20.世界環(huán)保聯(lián)盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒,而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯.二氧化氯是一種極易爆炸的強(qiáng)氧化性氣體,易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色,在生產(chǎn)和使用時(shí)必須盡量用稀有氣體進(jìn)行稀釋?zhuān)瑫r(shí)需要避免光照、震動(dòng)或加熱.實(shí)驗(yàn)室以電解法制備ClO2的流程如下:

已知:①NCl3是黃色黏稠狀液體或斜方形晶體,極易爆炸,有類(lèi)似氯氣的刺激性氣味,自然爆炸點(diǎn)為95℃,在熱水中易分解,在空氣中易揮發(fā),不穩(wěn)定.②氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán).
回答下列問(wèn)題:
(1)電解時(shí),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl3+3H2↑.實(shí)驗(yàn)室制備氣體B的化學(xué)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O,為保證實(shí)驗(yàn)的安全,在電解時(shí)需注意的問(wèn)題是:①控制好生成NCl3的濃度;②控制好反應(yīng)溫度.
(2)NCl3與NaClO2(亞氯酸鈉)按物質(zhì)的量之比為1:6混合,在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為NCl3+6ClO2-+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-
(3)ClO2很不穩(wěn)定,需隨用隨制,產(chǎn)物用水吸收得到ClO2溶液,為測(cè)定所得溶液中ClO2的含量,進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
步驟1:準(zhǔn)確量取ClO2溶液10mL,稀釋成100mL試樣;
步驟2:量取V1 mL試樣加入到錐形瓶中,調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0,加入足量的KI晶體,搖勻,在暗處?kù)o置30min.
步驟3:以淀粉溶液作指示劑,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3溶液V2mL.(已知I2+2
S2O32-=2I-+S4O62-
①上述步驟3中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是最后一滴滴入后,溶液從藍(lán)色變成無(wú)色,且30s內(nèi)不變色;
②根據(jù)上述步驟可計(jì)算出原ClO2溶液的濃度為$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L(用含字母的代數(shù)式表示).

分析 NH4Cl溶液中加入鹽酸進(jìn)行電解得到NCl3,結(jié)合元素守恒可知,生成的氣體A為H2,NCl3溶液中加入NaClO2溶液,得到ClO2與氣體B,氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),則B為NH3
(1)由上述分析可知,電解發(fā)生反應(yīng):NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl3+3H2↑;實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下制備氨氣,反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣與水;
由題目信息可知,NCl3極易爆炸,盡量用稀有氣體進(jìn)行稀釋?zhuān)跓崴幸追纸,電解中?yīng)注意:控制好生成NCl3的濃度,控制好反應(yīng)溫度;
(2)NCl3與NaClO2按物質(zhì)的量之比為1:6混合,在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2與NH3,由氫元素守恒可知,有水參加反應(yīng),1molNCl3得到1molNH3,由ClO2-、ClO2中Cl原子與O原子之比均為1:2,結(jié)合電荷守恒可知,反應(yīng)還生成NaCl與NaOH;
(3)①碘反應(yīng)完畢,加入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液藍(lán)色褪去;
②ClO2與I-反應(yīng)得到Cl-與I2,由電子轉(zhuǎn)移守恒及已知反應(yīng),可得關(guān)系式:2ClO2~5I2~10S2O32-,據(jù)此計(jì)算V1 mL試樣中ClO2的物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算100mL溶液中ClO2的物質(zhì)的量,再結(jié)合m=nM計(jì)算原10mL溶液中ClO2的濃度.

