目前流行的關(guān)于生命起源假設(shè)的理論認為,生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境.這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結(jié)構(gòu),如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,這些鐵硫簇結(jié)構(gòu)參與了生命起源的相關(guān)反應(yīng).某化學興趣小組在研究某鐵硫簇結(jié)構(gòu)的組成時,設(shè)計了下列實驗.
[實驗I]硫的質(zhì)量確定:
精英家教網(wǎng)
按圖連接裝置,檢查好裝置的氣密性后,在硬質(zhì)玻璃管A中放入1.0g鐵硫簇結(jié)構(gòu)(含有部分不反應(yīng)的雜質(zhì)),在試管B中加入50mL 0.1mol?L-1的酸性KMnO4溶液,在試管C中加入品紅溶液.通入空氣并加熱,發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色.待固體完全轉(zhuǎn)化后將B中溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶,洗滌試管B后定容.取25.00mL該溶液用0.01mol?L-1的草酸(H2C2O4)進行測定剩余KMnO4溶被濃度的滴定.記錄數(shù)據(jù)如下:
滴定次數(shù) 待測溶液體積/mL 草酸溶液體積/mL
滴定前刻度 滴定后刻度
1 25.00 1.50 23.70
2 25.00 1.02 26.03
3 25.00 0.00 24.99
相關(guān)反應(yīng):①2MnO4+2H2O+5SO2=2Mn2++5SO42-+4H+②2MnO4+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O
[實驗Ⅱ]鐵的質(zhì)量確定:
將實驗I硬質(zhì)玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中,充分攪拌后過濾,在濾液中加入足量的NaOH溶液,過濾后取濾渣,經(jīng)充分灼燒得0.6g固體.
試回答下列問題:
(1)檢查“實驗I”中裝置氣密性的方法是
 

(2)滴定終點的判斷方法是
 

(3)試管C中品紅溶液的作用是
 
.有同學提出,撤去C裝置,對實驗沒有影響,你的看法是
 
(選填“同意”或“不同意”),理由是
 

(4)根據(jù)實驗I和實驗II中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學式為
 

[問題探究]滴定過程中發(fā)現(xiàn),細心的小明發(fā)現(xiàn)該KMnO4顏色褪去的速率較平常滴定時要快的多.為研究快的原因.甲同學繼續(xù)進行了下列實驗,實驗數(shù)據(jù)如下表:
編號 溫度/℃ 酸化的H2C2O4溶液/mL KMnO4溶液/mL 溶液褪色時間/s
1 25 5.0 2.0 40
2 25 5.0
(另加少量可溶于水MnSO4粉末)
2.0 4
3 60 5.0 2.0 25
(5)分析上進數(shù)據(jù),滴定過程中反應(yīng)速率較快的一種可能原因是
 
