解析通氢气前后玻璃管的质量差为反应的CuO中O的质量,反应前后U形管的质量差为反应生成的水的质量。Ⅰ、Ⅱ装置之间没有干燥装置,则使Ⅰ中反应带出的水蒸气进入U形管使水的质量增大,则H质量增加,导致m(H)∶m(O)>1∶8。
若Ⅱ装置有水冷凝,则使测得的水的质量减小,设冷凝水质量为m,则H质量减小 ,但Ⅱ装置质量增加m,即测得O质量减小m,由于m(H)∶m(O)=1∶8,若设m(H)=n,则m(O)=8n,则测得的
-
-
- ,因此测得m(H)∶m(O)>1∶8。
Ⅲ装置后缺少干燥装置,会导致CaCl2吸收空气中的水蒸气,导致测得水的质量增加,m(H)∶
m(O)>1∶8。只有B中CuO没有被完全还原,对m(H)∶m(O)的测定没有影响,因此一定错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共40分)
13.(14分)(2018·山西太原高三三模)三氯氧磷(POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,实验室制备POCl3并测定产品含量的实验过程如下: Ⅰ.制备POCl3。
采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3,实验装置(加热及夹持仪器略)如图所示:
已知:①Ag+SCN
+
-
AgSCN↓;Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN);磷酸银溶于硝酸。 相对熔点沸点分 物质 其他 /℃ /℃ 子质量 PCl3 -112.0 76.0 137.5 两者互溶,均为无色液体,遇水均剧POCl3 2.0 106.0 153.5 烈反应生成含氧酸和氯化氢
②PCl3和POCl3的相关信息如下表:
(1)POCl3遇水反应的化学方程式为 。 (2)装置B的作用除干燥O2外,还有 的作用。干燥管的作用是 。 (3)反应温度要控制在60~65 ℃,原因
是 。 Ⅱ.测定POCl3产品的含量。 实验步骤:
①制备POCl3实验结束后,待三颈烧瓶中的液体冷却至室温,准确称取30.7 g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00 mL溶液。 ②取10.00 mL溶液于锥形瓶中,加入10.00 mL 3.2 mol·L AgNO3标准溶液。
-1
5
③加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖。
④以X为指示剂,用0.2 mol·L KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去10.00 mL KSCN溶液。
(4)步骤③中加入硝基苯的作用是 。若无此操作,所测产品中氯元素的质量分数将会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (5)步骤④中X为 ,产品中POCl3的质量分数为 。 答案(1) POCl3+3H2O
H3PO4+3HCl (2)平衡压强、观察O2的流速 防止空气中的水蒸气进入三颈
烧瓶 (3)温度过低,反应速率太慢;温度过高,PCl3易挥发,利用率低 (4)防止在滴加KSCN溶液时,将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀 偏小 (5)Fe(NO3)3 50%
解析Ⅰ.(1)POCl3遇水会发生水解,根据原子守恒可知反应的方程式为:POCl3+3H2O干燥管可以防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶与POCl3发生反应。
(3)PCl3的沸点为76.0℃,若温度过低,反应速率太慢;温度过高,PCl3易挥发,导致PCl3的利用率低,所以反应温度要控制在60~65℃。
Ⅱ.(4)实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银,防止沉淀转化生成AgSCN沉淀而导致数据不准确。如无此操作,部分AgCl沉淀会转化为Ag,使所测Cl元素含量偏小。
(5)由于是用KSCN溶液滴定溶液中过量的Ag,而Fe(SCN)3溶液是血红色溶液,所以可用含有Fe的Fe(NO3)3溶液作指示剂,当溶液中Ag反应完全后,再滴加的KSCN溶液就会与溶液中的Fe作用,使溶液变为血红色;根据物质的元素组成及关系式可知POCl3~3HCl~3Ag,n(Ag)=0.032mol-0.002mol=0.03mol,n(POCl3)=0.01mol,所以三氯氧磷的含量为
· -
+
+
3+
+
3+
++
-1
H3PO4+3HCl。
(2)B装置导管和大气相连,则B还有平衡压强、观察O2的流速的作用;POCl3遇水会发生反应,
×100%=50%。
14.(14分)(2018·江西抚州临川一中期中考试)氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作小麦催熟剂、除草剂等,实验室制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下:
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。 ②四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。
