(14分)草酸是一种重要的化工原料,广泛用于药物生产、高分子合成等工业,草酸晶体受热到100℃时失去结晶水,成为无水草酸。某学习小组的同学拟以甘蔗渣为原料用水解
题型:不详难度:来源:
(14分)草酸是一种重要的化工原料,广泛用于药物生产、高分子合成等工业,草酸晶体受热到100℃时失去结晶水,成为无水草酸。某学习小组的同学拟以甘蔗渣为原料用水解—氧化—水解循环进行制取草酸。
请跟据以上信息回答下列问题: (1)图示①②的氧化—水解过程是在上图1的装置中进行的,指出装置A的名称 。 (2)图示①②的氧化—水解过程中,在硝酸用量、反应的时间等条件均相同的情况下,改变反应温度以考察反应温度对草酸收率的影响,结果如上图2所示,请选择最佳的反应温度为 ,为了达到图2所示的温度,选择图1的水浴加热,其优点是 。 (3)在图示③④中的操作涉及到抽滤,洗涤、干燥,下列有关说法正确的是 。 A.在实验过程中,通过快速冷却草酸溶液,可以得到较大的晶体颗粒,便于抽滤 B.在洗涤沉淀时,应关小水龙头,使洗涤剂缓缓通过沉淀物 C.为了检验洗涤是否完全,应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管,从吸滤瓶上口倒出少量滤液于试管中进行相关实验。 D.为了得到干燥的晶体,可以选择在坩埚中直接加热,并在干燥器中冷却。 (4)要测定草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的纯度,称取7.200g制备的草酸晶体溶于适量水配成250mL溶液,取25.00mL草酸溶液于锥形瓶中,用0.1000mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定 (5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O), ①取25.00mL草酸溶液的仪器是 , ②在草酸纯度测定的实验过程中,下列说法正确的是: 。 A.润洗滴定管时,应从滴定管上口加满所需的酸或碱液,使滴定管内壁充分润洗 B.移液管取草酸溶液时,需将尖嘴处的液体吹入锥形瓶,会使实验误差偏低 C.滴定时,左手轻轻向内扣住活塞,手心空握以免碰到活塞使其松动漏出溶液 D.滴定终点读取滴定管刻度时,仰视标准液液面,会使实验误差偏高 ③判断滴定已经达到终点的方法是: 。 ④达到滴定终点时,消耗高锰酸钾溶液共20.00mL,则草酸晶体的纯度为 。 |
答案
⑴三颈烧瓶(2分), ⑵70℃(1分), 便于控制温度,使装置受热均匀(2分) ⑶BC(2分) ⑷①酸式滴定管(1分) ②CD(2分) ③向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液,锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色。(2分) ④87.5%(2分) |
解析
试题分析:(1)根据装置的结构特点可知,A应该是三颈烧瓶。 (2)根据图2可知,在温度为70℃时,醋酸的收率最高,所以选择的最佳反应温度是70℃。由于温度不超过100℃,所以采用水浴加热,这是由于水浴加热时便于控制温度,且能使装置受热均匀。 (3)A、在实验过程中,通过快速冷却草酸溶液,得不到较大的晶体颗粒,应该是自然冷却,A不正确;B、在洗涤沉淀时,应关小水龙头,使洗涤剂缓缓通过沉淀物,防止沉淀溶解而造成损失,B正确;C、由于装置中存在压强差,所以为了检验洗涤是否完全,应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管,从吸滤瓶上口倒出少量滤液于试管中进行相关实验,C正确;D、在坩埚中直接加热,容易使草酸晶体分解,D不正确,答案选BC。 (4)①草酸溶液显酸性,所以量取25.00mL草酸溶液的仪器是酸式滴定管。 ②A、润洗滴定管时,应从滴定管上口加少量所需的酸或碱液,使滴定管内壁充分润洗,并不需要加满,A不正确;B、移液管取草酸溶液时,不能将尖嘴处的液体吹入锥形瓶,否则使实验误差偏高,B不正确;C、滴定时,左手轻轻向内扣住活塞,手心空握以免碰到活塞使其松动漏出溶液,C正确;D、滴定终点读取滴定管刻度时,仰视标准液液面,由于读数自上而下逐渐增大,所以读数偏大,会使实验误差偏高,D正确,答案选CD。 ③由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色,所以滴定终点的判断依据是向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液,锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色。 ④反应中消耗高锰酸钾的物质的量是0.02L×0.1000mol/L=0.002000mol,所以根据方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,消耗草酸的物质的量是0.005000mol,因此原样品中草酸的物质的量是0.005000mol× =0.05000mol/L,则质量=0.05000mol/L×126g/mol=6.3g,所以草酸的纯度是×100%=87.5%。 |
举一反三
