所提供的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇溶液、CCl4,仪器及用品自选. ①欲除去溶液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42﹣,选出a操作中所代表的试剂,按滴加顺序依次为 BaCl2、NaOH、Na2CO3 (只填化学式),b步操作的名称是 冷却结晶 .
②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量Cl,应选用试剂是 75%乙醇 ,用PH试纸测定滤液ⅡPH值的方法是 用玻璃棒蘸取少许滤液Ⅱ滴在pH试纸上,然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照,即可确定滤液Ⅱ的酸碱度, .
(2)用提纯的NaCl配制500mL,2.5mol?L﹣1的NaCl溶液,所需仪器除烧杯,托盘天平(砝码和镊子),药匙,玻璃棒外,还需要 500ml容量瓶、胶头滴管 (填仪器名称),应称取NaCl 73.1 g (3)下列操作会导致所配NaCl溶液浓度偏高的是 CE
A、定容完毕后,盖塞,摇匀,再将容量瓶置于实验台上,发现液面低于刻度线,再添加蒸馏水至刻度线. B、未将洗涤烧杯内壁的溶液转入容量瓶. C、定容时,俯视刻度线.
D、转移溶液之前,容量瓶内有少量蒸馏水. E、称量时,天平指针指向左盘.
考点: 粗盐提纯;配制一定物质的量浓度的溶液. 专题: 实验题.
分析: (1)①把杂质转化为沉淀或气体除去,除钙离子用碳酸根,除镁离子用氢氧根,除硫酸根用钡离
子.要注意除杂质的顺序,后加的试剂最好能把前面先加是过量试剂除掉;根据 浓溶液冷却结晶可得晶体;
②根据有机物的性质以及氯化钾在有机物中的溶解度知识来回答;根据PH试纸的使用方法; (2)据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器;根据m=cvM计算NaCl的质量; (3)根据c=分析操作对所配溶液的浓度的影响.
解答: 解:(1)①要除去SO42﹣,只有选BaCl2溶液,若选用Ba(NO3)2,会引入新的离子NO3﹣,
再选用NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+溶液,最后选用Na2CO3溶液除去Ca2+,此处不能选用2CO3溶液,否则会引入新的+,再用HCl除去过量的CO32﹣,Na2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前,否则会引入Ba2+;浓溶液冷却结晶可得晶体,所以b步操作的名称是冷却结晶, 故答案为:BaCl2、NaOH、Na2CO3;冷却结晶;
②除去NaCl晶体表面的少量的Cl,应选用75%的乙醇,因为CCl4有毒,同时Cl也不会溶解在CCl4中;用pH试纸测定溶液pH的方法为:用玻璃棒蘸取少许滤液Ⅱ滴在pH试纸上,然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照,即可确定滤液Ⅱ的酸碱度,
故答案为:75%乙醇;用玻璃棒蘸取少许滤液Ⅱ滴在pH试纸上,然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照,即可确定滤液Ⅱ的酸碱度;
(2)溶液配制步骤为:一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解(可用量筒量取水),用玻璃棒搅拌,冷却后转移到250mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,洗涤并将洗涤液移入容量瓶中,当加水至液面距离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加至溶液凹面与刻度线水平相切,盖好瓶塞,摇匀,所以需要的仪器为:托盘天平、药匙、烧杯、筒量(可用、也可不用)、玻璃棒、500ml容量瓶、胶头滴管,需要NaCl的质量为2.5mol?L﹣1×0.5L×58.5g/mol=73.1g, 故答案为:500ml容量瓶、胶头滴管;73.1;
(3)A、定容完毕后,盖塞,摇匀,再将容量瓶置于实验台上,发现液面低于刻度线,再添加蒸馏水至刻度线,溶液的体积偏大,使所配溶液的浓度偏低,故A错误;
B、未将洗涤烧杯内壁的溶液转入容量瓶,溶质的质量偏小,使使所配溶液的浓度偏低,故B错误; C、定容时,俯视刻度线,溶液的体积偏小,使所配溶液的浓度偏大,故C正确;
D、转移溶液之前,容量瓶内有少量蒸馏水,对溶液的体积无影响,所配溶液的浓度不变,故D错误;
E、称量时,天平指针指向左盘,溶质的质量偏大,使使所配溶液的浓度偏大,故E正确; 故答案为:CE.
点评: 本题主要考查了在粗盐提纯的过程中所选用除杂、溶液的配制及误差分析,除去杂质不要引入新的
杂质,对于实验过程中过量的试剂都要除去.
