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5.硼与铝为同族元素.据报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录,硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛;硼酸(H3BO3)是极弱的一元弱酸.硼镁矿主要成分为Mg2B2O5.H2O,用硼镁矿、碳铵法实验室制备硼酸的主要流程如图1:

请回答:
(1)步骤①中实验室需要把硼镁矿放在坩埚仪器中焙烧(填实验仪器).
(2)步骤③中采用减压过滤,该小组同学所用的装置如图2所示,若实验过程中发现倒吸现象,应采取最简单的实验操作是打开旋塞K;从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体,下列实验条件容易使得到的硼酸晶体有较大颗粒的是C.
A.较高温度下快速蒸发
B.用冰水冷却 NH4H2BO3溶液
C.采用较稀的NH4H2BO3溶液
(3)硼酸是极弱的一元弱酸,用离子方程式表示硼酸溶液显酸性的原因B(OH)3+H2O?B(OH)4-+H+;;硼酸溶解度如图3所示,从操作③中获得H3BO3晶体需要洗涤、干燥,洗涤过程中需要用冷水(填“冷水”或“热水”),你的理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快,用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失;

(4)测定硼酸晶体纯度的试验方法是,取0.5000g样品与锥形瓶中,滴加甘油,微热使样品溶解,迅速冷却至室温,滴加指示剂,用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时到达终点.已知:每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H3BO3,则该样品中H3BO3的质量分数为97.71%.

分析 根据工业流程,硼镁矿主要成分为Mg2B2O5.H2O中加入碳酸氢铵进行灼烧可得NH4H2BO3固体,将灼烧后的固体用水溶解再过滤得NH4H2BO3溶液,对NH4H2BO3溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶,再抽滤可得硼酸晶体,
(1)灼烧固体应在坩埚中进行;
(2)根据装置图可知,若实验过程中发现倒吸现象,应采取的措施是打开旋塞K;从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体,根据沉淀溶解平衡的影响因素可知,用较稀的NH4H2BO3溶液能促使NH4H2BO3晶体析出,而形成大晶体;
(3)硼酸与水作用,B(OH)3+H20?+H+,导致溶液呈酸性;硼酸溶解度如下所示,从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体,由溶解度曲线可知,硼酸溶解度随着温度升高增大较快,所以用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失;
(4)根据题目信息:每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H3BO3计算出样品中H3BO3的质量,然后求出质量分数

解答 解:(1)灼烧固体应在坩埚中进行,
故答案为:坩埚;
(2)根据装置图可知,若实验过程中发现倒吸现象,应采取的措施是打开旋塞K,从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体,根据沉淀溶解平衡的影响因素可知,用较稀的NH4H2BO3溶液能促使NH4H2BO3晶体析出,而形成大晶体,故选C,
故答案为:打开旋塞K;C;
(3)硼酸与水作用,B(OH)3+H20?+H+,导致溶液呈酸性;硼酸溶解度如下所示,从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体,由溶解度曲线可知,硼酸溶解度随着温度升高增大较快,所以用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失,
故答案为:B(OH)3+H2O?B(OH)4-+H+;冷水;硼酸溶解度随着温度升高增大较快,用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失;
(4)每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H3BO3,用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时,溶液恰好显粉红色且半分钟不褪色,则相当于30.92mg×15.8=488.536mg=0.488536gH3BO3,所以测该样品中H3BO3的质量分数为 $\frac{0.488536g}{0.5000g}$×100%=97.71%;
故答案为:97.71%.

