【題目】某研究性學習小組為研究Cu與濃H2SO4的反應,設計如下實驗探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)。
實驗選用細銅絲、98.3% H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等藥品,銅絲被卷成螺旋狀,一端沒入濃H2SO4中,另一端露置在液面上方。
以下是該學習小組部分交流記錄及后續(xù)探究實驗的記錄:
材料一:小組交流摘錄
學生1:加熱前,無現象發(fā)生;加熱后,液面下銅絲變黑,產生氣泡,有細小黑色顆粒狀物質從銅絲表面進入濃硫酸中,黑色物質是什么?值得探究!
學生2:,我也觀察到黑色顆粒狀物質,后來逐漸轉變?yōu)榛野咨腆w,我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO4。
學生3:你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑,而且試管上部內壁有少量淡黃色S固體凝聚,會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應,我查資料發(fā)現:2Cu+S = Cu2S(黑色)。
材料二:探究實驗剪輯
實驗1 將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑,然后插入稀硫酸中,銅絲重新變得光亮,溶液呈藍綠色;將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑,然后插入稀硫酸中無變化。
實驗2 截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲,插入稀硫酸中無變化;將濃硫酸液面下方變黑的銅絲,插入稀硫酸,黑色明顯變淺,溶液呈藍綠色。
實驗3 將溶液中的黑色顆粒狀物質,經過濾、稀硫酸洗、蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱,然后冷卻,用電子天平稱重發(fā)現質量減少10%左右。
根據上述材料回答下列問題:
(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應制備,該反應的化學方程式為______________。
(2)A試管上方的長導管的作用是_________________;D、E兩支試管中CCl4的作用是_____________。
(3)加熱過程中,觀察到A試管中出現大量白色煙霧,起初部分煙霧在試管上部內壁析出淡黃色固體物質,在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時,淡黃色固體物質又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學反應方程式:_______________。
(4)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱,很快發(fā)現C試管中品紅溶液褪色,但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀。你的猜想是:______________。設計實驗驗證你的猜想_____________。
(5)根據上述研究,結合所學知識,你認為液面下方銅絲表面的黑色物質成分是_______。(寫化學式)
【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O 冷凝、回流 防止倒吸 S+2H2SO4(濃)3SO2↑+2H2O 由于SO2溶解度較大,生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故 取樣后,向其中加入氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成。(或者加熱、加鹽酸檢驗SO2氣體等方法,開放題,正確即可給分) CuO、CuS、Cu2S
【解析】
(1)金屬銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水,據此書寫方程式;
(2)長導管除了導氣作用之外,還可以讓氣體冷凝,回流;二氧化硫和強堿的反應十分劇烈,且易溶于水;
(3)硫在加熱時能和濃硫酸反應生成二氧化硫和水,據此寫出反應的化學方程式;
(4) SO2的溶解度較大,正鹽可能轉化為酸式鹽,可以使用氫氧化鈉溶液將酸式鹽轉化為正鹽檢驗;
(5)根據實驗1、實驗2、實驗3的現象以及定量實驗的數據進行對比分析,可以確定黑色物質中有CuO、CuS、Cu2S。
(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應制備,該反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O,故答案為:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;
(2)根據實驗裝置,長導管的作用一定是能導氣,但氣體在導管中時間一長就會冷凝,回流;二氧化硫在強堿溶液中的溶解度很大,但其不溶于四氯化碳,故可以采用四氯化碳來防止倒吸現象的發(fā)生,故答案為:導氣、冷凝、回流;防止倒吸;
(3)濃硫酸具有強氧化性,硫在加熱時能和濃硫酸反應,反應的化學方程式為S+2H2SO4(濃) 3SO2↑+2H2O,故答案為:S+2H2SO4(濃) 3SO2↑+2H2O;
(4) 對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱,很快發(fā)現C試管中品紅溶液褪色,說明生成了二氧化硫,但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀,可能是SO2溶解度較大,與澄清石灰水反應生成了Ca(HSO3)2溶液;可以加入氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成,故答案為:由于SO2溶解度較大,生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故;取樣后,向其中加氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成;