分析:(1)檢驗氣密性常用法有:密封氣體,利用其他的熱脹冷縮;液封氣體,形成液面高度差.由裝置圖可知,該裝置適合密封氣體,利用氣體的熱脹冷縮;
(2)高錳酸鉀溶液為紫色,滴定完畢,高錳酸根離子反應(yīng)完全,加入最后一滴草酸,溶液紫色褪去,且半分鐘不變色;
(3)由裝置圖可知,試管C中品紅溶液的作用是檢驗二氧化硫是否被酸性高錳酸鉀完全吸收;由于酸性高錳酸鉀為紫色溶液,若高錳酸鉀溶液的紫色不褪去,說明二氧化硫被吸收完全;
(4)第一次滴定,草酸溶液的體積與第2、3次相差太大,應(yīng)舍去,取第2、3次的平均值為草酸溶液的體積.裝置A中固體FexSy逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色,說明生成Fe2O3,同時生成二氧化硫.根據(jù)關(guān)系式2MnO4-~5H2C2O4計算25溶液中未反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,進而計算250mL溶液中未反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,裝置B中加入的n(MnO4-)-n未反應(yīng)(MnO4-)=n反應(yīng)(MnO4-),再根據(jù)關(guān)系式2MnO4-~5SO2計算生成二氧化硫n(SO2),0.6g固體是Fe2O3,計算n(Fe),利用n(Fe):n(SO2)確定FexSy的化學式;
(5)采取控制變量法分析,對比第1、2組數(shù)據(jù),不同是第2組加入硫酸錳,溶液褪色時間短,反應(yīng)速率加快,褪色滴定反應(yīng)中生成錳離子,可能是錳離子對反應(yīng)起催化作用;對比第1、3組數(shù)據(jù).不同是第3組實驗的溫度高,溶液褪色時間短,反應(yīng)速率加快.
解答:解:(1)檢驗氣密性常用法有:密封氣體,利用其他的熱脹冷縮;液封氣體,形成液面高度差.由裝置圖可知,該裝置適合密封氣體,利用氣體的熱脹冷縮,檢驗方法是:在試管C中加入少量水,關(guān)閉活塞,用酒精燈微熱硬質(zhì)試管A,C中由氣泡產(chǎn)生,撤去酒精燈,有水加入導(dǎo)氣管形成一段水柱,說明裝置氣密性良好,
故答案為:在試管C中加入少量水,關(guān)閉活塞,用酒精燈微熱硬質(zhì)試管A,C中由氣泡產(chǎn)生,撤去酒精燈,有水加入導(dǎo)氣管形成一段水柱,說明裝置氣密性良好;
(2)高錳酸鉀溶液為紫色,滴定完畢,高錳酸根離子反應(yīng)完全,加入最后一滴草酸,溶液紫色褪去,且半分鐘不變色,說明達滴定終點,
故答案為:加入最后一滴草酸,溶液紫色褪去,且半分鐘不變色;
(3)由裝置圖可知,試管C中品紅溶液的作用是檢驗二氧化硫是否被酸性高錳酸鉀完全吸收;
由于酸性高錳酸鉀為紫色溶液,若B中高錳酸鉀溶液的紫色不褪去,說明二氧化硫被吸收完全,撤去C裝置,對實驗沒有影響,
故答案為:檢驗二氧化硫是否被酸性高錳酸鉀完全吸收;同意;若B中高錳酸鉀溶液的紫色不褪去,說明二氧化硫被吸收完全;
(4)第一次滴定,草酸溶液的體積與第2、3次相差太大,應(yīng)舍去,取第2、3次的平均值計算草酸溶液的體積為
(26.03mL-1.02mL)+24.99mL
2
=25.00mL.根據(jù)關(guān)系式2MnO4-~5H2C2O4計算25溶液中n未反應(yīng)(MnO4-)=
2
5
×0.01mol?L-1×25×10-3L=1×10-4mol,50mL溶液中未反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為1×10-4mol×
250mL
25mL
=1×10-3mol,裝置B中n反應(yīng)(MnO4-)=n(MnO4-)-n未反應(yīng)(MnO4-)=50×10-3L×0.1mol?L-1-1×10-3mol=4×10-3mol,根據(jù)關(guān)系式2MnO4-~5SO2計算生成二氧化硫n(SO2)=2.5×4×10-3mol=0.01mol,0.6g固體是Fe2O3,n(Fe)=
0.6mol
160g/mol
×2=0.0075mol,所以n(Fe):n(SO2)=0.0075mol:0.01mol=3:4,該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學式為Fe3S4
故答案為:Fe3S4;
(5)采取控制變量法分析,對比第1、2組數(shù)據(jù),不同是第2組加入硫酸錳,錳離子濃度增大,溶液褪色時間短,反應(yīng)速率加快,生成錳離子對反應(yīng)起催化作用;
對比第1、3組數(shù)據(jù).不同是第3組實驗的溫度高,溶液褪色時間短,反應(yīng)速率加快,故應(yīng)是反應(yīng)放熱使溫度升高,加快反應(yīng)速率,
故答案為:生成錳離子對反應(yīng)起催化作用(或反應(yīng)放熱使溫度升高,加快反應(yīng)速率).
點評:本題考查實驗原理、實驗裝置理解與評價、實驗方案設(shè)計、氧化還原滴定應(yīng)用、化學計算、控制變量法探究實驗等,難度較大,理解實驗原理是關(guān)鍵,是對所學知識的綜合運用,需要學生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力,學習中全面把握基礎(chǔ)知識.
練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:

目前流行的“南極棉”保暖內(nèi)衣,是在制作內(nèi)衣的全棉材料內(nèi)融入能改善人體微循環(huán)的微元生化材料和抗菌、殺菌的材料,下列有關(guān)說法正確的是(  )
A、制作內(nèi)衣的全棉材料的主要成分是纖維素B、因為纖維素易水解,故內(nèi)衣不能在堿性條件下洗滌C、制作內(nèi)衣的廢棄物易造成“白色污染”D、制作內(nèi)衣的材料的主要成分是合成高分子

