安区三年(2020-2022)年高考化学模拟题分题型分层汇编-05化学实验基础(填空基础提升题)( 含解析)

上海市静安区三年(2020-2022)年高考化学模拟题分题型分层汇编-05化学实验基础(填空基础提升题)
一、实验题
1.(2022·上海静安·统考一模)1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分MnO2)时,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。舍勒的方法沿用至今,实验室用如下装置制取氯气并进行氯气性质探究。
完成下列填空。
(1)甲为发生装置,该处还缺少的玻璃仪器是_______。盛放浓盐酸的仪器名称为_______。
(2)乙为除杂装置,盛有_______(填写下列字母编号),目的是为了_______。
a.碱石灰 b.饱和食盐水 c.浓硫酸 d.饱和碳酸氢钠溶液 e.四氯化碳
(3)检验丙装置中氯气是否已集满的操作是_______。
(4)丁装置中盛有紫色石蕊试液,实验中可观察到溶液颜色发生了如下变化。请完成下表中的三处空白。
实验现象 原因
最初溶液从紫色逐渐变为_______色 氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色 _______
然后溶液从无色逐渐变为_______色 /
(5)戊装置的作用是_______,该处的化学反应方程式为_______。
(6)实验结束,测得戊装置中溶液质量为200g,NaOH溶液的质量分数由30%减小到1%,则吸收的氯气质量是_______g(保留一位小数)。
2.(2021·上海静安·统考二模)科学界目前流行的关于生命起源假设的理论认为生命起源于约40亿年前古洋底的热液环境,那里普遍存在铁硫簇合物,可用FexSy表示。为研究某铁硫簇合物成分,化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置测定样品中铁、硫的含量。具体步骤为:
①按上图连接装置,进行气密性检查。
②在A中放入1.0g含杂质的样品(杂质不溶于水、盐酸,且不参与A中的反应),B中加入0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液30mL,C中加入品红试液。
③通入氧气并加热,A中固体逐渐转变为红棕色。
④待固体完全转化后,取B中的溶液3mL于锥形瓶中,用0.1mol/L碘化钾溶液滴定。滴定共进行3次,实验数据记录于下表。
滴定次数 待测液体积 /mL 消耗碘化钾溶液体积 / mL
滴定前刻度 滴定后刻度
1 3.00 1.00 7.50
2 3.00 7.50 12.53
3 3.00 12.53 17.52
⑤取A中的残留固体于烧杯中,加入稀盐酸,充分搅拌后过滤。
⑥往滤液中加入足量氢氧化钠溶液,出现沉淀。过滤后取滤渣灼烧,得0.32g固体。
已知:Mn2+离子在极稀溶液中近乎无色。
回答下列问题:
(1)装置C中品红试液的作用是___________。有同学认为,撤去装置C,对此实验没有影响。你的观点是___________(选填“赞同”或“不赞同”),理由是___________。
(2)用碘化钾溶液滴定酸性高锰酸钾时,生成碘单质和锰离子,写出反应的离子方程式___________。无色的草酸(H2C2O4)溶液也可代替碘化钾进行滴定,反应方程式为:2KMnO + 5H C O + 3H SO →K SO + 2MnSO + 10CO + 8H O,判断到达滴定终点时的现象应当是___________。
(3)为防止尾气污染,装置D中应加入___________溶液。
(4)根据上述实验所得数据,可确定该铁硫簇结构的化学式为___________。
(5)下列操作,可能导致x:y的值偏大的是___________(填字母代号)
a.配置碘化钾标准液时,定容操作俯视刻度线。
b.步骤④所用锥形瓶未干燥,残留有蒸馏水
c.滴定时,碘化钾溶液不小心滴到锥形瓶外一滴
d.步骤⑥灼烧滤渣不够充分
3.(2021·上海静安·统考一模)氯化铝为共价化合物,易水解,178℃升华,190℃(2.5个标准大气压下测得)熔化。实验室现用下图装置制备少量无水氯化铝。
