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某化学小组设计了如图所示装置.用以探究Cu跟浓H2SO4的反应并收集少量气态产物...

某化学小组设计了如图所示装置.用以探究Cu跟浓H2SO4的反应并收集少量气态产物(加热及夹持装置省略).

(1)关闭活塞a与b,将9.6g Cu片和18mL18mol•L﹣1的浓H2SO4加入仪器B中共热至反应完全,发现烧瓶中还有Cu片剩余.该小组学生根据所学化学知识认为还有一定量的硫酸剩余.

①写出仪器B中发生反应的化学方程式            .有一定量的H2SO4剩余但未能使铜片完全溶解,你认为可能的原因是               

②请指出该套装置中的一个明显错误                

③装置C中气休收集满后,移走装置C,将装置B与装置D对接,然后打开活塞a与b,将分液漏斗中的无色无味液体滴入到装置A中淡黄色固休的表面,产生的无色气体可使装置B中剩余Cu片继续溶解,写出此时仪器B中发生反应的化学方程式                  

(2)欲测定H2SO4浓度低于多少时反应停止.该小组学生重新用足量铜与一定量的浓H2SO4共热,反应停止后冷却,再测定余酸的物质的量浓度.甲、乙两学生进行了如下设计:

①甲学生设计方案是:先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量,再计算余酸的物质的量浓度.他设计了几种测定SO2的量的方案,下列方案中不可行的是          (填写字母编号).

A、将装置B产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量

B、将装置B产生的气体缓缓通入足量酸性KMnO4溶液.再加人足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀

C、用排水法测定装置B产生气体的体积(已折算成标准状况)

D、用排饱和NaHSO3溶液的方法测出装置B产生气体的体积(已折算成标准状况)

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②乙学生设计的方案是:在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL,取20ml于锥形瓶中,滴入几滴甲基橙作指示剂,用标准NaOH溶液进行滴定,通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量的浓度.假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变,你认为乙学生设计的实验方案能否求得余酸的物质的量的浓度         (填“能”或“否”).理由是               

[已知:Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5,甲基橙变色的pH值范围为3.1﹣4.4]

 

(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;随着反应的进行,浓硫酸逐渐变稀,水逐渐增多,稀硫酸和铜不反应,反应停止;②装置C中导管应该长进短出;③2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;(2)①ABC;②“能”[或“否”];因为在含有Cu2+、H+的混合溶液中,当以甲基橙为指示剂用标准氢氧化钠溶液进行滴定时,可以有效排除Cu2+干扰,准确测出H+的物质的量[不能;铜离子溶液呈蓝色会干扰滴定终点的正确判断] 【解析】(1)①试管Ⅰ中发生的反应是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,Cu只能与浓硫酸在加热条件下反应,而与稀硫酸不反应,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐下降,最后剩余, ②装置C收集二氧化硫,装置D进行尾气处理,为防止倒吸,装置C中导管应该长进短出, ③分液漏斗中的无色无味液体为水,滴入到装置A中淡黄色固体过氧化钠的表面,产生的无色气体为氧气,装置B中剩余Cu片继续溶解的原因为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O, (2)①测定SO2的量必须准确测定无气体损耗,实验操作简单易行; A、将装置产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量,由于气体中含有水蒸气,碱石灰会吸收二氧化硫和水蒸气,称量后计算不准确,故A不可行; B、将装置A产生的气体缓缓通入足量的硫酸酸化的KMnO4溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀.过程中沉淀的质量是由二氧化硫被氧化生成的硫酸根离子和酸化高锰酸钾溶液中的硫酸根离子,所以测定不出二氧化硫的含量,故B不可行; C、二氧化硫气体是易溶于水的物质,用排水法测定装置A产生气体的体积不准确,故C不可行; D、用排饱和NaHSO3溶液的方法测出装置A产生气体的体积,二氧化硫在饱和NaHSO3溶液中 的溶解度降低,可以用排水量气方法进行二氧化硫的气体体积测定,故D可行; ②滴定实验测定物质的含量,需要做到准确量取液体的体积,用滴定管可以解决,准确判断反应的终点,测定余酸的物质的量浓度,用标准氢氧化钠溶液进行滴淀,因为在含有Cu2+、H+的混合溶液中,当以甲基橙为指示剂用标准氢氧化钠溶液进行滴定时,可以有效排除Cu2+干扰,准确测出H+的物质的量,[或“否”,虽然甲基橙变色范围:pH为3.1~4.4,氢氧化铜开始沉淀时的pH为5,在指示剂变色范围之外,即中和酸时,铜离子不会消耗OH﹣,但是甲基橙由红色变成橙色、黄色时,铜离子溶液呈蓝色,对观察指示终点颜色有干扰,不能指示反应的终点判断,所以不能通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量的浓度], 【点评】本题考查了浓硫酸的性质应用,反应产物的验证、测定方法的设定和判断,关键是产物中的二氧化硫的性质应用和含量测定,题目难度中等.  
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考点分析:
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随着氮氧化物污染的日趋严重,国家将于“十三五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度.目前,消除氮氧化物污染的方法有多种.

