中加盐酸溶解,碳酸钡和盐酸反应:BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O,然后加入氨水,调节溶液的pH为8,由于Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,此时只有Fe3+完全沉淀,所以滤渣1为Fe(OH)3,溶液中主要含Ca2+、Mg2+、Ba2+,再加入氢氧化钠溶液调节pH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;溶液中主要含Ca2+、Ba2+,然后再加入H2C2O4,得到CaC2O4沉淀,除去Ca2+,将滤液蒸发浓缩冷却结晶可得到BaCl2?2H2O。
(1)可以通过增大固体反应物的接触面积方法增大反应速率;根据配制物质的量浓度溶液的要求确定需要使用的仪器;
(2)根据流程图和表中数据分析加入NH3?H2O调节pH=8,利用不同金属阳离子形成沉淀的pH的不同,确定沉淀的成分及去除的离子;结合加入H2C2O4的量的多少,分析发生的反应及造成的影响;
(3)根据滴定管的构造分析0刻度在滴定管的位置;利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行,根据反应中物质的相应量的关系,计算出BaCl2溶液的浓度;然后根据操作分析消耗标准溶液的体积多少,判断误差,据此判断。 【详解】
(1)毒重石是固体物质,由于化学反应的速率与反应物的接触面积有关,所以可以将毒重石在用盐酸浸取前充分研磨的方法,增大反应物的接触面积,提高反应速率;在实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,需先计算出浓盐酸的体积和水的体积,用量筒量取;浓盐酸稀释为稀盐酸,需用烧杯作为容器,并用玻璃棒搅拌加速溶解,所以除量筒外还需使用量筒、玻璃棒,选项是ac;
(2)根据流程图和表中数据可知:Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,加入氨水,调节溶液的pH为8,发生反应:Fe3++3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,Fe3+完全沉淀,滤渣1为Fe(OH)3;加入氢氧化钠调节pH=12.5,由于Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2,溶液中主要含Ca2+、Ba2+,Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,易形成CaC2O4沉淀,加入H2C2O4时应避免过量,防止CaC2O4沉淀完全后,过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀,使产品的产量减少;
(3)无论酸式还是碱式滴定管,0刻度都位于滴定管的上方;步骤Ⅱ:待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL,则发生2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O 的盐酸的物质的量为:V1×10-3×bmol,步骤Ⅰ:用bmol/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL,加入的总盐酸的物质的量:V0×10-33
×bmol,Ba2++CrO42-═BaCrO4↓,与Ba2+反应的CrO42-的物质的量为V0×10-3×bmol-V1×10-×bmol=(V0-V1)b×10-3mol,步骤Ⅱ:移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中,所以BaCl2溶液的浓度
?3?V0?V1?bn?V0?V1?b?10mol/L=mol/L;若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少为:c(BaCl2)=?yVy?10?3量待测液溅出,则V1减小,使得Ba2+浓度测量值将偏大。 【点睛】
本题考查了实验室利用毒重石制备BaCl2?2H2O的设计方法,侧重考查影响反应速率的因素、实验基本操作、沉淀溶解平衡的应用等知识,实验步骤结合物质的性质分析是解答的
关键。
8.(10分)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有 。 (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 。
(3)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。 混合液 A B C D E F 4mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①请完成此实验设计,其中:V1= ,V6= ,V9= 。 ②反应一段时间后,实验E中的金属呈 色。
③该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降,请分析氢气生成速率下降的主要原因 。
【答案】(1)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2-(2分)
(2)CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池,加快了氢气产生的速度(2分) (3) ①V1=30;V6=10;V9=17.5 ②红色(紫红色)(每格1分,共4分)
③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面(2分) 【解析】
试题分析:用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气原因:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,Zn、Cu、H2SO4形成原电池:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2-加快反应;为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验,则该实验只是研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,故其他量浓度均不变,故溶液总体积相同,故V1=V2=V3=V4=V5=30;V6=10;V9=17.5;E中加入10mL饱和CuSO4溶液,会导致Zn表面附着一层红色金属铜;当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降,请分析氢气生成速率下降的主要原因生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面,是反应速率减慢。