请回答下列问题:
(1)装置A为氯气发生装置,化学反应方程式为_________________________________。若用足量MnO2与50mL12mol/L的盐酸充分反应,则所得氯气可制取无水AlCl3的质量应_________13.35g(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)装置B中所盛试剂为_________________,其作用是__________________________。
(3)有人认为若无装置B,其余装置、试剂保持不变,也能制备无水AlCl3,事实证明这样做非常危险,请简述理由___________________________________________________________。
(4)仪器a的名称是__________________,装置C和F的作用是____________________。
(5)实验开始时应先点燃A处的酒精灯,待装置内充满黄绿色气体后,再点燃D处的酒精灯,理由是_______。
(6)氯化铝是共价化合物,请设计实验证明。___________________。
4.(2020·上海静安·统考二模)过氧化镁(MgO2)不溶于水,与酸反应生成H2O2,在医学上可作解酸剂。常温下MgO2较稳定,加热时会分解生成O2和MgO。MgO与H2O2反应可制得MgO2,同时放出大量热。一种制备MgO2的流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)煅烧Mg2(OH)2CO3的化学反应方程式为_______________________;检验Mg2(OH)2CO3已分解完全的方法是______________________________。(写出实验操作和现象)
(2)上述制备过程中加入稳定剂的作用是___________;操作a为_____________。
MgO2产品中常会混有少量MgO,实验室可通过多种方案测定样品中MgO2的含量。某研究小组拟用下图装置测定样品(含MgO杂质)中MgO2的含量。
(3)研究小组的实验原理是(用化学方程式表示)①___________________________;
②2H2O2 → 2H2O +O2↑,稀盐酸中加入少量FeCl3溶液的作用是_______________。
(4)实验中使用恒压分液漏斗的优点是:使分液漏斗中的溶液顺利滴下、___________。
(5)反应结束后,先_________________,然后__________________,最后平视刻度线读数并记录。
(6)该小组记录的实验数据如下,样品的质量为m g;反应开始前量气管的读数为a mL;反应结束后量气管的读数为b mL,则样品中过氧化镁的质量分数为______(该实验条件下O2密度为ρ g L-1)。
5.(2020·上海静安·模拟预测)I.中国的侯德榜对索尔维制碱法进行了改进,将合成氨工业与纯碱工业联合,发明了侯氏制碱法,又称联合制碱法,生产流程可以表示如图所示(代表所需物质,代表产品)
在上述工业流程中:
(1)产品N的化学式__________,所需物质A的名称____________,B的电子式____________。
(2)侯德榜制碱法的原理是_____________________________________(用化学方程式表示)。操作X的名称是_________________________。
II.利用侯德榜原理制备的纯碱中含有少量NaCl等杂质,利用下列装置可用来测定纯碱中的Na2CO3的质量分数。
实验步骤如下:
①如图所示,组装好实验仪器,并检查其气密性;
②准确称取盛有碱石灰的干燥管D的质量(设为m1g);
③准确称取一定量的纯碱(设为ng),并将其放进广口瓶B内;
④从分液漏斗中缓缓滴入一定量的稀硫酸,并从前端缓缓地鼓入空气,至B反应器中不再产生气体为止;
⑤准确称取干燥管D的总质量(设为m2g)
根据上述实验,回答下列问题:
(3)该实验进行到操作④时,要缓缓鼓入空气,鼓入空气的作用是__________________________。装置A中的液体应选用___________。