解答 解:NH4Cl溶液中加入鹽酸進(jìn)行電解得到NCl3,結(jié)合元素守恒可知,生成的氣體A為H2,NCl3溶液中加入NaClO2溶液,得到ClO2與氣體B,氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),則B為NH3
(1)由上述分析可知,電解發(fā)生反應(yīng):NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl3+3H2↑;實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下制備氨氣,反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣與水,反應(yīng)方程式為:2NH4Cl+Ca(OH)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O,
由題目信息可知,NCl3極易爆炸,盡量用稀有氣體進(jìn)行稀釋?zhuān)跓崴幸追纸,電解中?yīng)注意:控制好生成NCl3的濃度,控制好反應(yīng)溫度;
故答案為:NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl3+3H2↑;2NH4Cl+Ca(OH)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O;控制好反應(yīng)溫度;
(2)NCl3與NaClO2按物質(zhì)的量之比為1:6混合,在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2與NH3,由氫元素守恒可知,有水參加反應(yīng),1molNCl3得到1molNH3,由ClO2-、ClO2中Cl原子與O原子之比均為1:2,結(jié)合電荷守恒可知,反應(yīng)還生成NaCl與NaOH,反應(yīng)離子方程式為:NCl3+6ClO2-+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-,
故答案為:NCl3+6ClO2-+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-
(3)①碘反應(yīng)完畢,加入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,且30s內(nèi)不變色,說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn),
故答案為:溶液藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,且30s內(nèi)不變色;
②ClO2與I-反應(yīng)得到Cl-與I2,由電子轉(zhuǎn)移守恒及已知反應(yīng),可得關(guān)系式:2ClO2~5I2~10S2O32-,則V1 mL試樣中ClO2的物質(zhì)的量為c mol/L×V2×10-3L×$\frac{1}{5}$,故100mL溶液中ClO2的物質(zhì)的量為為c mol/L×V2×10-3L×5×$\frac{100mL}{{V}_{1}mL}$,故原10mL溶液中ClO2的質(zhì)量為c mol/L×V2×10-3L×$\frac{1}{5}$×$\frac{100mL}{{V}_{1}mL}$×68.5g/mol,
ClO2與I-反應(yīng)得到Cl-與I2,由電子轉(zhuǎn)移守恒及已知反應(yīng),可得關(guān)系式:2ClO2~5I2~10S2O32-,則V1 mL試樣中ClO2的物質(zhì)的量為c mol/L×V2×10-3L×$\frac{1}{5}$,故100mL溶液中ClO2的物質(zhì)的量為c mol/L×V2×10-3L×$\frac{1}{5}$×$\frac{100mL}{{V}_{1}mL}$,故原10mL溶液中ClO2的質(zhì)量為c mol/L×V2×10-3L×$\frac{1}{5}$×$\frac{100mL}{{V}_{1}mL}$×67.5g/mol=cV2×10-3×$\frac{1}{5}$×$\frac{100}{{V}_{1}}$×67.5g,即原溶液中ClO2的濃度為(cV2×10-3×$\frac{1}{5}$×$\frac{100}{{V}_{1}}$×67.5g)÷0.01L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L,
故答案為:$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備,為高頻考點(diǎn),涉及氧化還原反應(yīng)滴定、離子方程式書(shū)寫(xiě)、電解原理等知識(shí)點(diǎn),明確實(shí)驗(yàn)原理、物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作等是解本題關(guān)鍵,同時(shí)還考查計(jì)算能力,知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法、物質(zhì)成分等,難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

10.固定和利用CO2,能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體.
Ⅰ.工業(yè)上正在研究利用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法,該方法的化學(xué)方程式是:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組將6mol CO2和8mol H2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變),測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中實(shí)線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)).回答下列問(wèn)題:
(1)該反應(yīng)在0~8min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率是0.125mol•L-1•min-1
(2)此溫度下反應(yīng)CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為0.5.
(3)僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示.與實(shí)線相比,曲線Ⅰ改變的條件可能是升高溫度,曲線Ⅱ改變的條件可能是增大壓強(qiáng).
Ⅱ.甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池,電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍,可連續(xù)使用1個(gè)月才充電一次.假定放電過(guò)程中,甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO2被充分吸收生成CO32-
(1)該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;電池在放電過(guò)程中溶液的pH將下降(填下降、上升、不變);
(2)又有科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率更高.一個(gè)電極通入空氣,另一個(gè)電極通入汽油蒸汽.其中固體電解質(zhì)在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子.以丁烷(C4H10)代表汽油.
①電池的正極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-
②放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2-離子的移動(dòng)方向是向負(fù)極移動(dòng)(填正或負(fù)).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

11.某有機(jī)物 0.100mol 完全燃燒,生成 7.20g 水和 15.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)二氧化碳.又測(cè)定出此有機(jī)物的蒸氣與相同狀況下同體積的氫氣質(zhì)量比為 54:1.
(1)求此有機(jī)物的分子式.(要求有計(jì)算過(guò)程)
(2)已知該有機(jī)物與 FeCl3 溶液反應(yīng)呈紫色,
推斷該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

8.t℃時(shí),將3mol A和1mol B氣體通入體積為2L的密閉容器中(容積不變),發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g),2min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)(溫度不變),剩余0.8mol B,并測(cè)得C的濃度為0.4mol/L,請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白:
(1)從開(kāi)始反應(yīng)到平衡狀態(tài),生成C的平均速率為0.2 mol•L-1•min-1;
(2)x=4;
(3)若繼續(xù)向原平衡混合物的容器中通入少量氦氣,化學(xué)平衡C;
A.向正反應(yīng)方向移動(dòng)  B.向逆反應(yīng)方向移動(dòng)  C.不移動(dòng).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

15.下列有關(guān)化學(xué)用語(yǔ)使用正確的是(  )
A.磷(P)基態(tài)原子最外層軌道表示式:
B.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式:
O2+4H++4e-═2H2O
C.葡萄糖的實(shí)驗(yàn)式:C6H12O6
D.氰基的電子式:

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

5.鐵是目前人類(lèi)使用量最大的金屬,它能形成多種化合物.
(1)工業(yè)上,向熾熱鐵屑中通入氯化氫可生成無(wú)水氯化亞鐵,若操作不當(dāng),制得的FeCl2會(huì)含有少量FeCl3,檢驗(yàn)FeCl3常用的試劑是硫氰化鉀溶液;為防止FeCl2溶液中含有FeCl3,最好在FeCl2溶液中加入鐵粉.
(2)LiFePO4(難溶于水)材料被視為最有前途的鋰離子電池材料之一.
①以FePO4(難溶于水)、Li2CO3、單質(zhì)碳為原料在高溫下制備LiFePO4,同時(shí)伴隨產(chǎn)生一種可燃性氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4+Li2CO3+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2LiFePO4+3CO↑.若有1molC參與反應(yīng),則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為2NA
②磷酸鐵鋰動(dòng)力電池有幾種類(lèi)型,其中一種(中間是鋰離子聚合物的隔膜,它把正極與負(fù)極隔開(kāi),只允許鋰離子通過(guò))工作原理為FePO4+Li$?_{充電}^{放電}$LiFePO4,如下圖所示.則放電時(shí)FePO4一端為電池的正極,充電時(shí)陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO4-e-=FePO4+Li+
(3)硫化亞鐵常用于工業(yè)廢水的處理.已知:25℃時(shí),溶度積常數(shù)Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CdS)=3.6×10-29.請(qǐng)寫(xiě)出用硫化亞鐵處理含Cd2+的工業(yè)廢水的離子方程式Cd2+(aq)+FeS(s)=Fe2+(aq)+CdS(s),在FeS、CdS的懸濁液中c(Fe2+):c(Cd2+)=1.75×1011
(4)已知25℃時(shí),Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此溫度下若在實(shí)驗(yàn)室中配制5mol/L 100mL FeCl3溶液,為使配制過(guò)程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則至少需要加入2.5ml、2mol/L的鹽酸(忽略加入鹽酸體積).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

12.下列判斷正確的是( 。
A.原子半徑:S>O>NB.沸點(diǎn):H2O>HF>H2S
C.離子半徑:Cl->Al3+>Mg2+D.還原性:I->S2->Br-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

9.鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一,其主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素,且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng)).某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究.

Ⅰ.鐵礦石中含氧量的測(cè)定
①按如圖組裝儀器,檢驗(yàn)裝置的氣密性;
②將10.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中,裝置B、C中的藥品如圖所示(夾持儀器均省略);
③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際2,待C裝置出口處H2驗(yàn)純后,點(diǎn)燃A處酒精燈;
④充分反應(yīng)后,撤掉酒精燈,再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻.
(1)補(bǔ)全步驟①的操作檢驗(yàn)裝置的氣密性.
(2)裝置C的作用為防止空氣中的水蒸氣和CO2進(jìn)入B中,影響測(cè)定結(jié)果.
(3)測(cè)得反應(yīng)后裝置B增重2.7g,則鐵礦石中氧的質(zhì)量百分含量為24%.
Ⅱ.

(1)步驟④中煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過(guò)量的Cl2
(2)下列有關(guān)步驟⑥的操作中說(shuō)法正確的是bd.
a.滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液
b.錐形瓶不需要用待測(cè)液潤(rùn)洗
c.滴定過(guò)程中,眼睛注視滴定管中液面變化
d.滴定結(jié)束后,30s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來(lái)的顏色,再讀數(shù)
(3)若滴定過(guò)程中消耗0.5000mol•L-1的KI溶液22.50mL,則鐵礦石中鐵的質(zhì)量百分含量為70%.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

10.通過(guò)血液中的鈣離子的檢測(cè)能夠幫助判斷多種疾。逞芯啃〗M為測(cè)定血液樣品中Ca2+的含量(100ml血液中含Ca2+的質(zhì)量),實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①準(zhǔn)確量取5.00ml血液樣品,處理后配制成50.00ml溶液;
②準(zhǔn)確量取溶液10.00ml,加入過(guò)量(NH42C2O4溶液,使Ca2+完全轉(zhuǎn)化成CaC2O4沉淀;
③過(guò)濾并洗凈所得CaC2O4沉淀,用過(guò)量稀硫酸溶解,生成H2C2O4和CaSO4稀溶液;
④加入12.00ml 0.0010mol•L-1的KMnO4溶液,使H2C2O4完全被氧化,離子方程式為:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O;
⑤用0.0020mol•L-1 (NH42Fe(SO42溶液滴定過(guò)量的KMnO4溶液,消耗(NH42Fe(SO42溶液20.00mL.
(1)已知室溫下CaC2O4的Ksp=2.0×10-9,欲使步驟②中c(Ca2+)≤1.0×10-5 mol•L-1,應(yīng)保持溶液中c(C2O42-)≥2.0×10-4mol•L-1
(2)步驟⑤中有Mn2+生成,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+8H++5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O.
(3)若步驟⑤滴定管在使用前未用標(biāo)準(zhǔn)(NH42Fe(SO42溶液洗滌,測(cè)得血液中Ca2+的含量將偏低(填“偏高”、“偏低”或“不變”).
(4)計(jì)算血樣中Ca2+的含量(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程).

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案