暗紫色化合物A具有绿色、高电压和高能量的特点,近年来引起了电化学界的高度重视。在常温和干燥的条件下,化合物A可以稳定的存在,但它在水溶液中不稳定,一段时间后转化为红褐色沉淀,同时产生一种气体单质。某兴趣小组的同学对化合物A进行组成分析,确定A中仅含有O、K、Fe三种元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水,滴加足量的稀硫酸,向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液,恰好完全反应。过滤,将洗涤后的沉淀充分灼烧,得到红棕色固体粉末1.60g;将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g。 (1)化合物A的化学式为 ;化合物A与H2O反应的离子方程式为 。 (2)化合物A还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂。原因是 。 (3)化合物A的制备还可通过氧化法,试写出在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式 。 (4)目前,人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索,并取得了一定的进展。下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是 A.亚硫酸钠 | B.KOH | C.醋酸 | D.Fe(NO3)3 | (5)为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响,请设计一个实验方案 。 |
要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置,现设计了如下的五步操作,正确的程序是 ①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 ②将酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈高度,固定铁圈,放好石棉网 ③用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物,再向分液漏斗中加入另一种液体反应物,并将导气管放入气体收集装置中 ④检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查气密性) ⑤在蒸馏烧瓶中装好分液漏斗,连接好导气管A.②①⑤④③ | B.④②①⑤③ | C.②①⑤③④ | D.①⑤④②③ |
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(共15分) 某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有_______________ 、 _______________ 。 (2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是_______ (填下列各项中序号)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl- CuCl42-(黄色)+4H2O。 欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是____ (填下列各项中序号)。 a.FeCl3固体 b.CuCl2固体 c.蒸馏水 (3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:
第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为 _______________ 。 ②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是_______________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是__________(填下列各项中序号)。 a.一阶段 b、二阶段 c、三阶段 d、四阶段 ③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作 __________ 。 b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为_______________ 溶液。 c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4 g,则原矿样中CuS的质量分数为__________。 |
(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,主要成分为CuFeS2,含少量脉石。为测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:
用电子天平称取研细的黄铜矿样品1.150g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定,消耗标准碘溶液20.00mL。请回答下列问题: (1)将样品研细后再进行反应,其目的是 ;标准碘溶液应盛放在(填“碱式”或“酸式”) 滴定管中。 (2)装置a的作用是 (填序号)。A.除去空气中的二氧化碳 | B.除去空气中的水蒸气 | C.有利于气体混合 | D.有利于观察、控制空气流速 | (3)若去掉c装置,会使测定结果(填“偏低”、“偏高”或“无影响”) ,写出影响测定结果的化学方程式: 。 (4)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是 。 (5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。 |
下图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置,下列方案正确的是
选项
| X
| 收集气体
| Y
| A
| 碱石灰
| 氯化氢
| 水
| B
| 碱石灰
| 氨气
| 水
| C
| 氯化钙
| 二氧化硫
| 氢氧化钠
| D
| 氯化钙
| 一氧化氮
| 氢氧化钠
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