10.(12分)(2013?达州一模)煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题.已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
400 500 800 温度/℃
9.94 9 1 平衡常数
试回答下列问题
(1)上述正向反应是 放热 反应 (填“放热”或“吸热”)
(2)要使上述反应的逆反应速率增大且平衡正反应方向移动,下列措施不可行的有 ACD A、加入催化剂 B、增大CO的物质的量以提高体系的压强 C、降低温度 D、减小H2的浓度
(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为,若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数不等于的有 BC
A、1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g) B、2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)
C、1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g) D、1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g)
(4)若反应在800℃时进行,设起始CO和H2O(g)共为5mol,水蒸气的体积分数为;平衡时CO的转化率为y,则y随x变化的函数关系式为y= x
(5)在VL密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2845J(已知CO燃烧热为283J/mol,H2燃烧热为286J/mol),则T℃平衡常数= 1 ,T= 1073 (0℃时T=273)
考点: 化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;等效平衡;化学平衡的计算. 专题: 化学平衡专题.
分析: (1)由表可知,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度平
衡向吸热方向移动;
(2)逆反应速率增大且平衡正反应方向移动; A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡;
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强,反应是气体物质的量不变的反应,增大一氧化碳物质的量平衡正向进行,容器内气体物质的量增大,压强增大; C、反应是放热反应,降温,正逆反应速率减小平衡正向进行; D、减小氢气浓度,平衡正向进行,但正逆反应速率速率减小;
(3)此题考查判断全等平衡的方法,一般是将物质全部靠到一边进行极限转化,再与原反应进行比较来判断,若各物质与原来相等,则等效,否则不等效;
(4)反应在800℃时进行,平衡常数=1,起始时水的物质的量为5xmol,转化的CO的物质的量为 5(1﹣x)ymol,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入800℃平衡常数,据此解答; (5)CO、H2的物质的量共为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算;
解答: 解:(1)由表可知,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度
平衡向吸热方向移动,故正反应为放热反应,故答案为:放热; (2)A、加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡,故A错误;
B、增大CO的物质的量以提高体系的压强,CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)反应是气体物质的量不变的反应,增大一氧化碳物质的量平衡正向进行,容器内气体物质的量增大,压强增大,故B正确;
C、反应是放热反应,降温,速率减小平衡正向进行,故C错误; D、减小氢气浓度,平衡正向进行,但速率减小,故D错误; 故选ACD.
(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为;
A、采用极限分析法,1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:6mol=1:2,反应前后气体体积不变,平衡相同,CO的体积分数为x,故A不符合;
B、采用极限分析法,2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:3mol=1:1,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数大于x,故B符合;
C、采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:1.8mol:3.8mol=9:19,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数小于x,故C符合;
D、采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为2mol:4mol=1:2,当反应达到平衡时,CO的体积分数为x.故D不符合; 故选BC.
(4)因800℃时反应平衡常数为1.
CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g), 起始:5(1﹣x) 5x 0 0
转化:5(1﹣x)y 5(1﹣x)y 5(1﹣x)y 5(1﹣x)y 平衡:5(1﹣x)(1﹣y)5(x﹣y+xy) 5(1﹣x)y 5(1﹣x)y
所以平衡常数k===1,解得y=x, 故答案为:y=x;
(5)由方程式CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为=284.5kJ/mol,
利用平均值法计算CO、H2的物质的量之比,设CO、H2物质的量为x、y; x+y=10
283x+286y=2845
计算得到x=y=5mol;
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量, CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g), 起始:10mol 10mol 0 0 转化:5mol 5 mol 5mol 5mol 平衡:5mol 5mol 5mol 5mol
所以常数平衡常数为===1; 图表分析可知温度为800°C,T=273+800=1073 故答案为:1;1073;
点评: 本题考查了化学平衡的影响因素分析,等效平衡的应用判断,极值转化是解题的关键,平衡常数只
受温度影响,同一反应温度不变,平衡常数不变.题目难度中等.
11.(16分)(2013?达州一模)NaClO和Al(SO4)2都是重要的化工产品,均可应用于造纸业. (1)工业上可用氯化钠为原料,通过电解的方法制得NaClO,工业上制取NaClO的离子反应方程式为 Cl﹣+H2OClO﹣+H2↑ 电解后的溶液PH 大于 7(填大于、小于、等于);其原因是 ClO﹣+H2O?HClO+OH﹣ (用离子方程式表示)
(2)Al(SO4)2溶液中质子守恒等式为 c(H+)=c(OH﹣)+3c(Al(OH)3) (3)某小组同学用下图所示装置探究饱和NaClO和Al(SO4)2溶液混合反应的实验. ①打开活塞向烧瓶中加入饱和Al(SO4)2溶液,产生大量的白色胶状沉淀.此时反应的离子方程式为 3Cl﹣+Al3++3H2O=3HClO+Al(OH)3↓ .②将烧瓶中的混合液在阳光照射下,不久烧瓶中有黄绿色气体产生,充分反应后集气瓶中收集到一种无色无味的气体.写出在光照射下混合液中反应的化学方程式是 4HClO2H2O+2Cl2↑+O2↑ .