(1)用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为C(s)+2NO(g)(g)+CO2(g),某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

浓度/mol•L﹣1

时间/min

NO

N2

CO2

0

0.100

0

0

l0

0.058

0.021

0.021

20

0.040

0.030

0.030

30

0.040

0.030

0.030

40

0.032

0.017

0.034

50

0.032

0.017

0.034

①30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是           

②若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应的△H      0(填“>”、“=”或“<”).

(2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染.已知:

①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣574kJ•mol﹣1

②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1160kJ•mol﹣1

③H2O(g)═H2O(I)△H=﹣44.0kJ•mol﹣1

写出CH4 (g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式              

(3)①取五等份NO2,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应:

2NO2(g)满分5 manfen5.comN2O4(g)△H<0.反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%),并作出其随反应温度(T)变化的关系图.下列示意图中如图1,可能与实验结果相符的是          

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②保持温度、体积不变,向上述平衡体系中再通入一定量的NO2,则达平衡时NO2的转化率        (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”).

③由NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示,在使用过程中石墨I电极上发生反应生成一种氧化物Y,其电极反应式                 

 

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X、Y、Z、M、Q、R是6种短周期元素,其原子半径及主要化合价如表:

元素代号

X

Y

Z

M

Q

R

原子半径/nm

0.160

0.143

0.102

0.089

0.074

0.037

主要化合价

+2

+3

+6,﹣2

+2

﹣2

+1

(1)Y在元素周期表中的位置是              

(2)X、Y、Q各自形成简单离子,其中离子半径最大的是              (填离子符号).

(3)Q和R按原子个数比1:1组成的化合物甲,是一种“绿色”氧化剂.

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①甲的电子式是           

②空气阴极法电解制备甲的装置如图所示.在碱性溶液中,将空气中的氧气还原得到甲和稀碱的溶液,则图中直流电源的a是          极.

 

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如图是中学化学某些物质之间的相互转化关系,已知A是种常见的液态化合物,C、D、G、H均为单质,G、H形成的合金是当前使用量最大的一种合金,B是黑色固体.

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(1)A与H反应的化学方程式为                

(2)若D与C反应可得到A,则F的化学式可能为                 

(3)以Pt为电极,由I、D以及NaOH溶液组成原电池,则D应通入到           (填“正”或“负”)极,另一电极上的电极反应式为                

 

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反应N2O4(g)NO2(g)△H=+57kJ•mol﹣1,在温度为T时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示.下列说法正确的为(   

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A.A、C两点的反应速率:v(A)>v(C)

B.A、C两点气休的颜色:A深,C浅

C.B点正逆反应速率:v(正)>v(逆)

D.A、C两点气休的平均相对分子质量:A>C

 

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固体粉末X中可能含有K2S03、KAlO2、MgC12,Na2C03中的一种或几种.为确定该固体粉末的成分,做如下实验:①溶于水后,无明显现象;②取固体X进行下列实验,实验过程及现象如下:

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根据上述实验,以下说法正确的是(   

A.气体I可能为SO2和CO2的混合物

B.沉淀3一定为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物

C.固体粉末X中一定有Na2C03,可能有KA102

D.固体粉末X中一定有K2SO3和KA102

 

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