【題目】硫代硫酸鈉可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得:Na2SO3+S=Na2S2O3。常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O。Na2S2O3·5H2O 于 40~45℃熔化,48℃分解;
Na2S2O3 易溶于水,不溶于乙醇。在水中有關物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示。
Ⅰ.現(xiàn)按如下方法制備Na2S2O3·5H2O:將硫化鈉和碳酸鈉按反應要求比例一并放入三頸燒瓶中,注入150 mL蒸餾水使其溶解,在分液漏斗中,注入濃鹽酸,在裝置2中加入亞硫酸鈉固體,并按上右圖安裝好裝置。
(1)儀器2的名稱為_____________,裝置6中可放入_____________。
A.BaCl2溶液 B.濃H2SO4 C.酸性KMnO4溶液 D.NaOH溶液
(2)打開分液漏斗活塞,注入濃鹽酸使反應產(chǎn)生的二氧化硫氣體較均勻的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,并用磁力攪拌器攪動并加熱,反應原理為:
①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 ② Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O ④ Na2SO3+SNa2S2O3
隨著SO2氣體的通入,看到溶液中有大量淺黃色固體析出,繼續(xù)通入SO2氣體,反應約半小時。當溶液中pH接近或不小于7時,即可停止通氣和加熱。溶液pH要控制不小于7的理由是:_____________(用文字和相關離子方程式表示)。
Ⅱ.分離Na2S2O3·5H2O 并測定含量:
(3)從熱的反應混合液中獲得 Na2S2O3·5H2O粗晶體,需經(jīng)過下列實驗步驟,請選擇正確的選項:熱的反應混合液→活性炭脫色并保溫→________→________→________→________→獲得Na2S2O3·5H2O粗晶體。
a.用冰水浴冷卻結(jié)晶,抽濾; b.用少量水洗滌晶體、烘干;
c.80℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液表面出現(xiàn)晶膜; d.用乙醇洗滌晶體、晾干;
e.45℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液呈微黃色渾濁; f.趁熱過濾。
(4)制得的粗晶體中往往含有少量雜質(zhì)。為了測定粗產(chǎn)品中 Na2S2O3·5H2O的含量, 一般采用在酸性條件下用 KMnO4標準液滴定的方法(假定粗產(chǎn)品中雜質(zhì)與酸性KMnO4溶液不反應)。稱取1.280 g的粗樣品溶于水,用 0.4000 mol/LKMnO4溶液(加入適量硫酸酸化)滴定,當溶液中S2O32-全部被氧化時,消耗 KMnO4溶液體積20.00 mL。 試回答:
①對于上述實驗操作,下列說法正確的是_____。
A.用電子天平稱量粗樣品時,若電子天平未進行調(diào)平,則純度偏高
B.裝 KMnO4標準液的酸式滴定管洗滌后若未潤洗,則純度偏高
C.滴定至錐形瓶內(nèi)溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色立即進行讀數(shù),則純度偏高
D.滴定時若滴定速度過慢或搖晃錐形瓶過于劇烈,則純度偏高
②產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O的質(zhì)量分數(shù)為_____________。
【答案】蒸餾燒瓶 CD Na2S2O3在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在,會發(fā)生反應:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O f e a d B 96.9%
【解析】
I.在蒸餾燒瓶中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫,在三頸燒瓶中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應生成硫代硫酸鈉,Na2S2O3在酸性環(huán)境中不穩(wěn)定,容易分解得到S與二氧化硫,二氧化硫不易過量,碳酸鈉可以反應掉氫離子,防止溶液呈酸性,尾氣中有未反應的二氧化硫,在裝置⑥中用氫氧化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液等吸收;
II.(3)根據(jù)流程圖,及Na2S2O3·5H2O于 40~45℃熔化,48℃分解,分析判斷操作步驟的先后順序;
(4)①根據(jù)滴定消耗標準溶液的體積大小判斷實驗誤差;
②根據(jù)n=cV計算出樣品消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,根據(jù)反應計算出樣品中含有Na2S2O35H2O的物質(zhì)的量,進而計算出產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的質(zhì)量分數(shù)。
I. (1)儀器2的名稱為蒸餾燒瓶;裝置6吸收未反應的SO2,防止污染空氣,SO2具有還原性,可以被酸性KMnO4溶液氧化;SO2是酸性氧化物,能與NaOH溶液反應,不能被BaCl2溶液、濃H2SO4吸收,故合理選項是CD;
