化学实验探究2

化学实验探究2

（2009•镇江）某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO 4，与相邻的化肥厂联合设计了制备（NH 4）2SO 4的工艺流程．

【工艺流程及原理】

沉淀池中发生的主要化学反应为：CO 2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+（NH 4）2SO 4

【讨论交流】

（1）操作a 的名称是 _________ ，若在实验室进行此操作，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要 _________ ．

（2）经操作a 后得到的固体物质在煅烧炉中高温分解生成X 和Y 两种物质，该工艺中，Y 被作为原料之一循环利用．Y 的化学式为 _________ ．

（3）沉淀池中也可能生成少量NH 4HCO 3，该反应的化学方程式为 _________ ．

【硫酸铵化肥等级测定】

（1）判断（NH 4）2SO 4化肥中有无NH 4HCO 3：

取少量试样溶于水，滴加足量的 _________ ，无气泡产生，则可判断该化肥中不存在NH 4HCO 3．

（2）化肥中氮元素含量的测定（已确定该化肥中不存在NH 4HCO 3杂质）：

【查阅资料】

①已知：（NH 4）2SO 4+2NaOHNa 2SO 4+2NH3↑+2H2O

氨气极易溶于水，其水溶液为氨水．氨水呈碱性，不稳定，易挥发．

【实验设计】

按右图所示装置进行实验．

（1）实验过程中，往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液，并加热使硫酸铵充分反应完全转化为NH 3．

（2）烧杯中的试剂是为了吸收产生的氨气，下列最适宜的试剂是 _________ （填序号）； ①水；②浓HCl ；③稀H 2SO 4；④NaOH 溶液

烧杯中干燥管的作用是 _________ ．

【交流讨论】

实验小组的同学认为，用上述实验装置测得的结果可能会出现下列情况．

（1）甲同学认为：应在实验装置A 、B 之间增加一个装有 _________ （填“浓硫酸“或“碱石灰”）的干燥装置，否则实验测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏高．

（2）乙同学认为：在实验装置A 、B 之间增加正确的干燥装置后进行实验，测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏低，理由是 _________ ．

【实验测定】

经讨论后，他们改进了实验装置，排除了可能产生误差的因素，重新进行实验．

取硫酸铵化肥样品13.5 g进行实验，测得B 装置增重与反应时间的关系如右图所示．请通过计算判断该化肥的等级．

计算过程：

该化肥的等级为 _________ 品．

14．（2008•镇江）某校化学兴趣小组参观制碱厂后，获得以下信息并对相关问题进行研究．

【产品与原理】

该厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品﹣﹣纯碱（Na 2CO 3）和化肥NH 4Cl ．

生产原理是：将NH 3和CO 2通入饱和食盐水中得到NaHCO 3和NH 4Cl 的混合物，反应为： NaCl （饱和）+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl ；分离出NaHCO 3，加热制得纯碱．

【生产流程】

【相关资料】

（1）NH 4Cl NH 3↑+HCl↑

（气体指1体积水中能溶解的气体体积）

【问题讨论】：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，相同操作的名称为 _________ ．

（2）反应①中发生了两个反应，写出其中的一个化学方程式：

（3）反应③中得到纯碱的化学方程式为： _________ ．

（4）溶液B 中的溶质有 _________ （至少写出两种）．

（5）上述生产流程中可循环使用的是 _________ （填序号）．

A ．挥发性气体C ； B ．溶液D ； C ．氢氧化镁；D ．化肥NH 4Cl

【组成确定】

（1）称取一定质量的纯碱样品，经多次充分加热后，再称重，质量无变化；

（2）另取少量纯碱样品加入适量水，样品完全溶解，向该溶液中加入过量稀HNO 3，再滴加AgNO 3溶液，有白色沉淀．

由上述实验可确定纯碱样品含有杂质

_________ （写化学式）．

【含量测定】

称取纯碱样品10.8g 加入适量水，再加入过量CaCl 2溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0g ，

请通过计算并结合右表判断此纯碱样品等级为 _________ 品．

【总结反思】

某同学认为，在上述纯碱含量测定中，将CaCl 2溶液改为BaCl 2溶液，测定误差会减小，其理由是 _________ ．

15．（2007•镇江）课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na 2CO 3，还含有少量NaCl ，其它杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定．