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科目:高中化學 來源: 題型:

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A.制作內(nèi)衣的全棉材料的主要成分是纖維素

B.因為纖維素易水解,故內(nèi)衣不能在堿性條件下洗滌

C.制作內(nèi)衣的廢棄物易造成“白色污染”

D.制作內(nèi)衣材料的主要成分是合成高分子

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關(guān)于生命起源的問題至今仍是科學家們不斷探索的問題。1953年,美國學者米勒(S.L.Miller)進行了模擬實驗,開辟了通過實驗研究生命起源的新途徑。60年代以來,相繼發(fā)現(xiàn)了一些新的科學事實。1969年“阿波羅11號”登月成功,經(jīng)研究揭示,月球表面的許多環(huán)形山是隕石坑。它們是在月球形成是被大量天體撞擊造成的。這表明太陽系初期,天體碰撞頻繁,地球也不會例外?梢酝茰y,那時地殼比較脆弱,到處火山爆發(fā),地球表面溫度極高,即使有少量的CH4和NH3放出,也會立即被高溫和極強的紫外輻射裂解為CO2、H2和N2

本世紀七八十年代,科學家發(fā)現(xiàn)了35億年前的、由多細胞組成的、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的絲狀微化石。由此可推斷,生命起源可能在40多億年前就已經(jīng)發(fā)生,那時地球剛形成不久。

天文學家已發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種星際分子(是指存在于星際空間的分子),它們大多數(shù)是有機化合物。1969年墜落在澳大利亞麥啟遜鎮(zhèn)的隕石中含有氨基酸……

結(jié)合米勒的實驗,指出以上資料那些不支持米勒實驗的結(jié)論,請簡要說明。(不超過250字)

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

目前流行的關(guān)于生命起源假設(shè)的理論認為,生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境.這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結(jié)構(gòu),如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,這些鐵硫簇結(jié)構(gòu)參與了生命起源的相關(guān)反應(yīng).某化學興趣小組在研究某鐵硫簇結(jié)構(gòu)的組成時,設(shè)計了下列實驗.
[實驗I]硫的質(zhì)量確定:

按圖連接裝置,檢查好裝置的氣密性后,在硬質(zhì)玻璃管A中放入1.0g鐵硫簇結(jié)構(gòu)(含有部分不反應(yīng)的雜質(zhì)),在試管B中加入50mL 0.1mol?L-1的酸性KMnO4溶液,在試管C中加入品紅溶液.通入空氣并加熱,發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色.待固體完全轉(zhuǎn)化后將B中溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶,洗滌試管B后定容.取25.00mL該溶液用0.01mol?L-1的草酸(H2C2O4)進行測定剩余KMnO4溶被濃度的滴定.記錄數(shù)據(jù)如下:
滴定次數(shù)待測溶液體積/mL草酸溶液體積/mL
滴定前刻度滴定后刻度
125.001.5023.70
225.001.0226.03
325.000.0024.99
相關(guān)反應(yīng):①2MnO4+2H2O+5SO2=2Mn2++5SO42-+4H+②2MnO4+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O
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試回答下列問題:
(1)檢查“實驗I”中裝置氣密性的方法是______.
(2)滴定終點的判斷方法是______.
(3)試管C中品紅溶液的作用是______.有同學提出,撤去C裝置,對實驗沒有影響,你的看法是______(選填“同意”或“不同意”),理由是______.
(4)根據(jù)實驗I和實驗II中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學式為______.
[問題探究]滴定過程中發(fā)現(xiàn),細心的小明發(fā)現(xiàn)該KMnO4顏色褪去的速率較平常滴定時要快的多.為研究快的原因.甲同學繼續(xù)進行了下列實驗,實驗數(shù)據(jù)如下表:
編號溫度/℃酸化的H2C2O4溶液/mLKMnO4溶液/mL溶液褪色時間/s
1255.02.040
2255.0
(另加少量可溶于水MnSO4粉末)
2.04
3605.02.025
(5)分析上進數(shù)據(jù),滴定過程中反應(yīng)速率較快的一種可能原因是______.

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