Question

如下图所示，将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来，将乙针筒内的物质缓缓地压到甲针筒内，进行下表所列的不同实验（气体体积在常温常压下测定）。

 

实验序号	甲针筒内物质	乙针筒内物质	甲针筒的现象
1	40 mL HCl	40 mLNH3	产生白烟
2	40 mL Cl2	10mL 水	剩余气体为20mL
3	30 mL NO	15 mL O2
4	20 mL AlCl3溶液	10 mL NaOH溶液	生成白色沉淀，后消失

（1）如果实验1甲针筒内改装30 mL Cl₂ ，乙针筒内仍为40 mLNH₃，实验时，甲针筒内也有白烟产生。写出有关反应的化学方程式                   。
（2）由实验2可知，常温常压下氯气在水中的溶解度为                 。
（3）实验3 反应后甲针筒内气体的体积为                  。
（4）实验4中，AlCl₃溶液浓度为0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，则NaOH溶液浓度至少为    mol/L。
（5）将上述装置做以下改进：在甲、乙针筒之间连接一段硬质玻璃管，如下图。在A处装一种浅黄色的粉末，乙针筒内是一种常见的气体，甲针筒无气体。将乙针筒内气体压入甲针筒内，发现气体体积是原来的一半。A处的物质是             ，甲针筒内的气体为           。

（6）有学生用上述改进后的装置测定空气中氧气的体积分数（加热用酒精灯未画出）。乙针筒内装有50 mL空气。实验时，用酒精灯对A处物质进行加热，经反复慢慢推拉两针筒的活塞，反应完毕，恢复至室温，测得剩余气体为40.5mL。
①A处的物质是    （选填编号）。
a．碳粉       b．二氧化锰       c．铜粉      d．氧化铜
②已知空气中氧气的体积分数为0.2，则该实验的相对误差为        。

Answer 1

（1）3Cl₂＋4NH₃¾®N₂＋2NH₄Cl＋4HCl （2分） （写成3Cl₂＋2NH₃¾®N₂＋6HCl； HCl + NH₃¾®NH₄Cl或3Cl₂＋8NH₃¾®N₂＋6NH₄Cl得1分；只写3Cl₂＋2NH₃¾®N₂＋6HCl不得分）
（2）2（或1：2或1体积水溶解2体积氯气。合理即可）（1分）
（3）15 mL<V<30 mL （2分）（只写小于30 mL得1分）
（4）0.8 mol/L（2分）
（5）过氧化钠或Na₂O₂（1分） 氧气或O₂（1分）   
（6）① c. （1分） ②－0.05 或－5%（2分）（没有负号不得分）

试题分析：（1）氯气和氨气发生氧化还原反应，氯气氧化氨气为氮气，氯气被还原为氯化氢气体，依据定量关系可知氨气过量一部分，氯化氢和氨气反应生成氯化铵是固体颗粒，冒白烟；反应的化学方程式为：3Cl₂＋4NH₃=N₂＋2NH₄Cl＋4HCl；
（2）40mL Cl₂在10mL水溶解，最后剩余气体为20mL，则依据气体体积比表示的溶解度为1：2；
（3）30mL NO与15mL O₂混合发生反应2NO+O₂=2NO₂，所以前后反应生成二氧化氮气体体积为30ml，又二氧化氮可以聚合为四氧化二氮气体2NO₂?N₂O₄，但反应是可逆反应不能全部转化，所以最后容器中的气体体积介于15ml～30ml；
（4）AlCl₃溶液浓度为0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，氢氧化钠和氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化钠过量会溶解氢氧化铝，沉淀恰好溶解反应的离子方程式为：
所以得到       
Al³⁺ + 4OH^-   =Al（OH）₄^-
1        4
0.1mol/L×0.02L   c（OH^-）×0.01L
计算得到c（NaOH）=0.8mol/L；
（5）在甲、乙针筒之间连接一段硬质玻璃管，如下图．在A处装一种浅黄色的粉末，乙针筒内是一种常见的气体，甲针筒无气体．将乙针筒内气体压入甲针筒内，发现气体体积是原来的一半．A处的物质依据颜色和与气体反应的性质可知，为Na₂O₂；乙中气体为二氧化碳，和过氧化钠反应后生成气体为氧气，2Na₂O₂+CO₂=2Na₂CO₃+O₂
（6）①测定空气中氧气的体积分数是利用空气中氧气反应，其他气体不反应；
a．碳粉和氧气反应生成二氧化碳，不能测定气体体积变化后氧气的体积，故a不符合；
b．二氧化锰不能和空气中 氧气反应，不能测定，故B不符合；
c．铜粉和氧气反应生成氧化铜，可以测定气体减小，计算氧气的条件分数，故C符合；
d．氧化铜不能和空气中氧气反应，不能测定体积分数，故d不符合；故选c．
②乙针筒内装有50mL空气。实验时，用酒精灯对A处物质进行加热，经反复慢慢推拉两针筒的活塞，反应完毕，恢复至室温，测得剩余气体为40.5mL．体积变化为氧气=50ml-40.5ml=9.5ml，氧气体积分数=9.5ml/50ml×100%=0.19，所以相对误差=(0.2-0.19)÷0.2×100%=5%，故答案为：-5%