一、粗产品制备

（1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的化学方程式为 _________ ．

（2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得NaOH 粗产品．

二、粗产品成分分析

（1）取适量粗产品溶于水，滴加Ba （NO 3）2溶液出现白色浑浊，发生反应的化学方程式为 _________ ，该粗产品中一定不含有 _________ ，理由是 _________ ．

（2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质．

三、粗产品含量测定

Na 2CO 3含量的测定：

（1）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置．取10.0g 粗产品，进行实验．

说明：碱石灰是CaO 与NaOH 的固体混合物．E 装置中的饱和NaHCO 3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢，发生的反应为NaHCO 3十HCl=NaCl十CO 2↑十H 2O ．

（2）操作步骤

①连接好装置，检查气密性；②打开弹簧夹C ，在A 处缓缓通入一段时间空气；③称量G 的质量；④关闭弹簧夹C ，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至D 中无气泡冒出；⑤打开弹簧夹C ，再次缓缓通入一段时间空气；⑥再次称量G 的质量，得前后两次质量差为0． 48g ．

（3）问题探究

F 中的试剂应为B 装置的作用是，

H 装置的作用是

若没有H 装置，则测定的Na 2CO 3的质量分数会 _________ （填“偏大”、“偏小”、“不变”）． 事实上10.0g 粗产品只能产生0.44g CO2．请你仔细分析上述实验，解释实验值0.48g 比正确值0.44g 偏大的原因（假设操作均正确） _________ ．

（4）数据计算

根据正确值0.44g 可求得粗产品中Na 2CO 3的质量分数为 _________ %．

NaOH 含量的测定：（略）

16．（2013•德宏州）某工厂化验室用10%的氢氧化钠溶液洗涤200g 石油产品中的残余硫酸，共消耗氢氧化钠溶液80g ，洗涤后的溶液呈中性．（提示：反应的方程式为

2NaOH+H2SO 4=Na2SO 4+2H2O ）请计算：

（1）求所用氢氧化钠溶液中溶质的质量 _________ g ，

（2）求石油产品中残余硫酸的溶质质量分数．

17．（2013•宜昌）某纯碱样品中含有杂质NaCl ，为测定该样品中Na 2CO 3的质量分数，称取样品6g ，放入20g 水中使其完全溶解，再加入稀盐酸26.2g ，恰好完全反应，反应后溶液的总质量为50g ．试计算：（写出计算过程，结果保留一位小数）

（1）生成二氧化碳的质量；

（2）样品中Na 2CO 3的质量分数；

（3）反应后所得溶液中溶质的质量分数．

18．（2013•宿迁）“侯氏制碱法”制得的纯碱（Na 2CO 3）中常含有少量氯化钠．某化学兴趣小组的同学拟测定某纯碱样品中Na 2CO 3的质量分数．

【方案一】沉淀分析法（如图1所示）则：

（1）“操作Ⅰ”的名称是 _________ ．

（2）溶液M 中含有的阳离子有 _________ ．

（3）确定CaCl 2溶液是否过量的方法是 _________ ．

A ．静置混合物，向上层清液中z 再滴加CaCl 2溶液，如果无沉淀，则过量

B ．向溶液M 中滴加CaCl 2溶液，如果有沉淀，则过量

（4）若沉淀A 没有洗涤烘干，导致Na 2CO 3的质量分数 _________ （填“偏大”、“偏小”或“不变”）．判断沉淀A 洗净的方法是：取最后一次洗涤所得滤液，滴加AgNO 3溶液，若 “有”或“无”）白色沉淀，则洗涤干净．

