属钠完全反应生成的产物的物质的量为0.07 mol,2.0 g产物的物质的量为=0.015 4 mol,所以产率=×100%=22%。
10.(8分)已知某纯碱样品中含有NaCl杂质,某校化学兴趣小组的同学设计实验方案测定样品中纯碱的质量分数。
(1)实验室只提供盐酸、天平、蒸发皿、玻璃棒、铁架台(带铁夹、铁圈),甲同学设计了一个实验方案。实验中有关反应的化学方程式为
,
甲同学的做法是
。
(2)乙同学设计了如图所示的实验装置。实验步骤为: ①准确称量盛有碱石灰的干燥管的质量(设为m1);
②准确称取一定质量的纯碱样品(设为m0),并放入广口瓶中。用分液漏斗缓缓地滴入稀盐酸,待不再生成气体后,称量干燥管的总质量(设为m2)。 乙同学导出的计算公式为w(Na2CO3)=×100%,则m2-m1表示 。
如果不计称量误差,该同学的实验结果有无误差?(填“有”或“无”) ,如果有,是偏大还是偏小? (如果无误差,此空和后面的空不用填写),产生此误差的主要原因是 。
(3)丙同学认为乙同学在实验装置设计和使用药品上均有缺陷,若要解决乙同学实验中的问题,可对乙同学的实验装置和实验药品进行适当的改动,请按合理顺序选择仪器并完成下表:(用大写字母代表仪器,仪器可重复使用,夹持仪器略)
选用的 仪器 添加的药品 (必要的操作)
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答案:(1)Na2CO3+2HClNa2CO3的质量分数)
2NaCl+H2O+CO2↑ 称取一定质量的样品,向其中加入足量的盐酸,反应后将
所得溶液蒸干,称量所得固体的质量(用所得固体的质量、样品的质量计算样品中Na2CO3的质量和
(2)干燥管增加的质量 有 偏小 有部分CO2滞留在广口瓶中(或偏大 生成的CO2中混有HCl和水蒸气或空气中的CO2和水蒸气进入干燥管中)
(3) 选用的仪器 添加的药品 (必要的操作) B NaOH溶液从 c口鼓入空气 C 稀硫酸 和样品
解析:(1)本题中所给的试剂是盐酸,显然应使样品和盐酸反应;所给的称量仪器是天平,通过称量反应前后固体样品的质量可计算纯碱样品的纯度。(2)装置中残留有CO2,未被碱石灰吸收,使所测结果可能偏小;同时实验中使用了易挥发的盐酸,使CO2中混有HCl和水蒸气,碱石灰可以吸收这种混合气体,使测量结果偏大,碱石灰还有吸收空气中的CO2和水蒸气,使所测结果可能偏大。(3)明确导致实验误差的原因,据此可以设计并改进实验;通过B装置鼓入空气,使Na2CO3反应生成的CO2全部进入干燥管;将盐酸改为硫酸;用浓硫酸对CO2进行干燥;另加一干燥管可防止空气中的水蒸气和CO2进入吸收反应生成CO2的干燥管中。
11.(12分)草酸(H2C2O4)是一种重要的有机化工原料。为探究草酸的性质,进行如下实验。 实验Ⅰ:探究草酸的不稳定性
甲组同学查阅资料得知:草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100 ℃开始失水,100.5 ℃左右分解产生H2O、CO和CO2。试用下图中提供的仪器和试剂,设计一个实验,证明草酸晶体分解得到的混合气体中含有H2O、CO和CO2(加热装置和导管等在图中略去,部分装置可以重复使用)。
B 浓硫酸 A 碱石灰 A 碱石灰
请回答下列问题:
(1)仪器装置连接顺序为C→ →F→ → →D→A→F。 (2)C中试管为特制的,其底部向下弯曲,这样做的原因可能是
。
(3)若实验结束后测得A管质量减轻4.8 g,则需分解草酸晶体的质量为 g。 (4)乙组同学查阅资料发现:①草酸酸性比碳酸强,在受热分解过程中有少量升华;②草酸钙和草酸氢钙均是白色不溶物。通过进一步研究认为,草酸蒸气与石灰水反应生成草酸钙白色沉淀,对实验有干扰,因此提出需要在检验CO2装置之前增加一个装有 (填写字母编号)的洗气装置。 A.水 C.碳酸钠溶液
B.氢氧化钠溶液 D.饱和碳酸氢钠溶液
(5)丙组同学在网上查阅资料时意外获得甲酸(HCOOH)的一些资料:甲酸也可写作CO(H2O),将甲酸与浓硫酸混合加热可制取CO气体,则浓硫酸的作用是 。该小组同学认为可用
7
加热草酸的方法来制取CO气体,若要获得干燥纯净的CO气体,请你选用上述装置中的仪器组装装置 (按仪器的连接顺序填写)。 实验Ⅱ:探究草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应
(6)向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时,可观察到溶液由紫红色变为近乎无色,可推测草酸可能具有 性。 答案:(1)B E F