(4)若将分液漏斗中的Al(SO4)2溶液换成硫酸亚铁铵(一种复盐:(NH4)2SO4?FeSO4)溶液,其他不变.打开分液漏斗活塞向烧瓶中滴入足量的硫酸亚铁铵溶液.观察到烧瓶中有红褐色沉淀产生,但是没有观察到黄绿色气体产生.此时烧瓶中发生的氧化还原反应的离子方程式为 3ClO﹣+6Fe2++3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl﹣ .
(5)取100mL 0.1mol/L Ba(OH)2溶液,向其中逐滴加入同浓度的HSO4溶液至Ba2+恰好完全沉淀,此时溶液的PH值为 10.7 (忽略两溶液混合时的体积变化,混合后溶液的温度为100℃,100℃时w=1x10﹣12)
考点: 盐类水解的应用;氧化还原反应;pH的简单计算;电解原理. 专题: 盐类的水解专题;电化学专题.
分析: (1)电解饱和食盐水得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液,氯气和氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠和
氯化钠溶液;氯气全部和氢氧化钠反应生成次氯酸钠溶液和氢气;次氯酸钠溶液水解显碱性; (2)依据溶液中铝离子水解生成氢氧化铝和氢离子,质子守恒是水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒;
(3)①烧瓶中加入饱和Al(SO4)2溶液,次氯酸根离子水解显碱性,铝离子水解显酸性,混合后水解相互促进,产生大量的白色胶状沉淀和次氯酸; ②依据现象分析是次氯酸分解生成氯气、氧气和水的反应;
(4)亚铁离子具有还原性,次氯酸根离子教育氧化性在溶液中发生氧化还原反应,依据原子守恒和电子守恒计算书写离子方程式;
(5)Ba(OH)2溶液与HSO4溶液至Ba2+恰好完全沉淀,反应物质的量之比为1:1,依据剩余溶液中氢氧根离子计算浓度结合w计算氢离子浓度计算溶液PH;
解答: 解:(1)电解饱和食盐水得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液,氯气和氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠
和氯化钠溶液;氯气全部和氢氧化钠反应生成次氯酸钠溶液和氢气;反应的离子方程式为:Cl﹣
+H2O
ClO﹣+H2↑;次氯酸钠溶液水解显碱性;ClO﹣+H2O?HClO+OH﹣;故答案为:Cl
﹣+H2OClO﹣+H2↑;大于;ClO﹣+H2O?HClO+OH﹣;
(2)液中铝离子水解生成氢氧化铝和氢离子,质子守恒是水电离出的氢离子和氢氧根离子守恒,c(H+)=c(OH﹣)+3c(Al(OH)3);故答案为:c(H+)=c(OH﹣)+3c(Al(OH)3); (3)①烧瓶中加入饱和Al(SO4)2溶液,次氯酸根离子水解显碱性,铝离子水解显酸性,混合后水解相互促进,产生大量的白色胶状沉淀和次氯酸,反应的离子方程式为:
3Cl﹣+Al3++3H2O=3HClO+Al(OH)3↓;故答案为:3Cl﹣+Al3++3H2O=3HClO+Al(OH)3↓; ②将烧瓶中的混合液在阳光照射下,不久烧瓶中有黄绿色气体产生为氯气,充分反应后集气瓶中收集到一种无色无味的气体为氧气.依据氧化还原反应电子守恒写出化学方程式配平得到:4HClO
2H2O+2Cl2↑+O2↑;
故答案为:4HClO2H2O+2Cl2↑+O2↑;
(4)若将分液漏斗中的Al(SO4)2溶液换成硫酸亚铁铵(一种复盐:(NH4)2SO4?FeSO4)溶液,其他不变.打开分液漏斗活塞向烧瓶中滴入足量的硫酸亚铁铵溶液.观察到烧瓶中有红褐色沉淀产生,但是没有观察到黄绿色气体产生,亚铁离子具有还原性,次氯酸根离子教育氧化性在溶液中发生氧化还原反应,
反应的离子方程式为:3ClO﹣+6Fe2++3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl﹣; 故答案为:3ClO﹣+6Fe2++3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl﹣;
(5)取100mL 0.1mol/L Ba(OH)2溶液,向其中逐滴加入同浓度的HSO4溶液至Ba2+恰好完全沉淀,Ba(OH)2溶液与HSO4溶液至Ba2+恰好完全沉淀,需要同浓度溶液体积为100ml,反应物质的量之比为1:1,剩余氢氧根离子物质的量为0.01mol,浓度c(OH﹣)=
=0.05mol/L;
100℃时w=1x10﹣12,c(H+)==2×10﹣11mol/L;PH=﹣lg2×10﹣11mol/L=10.7,故答案为:10.7;
点评: 本题考查了电解原理的应用,反应产物判断,盐类水解的应用,氧化还原反应的分析判断,溶液
PH计算应用,题目难度中等.
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