(13分) 某研究性實(shí)驗小組欲驗證濃硝酸在與Cu、Ag合金的反應(yīng)過程中除生成NO2氣體外,還會有少量NO生成、并測定Cu、Ag合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。查閱相關(guān)資料表明:“常溫下,NO2與N2O4混合存在,在低于0℃時幾乎只有無色的N2O4液體或晶體存在”。為此,他們設(shè)計了如下圖所示的裝置;卮鹣铝袉栴}:
(1)寫出A中Cu與HNO3反應(yīng)可能的離子方程式 。
(2)實(shí)驗前先打開A部分的活塞K1,持續(xù)通一段時間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K1,其目的是 ;裝置中B瓶的作用是 。
(3)停止反應(yīng)后,打開D中的活塞K2并通入O2,若有NO生成,則D中出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ;實(shí)驗發(fā)現(xiàn),通入的O2溫度高低對實(shí)驗現(xiàn)象有較大影響,為便于觀察應(yīng)通入(填“熱”或“冷”) 的O2。
(4)實(shí)驗測得如下數(shù)據(jù):實(shí)驗前,Cu、Ag合金的質(zhì)量:15.0g,濃HNO3:40mL 13.5 mol·L-1;實(shí)驗后A溶液:V=40mL c(H+)=1.0 mol·L-1。假設(shè)反應(yīng)中HNO3 既無揮發(fā)也無分解,則:①參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為 mol
②若已測出反應(yīng)后E裝置的生成物中含氮元素的質(zhì)量m克,則為確定合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還需測定的數(shù)據(jù)是 ,若測得該數(shù)據(jù)為n,寫出合金中銅的質(zhì)量(設(shè)為x克)的求算式子(只需列式子,不需解方程) 。
(5)為減小上述實(shí)驗誤差,在D中觀察到實(shí)驗現(xiàn)象后還須進(jìn)行的操作是 。
(6)若已知Cu、Ag合金的質(zhì)量為m g,且溶解完全。只利用A裝置中反應(yīng)后的溶液進(jìn)行簡單的操作,也可以確定合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù),其實(shí)驗操作過程為
。
(1)Cu+4H++ 2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O (1分)
3Cu+8H++ 2NO3-=3 Cu2++2NO↑+4H2O (1分)
(2)把裝置中的空氣趕走,防止NO被氧化為NO2
(1分)干燥反應(yīng)中生成的氣體(1分)
(3)無色氣體變?yōu)榧t棕色(1分) 熱(1分) (4)① 0.5(1分)
②C中燒瓶在實(shí)驗前后增加的質(zhì)量 (1分)
2x/64+(15-x)/108=3m/14+n/46或2x/64+(15-x)/108=0.5- m/14-n/46 (2分)
(5)打開K1、K2持續(xù)通入一段時間的N2和O2(1分)(不寫N2不給分)
(6)在A中加入過量含Cl溶液,過濾后將沉淀洗滌、干燥,最后稱取沉淀的質(zhì)量(2分)
(不寫過量扣1分,不寫洗滌干燥扣1分)
【解析】
試題分析:(1)濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO2,但由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硝酸的濃度逐漸變稀,會生成NO,所以反應(yīng)的方程式是Cu+4H++ 2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O 、
3Cu+8H++ 2NO3-=3 Cu2++2NO↑+4H2O。
(2)由于裝置中含有空氣,而空氣能把NO氧化生成NO2,從而干擾實(shí)驗的檢驗,所以這樣操作的目的是趕走裝置中的空氣,防止干擾實(shí)驗。由于生成的氣體中含有水蒸氣,而NO2能和水反應(yīng)生成NO,從而無法確認(rèn)銅與硝酸反應(yīng)是否生成了NO氣體,所以B裝置的作用是干燥反應(yīng)中生成的氣體。
(3)NO極易被氧氣氧化生成紅棕色的NO2,所以實(shí)驗現(xiàn)象是無色氣體變?yōu)榧t棕色。由于存在可逆反應(yīng)2NO2N2O4,又因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以熱的空氣可以使平衡 2NO2N2O4向逆方向移動,因此NO2濃度增大,從而導(dǎo)致顏色加深,所以應(yīng)該通入熱的氧氣。
(4) ①硝酸的總的物質(zhì)的量是0.54mol,剩余硝酸是0.04mol,所以參加反應(yīng)的硝酸是0.54mol-0.04mol=0. 5mol。
②要計算銅質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要計算出生成的N2O4的質(zhì)量。所以還需要測量C中燒瓶在實(shí)驗
(5)由于裝置中有殘留的氣體,所以在D中觀察到實(shí)驗現(xiàn)象后還須進(jìn)行的操作是:打開K1、K2持續(xù)通入一段時間的N2和O2,以把氣體完全排盡。