(2)當溶液pH<7時,溶液顯示酸性,會發(fā)生反應:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O,所以Na2S2O3在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在,應該使溶液的pH不小于7,
Ⅱ.(3)熱的反應混合液→活性炭脫色并保溫→常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O,為了避免析出Na2S2O35H2O導致產(chǎn)率降低,所以要趁熱過濾,Na2S2O35H2O于40~45℃熔化,48℃分解,所以蒸發(fā)時溫度過高會導致析出的晶體分解,降低了產(chǎn)率,應該45℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液呈微黃色渾濁,再用冰水浴冷卻結(jié)晶,抽濾;結(jié)合Na2S2O3易溶于水,不溶于乙醇的性質(zhì)最后選擇乙醇洗滌,且洗滌后乙醇易揮發(fā),不引入新的雜質(zhì), 故操作先后順序用字母表示為:f、e、a、d;
(4)①A. 用電子天平稱量粗樣品時,若電子天平未進行調(diào)平,則樣品質(zhì)量偏大,而含有的Na2S2O35H2O質(zhì)量不變,最后導致測定的物質(zhì)純度偏低,A錯誤;
B. 裝KMnO4標準液的酸式滴定管洗滌后若未潤洗,會使標準溶液被稀釋而濃度降低,消耗標準溶液體積偏大,以此為標準計算的Na2S2O35H2O含量偏多,使物質(zhì)純度偏高,B正確;
C. 滴定至錐形瓶內(nèi)溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色立即進行讀數(shù),消耗標準溶液體積偏少,計算的Na2S2O35H2O的質(zhì)量就偏少,則物質(zhì)純度偏低,C錯誤;
D. 滴定時若滴定速度過慢會使樣品被氧化或搖晃錐形瓶過于劇烈,導致溶液逸出,會使消耗標準溶液體積偏少,以此為標準計算的物質(zhì)純度偏低,D錯誤;
故合理選項是B;
②20.00 mL 0.4000 mol/LKMnO4溶液中含有高錳酸鉀的物質(zhì)的量為:n(KMnO4)=0.4000 mol/L×0.02 L=0.0080 mol,根據(jù)反應:5S2O32-+8MnO4-+14H+=8Mn2++10SO42-+7H2O,可知1.280 g的粗樣品含有Na2S2O35H2O的物質(zhì)的量為:n(Na2S2O35H2O)=n(S2O32-)= n(KMnO4)=×0.0080 mol=0.0050 mol,產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的質(zhì)量分數(shù)為:×100%=96.9%。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】中共十九大報告指出,加快水污染防治、實施流域環(huán)境和近岸海域綜合治理、環(huán)境污染的治理是化學工作者研究的重要課題,也是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措。在適當?shù)臈l件下,將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇、甲醚等有機物,既可降低CO2造成的溫室效應對環(huán)境的影響,還可得到重要的有機產(chǎn)物。
(1)已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=484 kJ/mol
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=50 kJ/mol
則2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH,ΔH=____。
(2)已知T K時,某恒容密閉容器中存在如下反應:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0,測得容器中不同時刻時各物質(zhì)的濃度(mol/L)如表所示:
c(CO2) | c(H2) | c(CH3OCH3) | c(H2O) | |
開始時 | a | b | 0 | 0 |
10 s時 | 3 | 0.5 | c | 1.5 |
①若反應開始到10s時間段內(nèi),v(H2)=____。
②若TK時,化學平衡常數(shù)K=15,則10s時v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”),此時CO2的轉(zhuǎn)化率為____。
(3)一定條件下,向某恒容密閉容器中充入x mol CO2和ymolH2,發(fā)生的反應為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=50 kJ·mol1。圖1中能表示該反應的平衡常數(shù)K與溫度T之間的變化關系曲線為___(填“a”或“b”)。
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【題目】隨著我國汽車年銷量的大幅增加,給空氣環(huán)境造成了很大的污染。汽車尾氣裝置里,氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示,下列說法正確的是( )
A. 反應中NO為氧化劑,N2為氧化產(chǎn)物
B. 汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2
C. NO和O2必須在催化劑表面才能反應
D. 催化轉(zhuǎn)化總化學方程式為2NO+O2+4CO 4CO2+N2
