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1、专题专题 14 化学实验综合化学实验综合 1 【2015 湖北八校联考】 (15 分)查资料得知有些硫酸盐在 500 以上开始按下式分解:硫酸盐 金属氧化物+SO2+SO3+O2,有人猜测硫酸亚铁可能也是如此分解,并设计一验证性实验。(注:忽略气体吸收过程中的热效应)实验用到的仪器如下图所示:使用精密实验仪器,加热一段时间后,测得数据及有关结果如下: 、准确称取 6.08 g 无水 FeSO4; 、装置 F 总质量在实验结束时增加了 0.16g,且其溶液中只有一种溶质; 、测出量筒中水的体积后,折算成排水的气体,在标准状况下的体积为 112 mL。 试回答下列问题:(1)使用所有仪器,按装置从
2、左至右的方向,各仪器接口连接顺序为_(填序号)。(2)装置 F 的作用是_。(3)装置 D 的作用是_ _。(4)通过计算,推断出该条件下反应的化学方程式:_。(5)本题测量气体体积时的注意事项是: 待气体冷却到室温时再读数。(6)若将上面连接中的 F 装置去掉,则本实验是否还能进行?_ _。(若能,请填写可 能还需要测量什么数据;若不能,请说明理由) 【答案】 (1) (2 分) (2)吸收 SO3 放出等物质的量的 SO2(2 分) (3)干燥 SO2 和 O2(2 分) (4) 8FeSO4 4Fe2O3+6SO2+2SO3+O2(3 分) (5)视线要与凹液面最低处保持水平(2 分)
3、读数时 BE 两仪器内液面要相平(2 分) (答案无先后顺序) (6)能,还需测量 D 装置反应前后的质量变化值(2 分) 【解析】 (1)根据 F 中的试剂知 F 装置的作用是吸收 SO3,F 增加的质量是吸收的 SO3 的质量与放出等物质的 量的 SO2 质量差,E、B 相结合是量气体体积的装置,通过量筒中水的体积可以知道反应放出氧气的体积,D 中浓硫酸可干燥气体,C 中碱石灰能吸收 SO2,综合知装置的顺序是:A、F、D、C、E、B,接口顺序是 ; (2)根据分析装置 F 的作用是吸收 SO3 放出等物质的量的 SO2; (3)浓硫酸是常用的干燥剂,装置 D 的作用是干燥 SO2 和 O
4、2; (4)1 摩尔 SO3 与 1 摩尔 SO2 的质量差为 16 克,装置 F 总质量在实验结束时增加了 0.16g,则反应生成的 SO3 物质的量是 0.01 摩尔;在标准状况下的氧气体积为 112 mL,即得到氧气 0.005 摩尔; 6.08 g 无水 FeSO4 的物质的量是 6.08g/152gmol-1 =0.04mol;利用铁元素守恒得生成 Fe2O3 的物质的量是 0.02 摩尔;通过质量守恒即可计算生成 SO2 的物质的量是 0.03 摩尔,反应方程式为 8FeSO4 4Fe2O3+6SO2+2SO3+O2; (5)本题测量气体体积时的注意事项是:视线要与凹液面最低处保持
5、水平,读数时 BE 两仪器内液面要相平, 待气体冷却到室温时再读数; (6)若将上面连接中的 F 装置去掉,由于 D 中的浓硫酸也能吸收 SO3,仍然能完成实验,还需测量 D 装置反应前后的质量变化值。 2. (2015河南省商丘市一模)亚硝酸钠在漂白、电镀等方面应用广泛。现以木炭、浓硝酸、水和铜为原料生 成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示(部分夹持装置略) 。已知:3NaNO23HCl3NaClHNO32NOH2O酸性条件下,NO 或2NO都能与4MnO反应生成3NO和 Mn2;完成下列填空:(1)写出 a 仪器的名称_。(2)为避免 B 中逸出的气体中混有的杂质气体与 N
6、a2O2 反应,应在 B、C 装置间增加一个装置,则该装置 中盛放的药品名称为_。(3)写出 NO 与 Na2O2 在常温下生成 NaNO2 的化学反应方程式_;当该反应中转移 01mol e时,理论上吸收标准状况下 NO 的体积为_L。(4)D 装置中发生反应的离子方程式为_。(5)将 117g 过氧化钠完全转化成为亚硝酸钠,理论上至少需要木炭_g。 解析:(2)碳与浓硝酸反应的产物为 CO2、SO2、H2O,B 装置能够消耗 NO,从 B 装置逸出的气体含有 CO2、NO 和水蒸气,为得到纯净的 NO,可选用碱石灰吸收酸性 CO2 和水蒸气。 (3)NaNO2 中氮的化合价为+3 价,Na