(6)由于反應(yīng)后金屬生成了硝酸鹽,所以要測定該銀圓中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要把金屬陽離子變成沉淀,然后通過稱量即可計算,所以正確的操作可以是向反應(yīng)后的溶液中加入足量的鹽酸,過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量。
考點(diǎn):考查物質(zhì)的分離、外界條件對平衡的影響以及有關(guān)計算等
點(diǎn)評:化學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,所以有化學(xué)實(shí)驗即科學(xué)探究之說法;瘜W(xué)實(shí)驗主要以考察探究性實(shí)驗和物質(zhì)制備實(shí)驗為主。這些探究性和制備性實(shí)驗的試題,綜合性強(qiáng),理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密,有的還提供一些新的信息,要求學(xué)生必須認(rèn)真審題,通過聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能,靈活運(yùn)用并進(jìn)行知識的類比、遷移、重組,全面細(xì)致的思考才能作出正確的解答。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【13分】硫酸銨是一種常用的銨態(tài)氮肥。下表是硫酸銨化肥品質(zhì)的主要指標(biāo)。
項目 | 指標(biāo) | ||
優(yōu)等品 | 一等品 | 合格品 | |
外觀 | 白色結(jié)晶,無可見機(jī)械雜質(zhì) | 無可見機(jī)械雜質(zhì) | |
氮(N)含量 | ≥21.0% | ≥21.0% | ≥20.5% |
新華中學(xué)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù),對某農(nóng)用品商店出售的一等品硫酸銨化肥的品質(zhì)進(jìn)行探究。
[觀察外觀]該硫酸銨化肥無可見機(jī)械雜質(zhì)。
[實(shí)驗探究]按上圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗。
(1)燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:____________________________________,燒杯中最適宜盛放的試劑是_____________(填“濃硫酸”“稀硫酸”或“水”)。
(2)實(shí)驗過程中,需往燒瓶中加入足量濃氫氧化鈉溶液并充分加熱的原因是_______________
__________________________________________________。
[交流討論]
甲同學(xué):根據(jù)此實(shí)驗測得的數(shù)據(jù),計算硫酸銨化肥的氮含量可能偏高,因為實(shí)驗裝置中存在一個明顯缺陷是:______________________________________________________________。
乙同學(xué):實(shí)驗裝置中還存在另一個明顯缺陷是:____________________________________。
經(jīng)過大家充分討論一致認(rèn)為:針對甲、乙兩位同學(xué)指出的實(shí)驗裝置中存在的明顯缺陷,需改進(jìn)實(shí)驗裝置,重新進(jìn)行實(shí)驗。
[探究結(jié)論]
稱取13.5 g硫酸銨化肥樣品,用改進(jìn)后的實(shí)驗裝置重新進(jìn)行實(shí)驗,測得實(shí)驗前后B裝置增重3.40 g。該化肥____________(填“是”或“不是”)一等品。
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科目:高中化學(xué) 來源:2010年吉林省吉林一中高一上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷 題型:單選題
(13分)某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下圖來驗證某銅銀合金完全溶解于濃硝酸時生成的氣體除NO2外還含有NO,并測定合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知常溫下NO2和N2O4混合存在,在低于0℃時幾乎只有無色的N2O4晶體。
(1)寫出A中銅與硝酸反應(yīng)的一個化學(xué)方程式_________________________________
(2)反應(yīng)前先打開A部分的活塞K1,持續(xù)通入一段時間的N2,理由是_________________
若裝置中缺少B部分,會影響驗證的結(jié)果,其原因是___________________________
(3)反應(yīng)結(jié)束后,打開活塞K2,并通入O2,若有NO產(chǎn)生,則D產(chǎn)生的現(xiàn)象是________
_______________________
(4)實(shí)驗測得的數(shù)據(jù)如下:合金質(zhì)量15.0g,13.5mol/LHNO340mL;實(shí)驗后A溶液:V=40mL,c(H+)=1.0mol/L,假設(shè)反應(yīng)中硝酸無揮發(fā)也沒有分解。則反應(yīng)中消耗的HNO3物質(zhì)的量為_____mol;