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【題目】在2 L恒容密閉容器中充入、,在一定條件下發(fā)生如下反應: ;CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強之間的關系如圖所示。下列推斷正確的是( )
A.工業(yè)上,利用上述反應合成甲醇,溫度越高越好
B.圖象中X代表溫度,
C.圖象中P點代表的平衡常數(shù)K為
D.溫度和容積不變,再充入、1 mol CO,達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率減小
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【題目】焰色實驗過程中,鉑絲的清洗和灼燒與鉀焰色實驗的觀察兩項操作如圖所示,下列敘述中不正確的是( )
A.每次實驗中都要先將鉑絲灼燒到火焰顏色,再蘸取被檢驗物質(zhì)
B.鉀的焰色實驗要透過藍色鈷玻璃觀察
C.焰色實驗是某種金屬元素灼燒時所具有的特殊顏色,是化學變化
D.沒有鉑絲可用無銹鐵絲代替進行實驗
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【題目】電解法處理CO2和SO2混合污染氣的原理如下圖所示,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽和硫酸鹽,通電一段時間后,Ni電極表面形成摻雜硫的碳積層。下列說法錯誤的是
A. Ni電極表面發(fā)生了還原反應
B. 陽極的電極反應為:2O2—-4e-=O2
C. 電解質(zhì)中發(fā)生的離子反應有:2SO2 +4O2—=2SO42—
D. 該過程實現(xiàn)了電解質(zhì)中碳酸鹽和硫酸鹽的自補充循環(huán)
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【題目】科學家研究出一種以天然氣為燃料的“燃燒前捕獲系統(tǒng)”,其簡單流程如圖所示部分(條件及物質(zhì)未標出).
(1)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇,其反應為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某溫度下,將1mol CO2和3mol H2充入體積不變的2L密閉容器中,發(fā)生上述反應,測得不同時刻反應前后的壓強關系如表:
時間/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0. 90 | 0. 85 | 0. 83 | 0. 81 | 0. 80 | 0. 80 |
①用H2表示前2h平均反應速率v(H2)=___.
②該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為___.
(2)在300℃、8MPa下,將二氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量之比為1:3通入一恒壓密閉容器中發(fā)生(1)中反應,達到平衡時,測得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應條件下的平衡常數(shù)Kp=______________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)).
(3)—定溫度和壓強下,在2 L的恒容密閉容器中合成氨氣:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92. 4 kJ mol-1。在反應過程中反應物和生成物的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。
①在10~20 min內(nèi),NH3濃度變化的原因可能是_______。
A. 加入催化劑 B. 縮小容器體積 C. 降低溫度 D. 增加NH3的物質(zhì)的量
② 20 min達到第一次平衡,在反應進行至25 min時,曲線發(fā)生變化的原因是____________,35min達到第二次平衡,則平衡的平衡常數(shù)K1______K2(填“>”“<”或“ = ”)
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【題目】恒壓下,將CO2和H2以體積比1∶4混合進行反應CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)(假定過程中無其他反應發(fā)生),用Ru/TiO2催化反應相同時間,測得CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。下列說法正確的是( )
A.反應CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH>0
B.圖中450 ℃時,延長反應時間無法提高CO2的轉(zhuǎn)化率
C.350 ℃時,c(H2)起始=0.4 mol·L-1,CO2平衡轉(zhuǎn)化率為80%,則平衡常數(shù)K<2 500
D.當溫度從400 ℃升高至500 ℃,反應處于平衡狀態(tài)時,v(400℃)逆>v(500℃)逆
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列敘述正確的是( )
A.常溫常壓下,14gN2含有的分子數(shù)約為3.01×1023
B.64gSO2含有的氧原子數(shù)約為6.02×1023
C.標準狀況下,22.4LH2O含有的分子數(shù)約為6.02×1023
D.2L0.5molL1MgCl2溶液中,含有的Cl-數(shù)約為6.02×1023
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