【题目】草酸(H2C2O4)是一种重要的有机化工原料,为探究草酸的制取和草酸的性质,进行如下实验:
实验Ⅰ:实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸,装置如图所示:
①一定量的淀粉水解液加入三劲烧瓶中
②控制反应温度55~60℃,边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸(65%的H2SO4与98%的H2SO4的质量比为2:1.25)
③反应3小时,冷却,有随后再重结晶得到草酸晶体硝酸氧化淀粉水解液的反应为:C6H12O6+12HNO3=3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
(1)装置B的作用是 ______
(2)如何检验该装置的气密性: ______
(3)要控制反应温度55~60℃,应选择加热的方式是 ______,C装置中应加入 ______溶液。
实验Ⅱ:探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
(4)向草酸溶液中逐滴加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,写出上述反应的离子方程式:______
(5)学习小组的同学发现,当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时,溶液褪色总是先慢后快,为探究其原因,同学们做了如下对比实验:
实验序号 | H2C2O4(aq) | KMnO4(H+)(aq) | MnSO4(s) 质量(g) | 褪色时间(g) | ||
c(mol/L) | V(mL) | c(mol/L) | V(mL) | |||
实验1 | 0.1 | 2 | 0.01 | 4 | 0 | 30 |
实验2 | 0.1 | 2 | 0.01 | 4 | 5 | 4 |
由此你认为溶液褪色总是先慢后快的原因是 ______
(6)为测定上述实验中得到草酸的纯度,取5.0 g该草酸样品,配制成250 mL溶液,然后取25.00 mL此溶液溶于锥形瓶中,将0.10 mol/L酸性KMnO4溶液装在 ______(填仪器名称)中进行滴定,达到滴定终点时的现象是 ______,若消耗酸性KMnO4溶液体积为20.00 mL,则该草酸样品的纯度为 ______。
【答案】安全瓶(或防止C中液体倒吸进A中) 关闭装置A中分液漏斗甲的活塞,将C中导管口插入烧杯中的水中,用酒精灯稍微加热三颈烧瓶,若导管口产生气泡,冷却后,导管中产生一段稳定的水柱,就证明装置气密性良好 水浴加热 NaOH 5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O 生成的Mn2+对此反应起催化剂的作用 酸式滴定管 溶液由无色变为紫色,且半分钟不褪色
【解析】
I.淀粉在硫酸存在和加热条件下发生水解反应产生葡萄糖,葡萄糖与浓硝酸发生氧化还原反应产生草酸,同时反应产生NO、NO2气体,装置B为安全瓶,可以防止NO、NO2气体被NaOH溶液吸收时产生的倒吸现象的发生;
II.草酸具有还原性,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2气体,酸性高锰酸钾被还原为无色Mn2+;因此会看到溶液有紫色变为无色,若滴定完全,溶液会变为紫色,半分钟内不褪色;根据对比实验的异同,结合影响化学反应速率的因素分析速率变化的原因;根据仪器的结构、物质的性质判断仪器的使用,根据氧化还原反应中电子守恒计算物质纯度。
(1)反应中生成的NO2、NO能够与NaOH溶液反应生成NaNO2,容易发生倒吸现象,装置B为安全瓶,可以防止C中液体倒吸入反应装置A中;
(2)检验该装置的气密性方法为:关闭A装置中分液漏斗甲的活塞,将C中导管口插入烧杯中的水中,用酒精灯稍微加热三颈烧瓶,若导管口产生气泡,冷却后,导管中产生一段稳定的水柱,就证明装置气密性良好;
(3)要控制反应温度55~60℃,应选择加热的方式是水浴加热;反应生成的气体为NO2、NO,二者都是有毒气体,需要使用尾气吸收装置,NO2、NO能够与氢氧化钠溶液反应生成NaNO2,所以C中的液体可以为NaOH溶液;
(4)酸性高锰酸钾具有强氧化性,草酸能够被氧化为二氧化碳,导致酸性高锰酸钾溶液褪色,反应的离子方程式为:5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(5)通过两组实验比较知,其它条件相同,试验2中加入硫酸锰,其反应时间短,说明反应速率快,从而证明反应生成的Mn2+有催化作用,加快了反应速率;
(6)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管,所以不能用碱式滴定管盛放,应该选用酸式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液;滴定过程中,高锰酸根离子完全反应变为Mn2+,溶液为无色,草酸完全反应后,高锰酸根离子过量,使溶液呈紫色,所以滴定终点的现象为:溶液由无色变为紫色,且半分钟不褪色;20 mL0.1 mol/L的高锰酸钾的物质的量n(KMnO4)=c·V=0.1 mol/L×0.02 L=0.002 mol,根据反应55H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,5.0 g该草酸样品中含有草酸的物质的量n(H2C2O4)=0.002 mol××=0.002 mol××=0.05 mol,所以该样品中草酸的纯度为:×100%=90%。
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【题目】工业上用CO和H2生产燃料甲醇(CH3OH)。一定条件下密闭容器中发生反应,测得数据曲线如图所示(反应混合物均呈气态)。下列说法错误的是
A.反应的化学方程式:CO+2H2CH3OH
B.反应进行至3分钟时,正、逆反应速率相等
C.反应至10分钟,(CO)=0.075mol/(L·min1)
D.反应至3分钟,用甲醇来表示反应的平均速率为mol/(L·min1)
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【题目】泡沫灭火器在灭火时能喷射出大量二氧化碳及泡沫,它们能粘附在可燃物上,使可燃物与空气隔绝,达到灭火的目的。泡沫灭火器内有两个容器,分别盛放两种液体,它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液,两种溶液互不接触,不发生任何化学反应。(平时千万不能碰倒泡沫灭火器)当需要灭火时,把灭火球倒立,两种溶液混合在一起,就会产生大量的二氧化碳气体。