（5）样品中Na 2CO 3的质量分数为 _________ （用字母m 、n 的代数式表示）．

【方案二】气体分析法（如图2所示）

（1）A 装置中反应的化学方程式为 _________ ，盛稀硫酸的仪器名称为 _________ ．

（2）B 装置的作用是 _________ ；C 装置中反应的化学方程式为 _________ ．

（3）通过称量 _________ 装置在反应前后的质量，即可求得产生二氧化碳的质量．

（4）理论上【方法二】比【方案一】会产生较大的误差，原因是 _________ ．

19．（2012•宿迁）水田或池塘里常常冒出一些气泡，几位同学决心弄清这种气泡的成分．请你与他们一起完成如下探究：

【收集气体】

他们设计了如图一所示的取气方法：将空的塑料瓶装满水，倒放在池塘中，瓶口对准水底冒出的气泡进行收集，由于瓶口太小不便于收集，在不换瓶的情况下，你的改进方法是

【查阅资料】

收集的气体可能是CH 4、CO 2、CO 中的一种或几种，其中CH 4、CO 是难溶于水的可燃性气体．

【实验探究】

如图二（1），将塑料瓶A 中收集到的气体依次通入B 、C 中，在D 处点燃．

（1）要将A 中的气体通入后面的装置中，应选图二（2）中的 _________ （填序号）．

（2）若B 中石灰水变浑浊，则说明A 中含有 _________ 气体．

（3）装置C 作用是 _________ ．

（4）若D 处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH 4，理由是 _________ ，要排除这种干扰可采取的措施是 _________ ．

（5）采取（4）中的排除干扰措施后，在D 处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，再在D 处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，则证明A 中肯定含有 _________ ，若杯壁无水雾，则证明A 中肯定含有 _________ ．

（6）经过进一步探究得知，收集的气体是CH 4、CO 2、CO 的混合物，这几位同学拟用如图三装置，粗略测定取样气体中CO 2的含量．装置E 中发生的反应方程式是 _________ ；若取样气体为100mL ，装置G 读数为65.0mL ，则取样气体中CO 2体积含量约为 _________ %．

20．（2013•无锡）草酸亚铁晶体（FeC 2O 4•2H2O ）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法（TG ）确定其分解后所得固体产物的组成，探究过程如下：

【查阅资料】

1、草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H 2O ，CO ，CO 2

2、白色的无水CuSO 4遇水蒸气会变成蓝色

【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是 _________

（2）可选择以下实验装置中的 _________ （选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”．

【问题讨论】

（3）D 中浓硫酸的作用是 _________ ，实验过程中观察到B 中白色无水CuSO 4变成蓝色，C 中澄清石灰水变浑浊，E 中（填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H 2O ，CO ，CO 2．

（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E 处的酒精灯，原因是 _________

（5）若通过F 装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO ，则需在C 和D 装置之间增加盛有 _________ （填物质的名称或化学式）溶液的洗气瓶．

【数据分析】

（6）称取3.60g 草酸亚铁晶体（FeC 2O 4•2H2O ，相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为 _________ ．

②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式或名称

21．（2012•太原）某化学兴趣小组的同学采集了一些大理石样品，为测定该样品中碳酸钙的质量分数，取样品6g 粉碎成粉末状置于烧杯中，向其中加入10%的稀盐酸并不断搅拌，恰好不再有气泡产生时（已知杂质不与稀盐酸反应），共用去稀盐酸36.5g ．

（1）该实验中能否用稀硫酸代替稀盐酸 _________ （填“能”或“不能”）．

（2）用质量分数为36%的浓盐酸100g 能配制所需10%的稀盐酸 _________ g ．

（3）计算样品中碳酸钙的质量分数．（结果保留到0.1%）

22．（2012•柳州）某化学兴趣小组根据以下图示进行模拟炼铜的实验，并对产物成分进行探究．

【提出问题】

无色气体A 有哪些成分，红色固体B 可能是什么？

【猜想与假设】

甲认为无色气体A 一定是CO 2，因为CO 与CuO 反应的化学方程式为 _________ ．

【交流与讨论】

丙认为甲的猜想不一定正确，无色气体A 除含CO 2外，可能含CO ，理由是 _________ ．

【探究与反思】

（1）为验证甲的猜想，大家按以下图示进行实验，过程现象如下（箭头表示气体流向）：

由此，你认为甲的猜想 _________ （选填“正确”或“不正确”）．请写出无色气体A 中的CO 2使澄清的石灰水变浑浊的化学方程式 _________ ．

（2）为验证乙的猜想，大家按以下图示进行实验探究，过程和现象如下：

（3）为探究红色粉末C 的组成，丁同学做了如下实验：

取洗净、烘干的7.2g 红色粉末C ，放在纯氧气流中加热，观察到粉末由红色逐渐变为黑色．充分反应，冷却、称量，质量为8.0g ．将该黑色粉末放于足量稀硫酸中，黑色粉末全部溶解，得到蓝色溶液．

大家分析、讨论、计算，最后得出红色粉末C 的组成元素是 _________ ，各元素的质量比为 _________ ，红色粉末C 的化学式为 _________ ．