回答下列问题:
(1)调pH时,加入MgO的原因 。
6
(2)加入BaCl2溶液的目的是除去S ,如何检验S 已沉淀完
全? 。 (3)加入NaClO3饱和溶液后发生反应的类型为 ,再进一步制取
Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为:蒸发浓缩、① ;② ;③过滤、洗涤。
(4)产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定: 步骤1:准确称量4.00 g产品配成100 mL溶液。
步骤2:取10 mL于锥形瓶中,加入10 mL稀硫酸和30.00 mL 1.000 mol·L的FeSO4溶液,微热。 步骤3:冷却至室温,用0.100 mol·L K2Cr2O7溶液滴定至终点,此过程中反应的离子方程式
为:Cr2 +6Fe+14H
2+
+
-1
-1
2Cr+6Fe+7H2O。
3+3+
步骤4:将步骤2、3重复两次,平均消耗K2Cr2O7溶液30.00 mL。
①滴定时应用 (“酸式”或“碱式”)滴定管。步骤2中发生反应的离子方程式为 。 ②产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为 。
答案(1)能与H反应增大pH,不引入新的杂质 (2)静置,取上层清液加入BaCl2溶液,若无白色沉淀,
则S 沉淀完全
+
(3)复分解反应 趁热过滤 冷却结晶 (4)①酸式 C1 +6Fe+6H
2+
3+
-
2++
6Fe+C1+3H2O ②74.75%
3+-
解析(1)根据流程,加入高锰酸钾的目的是把Fe氧化成Fe;加入BaCl2溶液的目的是除去S ;加
入MgO的目的是除去Fe,原理是加入MgO与H反应,增大pH,使Fe以氢氧化铁形式沉淀出来,同时
不引入新的杂质。(2)检验S 已完全除去的方法:静置,取上层清液加入BaCl2溶液,若无白色沉淀, 则S 沉淀完全。(3)根据实验目的,加入NaClO3饱和溶液,发生复分解反应,生成Mg(ClO3)2;根据
3++3+
溶解度随温度变化曲线,采取蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤。(4)①酸式滴定管盛放酸性溶液和具有强氧化性的溶液,碱式滴定管只能盛放碱性溶液,K2Cr2O7溶液具有强氧化性,因此用酸式滴定管盛放;Cl 具有强氧化性,Fe具有还原性,发生氧化还原反应,Cl 被还原成Cl,Fe被氧化成Fe,因此离子反应方程式为:Cl +6Fe+6H
Cr2 +6Fe+14H
2+
+
3+
3+
3+
-
2+
-
-2+
-
2++
6Fe+Cl+3H2O;②发生的离子反应为
2+
3+-
2Cr+6Fe+7H2O,此时消耗的Fe是与Cl 反应剩下的Fe,剩下的Fe的物质
-2+
-3
-
2+2+
的量为30×10×0.1×6mol=1.8×1 -mol,与Cl 反应的Fe物质的量为(30.00×10×1.000--3
1.8×1 )mol=1.2×1 mol,因此消耗Cl 物质的量为2×10mol,即Mg(ClO3)2·6H2O物质的量为1×10mol,即Mg(ClO3)2·6H2O质量分数为
- · -
-3
-
-
-
-3
×100%=74.75%。
7
15.(12分)硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。
(1)采用装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
①气体a的成分是 。
②若钢样中硫以FeS的形式存在,A中反应:3FeS+5O2
1 +3 。
(2)将气体a通入测硫装置中(如下图),采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式: 。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g,则该钢样中硫的质量分数: 。
(3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是 。 ②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据
是 。 答案(1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2+SO2
H2SO4 ②(或×100%) (3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②吸收CO2前、后吸收瓶的质量
解析(1)①钢样中的碳、硫在装置A中高温加热条件下生成CO2和SO2,还有未反应的O2,故气体a的成分为O2、SO2、CO2。②根据得失电子守恒和质量守恒定律配平化学方程式:3FeS+5O2(2)①H2O2和SO2发生氧化还原反应:H2O2+SO2
Fe3O4+3SO2。
H2SO4。②根据题意,消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质
量为yg,则消耗zmLNaOH溶液,相当于硫的质量为yzg,所以钢样中硫的质量分数为 或×100%。(3)
①气体a中含有O2、SO2和CO2,在吸收CO2测定碳的含量时,也可能吸收SO2,故气体a通过装置B和
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