点评 本题考查了物质制备的流程分析判断,物质性质和实验过程判断,滴定实验的操作过程和计算应用,掌握基础是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.如图是立方烷的球棍模型,下列有关说法不正确的是(  )
A.它的一氯代物只有一种同分异构体
B.它的二氯代物有两种同分异构体
C.它的分子式为C8H8
D.它与苯乙烯(C6H5-CH=CH2)互为同分异构体

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.在容积体积为2L的恒定密闭容器中,一定量的SO2与浓度为1.1mol•L-1的 O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)$?_{△}^{催化剂}$2SO3(g)△H<0.6min时,当气体的物质的量减少0.63mol时,反应达到平衡,SO2的平衡转化率是90%.下列说法正确的是(  )
A.相同条件下,平衡时若充入稀有气体,SO2的转化率增大
B.0~6 min的平衡反应速率:v(O2)=0.105 mol/(L•min)
C.保持其他条件不变,仅降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
D.反应开始时,向容器中通入的SO2的物质的量是1.4 mol

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.溴乙烷是有机合成的重要原料,实验室合成溴乙烷的装置示意图、相关原理和数据如下:
主反应:
NaBr+H2SO4$\stackrel{△}{→}$HBr+NaHSO4
C2H5OH+HBr$\stackrel{△}{→}$C2H5Br+H2O
副反应:在该实验中经常会有乙醚、溴等副产物生成.
相对分子质量密度/(g•cm-3沸点/℃溶解度
乙醇460.78978.3易溶
溴乙烷1091.4638.2难溶
浓硫酸(H2SO4981.84338.0易溶
实验步骤:
①向A中先加入5mL 95%的无水乙醇(0.085mol)和4.5mL的水,加入溴化钠7.725g,再加入沸石,摇匀.在接受器F中加冷水及3ml饱和亚硫酸氢钠溶液,并将其放入冰水浴中.
②在B中加入9.5mL浓硫酸(0.17mol),向A中缓缓滴入浓硫酸,加热体系,控制反应温度,保持反应平稳地发生,直至无油状物馏出为止;
③分出馏出液中的有机层,加入1-2mL浓硫酸以除去乙醚、乙醇、水等杂质,溶液明显分层后,分离得到粗产物;
④将粗产物转入蒸馏瓶中,加沸石,在水浴上加热蒸馏,收集35-40℃的馏分,称量得5.23g.
回答问题:
(1)仪器A的名称为三颈烧瓶
(2)步骤①在接受器F中加冷水以及将F放入冰水浴中的目的是溴乙烷沸点低、极易挥发,冰水主要可以防止溴乙烷的挥发饱和亚硫酸氢钠溶液的作用是除去反应中的副产物溴
(3)步骤②中浓硫酸要缓缓滴加而不一次加入,其作用有abd(填标号).
a.可以防止乙醇发生碳化    b.避免生成HBr的速度过快,减少其挥发
c.避免溶液发生暴沸        d.减少因浓硫酸氧化HBr而生成副产物溴
(4)步骤③中分出馏出液中有机层的操作名称为分液;:加入浓硫酸除杂后的溶液明显分层,粗产物在上层(填“上”或“下”).
(5)本实验的产率为64%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.某化学活动小组按如图所示流程由粗氧化铜样品(含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质)制取无水硫酸铜.

已知Fe3+、Cu2+、Fe2+三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下图所示:

请回答下列问题:
(1)在整个实验过程中,下列实验装置不可能用到的是①③(填序号)

