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实验
1.实验是化学研究的基础。
下列有关实验装置或现象描述正确的是( C )
A.图2溶液褪色,加热后不恢复 B.图3烧瓶中形成喷泉
C.图4制取少量氨气 D.图5石油分馏
2.化学与生产、生活息息相关,下列说法正确的是( C )
A.绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒、无害化的治理
B.海洋中含有丰富的矿产资源,利用蒸馏的方法可以获得NaCl、Br2和Mg等物质
C.加热可杀灭H7N9禽流感病毒,因为病毒的蛋白质受热变性
D.动物体内葡萄糖被氧化成H2O、CO2的同时,伴随着热能转变成化学能
2.某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。
⑴提出假设 ①该反应的气体产物是CO2。
②该反应的气体产物是CO。
③该反应的气体产物是 。
⑵设计方案 如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
⑶查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应。
实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。
请写出该反应的离子方程式:
。
⑷实验步骤
①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气。
冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g。
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为 。
⑸数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式 。
⑹实验优化 学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。
①甲同学认为:
应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是 。
②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案:
。
⑴CO2、CO的混合物 ⑶NH4++NO2— N2↑+2H2O
⑷步骤②中是为了排尽空气;步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收
⑸2C+Fe2O3 2Fe+CO↑+CO2↑
⑹①Ba(OH)2溶解度大,浓度大,使CO2被吸收的更完全;M (BaCO3)>M(CaCO3),称量时相对误差小。
②在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置
3.碘酸钙[Ca(IO3)2]是目前广泛使用的既能补碘又能补钙的新型食品和饲料添加剂。
(1)实验室制备碘酸钙的实验步骤如下:
步骤1:
在100mL圆底烧瓶中依次加入2.20g 碘、2.00g 氯酸钾和45mL水,加热、搅拌,使氯酸钾溶解。
步骤2:
滴加6mol/L盐酸至pH=1,按图所示组装仪器,保持水浴温度85℃左右,发生反应:
I2+2KClO3+HCl===KIO3+HIO3+KCl+Cl2↑
步骤3:
将反应液转入150mL 烧杯中,加入A溶液,调节溶液pH=10。
步骤4:
用滴定管加10mL1mol/LCaCl2溶液,并不断搅拌。
步骤5:
反应混合物先用水冷却,再在冰水中静置10分钟,过滤,用少量冰水洗三次,再用少量无水乙醇洗涤一次,抽干后,将产品转移到滤纸上,晾数分钟,得碘酸钙产品。
①步骤2中反应温度不能太高的原因是 。
②步骤3中A溶液是 。
③步骤4中实验现象是 。
④步骤5中在冰水中冷却静置的目的是 。
再用无水乙醇洗涤的目的是 。
(2)测定产品中碘酸钙含量的实验步骤如下:
准确称取产品ag(约0.6g),置于100mL烧杯中,加1:
1高氯酸20mL,微热溶解试样,冷却后移入250mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,得试液。
准确量取所得试液50.00mL 置于250mL 碘量瓶中,加入1:
1高氯酸2mL,3g 碘化钾,盖上瓶塞,在暗处放置3 分钟,加50mL 水,用浓度为0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至浅黄色,加入 2mL0.5%淀粉溶液,继续滴定至终点,读数。
滴定过程中发生的反应如下:
Ca(IO3)2+2HClO4===2HIO3+Ca(ClO4)2
IO3-+5I-+6H+===3I2+3H2O
I2+2S2O32-===2I-+S4O62-
①准确量取50.00mL试液的玻璃仪器是 。
②滴定至终点的现象是 。
③为准确获得样品中Ca(IO3)2的含量,还需补充的实验是 。
(1)①温度过高,碘升华,KIO3分解,影响产率
②KOH溶液或Ca(OH)2溶液
③有沉淀生成
④使Ca(IO3)2沉淀完全 乙醇易挥发可加快干燥
(2)①酸式滴定管或移液管
②溶液蓝色消失
③重复测定两次
4.从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)①中废渣的主要成分是 。
(2)②、③中的变化过程可简化为(下式中的R表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂的主要成分):
R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)