(5)利用A裝置中反應(yīng)后溶液也可確定銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),方法是取出A中的反應(yīng)的溶液,向其中加入足量的_____溶液,然后進(jìn)行的操作的步驟分別是______________。
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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年福建省漳州市高三3月質(zhì)檢理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:實(shí)驗題
(13分)某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究Na2CO3溶液與MgCl2溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀的成分,小組成員做如下實(shí)驗
(1)若按所得的結(jié)論分析,甲觀察到的實(shí)驗現(xiàn)象是___________________________。
(2)在探究沉淀物成分前,甲、乙都將沉淀物從溶液中分離出來,洗滌并干燥。同學(xué)丙認(rèn)為他們并未將沉淀洗滌干凈,請用簡單的實(shí)驗證明丙的觀點(diǎn)。
(3)同學(xué)丁認(rèn)為甲結(jié)論不合理,理由是Ksp(MgCO3)___Ksp [Mg(OH)2](選填“<”或“>”),所以沉淀物未必是MgCO3。經(jīng)查閱資料得知:該白色沉淀的組成應(yīng)為Mgx(OH)y(CO3)z·nH2O。為確定沉
淀物的具體組成,他設(shè)計下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(所有夾持裝置已省略)。
(4)請將丁設(shè)計的實(shí)驗步驟補(bǔ)充完整:
①檢查裝置氣密性;
②先裝入藥品,并稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量,后連接各裝置;
③________________________________________________________;
④停止加熱,持續(xù)通入空氣直至實(shí)驗結(jié)束,再次稱量步驟②中相關(guān)裝置的質(zhì)量。
(5)裝置E中堿石灰的作用是_________________________________________________。
三次實(shí)驗所得數(shù)據(jù)如下:(部分?jǐn)?shù)據(jù)已換算為相應(yīng)的物質(zhì)的量)
??
(6)分析實(shí)驗數(shù)據(jù)可知,第_________組出現(xiàn)誤差較大的數(shù)據(jù),應(yīng)舍去。由實(shí)驗數(shù)據(jù)計算
得該白色沉淀物的組成為___________(選填序號)。
a.Mg2(OH)2CO3·3H2O?????? b.Mg(OH)2(CO3)2·3H2O
c.Mg4(OH)2(CO3)3·3H2O??? d.Mg5(OH)4(CO3)3·2H2O
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科目:高中化學(xué) 來源:2014屆福建莆田一中高一下學(xué)期第一學(xué)段考試化學(xué)試卷(1)(解析版) 題型:實(shí)驗題
(13分)某中學(xué)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組利用以下裝置制取并探究氨氣的性質(zhì)。A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O
【實(shí)驗探究】
(1)A中的反應(yīng) (填“是”或“不是”)氧化還原反應(yīng)。
(2)A裝置還可用于制取氣體 (只填一種)
(3)若有10.7gNH4Cl固體,最多可制取NH3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積是 L(NH4C1的 摩爾質(zhì)量為 53.5g·mol-1)。
(4)實(shí)驗室收集氨氣的方法是
(5)C、D裝置中顏色會發(fā)生變化的是 (填“C”或“D”)
(6)當(dāng)實(shí)驗進(jìn)行一段時間后,擠壓E裝置中的膠頭滴管,滴人1-2滴濃鹽酸,可觀察到的現(xiàn)象是 。
(7)為防止過量氨氣造成空氣污染,需要在上述裝置的末端增加一個尾氣處理裝置,合適的裝置是 (填“F”或“G”)。
【知識拓展】
(8)生石灰與水反應(yīng)生成Ca(OH)2并放出熱量[化學(xué)方程式為CaO+H2O==Ca(OH)2]。實(shí)驗室利用此原理,往生石灰中滴加濃氨水,可以快速制取氨氣。你認(rèn)為生石灰可用下列 物質(zhì)代替(填序號)。
A.堿石灰(NaOH與CaO的固體混合物) B.NaOH固體
C.硫酸溶液 D.石灰石(含CaCO3)
【知識應(yīng)用】
(9)2010年11月9日晚,我省寧德市一冷凍廠發(fā)生氨氣泄漏事件,500多居民深夜大轉(zhuǎn)移。假如你在現(xiàn)場,你會采用什么自救為法? 。
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