(2)物质X应选用②(填序号)
①氯水       ②双氧水        ③铁粉         ④高锰酸钾
(3)从溶液C中制取硫酸铜晶体的实验操作为蒸发浓缩 冷却结晶、过滤、自然干燥.
(4)用“间接碘量法”可以测定溶液A中Cu2+(不含能与I-发生反应的杂质)的浓度.过程如下:
第一步:移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶,加水定容至100mL.
第二步:取稀释后试液20.00mL于锥形瓶中,加入过量KI固体,充分反应生成白色沉淀与碘单质.
(已知2Cu2++4I-=2CuI↓+I2
第三步:以淀粉溶液为指示剂,用0.05000mol•L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,前后共测定三组.达到滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液的体积如下表:(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
滴定次数第一次第二次第三次
滴定前读数(mL)0.100.361.10
滴定滴定后读数(mL)20.1220.3422.12
①滴定中,试液Na2S2O3应放在碱式滴定管(填“酸式滴定管”或“碱式滴定管”),滴定终点的现象是
最后一滴试液滴入,溶液由蓝色变为无色,振荡半分钟,溶液无明显变化.
②溶液A中c(Cu2+)=0.5000mol/L.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌.以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已知:
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出产品NaClO2•3H2O;
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下.
(1)发生器中鼓入空气的作用可能是c.
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性
b.将NaClO3还原为ClO2
c.稀释ClO2以防止爆炸
(2)吸收塔内发生反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2 NaClO2+2H2O+O2
(3)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,需加的试剂可以选用的是a(填序号).
a.Na2O2                      b.Na2S                c.FeCl2
(4)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤.
(5)某学习小组用碘量法测定粗产品中亚氯酸钠的含量,实验如下:
a.准确称取所得亚氯酸钠样品m g于小烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250ml待测溶液.
(已知:ClO2+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-
b.移取25.00ml待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,重复2次,测得平均值为V ml.(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
①达到滴定终点时的现象为滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变化为无色且半分钟不变化.
②该样品中NaClO2的质量分数为$\frac{22.625cV}{m}$%(用含m、c、V的代数式表示,结果化成最简)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

17.有机物的反应往往伴随副反应发生,因此 需要分离提纯.有一种水果香精的合成步骤如下:
Ⅰ合成:
在干燥的圆底烧瓶中加入11.5mL(9.3g,0.125mol)正丁醇、7.2mL(7.5g,0.125mol)冰醋酸和3~4滴浓H2SO4,摇匀后,加几粒沸石,再按图1所示装置安装好.在分水器中预先加入5.00mL水,其水面低于分水器回流支管下沿3~5mm,然后用小火加热,反应大约40min.
Ⅱ分离提纯:
①将烧瓶中反应后的混合物冷却后与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗,依次用10mL水、10mL 10% 碳酸钠溶液洗至中性,充分振荡后静置,分去水层.
②将酯层倒入小锥形瓶中,加少量无水硫酸镁干燥.
③将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中,加几粒沸石进行常压蒸馏,收集产品.
主要试剂及产物的物理常数如下:
化合物正丁醇冰醋酸乙酸正丁酯正丁醚
密度/(g/mL)0.8101.0490.8820.7689
沸点/℃117.8118.1126.1143
在水中的溶解性易溶易溶难溶难溶
制备过程中还可能有的副反应:
2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O
(1)合成和分离过程中均使用沸石,其作用防止液体加热时发生暴沸.
(2)如图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成,其中冷水应从b(填a或b)管口通入.
(3)在操作步骤②后(即酯层用无水硫酸镁干燥后),应先过滤(填实验操作名称),然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中,如果蒸馏装置如图2所示,则收集到的产品中可能混有正丁醚杂质.
(4)步骤③的常压蒸馏,需控制一定的温度,你认为在BD中加热比较合适(请从下列选项中选择).
A.水                  B.甘油(沸点290℃)
C.沙子                D.石蜡油(沸点200~300℃)
(5)如何根据装置中的实验现象判断该合成反应达到了终点分水器中水面不再升高.
(6)反应结束后,若放出的水为6.98mL(水的密度为1g/mL),则正丁醇的利用率约为88%.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.下列说法中,能说明化学平衡一定向正反应方向移动的是(  )
A.N2O4(g)═2NO2(g),改变某一条件后,气体颜色加深
B.H2(g)+I2(g)═2HI(g),单位时间内消耗H2和HI的物质的量之比大于1:2
C.N2(g)+3H2(g)═2NH3(g),改变某一条件后,NH3的体积分数增加
D.2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g),恒温恒压条件下,充入He

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.在一密闭容器中,反应aX(g)+bY(g)?cZ(g)达到平衡时的平衡常数为K1;在温度不变的条件下将容器体积压缩至原来的一半,达到新的平衡后Y的浓度为原来的1.6倍,平衡常数为K2.则K1 与K2的大小关系(  )
A.K1=K2B.K1<K2C.K1>K2D.无法确定

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