(4)装置B与D之间必须添加一装置C,否则使测定结果偏高。在空白框内画出该装置C,装置中盛放的是__________。
(5)根据此实验,计算出纯碱中Na2CO3的质量分数为_________________(用m1、m2、n表示)。如果缺少装置E,则实验所得纯碱样品的纯度会_________(“偏高”、“偏低”、或“无影响”)。
6.(2020·上海静安·统考一模)甲乙两组学生用不同的方法制备氯气并验证其性质。甲组用漂白粉与硫酸溶液反应制取氯气:Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O,如图1所示;乙组用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气:2KMnO4+16HCl(浓)→2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,如图2所示(省略夹持装置)。
(1)实验中A选用装置__,E选用装置__(填写序号)。
(2)装置F的作用___,请描述装置G中的实验现象___。
(3)B中反应的离子方程式是___;C中氯气氧化了亚硫酸钠:Cl2+SO32-+H2O → SO42-+2Cl-+2H+,请你帮甲组设计一个实验,证明洗气瓶C中的Na2SO3已被氧化(简述实验步骤):___。
(4)乙组中H的目的是比较氯、溴、碘的非金属性,有同学认为该设计不能达到实验目的,其理由是___。
(5)甲组实验存在的明显缺陷是___。
二、工业流程题
7.(2022·上海静安·统考二模)五氧化二氮(N2O5)是一种绿色硝化剂,在军用炸药、火箭推进剂、医药等工业中得到广泛应用。常温下N2O5为白色固体,可溶于二氯甲烷等氯代烃溶剂,微溶于水且与水反应生成硝酸,高于室温时不稳定。回答下列问题:
(1)1840年,Devill将干燥的氯气通入无水硝酸银中,首次制得了固体N2O5。该反应的氧化产物为空气中的主要成分之一,写出反应的化学方程式:_______。
(2)某化学兴趣小组设计用臭氧(O3)氧化法制备N2O5,反应原理为 N2O4+O3→N2O5+O2。实验装置如下图:
装置B的仪器名称是_______;装置E的作用是_______。实验时,先将三口烧瓶C浸入_______ (填字母编号)中,打开装置A中分液漏斗的活塞,随即关闭。一段时间后C中液体变为红棕色。然后打开活塞K,通过臭氧发生器向三口烧瓶中通入含有臭氧的氧气。
a.热水 b.冰水 c.自来水 d.饱和食盐水
(3)C中二氯甲烷(CH2Cl2)的作用是_______ (填字母编号)。判断C中反应已结束的简单方法是_______。
a.溶解反应物NO2 b.充分混合反应物使其反应更加充分 c.控制O3的通入速度 d.溶解生成物N2O5
(4)该装置存在一处明显缺陷,请指出_______。
(5)N2O5粗产品中常含有N2O4。该兴趣小组用滴定法测定N2O5粗产品的纯度。取2.0g粗产品,加入20.00mL 0.1250mol·L-1酸性高锰酸钾溶液。充分反应后,用0.1000mol·L-1 H2O2溶液滴定剩余的高锰酸钾,达到滴定终点时,消耗H2O2溶液17.50mL。已知:N2O4与KMnO4发生反应的离子方程式为5N2O4+2MnO+2H2O→Mn2++10NO+4H+,H2O2与KMnO4发生反应的离子方程式为5H2O2+2MnO+6H+→2Mn2++5O2↑+8H2O,H2O2与HNO3不反应且不考虑其分解。判断滴定到达终点的方法是_______。粗产品的纯度为_______(结果保留三位有效数字)。
试卷第6页,共7页
试卷第7页,共7页
参考答案:
1.(1) 酒精灯 分液漏斗
(2) b 除去氯气中的氯化氢气体
(3)将润湿的淀粉—KI试纸接近集气瓶口,试纸变蓝则已收集满
(4) 红 氯气与水反应生成的HClO将石蕊氧化为无色物质 淡黄绿
(5) 尾气处理,吸收多余的氯气 Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O
(6)40.7
