初三化学复杂装置题

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初三化学培优专题提高(十八)

——复杂装置题

1.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Na2CO3,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。 【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。 【粗产品成分分析】

(1)取适量粗产品溶于水,滴加Ba(NO3)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。 【粗产品含量测定】 Na2CO3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NaHCO3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢,发生的反应为NaHCO3 十HC1 = NaCl十CO2↑十H2O。 (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Na2CO3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Na2CO3的质量分数为 %。 NaOH含量的测定:

该小组同学又另取10.0g粗产品,逐滴加入20%的盐酸至恰好完全反应时,消耗盐酸的质量36. 5g.放出CO2 0.44g(不考虑二氧化碳气体的溶解)。求原粗产品中NaOH的质量分数。(写出计算过程)

1

2.某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究,请完成以下活动并回答相关问题。

++-

【查阅资料】天然水中含有Ca2、Mg2、HCO3等离子,在加热条件下,这些离子趋于生成溶解度更小的物质——水垢(主要成分为碳酸盐和碱)。有关物质的溶解性见下表:

【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有 部分钙、镁化合物溶解性表(20℃) 和 ,可能含有Ca(OH)2和MgCO(填 3

--2—OH CO3 HCO3 化学式)。

阴离子 【设计方案】 +阳离子 Ca 2 微溶 不溶 可溶 2+Mg 不溶 微溶 可溶

实验1:确定水垢中是否含Ca(OH)2和CaCO3

实验步骤 在少量研碎的水垢中,加入适量的蒸馏水充分搅拌,过滤,在滤液里加入Na2CO3溶液。 实验现象 结论 没有白色沉淀产生 实验2:确定水垢中是否含MgCO3 利用下列实验装置,完成实验2探究。其主要实验步骤如下:

NaOH溶液

水垢

浓H2SO4

NaOH溶液

后续装置略

碱石灰

空气

稀盐酸

a

止水夹K

A B C D E

称量D、E装置总质量为200.0 g,按上图组装后,将2.5 g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量稀盐酸溶液,待锥形瓶中不再产生气泡时,打开止水夹K,从导管a处缓缓鼓入空气,一段时间后称量装置D、E的总质量为201.25 g(碱石灰主要成分为CaO和NaOH,不考虑装置内空气对实验的影响)。 【实验讨论】

(1)加入样品前还应 ,装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为 ,装置C的作用是 ,反应结束后打开止水夹K,缓缓鼓入空气的目的是 ,装置A的作用是 。A、B装置之间 设置干燥装置(填“要”、“不要”),其理由是 。 (2)装置B中生成气体的化学反应方程式为 (只要求写一种) 装置D中的化学反应方程式为 。 (3)装置B中生成CO2的质量为 g。通过计算说明水垢中 含MgCO3(填字母)。

A.一定 B.一定不 C.可能 D.无法确定

计算过程(已知CaCO3相对分子质量为100、MgCO3相对分子质量为84):

实验3:确定水垢中是否含有Mg(OH)2

另取质量为2.50 g水垢,加3.65%稀盐酸与之反应,测得消耗稀盐酸w g。结合以上实验,判断当w的值满足 条件时,水垢中一定含有Mg(OH)2(请通过计算说明)。

2

3.已知某纯碱试样中含有杂质氯化钠,为测定试样中纯碱的质量分数,可用下图装置进行实验。

稀硫酸 B A

碱石灰

(固体NaOH和CaO)

试样溶液 浓硫酸 NaOH溶液

主要步骤如下,请填空:

① 按图组装仪器,并检查__________________;② 将10 g试样放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到试样溶液;③ 称量盛有碱石灰的U形管的质量为300 g;④ 从分液漏斗中滴入20%的稀硫酸,直到________________为止,写出反应的化学方程式__________________________;⑤ 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气;⑥ 再次称量盛有碱石灰的U形管的质量;⑦ 重复⑤和⑥的操作,直到U形管的质量基本不变,测得质量为303.3 g。 回答下列问题:

(1)装置中浓硫酸的作用是___________________________________。 (2)步骤⑤的目的是_________________________________________。 (3)试样中纯碱的质量分数为_________________________________。

(4)分液漏斗中的稀H2SO4不能换成浓盐酸,理由是______________________________。 (5)若用生成沉淀的方法来测定试样中纯碱的质量分数,应选用的试剂是____________。

4.草酸晶体(H2C2O4?2H2O)熔点较低,加热会熔化、气化和分解。草酸(H2C2O4)受热会分解,它与氢氧化钙的反应为:H2C2O4 + Ca(OH)2= CaC2O4↓(白色)+ 2H2O。 甲、乙两同学对草酸受热分解的产物作如下探究: (1)猜想与假设:

第一种:草酸分解生成CO2 和 H2; 第二种:草酸分解生成CO2 、CO和 H2O;

第三种:草酸分解:H2C2O4 CO2↑ + H2O(未配平);

有同学从理论上就可判断第三种假设不成立,老师也认为这一判断是正确的,该同学判断的理论依据是 。 (2)设计与实验:

甲、乙两同学分别设计了下图所示的A、B两套实验装置(图中铁架台略去)。

①甲同学按A装置实验,观察到澄清石灰水变浑浊,认为此现象是由草酸晶体受热分解产生的CO2

所导致,此判断 (填“严密”或“不严密”)。

②乙同学的B装置图方框内的仪器未画完整,请你帮他画完整(直接画在图上或答题卡上)。 ...........乙同学按B装置实验,看到无水硫酸铜由白变蓝,洗气瓶中溶液变浑浊。在尖嘴管口点燃剩余气体,火焰上方罩一个 烧杯,有白色固体生成,证明产物中有 ;换一个干、冷烧杯罩在火焰上方,内壁无现象,证明产物中无H2。 (3)结论与思考:

①草酸受热分解的化学方程式为: 。 ②若省略B装置方框内的仪器,整套装置也能证明产物中有CO2(假设每步都反应完全),方法是: 。

3

5.菠菜营养丰富,素有“蔬菜之王”的美称。民间流传:菠菜豆腐同食,易得结石。某化学兴趣小组对“菠菜豆腐是否不能同食”等问题进行了探究。

【查阅资料】①菠菜含有丰富的铁、草酸盐、碳酸盐等,豆腐中含有丰富的蛋白质及钙盐。 ②人体结石的主要成分:草酸钙(CaC2O4)

③醋酸不与草酸钙反应,但能与碳酸钙反应生成可溶性盐等。 【提出猜想】“菠菜豆腐不能同食”的原因可能是 。 【探究一】菠菜中部分成分分析 白色沉淀B

①菠菜样品在 ④足量醋酸 ②弃去 ③足量

少量开水中煮 溶液M CaCl溶液 白色沉淀A 残渣 2 沸2-3min 无色无味气体C

(1)步骤③中加入足量的CaCl2溶液的目的 。

(2)已知气体C能使澄清石灰水变浑浊,醋酸的化学式用HAC表示,写出步骤④的化学反应方程式 。沉淀A、B的质量关系为:m(A) m(B)(填“>”、“<”或“=”)。 (3)白色沉淀B的化学式为 ,由此可见菠菜豆腐不能同食。以下饮食观点正确的是 (填字母)

A.禁吃菠菜 B.高钙牛奶可与菠菜同食 C.菠菜烹饪时可用开水烫,可降低草酸盐含量 【探究二】某草酸钙晶体(CaC2O4·xH2O)热分解研究

按下图装置将草酸钙晶体样品高温加热,使其完全分解,对所得气体产物进行探究(假设装置中各试剂均足量)

(4)①反应开始前通入氮气的目的是 。

②装置B中硫酸铜粉末变蓝,说明产物中有 ,C、F中澄清石灰水均变浑浊,E

中CuO变红,说明产物还有 和 ,经检验A中残留固体为氧化物。 ③对上述装置从环保角度提一个改进建议 。

(5)某研究所利用SDT Q600热分析仪对草酸钙晶体(CaC2O4·xH2O)进行热分解,获得

相关数据,绘制成固体质量—分解温度的关系如右图。 ①800℃以上时,固体成分的化学式为 。 ②计算CaC2O4·xH2O中的x(写出计算过程, CaC2O4的相对分子质量:128)。