7、2O2 中-1 价的氧降为-2 价,配平反应方程式为:2NO + Na2O2 = 2NaNO2。转移 0.1mole-电子,消耗 NO 的标准状况下为 2.24L。 (4)D 装置利用酸性高锰酸钾溶液氧化未反应的 NO,配平反应方程式为:5NO + 3MnO4- +4H+ = 5NO3- + 3Mn2+ 2H2O。(5)根据反应 C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O,3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO + Na2O2=2NaNO2 。故有如下关系:3C4Na2O2,则将 11.7g 过氧化钠完全转化为亚硝酸钠,至少需要 1.35g 木 炭。 答案:(1)分液漏斗 (2) 碱
8、石灰(或氢氧化钠固体或氧化钙固体) (3) 2NO + Na2O2=2NaNO2 2.24 (4) 5NO + 3MnO4- +4H+ = 5NO3- + 3Mn2+ 2H2O (5) 1.35g3、 (2015 吉林省实验中学 1 月模拟)半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种 重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的 Cl2 模拟工业生产制取 PCl3,装置如下图所示:(部分夹持装 置略去)已知: 黄磷与少量 Cl2 反应生成 PCl3,与过量 Cl2 反应生成 PCl5 ;PCl3 遇水会强烈水解生成 H3PO3 和 HC1; PCl3 遇 O2
9、会生成 POCl3,POCl3 溶于 PCl3; PCl3、POCl3 的熔沸点见下表:物质熔点/沸点/PCl3-11275.5POCl32105.3请回答下列问题: (1)A 装置中制氯气的离子方程式为 。 (2)B 中所装试剂是 ,F 中碱石灰的作用有两种,分别是_ 、 。 (3)实验时,检査装置气密性后,先打开 K3 通入干燥的 CO2,再迅速加入黄磷。通干燥 CO2 的作用是 。 (4)粗产品中常含有 POCl3、PCl5 等,加入黄磷加热除去 PCl5 后,通过_(填实验操作名称),即可得到较 纯净的 PCl3。 (5)实验结束时,可以利用 C 中的试剂吸收多余的氯气,C 中反应的离
10、子方程式为 。 (6)通过下面方法可测定产品中 PCl3 的质量分数迅速称取 1.00g 产品,加水反应后配成 250 mL 溶液;取以上溶液 25.00mL,向其中加入 10.00 mL 0.1000 mol/L 碘水,充分反应;向所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用 0.1000 mol/L 的 Na2S2O3 溶液滴定;重复、操作平均消耗 Na2S2O3 溶液 8.40mL。 已知:H3PO3+H2O+I2= H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,假设测定过程中没有其他反应。根据 上述数据,该产品中 PC13 的质量分数为_。【答案】【解析】:实验室制备氯气用二
11、氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为MnO2+4H+2ClMn2+Cl2+2H2O。(2)浓 H2SO4 作用是干燥氯气;氯气有毒,污染空气,F 中碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,还防止空气 中的水蒸气进入装置 E 而使 PCl3 水解。 (3)PCl3 遇 O2 会生成 POCl3,因此通入一段时间的 CO2 可以排尽装置中的空气,防止生成的 PCl3 与空气中 的 O2 反应和白磷自燃。 (4)依据物质的沸点数值不同,可以利用蒸馏的方法分离出三氯化磷。 (5)氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠; (6)H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,依据化学方程式可知 H3PO3 物质的量和 PCl3 的物质的量相同,则 PCl3 H3PO3 I2 碘的物质的量为(10.00 mL 0.1000 molL11/28.40mL0.1000 molL1)103 所以 PCl3 的质量分数为79.75%。
限制150内