2RA n(有机层)+nH2SO4(水层)。
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 ;③中反萃取时加入的X试剂是 。
(3)完成④中反应的离子方程式:
ClO3- + VO2++ H+ === VO3++ ( )+ ( )
(4)25℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率/%
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
试判断在实际生产时,⑤中加入氨水调节溶液的最佳pH为 ;若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)< 。
(已知:
25℃时,Ksp(Fe(OH)3)=2.6×10-39。
)
(5)写出废液Y中除H+之外的两种阳离子:
。
(6)生产时,将②中的酸性萃余液循环用于①中的水浸。
在整个工艺过程中,可以循环利用的物质还有 。
(7)全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置(如图所示,a、b均为惰性电极),
已知:
V2+为紫色,V3+为绿色,VO2+为蓝色,VO2+为黄色。
当充电时,右槽溶液颜色由绿色变为紫色。
则:
①全矾液流电池的工作原理为:
VO2++V2++2H+
VO2++H2O+V3+
(请在可逆符号两侧的括号中填“充”、“放”)此时,b极接直流电源 极。
②放电过程中,a极的反应式为 ,当转移1.0mol电子时共有1.0molH+从 槽迁移进 槽(填“左”、“右”)。
(1)SiO2
(2)加入碱中和产生的酸,平衡右移,提高钒的萃取率 ; 硫酸
(3)1 6 6 6 1Cl— 3H2O
(4)1.7 (1分) 2.6×10―3
(5)Fe3+、VO3+、NH4+、K+(任写两种即可)
(6)有机萃取剂、氨水(或氨气))
(7)放 充 负 VO2++2H++e—=VO2+ +H2O 右 左
6.钛(Ti)具有高强度和耐酸腐蚀性,是重要的工业原料。
以金红石(主要成分为TiO2,含少量Fe2O3、SiO2)为原料可制取Ti。
工业流程如下:
(1)写出金红石高温反应制取TiCl4的化学方程式 。
(2)写出电解熔融NaCl的化学方程式 ;阴极产物是 。
(3)粗钛产品粉碎后要用盐酸浸洗。
其主要目的是 。
(4)Ti可溶解在浓HF溶液中,请完成下列离子方程式。
Ti + HF— TiF62- + ( )+ H2↑
(1)TiO2 +2C+2Cl2
TiCl4 +2CO
(2)2NaCl(熔融)==2Na+Cl2↑ ;钠(或Na)
(3)除去粗钛产品中剩余的少量钠,促进NaCl晶体析出
(4)1Ti +6HF= 1TiF62- +2(H+)+2H2↑
7.下列实验操作能够达到实验目的的是(B )
A.实验室采用图①所示装置收集SO2
B.可用图②所示装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性强弱
C.除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,可加入Ca(OH)2溶液后过滤
D.称取0.40gNaOH,溶解后置于100mL容量瓶中,配制0.10mol/LNaOH溶液
8.下列实验操作或对实验事实的叙述正确的是(B )
①用酸性高锰酸钾溶液可以鉴别苯和甲苯
②如果皮肤上不慎沾有苯酚,应立即用酒精洗涤
③用pH试纸测得氯水的pH为2
④用稀硝酸清洗做过银镜反应实验的试管
⑤少量的钠、钾、白磷通常保存在煤油中
⑥用瓷坩埚高温熔融Fe(CrO2)2和Na2CO3的固体混合物
A.①③⑤ B.①②④ C.②④⑤ D.②⑤⑥
9.下列除杂所用试剂和操作均合理的是( B )
选项
物质(括号中为杂质)
除杂试剂
操作
A
铁屑(汽油)
热纯碱溶液
洗涤
B
BaCO3(BaSO4)
饱和Na2CO3溶液
搅拌、过滤
C
苯(苯酚)
NaOH(aq)
蒸馏
D
氯化氢(Cl2)
饱和食盐水
洗气
1.重铬酸钾(K2Cr2O7)是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成份为FeO·Cr2O3)为原料来生产。
实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,涉及的主要反应是:
6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3
12Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O,
试回答下列问题:
⑴在反应器①中,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式:
。
⑵NaFeO2能强烈水解,在操作②生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式:
。
⑶操作③的目的是什么,用简要的文字说明:
。
⑷操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式:
。
⑸称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+),放于暗处5min,然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。
①判断达到滴定终点的现象是 ;
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度(设整个过程中其它杂质不参与反应) 。