③残留固体为CaC2O4时的温度范围 , 写出固体质量由12.8g变为10.0g时的化学 方程式 。

4

体质量 /g

14.6 12.8 10.0 5.60

0 200 400 600 800 1000 分解温度/℃ 固体质量—分解温度关系图

【粗产品制备】

Na2CO3+Ca(OH)2 =CaCO3↓+2NaOH(2分) 【粗产品成分分析】

Na2CO3+ Ba(NO3)2=BaCO3↓ +2NaNO3(2分)

Ca(OH) 2 (1分)Ca(OH)2和Na2CO3能发生化学反应,在溶液中不能共存((1分) 【粗产品含量测定】

Na2CO3含量的测定:

浓硫酸(1分)除去空气中的二氧化碳(1分)防止空气中的二氧化碳和水蒸气被G 中碱石灰吸收(1分)偏大(1分)装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3 反应产生二氧化碳(1分)10.6 (2分) NaOH含量的测定:

解:(1)设与粗产品中碳酸钠反应消耗的氯化氢的质量为x。 Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2↑ 73 44 x 0.44g

73:44=x:0.44g x=0.73g (1分) (2)36.5g 20%盐酸溶液中含氯化氢的质量为:36.5g×20%=7.3g (1分) 与粗产品中氢氧化钠反应消耗氯化氢的质量为: 7.3g一0.73g=6.57g

设粗产品中含氢氧化钠的质量为y。 NaOH+HCl=NaCl+HBO 40 36.5 y 6.57g

40:36.5=y:6.57g y=7.2g (1分) 粗产品中含氢氧化钠的质量分数为:7.2g/10g×100%=72.0% (1分) 答:粗产品中含氢氧化钠的质量分数为72.0%.

上述两个化学方程式均正确 (1分) 28.(18分)

【提出猜想】CaCO3; Mg(OH)2

实验1:一定含CaCO3 一定不含Ca(OH)2

【实验讨论】(1)检查装置气密性; 分液漏斗;干燥CO2气体;使反应生成的CO2气体被D、E装置完全吸收; 除去空气中的CO2气体; 不要; 未干燥的空气不影响装置B中的反应,且CO2气体进入D装置前有气体干燥装置C

(2)CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑;CO2 + 2NaOH=== Na2CO3 + H2O

(3)1.25; A; 若2.5 g水垢全部为CaCO3,产生CO2的质量应为1.1 g,而实验测得生成的CO2质量为1.25 g>1.1 g ,所以水垢中一定含有MgCO3 w > 56.8; 计算过程:

由实验2可知:2.5 g水垢与盐酸反应能产生1.25 g CO2;

CO2~2HCl 需消耗7.3%的盐酸质量为:73×1.25 g/44×3.65% = 56.8 g

当实际消耗盐酸质量w > 56.8 时,说明水垢中含有除CaCO3、MgCO3外,还有能与盐酸反应的Mg(OH)2。

5

(结论和过程各1分)

27. ①装置的气密性 ④不再产生气体 Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2↑+ H2O (1)除去水

(2)使反应产生的CO2全部导入U形管 (3)79.5%

(4)浓盐酸有挥发性,对测定有影响 (5)CaCl2 27.(共8分)

(1)无法进行配平、配不平或不符合质量守恒定律或只有化合价的升高,无化合价的降低

(1分)

(2)①不严密(1分)

②如右图 (长管不伸入液面下不给分,不作美观要求)(1分) 内壁附有澄清石灰水(其它合理答案均给分)(1分) CO(1分) (3)① H2C2O4 △ CO2↑+CO↑+H2O(2分);

② 称量实验前后盛有碱石灰的干燥管的质量(意思相近的表述均给分)(1分)

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/muof.html

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