(5)含有銅元素的黑色物質有:CuO、CuS、Cu2S,根據實驗1、實驗2、實驗3的現象進行對比分析可知,液面上的銅絲上的黑色物質主要是不溶于稀硫酸的Cu2S,液面下的銅絲上的黑色物質一定包含可溶于稀硫酸的CuO和不溶于稀硫酸的硫化物(CuS和Cu2S至少有一種)。試管底部有黑色顆粒物質,將溶液中的黑色顆粒狀物質,經過濾、稀硫酸洗,除去了其中的CuO,蒸餾水洗、干燥后得到的硫化物放入氧氣流中加熱,然后冷卻,用電子天平稱重發(fā)現質量減少10%左右。若此硫化物全部是Cu2S,其與氧氣反應后生成CuO,固體質量不變;若硫化物全部是CuS,其與氧氣充分反應后生成CuO,質量減少16.7%,因此不溶于稀硫酸的硫化物中既有Cu2S,又有CuS。綜合以上的分析和計算,可以確定液面下方銅絲表面的黑色物質成分為CuO、CuS、Cu2S,故答案為:CuO、CuS、Cu2S。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖是某元素的價類二維圖,其中A為正鹽,X是一種強堿,通常條件下Z是無色液體,E的相對分子質量比D大16,各物質的轉化關系如圖所示。下列說法錯誤的是
A. A作肥料時不適合與草木灰混合施用
B. 同主族元素的氫化物中B的沸點最低
C. C一般用排水法收集
D. D→E的反應可用于檢驗D
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】以為原料,采用電解法制備電源TMAH[化學式]是一種高效、綠色工藝技術。原理如圖,M、N是離子交換膜。下列說法錯誤的是( )
A.a是電源正極
B.M為陰離子交換膜
C.中C、N原子均為雜化
D.通過1mol電子時,電解池中可產生16.8L(STP)氣體
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結構,可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如右圖所示。
⑴基態(tài)硼原子的電子排布式為______________________________。
⑵ 關于這兩種晶體的說法,正確的是_________________(填序號)。
a.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大 b.六方相氮化硼層間作用力小,所以質地軟
c.兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵 d.兩種晶體均為分子晶體
⑶六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為________,其結構與石墨相似卻不導電,原因是______________________________。
⑷立方相氮化硼晶體中,硼原子的雜化軌道類型為___________________。該晶體的天然礦物在青藏高原在下約300Km的古地殼中被發(fā)現。根據這一礦物形成事實,推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是____________________________。
⑸NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1mo NH4BF4含有_____________mol配位鍵。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列反應不屬于氧化還原反應的是
A. Fe+CuSO4===FeSO4+Cu B. NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
C. Cl2+H2OHCl+HClO D. Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知:① Fe + H2SO4(稀) FeSO4 + H2↑
② CuO + H2 Cu + H2O
③ MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
試回答下列問題:
(1)反應①中_________作氧化劑(填化學式),___________是氧化產物(填化學式);若有2mol Fe完全反應,轉移的電子數為________ mol。
(2)用雙線橋法表示反應②電子轉移的方向和數目:________
(3)反應③中HCl體現了_________________性和_______________性
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】常溫下,分別用 0.01mol/L 的 NaOH 溶液滴定與之等濃度的體積均為 25.00mL 的 HA、H3B(三元酸)溶液,溶液的 pH 隨V(NaOH)變化曲線如圖所示,下列說法錯誤的是
A.常溫下 K(HA)數量級約為10-5
B.常溫下 0.01mol/L 的 NaH2B溶液的 pH 大于 7
C.NaOH 溶液滴定 HA 溶液應選擇酚酞作為指示劑
D.當橫坐標為 37.50時,溶液中存在:2c(H+)+c(H2B-)+3c(H3B)=2c(OH-)+3c(B3-)+c(HB2-)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝,將電解池與燃料電池相組合,相關流程如下圖所示(電極未標出),下列說法不正確的是( 。
A. 氣體B為H2
B. 相同條件下,當電解池生成2L Cl2,理論上燃料電池應消耗1L O2
C. 極室1 與極室2之間的離子交換膜也為陽離子交換膜
D. 溶液a、b、c的pH大小順序為:a>b>c
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】表示阿伏加德羅常數的值,下列說法中正確的是( )
A. 與足量完全反應時轉移電子數為
B. 二氧化硅中含有鍵為
C. 56g鐵與1mol氯氣發(fā)生反應轉移電子數為3NA
D. 含的濃鹽酸與足量在一定條件下反應生成,轉移電子數為
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