⑴Al2O3 +Na2CO3
2NaAlO2 +CO2↑
⑵NaFeO2 +2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH
⑶除去SiO32-和AlO2-
⑷2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O
⑸①溶液蓝色褪去 ②94.08%
1.柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外,它有富足得令人惊讶的盐矿资源。
液体矿床以钾矿为主,伴生着镁、溴等多种矿产。
某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等),来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)操作②的所需的主要仪器是 。
(2)参照下图溶解度曲线,得到的固体A的主要成分是 (填化学式)。
(3)同学甲提出一些新的方案,对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯,其方案如下:
【有关资料】
化学式
BaCO3
BaSO4
Ca(OH)2
MgCO3
Mg(OH)2
Ksp
8.1×10一9
1.08×10一10
1.0×10一4
3.5×10一5
1.6×10一11
【设计除杂过程】
①已知试剂B是K2CO3溶液,则混合液A的主要成分是 (填化学式)。
【获取纯净氯化钾】
②对溶液B加热并不断滴加lmol·L一1的盐酸溶液,同时用pH试纸检测溶液,直至pH=5时停止加盐酸,得到溶液C。
该操作的目的是 。
③将溶液C倒入蒸发皿中,加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌,直到 时(填现象),停止加热。
【问题讨论】
④进行操作⑤中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽,根据提供的数据计算,此时溶液B中Mg2+物质的量浓度为 。
(1)分液漏斗
(2)MgSO4
(3)① Ba(OH)2(或BaCl2和KOH) ② 除去未反应的OH-和CO32-
③ 出现较多晶体,剩余较少水时 ④1.6×10一7mol/L
1.乙酰基二茂铁是常用的汽油的抗震剂,由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下:
其实验步骤如下:
步骤1:
如图Ⅰ所示,取1g二茂铁与3mL乙酸酐于装置中,开通搅拌器,慢慢滴加85%磷酸1mL,加热回流5min。
步骤2:
待反应液冷却后,倒入烧杯中加入10g碎冰,搅拌至冰全部融化,缓慢滴加NaHCO3溶液中和至中性,置于冰水浴中15min。
抽滤,烘干,得到乙酰基二茂铁粗产品。
步骤3:
将乙酰基二茂铁粗产品溶解在苯中,从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下,再用乙醚淋洗。
步骤4:
将其中一段时间的淋洗液收集,并进行操作X,得到纯净的针状晶体乙酰基二茂铁并回收乙醚。
⑴步骤2中的抽滤操作,除烧杯、玻璃棒外,还必须使用属于硅酸盐材质的仪器有 。
⑵步骤2中不需要测定溶液的pH就可以判断溶液接近中性,其现象是 。
⑶步骤3将粗产品中杂质分离实验的原理是 。
⑷步骤4中操作X的名称是 ,该操作中不能使用明火的原因是 。
⑸为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁(
),可以使用的仪器分析方法是 。
⑴布氏漏斗、抽滤瓶
⑵滴加NaHCO3溶液不再产生气泡
⑶不同物质在扩散剂中扩散的速率不同
⑷蒸馏 乙醚易挥发且易燃
⑸质谱法或核磁共振氢谱
4.乙二酸(H2C2O4)是一种重要的化工产品,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,其制备工艺流程如下:
氧化时控制反应液温度为55~60℃,边搅拌边缓慢滴加浓HNO3、H2SO4混合液,可发生下列反应:
C6H12O6+18HNO3→3H2C2O4+18NO2↑+12H2O
C6H12O6+6HNO3→3H2C2O4+6NO↑+6H2O
⑴检验氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的实验方案为 。
⑵氧化时控制反应液温度为55~60℃的原因是 。
⑶若水解时淀粉利用率为80%,氧化时葡萄糖的利用率为80%,结晶时有10%的乙二酸遗留在溶液中。
则30kg淀粉可生产乙二酸的质量为 。
⑷生产中产生的NOx用氧气和水吸收后产生硝酸循环利用,若尾气NOx中n(NO2)︰n(NO)=2︰1,且NOx的吸收转化率为90%。
计算:
理论上,每生产9kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克。
(写出计算过程)
⑴取氧化后所得溶液,加入过量NaOH溶液,再向其中加入新制Cu(OH)2,加热。
若有砖红色沉淀产生,说明含有葡萄糖。
⑵若温度过低反应过慢,若温度过高硝酸会分解(或挥发)
⑶28.8 kg
⑷设每产生9kg H2C2O4反应中产生NO2的物质的量为x,产生NO的物质的量为y
C6H12O6+18HNO3→3H2C2O4+18NO2↑+12H2O
18 3 18
x x/6 x
C6H12O6+6HNO3→3H2C2O4+6NO↑+6H2O
6 3 6
y y/2 y
x=2y
(x/6+y/2)×90g·mol-1=9×103 g
x=240mol y=120mol
需补充的硝酸m(HNO3)=360mol×(1-90%)×63g·mol-1÷63%