【分析】由实验装置图可知,装置甲中二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置乙中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,装置丙为向上排空气法收集氯气的装置,装置丁中盛有紫色石蕊试液先变红后褪色,验证氯水的酸性和漂白性,装置戊中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气,防止污染空气。
【详解】(1)由分析可知,装置甲中二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气,则缺少的玻璃仪器是酒精灯;由装置图可知,盛放浓盐酸的仪器为分液漏斗,故答案为:酒精灯;分液漏斗;
(2)由分析可知,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置乙中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,故答案为:b;除去氯气中的氯化氢气体;
(3)若氯气已集满,逸出的氯气能与湿润的碘化钾淀粉试纸中的碘化钾溶液反应生成碘,碘遇淀粉溶液变蓝色,则检验丙装置中氯气是否已集满的操作是将润湿的淀粉碘化钾试纸接近集气瓶口,试纸变蓝则已收集满,故答案为:将润湿的淀粉—KI试纸接近集气瓶口,试纸变蓝则已收集满;
(4)由分析可知,装置丁中,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,溶液中的氢离子使紫色石蕊试液变红色,反应生成的次氯酸具有强氧化性,使红色的石蕊试液因氧化而漂白褪色,当石蕊试液完全褪色后,继续通入氯气,氯气溶于水得到淡黄绿色的新制氯水,故答案为:红;氯气与水反应生成的HClO将石蕊氧化为无色物质;淡黄绿;
(5)由分析可知,装置戊中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,发生的反应为氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,故答案为:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O;
(6)设吸收的氯气质量为xg,由题意可知,参加反应的氢氧化钠的物质的量为,由方程式可得:×=,解得x=40.7,故答案为:40.7。
2. 检验二氧化硫是否被完全吸收 赞同 由于酸性高锰酸钾为紫色溶液,若B中高锰酸钾溶液的紫色不褪去,说明二氧化硫被吸收完全,撤去C装置,对实验没有影响 当滴入最后一滴草酸,溶液紫红色立即变为无色,且半分钟内不变色 NaOH Fe4S5 cd
【分析】A中通入空气,发生氧化还原反应生成二氧化硫,且固体变为红色,则生成氧化铁,生成的二氧化硫被B中高锰酸钾吸收,根据高锰酸钾的量可测定二氧化硫,C中品红可检验二氧化硫是否被完全吸收,D为尾气处理装置,避免污染环境,以此解答该题。
【详解】(1)装置C中品红试液的作用是检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收。有同学认为,撤去装置C,对此实验没有影响。你的观点是“赞同”,理由是:由于酸性高锰酸钾为紫色溶液,若B中高锰酸钾溶液的紫色不褪去,说明二氧化硫被吸收完全,撤去C装置,对实验没有影响。
(2)用碘化钾溶液滴定酸性高锰酸钾时,生成碘单质和锰离子,反应的离子方程式为: 。滴定前溶液是紫红色的,当反应完全时,溶液变为无色,因此滴定终点的现象为当滴入最后一滴草酸,溶液紫红色立即变为无色,且半分钟内不变色。
(3)二氧化硫会引起大气污染,为了避免尾气污染,装置D中应加入NaOH溶液。
(4)由表知,第一次滴定,碘化钾溶液的体积与第2、3次相差太大,应舍去,取第2、3次的平均值计算碘化钾溶液的体积为5.01mL,根据关系式计算:3mL溶液中未反应的MnO的物质的量为: ,30mL溶液中未反应的高锰酸钾的物质的量为,装置B中反应消耗的高锰酸钾的物质的量为: ,根据关系式计算生成二氧化硫,0.32g固体是Fe2O3,n(Fe)= ,所以n(Fe):n(SO2)= :0.005mol=4:5,该铁硫簇结构的化学式为Fe4S5。