完成下列填空:
①泡沫灭火器的反应_____________________。
②钠和铝的金属性较强的是_______________。
③二氧化碳是_____________化合物。(选填“离子”或“共价”)
④苏打水中含有碳酸氢钠,碳酸氢钠是__________________电解质。(选填“强”或“弱”) 。
⑤硫酸铝溶液呈_____________性(选填“酸”、“碱”或“中”),氢氧化铝受热分解,生成___________和水。
⑥含氢氧化铝的药物可用于治疗胃酸过多,解释其原因_________________。
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【题目】下列说法正确的是( )
A. 将过量的氨水加入到CuSO4溶液中,最终得到蓝色沉淀
B. 由于氢键的作用,H2O的稳定性强于H2S
C. 在核电荷数为26的元素原子核外价电子排布图为
D. 核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含“未成对电子”
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【题目】在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如表:
温度/℃ | 25 | 80 | 230 |
平衡常数 | 5×104 | 2 | 1.9×10-5 |
下列说法不正确的是( )
A.升温不利于正反应生成Ni(CO)4(g)
B.在25 ℃时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.在80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正>v逆
D.在80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1
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【题目】硅及其化合物有许多用途,回答下列问题:
(1)基态Si原子价层电子的排布图(轨道表达式)为_________,含有长硅链的化合物不是氢化物,而是氯化物。主要原因是F比H多了一种形状的原子轨道,该原子轨道的形状为___________。
(2)SiF4分子的立体构型为_______形,SiCl4的熔、沸点均高于SiF4,主要原因是________________。
(3)SiF4可KF反应得K2SiF6晶体,该晶体可用于制取高纯硅,K2SiF6晶体中微观粒子之间的作用力有______。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.分子间作用力 e.氢键
(4)H4SiO4的结构简式如图(1),中心原子Si的轨道杂化类型为_________,H4SiO4在常温下能稳定存在,但H4CO4不能,会迅速脱水生成H2CO3,最终生成CO2,主要原因是___________。
(5)硅的晶胞结构如图(2)所示,若该立方晶胞的边长为a nm,阿伏伽德罗常数的数值为NA,则距离最近的两个硅原子间的距离为_____nm,晶体硅密度的计算表达式为_____g/cm3。
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【题目】某研究性学习小组用如图装置铁架台等仪器略探究氧化铁与乙醇的反应,并检验反应产物。
已知:乙醇的氧化产物是乙醛;
乙醇和乙醛都易溶于水,乙醇沸点是75℃ ,是20.8℃
(1)组装好仪器后须进行的操作是______,其方法是______
(2)圆底烧瓶中试剂的结构简式是______。
(3)本实验装置有一处不合理,如不加以改进可能会发生______。
(4)经上述实验,观察至红色的Fe2O3全部变为黑色固体。停止加热,冷却后取出硬质玻璃管中的黑色固体少许许于试管中,再加入足量稀硫酸,振荡,固体全部溶解,得到澄清溶液,实验过程中未观察到气泡产生。澄清溶液中一定含有的金属阳离子是______检验该离子的实验是______
(5)黑色固体成分用FeOx示。用下列装置测量X值。
充分反应后,停止实验的操作是_______
实验中测得数据如下进行的反应己完全:
空硬质玻璃管的质量56.0g
硬质玻璃管和FeOx的总质量79.2g
硬质玻璃管和Fe粉的总质量72.8g(冷却到室温称量
反应前干燥管及内盛物的总质量48.0g
反应后干燥管及内盛物的总质量65.6g
据上述数据计算出X=______
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【题目】下列反应的离子方程式书写正确的是
A.Cl2通入水中:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
B.向FeCl3溶液中加入铁粉:Fe3++Fe=2Fe2+
C.向澄清石灰水中通入CO2:2OH-+CO2=CO32-+H2O
D.向稀HNO3溶液中加入少量铜粉:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
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【题目】有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素,X原子的M层上有两个未成对电子且无空轨道;Y原子的价电子排布式为3d64s2;Z原子的电子层的p能级上有一个空轨道;Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子;T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是( )
A.元素Y和Q可形成化合物Y2Q3
B.X与的最高价氧化物对应的水化物,前者的酸性比后者强
C.X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D.ZQ2是由极性键构成的非极性分子
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