Question

Ⅰ某化學活動小組設計如下圖所示（部分夾持裝置已略去）實驗裝置，以探究潮濕的Cl₂與干燥Na₂CO₃ 固體反應得到的固體物質的成分。

已知：通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，其為含氯氧化物。可以確定的是C中固體含有NaHCO₃ ，且含氯的鹽只有一種。現對C的成分進行猜想和探究。

（1）提出合理猜想：若已知C中有0.1molCl₂恰好和10.6克Na₂CO₃固體完全反應。則C中有Cl₂參與反應的化學方程式可能                                                                。

（2）①提出合理假設。

假設1：存在兩種成分：NaHCO₃和                   ；

假設2：存在三種成分：NaHCO₃和                、                  。

②設計合理方案對C固體中的未知成分進行探究。請寫出實驗步驟以及預期現象和結論（可不填滿）。

限選實驗試劑和儀器：蒸餾水、稀HNO₃、Ba(OH)₂溶液、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、試管、小燒杯。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量C中固體樣品于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩至固體完全溶解，然后將所得溶液分裝A、B兩支試管中。
步驟2：
步驟3：

Ⅱ探究鐵礦石中鐵的含量將2. 25g鐵礦石樣品經一系列化學處理，制得鐵元素全部為Fe^2＋的待測液250 mL，利用反應 6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O 對鐵礦石中鐵元素的含量進行測定。

①現有燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管，要配制0.0150 mol/L K₂Cr₂O₇溶液100mL，還需要的玻璃儀器是           。

②取25mL待測液進行滴定，平均消耗 K₂Cr₂O₇溶液體積為25.00 mL，則鐵礦石中鐵元素的百分含量是（Fe的相對原子質量為56）       。

③在本實驗的滴定過程中，下列操作會使測定結果偏小的是       （填寫序號）。

a．未用標準K₂Cr₂O₇溶液潤洗滴定管

b．錐形瓶中加入待測溶液后，再加少量水

c．錐形瓶在滴定過程中劇烈搖動，有少量液體濺出

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃+2NaCl＋Cl₂O （2分）

（2）假設一：NaCl             （1分）

假設二：NaCl、 Na₂CO₃    （1分）

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量C中固體樣品于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩至固體完全溶解，然后將所得溶液分裝A、B兩支試管中。
步驟2：向A試管中滴加足量BaCl2溶液（1分）	若無明顯現象，則C固體中不含Na2CO3（1分）若溶液變渾濁，則C固體中含Na2CO3（1分）
步驟3：向B試管中滴加足量稀硝酸，再加適量 AgNO3溶液（1分）	若無明顯現象，則C固體中不含NaCl（1分）若溶液變渾濁，則C固體中含NaCl（1分）

 

Ⅱ①100mL容量瓶（2分）  ②56%（2分）  ③c（2分）

【解析】

試題分析：解：（1）C中有0.1mol Cl₂參加反應。裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，若假設一成立，反應為Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依據氧化還原反應電子守恒計算判斷氯元素化合價為+1價：可推知C中反應生成的含氯氧化物為Cl₂O；反應的化學方程式為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O。

（2）在裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體（含氯氧化物）。C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃。

假設存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；

假設存在三種成分，應還有未完全反應的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃。

步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗產物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時要結合最后的結論，a應為證明固體中不含Na₂CO₃，b應為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒，步驟3應是檢驗氯離子，應向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl；

假設一：存在NaHCO₃和NaCl；

假設二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中。	無明顯現象
步驟2：向A試管中滴加BaCl2溶液	a．若無明顯現象，證明固體中不含Na2CO3 b．若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl

 

Ⅱ①配制溶液的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒、膠頭滴管以外，還需要容量瓶，因為題中需要配制的是100ml的標準液，所以應該選用100ml的容量瓶。

②鐵礦石中的鐵元素全部轉化為了二價鐵，并且由K₂Cr₂O₇溶液滴定，所以由方程式可計算：

6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O

6   ： 1

n(Fe^2＋)  = 6 n(Cr₂O₇^2－) =6×0.0150 mol/L×25.00 mL ×10^-3=2.25×10^-3mol

又每次滴定只取25ml，所以n(Fe^2＋)總=2.25×10^-2mol，所以w（Fe）=[n(Fe)×M/m_總] ×100%=2.25×10^-2mol×56g/mol÷2.23g×100%=56%，所以鐵礦石中鐵元素的百分含量是56%。

③a未用標準K₂Cr₂O₇溶液潤洗滴定管，會導致殘留滴定管的水稀釋標準液，這樣導致標準液濃度減小，消耗體積增大，所以根據n=c×V可知若V偏大，則計算中n偏大，導致測定結果偏大；

b錐形瓶中是盛裝待測液的，只要取得待測無誤，錐形瓶中加水稀釋不影響實驗結果；

c若滴定時抖動過于劇烈，錐形瓶外濺有液體，則待測液損失，需要的標準液減少，則使得滴定結果偏小，故選c。

考點：本題考查的是實驗探究和氧化還原滴定。