=3600g=3.6kg
4.实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)生产Ni2O3。
其工艺流程为:
图Ⅰ 图Ⅱ
⑴根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱,可知浸出渣含有三种主要成分,其中“物质X”为 。
图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系,当浸出温度高于70℃时,镍的浸出率降低,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,其原因是 。
⑵工艺流程中“副产品”的化学式为 。
⑶已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:
向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。
请对该实验方案进行评价:
(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正)。
⑷操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3 mol·L-1,则Ca2+的浓度为 mol·L-1。
(常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11)
⑸电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:
①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-;②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。
第②步反应的离子方程式为 。
⑴BaSO4 温度升高,Ni2+的水解程度增大
⑵CuSO4·5H2O
⑶方案错误。
在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+
⑷3×10-6
⑸ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH·H2O+Cl-
用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图Ⅰ所示装置吸收尾气中的二氧化硫
B.用图Ⅱ所示装置配制100mL0.100mol·L-1稀硫酸
C.用图Ⅲ所示装置除去溴苯中少量的溴
D.用图Ⅳ所示装置制取并收集氨气
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
A
下列实验不能达到预期目的的是( )
代号
实 验
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯与溴的非金属性强弱
B
同温下测定相同浓度的Na2CO3,
和Na2SO4溶液的酸碱性
比较硫酸与碳酸的酸性强弱
C
AlCl3、MgCl2溶液中通人过量氨气
比较镁与铝单质的还原性强弱
D
同温下用同一电路分别测定同浓度的
盐酸和某一元酸溶液导电能力
比较该一元酸与盐酸酸性的强弱
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
C
某同学如图所示装置进行实验,当滴入液体后出现气球体积缩小了,则使用的固体和液体试剂可能是( )
A.铜与浓硫酸 B.铁与浓硫酸
C.铝和氢氧化钠溶液 D.二氧化锰和浓盐酸
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
C
下列除去杂质的方法正确的是( )
A.除去CO2中的少量CO:
通入O2,点燃
B.除去Na2CO3稀溶液中的少量NaHCO3:
加热
C.除去FeCl2溶液中的少量FeCl3:
加入足量铁屑,充分反应后,过滤
D.除去KCl溶液中的少量MgCl2:
加入适量NaOH溶液,过滤
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C
下列装置所示的实验中,能达到实验目的的是( )
A.分离碘和酒精 B.除去Cl2中的HCl C.实验室制氨气 D.排水法收集NO
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
B
验证淀粉水解可生成还原性糖,进行了下列实验,该实验中操作步骤的排列顺序正确的是( )
①取少量淀粉加水制成溶液 ②加热 ③加入新制Cu(OH)2悬浊液
④加入几滴稀H2SO4 ⑤加入碱液,中和并呈碱性
A.①⑤②④③② B.⑤④②③①② C.①④②⑤③② D.①②③④⑤②
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
C
下列每组各有三种物质,它们都不能用分液漏斗分离的是( )
A.乙酸乙酯和水,酒精和水,苯和水; B.二溴乙烷和水、溴苯和水、乙醛和水
C.硝基苯和苯、甲苯和苯、乙酸和乙醇; D.甘油和水、油脂和水,已烷和汽油
试题答案(点击右边小三角形查看解析)
C
三苯甲醇是一种重要有机合成中间体,可以通过下列原理进行合成:
实验步骤如下:
①如图1所示,在三颈烧瓶中加入A,1.5g镁屑,在滴液漏斗中加入,6.7mL溴苯和无水乙醚,先加人1/3混合液于烧瓶中,待镁屑表面有气泡产生时,开始搅拌,并逐滴加入余下的混合液,使反应液保持微沸状态,至反应完全。
②继续加,A,3.7g苯甲
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