(5)a.配置碘化钾标准液时,定容操作俯视刻度线,则所配KI标准溶液浓度偏大,滴定时KI体积偏小,则所测二氧化硫物质的量偏大,比值x:y偏小,a不选。
b.步骤④所用锥形瓶未干燥,残留有蒸馏水,滴定过程中不需要干燥,对结果无影响,b不选;
c.滴定时,碘化钾溶液不小心滴到锥形瓶外一滴,所测KI体积偏大,则所测二氧化硫物质的量偏小,比值x:y偏大,c选。
d.步骤⑥灼烧滤渣不够充分,则所测固体残渣质量偏大,比值x:y偏大,d选。故答案选cd。
3. MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 小于 饱和食盐水 吸收氯气中的氯化氢杂质 制得的Cl2中混有HCl,HCl与Al反应时生成H2,受热情况下H2、Cl2混合气体会发生爆炸 分液漏斗 防止水蒸气进入D、E中,确保铝和氯气的反应在干燥的环境下进行 A处先产生氯气,能将装置内的空气排尽,这样可确保D处能制得纯净的氯化铝 测氯化铝在熔融状态下的导电性,若测得熔融氯化铝不能导电,说明它是共价化合物
【分析】二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,氯气中有HCl和水蒸气杂质,因此先用饱和食盐水除去HCl,由于氯化铝为共价化合物,易水解,制备过程中不能有水的存在,因此再用浓硫酸干燥,先让氯气充满D装置排除D中的空气,确保D处能制得纯净的氯化铝,再用E装置收集AlCl3,再用F装置防止G中水蒸气进入E中,最后用NaOH溶液处理尾气。
【详解】(1)装置A为氯气发生装置,二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,其化学反应方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。根据题意HCl物质的量为0.6mol,根据2Al+3Cl22AlCl3,得到6HCl~AlCl3,理论上所得氯气可制取无水AlCl3的质量m= ,但由于浓盐酸变稀,稀盐酸不和二氧化锰反应,因此产生的氯气比理论少,因此制取的无水AlCl3的质量小于13.35g;故答案为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O;小于。
(2)氯气中含有HCl杂质,因此装置B中所盛试剂为饱和食盐水,其作用是吸收氯气中的氯化氢杂质;故答案为:饱和食盐水;吸收氯气中的氯化氢杂质。
(3)根据题意,制得的Cl2中混有HCl,又由于HCl与Al反应时生成H2,受热情况下H2、Cl2混合气体容易发生爆炸;故答案为:制得的Cl2中混有HCl,HCl与Al反应时生成H2,受热情况下H2、Cl2混合气体会发生爆炸。
(4)根据装置图得到仪器a的名称是分液漏斗,由于氯化铝易发生水解,整个制备过程中要处于无水的环境下,因此装置C和F的作用是防止水蒸气进入D、E中,确保铝和氯气的反应在干燥的环境下进行;故答案为:防止水蒸气进入D、E中,确保铝和氯气的反应在干燥的环境下进行。
(5)整个实验先产生氯气,利用产生的氯气排除装置内的空气,避免空气中氧气和金属铝反应,可确保D处能制得纯净的氯化铝;故答案为:A处先产生氯气,能将装置内的空气排尽,这样可确保D处能制得纯净的氯化铝。
(6)利用共价化合物和离子化合物在熔融状态下是否导电来分析,因此测氯化铝在熔融状态下的导电性,若测得熔融氯化铝不能导电,说明它是共价化合物;故答案为:测氯化铝在熔融状态下的导电性,若测得熔融氯化铝不能导电,说明它是共价化合物。
4. Mg2(OH)2CO3 2MgO + CO2 ↑ +H2O 取少量煅烧后的固体,滴入稀盐酸,无气泡产生 防止过氧化氢受热分解或防止过氧化镁受热分解 过滤、(洗涤)、干燥 和 催化剂(或催化H2O2的分解) 消除滴入溶液的体积对所测气体体积的影响 恢复至室温 移动右侧刻度管直到两侧液面相平
