【题目】ClO2是一种易溶于水难溶于有机溶剂的气体,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某同学在实验室中制取ClO2,并探究其性质。回答下列问题:
Ⅰ.ClO2的制备
实验室制备ClO2的反应原理为2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl,装置如下图所示:
(1)装置A烧瓶中发生反应的离子方程式为___________________________。
(2)装置B中盛放的最佳试剂为________(填字母代号);
a.NaOH溶液 b.浓硫酸 c.饱和食盐水 d.CCl4 e.饱和石灰水
(3)控制滴加浓盐酸的速率,使产生的气体缓缓通过装置D,其目的是______________________________________________________________。
Ⅱ.探究ClO2的氧化性,按下图所示装置进行实验:
(4)完成下列表格中的空格:
洗气瓶 | 现象或作用 | 解释原因 |
X | 溶液由浅绿色变成棕黄色 | 反应的离子方程式为_________________ |
Y | 溶液中出现淡黄色沉淀 | 反应的离子方程式为______________ |
Z | NaOH溶液的作用是________________________ | 反应的化学方程式为 2NaOH + 2ClO2 = NaClO2 + NaClO3 + H2O |
Ⅲ.测定水中的浓度
用碘量法测定水中ClO2浓度的实验步骤:取100 mL的水样加稀硫酸调节pH至2~3,加入一定量的KI溶液,充分振荡后,再加入几滴指示剂,用2.0×10-4 mol/L标准Na2S2O3溶液进行滴定(已知:2ClO2 + 10I- + 8H+ = 5I2 + 2Cl- + 4H2O ;2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I- )。
(5)若达到滴定终点时,消耗15.00 mL 标准Na2S2O3溶液,则水样中ClO2的浓度是 _________ mol/L。
【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O c 使NaClO2和Cl2充分反应,降低ClO2中Cl2的含量 5Fe2++ClO2+4H+===5Fe3++Cl-+2H2O 5S2-+2ClO2+8H+===5S↓+2Cl-+4H2O 吸收尾气,防止污染环境 6×10-6
【解析】
Ⅰ. 由题目中所给信息和实验装置图可知:本实验首先用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2,经除杂、干燥后在D中与亚氯酸钠固体反应生成ClO2,B装置除去氯气中的氯化氢,C装置用浓硫酸进行干燥, E用于除去ClO2中的未反应的Cl2,F可用向上排空法、或排水法收集,G用于吸收尾气;
Ⅱ. ClO2通入FeCl2溶液中,Fe2+被氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色;通入Na2S溶液中,S2—离子被氧化为S,溶液中出现淡黄色沉淀;通入NaOH溶液,ClO2被NaOH溶液吸收,防止污染环境;
Ⅲ. 根据关系式2ClO2~10I-~5I2~10S2O32-先计算出ClO2的物质的量,然后再计算出浓度。
Ⅰ.(1)浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2,反应的方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2++Cl2↑+2H2O,离子反应为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)生成的氯气中混有HCl和水,为制备纯净干燥的氯气,根据氯气不溶于饱和食盐水的性质,可用饱和食盐水除去气体中混有的HCl杂质,然后用浓硫酸干燥除去水,故答案为:c;
(3)控制滴加浓盐酸的速率,可以控制Cl2的生成速率,使Cl2气体缓慢通入盛有NaClO2的装置D,使Cl2被NaClO2均匀、充分吸收,降低ClO2中Cl2的含量,故答案为:使NaClO2和Cl2充分反应,降低ClO2中Cl2的含量;
Ⅱ. (4).ClO2通入FeCl2溶液中,Fe2+被氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色,反应的离子方程式为5Fe2++ClO2+4H+=5Fe3++Cl-+2H2O;ClO2通入Na2S溶液中,S2—离子被氧化为S,溶液中出现淡黄色沉淀,反应的离子方程式为5S2-+2ClO2+8H+=5S↓+2Cl-+4H2O;通入NaOH溶液,ClO2被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为2NaOH + 2ClO2 = NaClO2 + NaClO3 + H2O,NaOH溶液的作用是吸收ClO2,防止污染环境,故答案为:5Fe2++ClO2+4H+=5Fe3++Cl-+2H2O;5S2-+2ClO2+8H+=5S↓+2Cl-+4H2O;吸收尾气,防止污染环境;
Ⅲ. (5).根据题意发生反应:2ClO2+8H++10I-=2Cl-+4H2O+5I2,2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可得2ClO2~10I-~10S2O32-,100 mL的水样中n(ClO2)=(2.0×10-4 mol/L×15.00 ×10-3 L)/5=6×10-6 mol/L,故答案为:6×10-6。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列化学用语正确的是
A. HSO3-+ H2OSO32- + OH- B. Al3+ + 3H2O == 3H+ + Al(OH)3↓
C. NaHCO3 == Na+ + HCO3- D. H2S2H+ + S2-
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+550 kJ·mol-1
它由两步反应组成:i. H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) ΔH=+177 kJ·mol-1 ii. SO3(g)分解。
L(L1、L2)、X可分别代表压强和温度。下图表示L一定时,ii中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。
① X代表的物理量是_____________________。
② 判断L1、L2的大小关系是______________。
(2)反应Ⅱ:I-可以作为催化剂,可能的催化过程如下。
i. SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O; ii. I2+2H2O+ SO2= SO42-+4H++2I-;
探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4 mol/L KI | a mol/LKI 0.2 mol/LH2SO4 | 0.2 mol/L H2SO4 | 0.2 mol/L KI 0.0002 mol I2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
① B是A的对比实验,则a=__________。
② 比较A、B、C,可得出的结论是_______________________________。
③ 实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:___________。