(2)草酸在达到分解温度前先熔化 (3)37.8 (4)A (5)脱水剂 CED (6)还原
解析:(1)检验产物的顺序应为:检验水蒸气→检验CO2→除去CO2 →确认已经将CO2除尽→通过灼热氧化铜→检验生成了CO2。(3)根据反应H2C2O4·2H2O
3H2O+CO↑+CO2↑和CuO+CO
Cu+CO2,A中
减少的质量是氧元素的质量,n(H2C2O4·2H2O)=n(CO)=n(O)==0.3 mol,故m(H2C2O4·2H2O)=0.3 mol×126 g·mol=37.8 g。(4)CO2能被NaOH溶液和碳酸钠溶液吸收,而草酸蒸气能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2干扰实验,故只能用水除去草酸蒸气。(5)根据草酸受热分解生成CO、CO2和H2O,将混合气通过足量NaOH溶液以除去CO2,再通过浓硫酸干燥即可获得干燥纯净的CO。
12.(2015北京海淀二模)(10分)某校兴趣小组对SO2与新制Cu(OH)2悬浊液的反应进行探究,实验如下: 装置 序号 试管中的药品 1.5 mL -11 mol·L CuSO4实验溶液和3.5 mL Ⅰ -1持续通入 1 mol·L NaOH溶液混合 1.5 mL -11 mol·L CuCl2 实验溶液和3.5 mL Ⅱ -11 mol·L NaOH溶液混合 现象 开始时有砖红色沉淀出现,一段时间后,砖红色沉淀消失,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色 -1
开始时有黄色沉淀出现,一段时间后,黄色沉淀消失,静置,生成大量白色沉淀,溶液呈绿色
(1)制取新制Cu(OH)2悬浊液的离子方程式为
。
(2)甲同学重新用实验Ⅱ的方法制备新制Cu(OH)2悬浊液,过滤,用蒸馏水洗涤干净。向洗净后的Cu(OH)2中加入5 mL蒸馏水,再持续通入SO2气体,现象与实验Ⅰ相同,此步实验证
明: 。此过程中检验Cu(OH)2洗涤干净的方法是
。
8
(3)同学们对白色沉淀的成分继续进行探究。查阅资料如下:CuCl为白色固体,难溶于水,能溶于浓盐酸。它与氨水反应生成[Cu(NH3)2],在空气中会立即被氧化成含有蓝色[Cu(NH3)4]的溶液。 ①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水,得到蓝色溶液,此过程中反应的离子方程式为CuCl+2NH3·H2O
[Cu(NH3)2]+Cl+2H2O、
。
②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为CuCl,实验方案如下:
+
-+
2+
现象1
填写下表空格:
试剂1 现象1 试剂2 现象2
③写出实验Ⅱ中由Cu(OH)2生成白色沉淀的离子方程式:
现象2 蒸馏水 。
(4)丙同学通过实验证明:实验Ⅰ中观察到的砖红色沉淀是Cu2O。完成合理的实验方案:取少量Cu2O固体于试管
中, ,则说明砖红色沉淀是Cu2O。 答案:(1)Cu+2OH
2+
-
Cu(OH)2↓
-
(2)实验Ⅱ与实验Ⅰ的现象差异与Cl有关(或与S无关) 取最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加少量硝酸酸化的AgNO3溶液,不出现白色沉淀,证明Cu(OH)2洗涤干净
(3)①4[Cu(NH3)2]+8NH3·H2O+O2
4[Cu(NH3)4]+4OH+6H2O
②
试剂1 现象1 ③2Cu(OH)2+2Cl+SO2
-2+
-+
浓盐酸 白色沉淀溶解
2CuCl↓+S+2H2O
出现白色沉淀 (4)加5 mL蒸馏水,向其中持续通入SO2,一段时间后,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色(或现象与实验Ⅰ相同)
解析:(2)此实验排除了Cl的影响,实验现象与实验Ⅰ相同,可知此实验受Cl的影响;只要洗涤液中无Cl,则证明洗涤干净;(3)①[Cu(NH3)2]被氧气氧化为[Cu(NH3)4];②抓住“CuCl为白色固体,难溶于水,能溶于浓盐酸”进行设计实验;(4)做对比实验。
13.(8分)正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。
-+
2+
--
9
实验步骤如下:
将6.0 g Na2Cr2O7放入100 mL烧杯中,加30 mL水溶解,再缓慢加入5 mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸气出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90~95 ℃,在E中收集90 ℃以下的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77 ℃馏分,产量2.0 g。 回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理由 。
(2)加入沸石的作用是 。若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是 。
(3)上述装置图中,B仪器的名称是 ,D仪器的名称是 。 (4)分液漏斗使用前必须进行的操作是 (填正确答案标号)。 A.润湿 C.检漏
B.干燥
D.标定?导学号25730487?
答案:(1)不能,易迸溅
(2)防止暴沸 冷却后补加 (3)分液漏斗 直形冷凝管 (4)C
解析:(1)应该将浓硫酸倒入Na2Cr2O7溶液中,否则容易引起酸液飞溅。(2)加沸石可防止液体暴沸,如果忘记加入沸石,必须等烧瓶冷却后再补加。(4)分液漏斗使用前必须检漏。
14.(2015天津和平二模)(12分)正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:2CH3CH2CH2CH2OH 正丁醇 正丁醚 相对分 子质量 74 130 (CH3CH2CH2CH2)2O+H2O,反应物和产物的相关数据如下表: 117.2 142.0 0.810 9 0.770 4 水中的 溶解性 微溶 几乎不溶
①将6 mL浓硫酸和37 g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。
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②加热A中反应液,迅速升温至135 ℃,维持反应一段时间。
③分离提纯:待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70 mL水的分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。
④粗产物依次用40 mL水、20 mL NaOH溶液和40 mL水洗涤,分液后加入约3 g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚11 g。请回答: (1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为:应先加 。 (2)加热A前,需先从 (填“a”或“b”)口向B中通入水。
(3)步骤③的目的是初步洗去 ,振摇后静置,粗产物应从 (填“上”或“下”)口倒出。 (4)步骤④中最后一次水洗的目的为
。
(5)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集 (填选项字母)左右的馏分。 A.100 ℃ C.135 ℃
B.117 ℃ D.142 ℃
(6)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A中。分水器中上层液体的主要成分为 ,下层液体的主要成分为 。 (7)本实验中,正丁醚的产率为 (精确到1%)。 答案:(1)正丁醇 (2)b (3)浓硫酸 上
(4)洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐 (5)D (6)正丁醇 水 (7)34%
解析:(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序类似浓硫酸的稀释,应先向其中加入密度小的正丁醇,然后再加入密度大的浓硫酸;(3)在反应混合物中,浓硫酸能溶解于水中,正丁醚不溶,正丁醇微溶于水,所以步骤③的目的是初步洗去浓硫酸;由于正丁醚、正丁醇密度都比水小,所以粗产物应从分液漏斗的上口倒出;(4)步骤④用NaOH溶液来中和硫酸,所以有机层中有残留的NaOH及生成的盐;(5)由正丁醚的沸点为142 ℃,可知应收集142 ℃左右的馏分;(6)液体混合物加热会蒸出,经过冷凝器降温会转化为液体,由于正丁醇的密度比水小,又微溶于水,所以在上层,水在下层;(7)n(正丁醇)==0.5 mol;正丁醚的
理论产物物质的量为n(正丁醇)=0.25 mol,正丁醚的实际产物物质的量为=0.085 mol,则正丁醚的产率为×100%=34%。
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