【分析】制备过氧化镁时,首先将Mg2(OH)2CO3煅烧,使其转化为MgO;再利用MgO和H2O2反应,由于该反应放出大量的热,而H2O2和MgO2受热都易分解,所以需要加稳定剂,避免二者分解对制备产生不利;制备出的MgO2不溶于水,再将其从悬浊液中过滤,并洗涤干燥即可。在测定MgO2含量时,利用MgO2与酸反应生成H2O2,将其转化为H2O2后,再经Fe3+催化分解产生O2;通过量取氧气的体积,再计算出氧气的量,进而就可确定MgO2的量,样品中的MgO2的含量进一步即可计算出。
【详解】(1) Mg2(OH)2CO3煅烧的方程式为Mg2(OH)2CO3 2MgO + CO2 ↑ +H2O;检验Mg2(OH)2CO3是否分解完全,只需验证固体中是否含有即可,所以可取少量煅烧后的固体,滴入稀盐酸后无气泡生成, Mg2(OH)2CO3已经分解完全;
(2)由于MgO和H2O2反应制备MgO2的过程中放出大量的热,为了避免H2O2和MgO2分解对制备不利,则需要加入稳定剂;从悬浊液中获得不溶于水的纯净的MgO2固体,需要过滤,洗涤以及干燥;
(3)①由题可知,研究小组测定样品中MgO2含量的原理为:和;
②通过分析可知,FeCl3的作用是催化H2O2分解;
(4)在测定样品中MgO2含量的实验中,由于要准确测量产生的O2的体积,因此使用恒压分液漏斗还可以消除滴入溶液对所测气体体积的影响;
(5)反应过程中会涉及热量的变化,因此反应后气体的温度会与室温不同,为了准确测量氧气的体积,要先等装置恢复至室温后,再通过移动右侧量气管使两侧液面相平从而确定氧气的体积;
(6)由题可知,氧气的体积为(b-a)mL,因此生成氧气的物质的量为mol,那么样品中MgO2的物质的量即为mol,质量分数为。
5. NH4Cl 氨气 NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl 过滤 确保CO2充分被吸收 氢氧化钠溶液 浓硫酸 偏高
【分析】联合制碱法:以食盐、氨和二氧化碳为原料来制取纯碱,二氧化碳在水中的溶解度小,与水反应形成不稳定的碳酸,而把二氧化碳通入溶有氨气而呈碱性的水中,会使生成的碳酸与氨水发生反应,而增大二氧化碳气体的吸收,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,A为NH3,B为CO2,反应为:CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再加热制得纯碱产品。
【详解】(1)产品N是氯化铵,化学式为NH4Cl,所需物质A的名称是氨气,CO2的电子式:;
(2)侯德榜制碱法的原理是NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;操作X后得滤液和固体,则操作为过滤;
(3)该实验进行到操作④时,要缓缓鼓入空气,鼓入空气的作用是确保CO2充分被吸收;为防止空气中的CO2造成实验误差,装置A中的液体应选用氢氧化钠溶液;
(4)装置B与D之间必须添加一装置C,吸收水分,否则使测定结果偏高;装置C为:,装置中盛放的是浓硫酸;
(5)根据此实验,干燥管D增加二氧化碳质量g,通过差量法可知,纯碱中Na2CO3的质量分数为,如果缺少装置E,外界的二氧化碳、水蒸气会被干燥管D吸收,则实验所得纯碱样品的纯度会偏高。
6. II I 除去氯气中的氯化氢,安全瓶(监测装置H是否堵塞) U型管中左边有色布条褪色,右边有色布条没有褪色 Cl2+2I-→2Cl-+I2 取少量反应后的溶液于试管中,加入HCl溶液至不再产生气体为止,再滴加BaCl2溶液,如果有白色沉淀生成,证明Na2SO3已被氧化 Cl2也可与KI反应生成I2,乙组设计的实验中并没有排除Cl2对实验的干扰,故不能比较Cl、Br、I的非金属性 或Cl2未充分接触到溴化钠溶液中,未必能看到现象 无尾气处理装置,污染环境
【分析】(1)结合反应原理甲组利用固体与液体加热制备氯气;乙组利用固体与液体反应不加热制氯气;
(2)乙组制得的Cl2中混有挥发的HCl气体,装置G中CaCl2是干燥剂;
(3)氯气能氧化I-生成I2;装置C中氯气氧化了亚硫酸钠,所得溶液中含有SO42-,只要利用稀盐酸和BaCl2溶液检验溶液中是否存在SO42-,即可判断有没有发生氧化还原反应;
(4)NaBr溶液未能完全吸收Cl2,有部分Cl2参与KI氧化为I2的反应;
(5)Cl2是有毒气体,需要处理含氯气的尾气。