(3)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) | 91:9 | 1:1 | 1:91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
① 上表判断NaHSO3溶液显__________性,用化学平衡原理解释:_____________。
② HSO3-在阳极放电的电极反应式是______,当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】甲苯()是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛()、苯甲酸()等产品。下表列出了有关物质的部分物理性质,请回答:
名称 | 性状 | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 相对密度 (ρ水=1g/cm3) | 溶解性 | |
水 | 乙醇 | |||||
甲苯 | 无色液体易燃易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8660 | 不溶 | 互溶 |
苯甲醛 | 无色液体 | -26 | 179 | 1.0440 | 微溶 | 互溶 |
苯甲酸 | 白色片状或针状晶体 | 122.1 | 249 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 |
注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶。
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,再加入15mL冰醋酸(作为溶剂)和2mL甲苯,搅拌升温至70℃,同时缓慢加入12mL过氧化氢,在此温度下搅拌反应3小时。
(1)装置a的名称是__________________,主要作用是____________________。
(2)三颈瓶中发生反应的化学方程式为_______________________________________,此反应的原子利用率理论上可达___________。(原子利用率=(期望产物的总质量/全部反应物的总质量)×100%)
(3)经测定,反应温度升高时,甲苯的转化率逐渐增大,但温度过高时,苯甲醛的产量却有所减少,可能的原因是________________________________________________。
(4)反应完毕后,反应混合液经过自然冷却至室温时,还应经过 ________、________(填操作名称)等操作,才能得到苯甲醛粗产品。
(5)实验中加入过量过氧化氢且反应时间较长,会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,正确的操作步骤是_______(按步骤顺序填字母)。
a.对混合液进行分液 b.过滤、洗涤、干燥
c.层中加入盐酸调节pH=2 d.加入适量碳酸氢钠溶液混合震荡
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用.
(1)同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为:
4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)═3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)△H
已知相同条件下:
4Ca3(PO4)2F(s)+3SiO2(s)═6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g)△H1
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)═P4(g)+6CaO(s)+10CO(g)△H2
SiO2(s)+CaO(s)═CaSiO3(s)△H3
用△H1、△H2和△H3表示△H,则△H=______;
(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式如图)之间脱去两个水分子产物,其结构式为______,三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为______;
(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于工业上的化学镀镍.
①化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2﹣,在酸性等条件下发生下述反应:
(a) Ni2++ H2PO2﹣+ → Ni++ H2PO3﹣+
(b)6H2PO﹣2+2H+═2P+4H2PO3+3H2↑
请在答题卡上写出并配平反应式(a) ___________________________;
②利用①中反应可在塑料镀件表面沉积镍﹣磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀.请从以下方面比较化学镀与电镀.
方法上的不同点:______;
原理上的不同点:______;
化学镀的优点:______.
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】设NA表示阿伏伽德罗常数。
(1)已知一个NO、NO2分子的质量分别是ag、bg。则一个氧原子的质量是________,氧原子的摩尔质量是(用含a、b数字的式子表示)________,10 g NO2物质的量为(用含b的式子表示)________。
(2)已知H2+Cl22HCl,在某密闭容器中使NA个Cl2与2 mol H2充分反应后,容器中气体分子数目为________NA,此时气体总质量为________。
(3)含有NA个OH-的Ca(OH)2的质量是________,n(Ca2+)=________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在溶液中有浓度均为0.01mol·L﹣1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,已知:25℃时,Ksp=4.0×10﹣38;Ksp=7.0×10﹣31,Ksp=1.0×10﹣17;Ksp=1.8×10﹣11.当其氢氧化物刚开始沉淀时,下列哪一种离子所需的pH最小( )
A. Fe3+ B. Cr3+
C. Zn2+ D. Mg2+
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】镁在二氧化碳中能燃烧,钠比镁更活泼,那么钠能在二氧化碳中燃烧吗?某研究性学习小组设计了如下装置进行探究。
(1)写出镁在二氧化碳中燃烧的化学反应方程式_______。
(2)该装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是______。
(3)用酒精灯在试管D底部加热,钠在充满二氧化碳气体的试管里剧烈地燃烧,产生大量的白烟。试管底部有黑色物质生成。试管冷却后,试管壁上附着一层白色物质。往试管中加水,白色物质溶解于水,黑色物质不溶。过滤,得到澄清的滤液。往滤液中加澄清石灰水,溶液变浑浊。再滴入稀盐酸,溶液中有气泡出现。则试管壁上附着的白色物质是_____。将滤纸上的黑色物质在坩埚中灼烧,黑色物质能燃烧。则该黑色物质是_____。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com