考点:探究实验。
9.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”,并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。 限选试剂和仪器:0.20 mol/L H2C2O4溶液、0.010 mol/L KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽。 物理量 编号 ① ② ③ ④ V(草酸溶液)/mL 2.0 2.0 1.0 2.0 V(蒸馏水)/mL 0 0 a 0 V(KMnO4溶液)/mL 4.0 4.0 4.0 4.0 m(MnSO4)/g 0 0 0 0.1 T/℃ 50 25 25 25 乙 回答下列问题: (1)写出上述反应的离子方程式:________________________。
(2)上述实验①②是探究____________对化学反应速率的影响;上述实验②④是探究____________对化学反应速率的影响。若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响,则a为______________;表格中的“乙”填写t/s,其意义是______________________。
(3)实验①中对“乙”重复测量三次,所得数值分别13.6,13.0,13.4。据此计算,实验①中以MnO4浓度的改变量所表示的反应速率为________________。
-
【答案】(1)2MnO4+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO2↑+8H2O;
-
+
2+
(2)温度;催化剂;1.0;溶液褪色所需时间; (3)5.0×10 mol·L·s。
-4
-1
-1
【解析】
试题分析:(1)高锰酸钾具有强氧化性,草酸具有还原性,两者发生氧化还原反应,KMnO4被还原为Mn,草酸中C原子被氧化成CO2,根据化合价升降法进行配平,离子反应方程式为:2NMnO4+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO2↑+8H2O;(2)探究外界因素影响反应速率,要求其他条件不变,对比①②是温度不同,因此①②是探究温度对化学反应速率的影响,②④不同的是④加入MnSO4,因此探究是催化剂对化学反应速率的影响,溶液体积不变,即a=1.0,高锰酸钾和草酸反应,高锰酸钾的紫色褪去,即乙为溶液褪色所需时间;(3)第二组数值与另外两种相差较大,删去此组数值,因此平均消耗时间是(13.6+13.4)/2s=13.5s,根据离子反应方程式,高锰酸钾完全反应,即v(KMnO4)=4×10
3
-
-
+
2+
2+
×0.01/(6×10×13.5)mol/(L·s)=5.0×10mol/(L·s)。
-3
-4
考点:考查氧化还原反应方程式的书写、影响化学反应速率的因素、化学速率的计算等知识。
10.研究催化剂对化学反应有重要意义。为探究催化剂对双氧水分解的催化效果,某研究小组做了如下实验:
(1)甲同学欲用上图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂,写出该反应的化学方程式 。
(2)为探究MnO2的质量对催化效果的影响,乙同学分别量取50 mL 1% H2O2加入容器中,在一定质量范围内,加入不同质量的MnO2,测量所得气体体积,数据如下:
MnO2的质量/g 40s末O2体积/mL 3+
2+
0.1 49 0.2 61 0.4 86 由此得出的结论是 。 (3)为分析Fe和Cu对H2O2分解反应的催化效果,丙同学设计如下实验(三支试管中均盛有10 mL 5% H2O2 ) : 试管 滴加试剂 产生气 泡情况 Ⅰ 5滴0.1 mol·LFeCl3 较快产生细小气泡 -1 Ⅱ 5滴0.1 mol·L CuCl2 缓慢产生细小气泡 -1Ⅲ 5滴0.3 mol·L NaCl -1无气泡产生 结论是 ,实验Ⅲ的目的是 。 (4)查阅资料得知:将作为催化剂的FeCl3溶液加入H2O2溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中H2O2均参加了反应,试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反......应的化学方程式分别是2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl和 。 【答案】(1)2H2O2=2H2O+O2 ↑
(2)在一定质量范围内,增加MnO2的质量,化学反应速率加快 (3)Fe和Cu对H2O2分解均有催化效果,且Fe比Cu催化效果好
3+
2+
3+
2+
对比实验,说明Cl对的H2O2分解没有催化效果
-
(4)2FeCl2+ H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O 【解析】
试题分析:(1)过氧化氢分解生成水和氧气,方程式为2H2O2
3+
2+
3+
2+
2H2O+O2↑;(2)根据
测得的数据,在一定质量范围内,增加MnO2的质量,化学反应速率加快;(3)根据表格数据,Fe和Cu对H2O2分解均有催化效果,且Fe比Cu催化效果好;实验Ⅲ的目的是对比实验,说明Cl对的H2O2分解没有催化效果;(4)催化剂在反应前后质量不变,2FeCl3 + H2O2 = 2FeCl2 + O2↑+ 2HCl反应消耗FeCl3,在另一个反应中生成FeCl3,方程式为2FeCl2+ H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O。 考点:本题考查化学实验。
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