【详解】(1)甲组用漂白粉与硫酸溶液混合加热制取氯气,实验中A选用装置II;而乙组用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气,反应不需要加热,则E选用装置I;
(2)乙组制得的Cl2中混有挥发的HCl气体,可利用装置F中饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,同时根据长颈漏斗中液面是否上升,达到监测装置H是否堵塞的目的;从F中进入G中的Cl2混有水蒸气,能使U型管中左边有色布条褪色,而潮湿的氯气经过无水CaCl2干燥后,不再具有漂白性,则右边有色布条没有褪色;
(3)氯气能氧化I-生成I2,发生反应的离子方程式为Cl2+2I-→2Cl-+I2;验证装置C中氯气是否氧化亚硫酸钠的操作方法是取少量反应后的溶液于试管中,加入HCl溶液至不再产生气体为止,再滴加BaCl2溶液,如果有白色沉淀生成,证明Na2SO3已被氧化;
(4)乙组中H装置中NaBr不能完全吸收Cl2,将有部分Cl2也可与KI反应生成I2,干扰Br2氧化I-的实验,则无法判断Br2和I2的氧化性强弱,也不能比较Cl、Br、I的非金属性;
(5)甲组实验存在的明显缺陷是无尾气处理装置,污染环境。
【点睛】本题考查氯气的制备与氯气的性质探究,明确实验原理解题关键,难点是氯气有强氧化性,但没有漂白性,氯气使湿润有色布条褪色的根本原因是氯气与水反应生成的HClO有漂白性,易错点是装置G中左侧干燥有色布条能褪色,原因是制得的氯气中混有水蒸气。
7.(1)2Cl2+4AgNO3→4AgCl↓+2N2O5+O2
(2) 球形干燥管 防止空气中的水蒸气进入C中 b
(3) abd 液体中红棕色褪去
(4)缺少尾气处理装置
(5) 溶液的紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色 79.3%
【分析】装置A中Cu和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,装置B中装有无水氯化钙,可以干燥NO2,二氧化氮可以发生可逆反应生成四氧化二氮,装置C中发生的反应为,N2O5常温下为白色固体,可溶于二氯甲烷等氯代烃溶剂,所以二氯甲烷的作用为溶解反应物,充分混合反应物使其反应更加充分也可以溶解产物N2O5。装置D为保护装置,防止倒吸,N2O5可与水反应生成硝酸,故E装置的作用为防止空气中的水蒸气进入C中与N2O5反应。
【详解】(1)干燥的氯气通入无水硝酸银中,生成了N2O5和氧气,反应的方程式为:。
(2)装置B的名称为球形干燥管,因为N2O5可与水反应生成硝酸,所以E的作用为防止空气中的水蒸气进入C中。二氧化氮生成四氧化二氮的正反应是放热反应,将C浸入冰水中,装置内温度降低,反应平衡正向移动,可以生成更多的N2O4以便后续与臭氧反应。
(3)二氯甲烷可溶解反应物NO2,充分混合反应物使其反应更加充分,此外也可以溶解生成物N2O5,可通过观察二氯甲烷中臭氧的鼓泡速率了解其流速,但是无法控制臭氧的通入速度。装置C中NO2溶于二氯甲烷使溶液变红棕色,故当红棕色褪去可推断C中反应已结束。
(4)该装置中没有尾气处理装置,最后的浓硫酸无法吸收多余的二氧化氮,会造成环境污染。
(5)酸性高锰酸钾为紫红色,随着H2O2的加入,高锰酸钾不断消耗,当高锰酸钾消耗完时溶液紫红色褪去,故滴定终点的现象为溶液的紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色。达到滴定终点时,消耗H2O2的物质的量为17.5mL×0.1mol/L=0.00175mol,根据H2O2与高锰酸根离子反应的化学方程式可知,H2O2消耗的高锰酸钾为,共加入高锰酸钾物质的量为20mL×0.125mol/L=0.0025mol,则N2O4消耗的高锰酸钾为0.0025-0.0007=0.0018mol,根据N2O4与高锰酸根离子反应的方程式可知,与0.0018mol高锰酸根离子反应的N2O4的物质的量为,则2.0g产品中含有N2O5的质量为,所以粗产品的纯度为。
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