呈淡黄色,加入l mL指示剂,滴定至终点.平行测定三次,平均消耗标准硫代硫酸钠溶液24.00mL.
已知:Cr2O72﹣+6I﹣+14H+═2Cr3++3I2+7H2O,2S2O32﹣+I2═S4O62﹣十2I﹣. ①实验所用的CrCl3溶液的物质的量浓度为 0.08mol/L . ②滴定过程中所用的指示剂是 淀粉 . ③下列操作导致实验结果偏低的是 ac .
a.移取CrCl3溶液的滴定管,水洗后未用CrCl3溶液润洗 b.盛硫代硫酸钠溶液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 c.量取CrCl3溶液时先俯视后仰视
d.滴定终点时,盛硫代硫酸钠溶液的滴定管尖嘴外挂有一滴液珠未滴落.
【考点】制备实验方案的设计. 【专题】制备实验综合.
【分析】(1)平衡压强,使液体顺利滴下,防止液体挥发;
(2)制备气体需要检验装置气密性;由于Cr2+易被氧气氧化,用反应生成氢气将装置中的空气排出;
利用生成的氢气将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应;
(3)3.17g CrCl3为0.02mol,得到CrCl2为0.02mol,醋酸钠为0.1mol,结合酣酸亚铬晶体的分子式可知醋酸钠过量,根据CrCl2计算[Cr(CH3COO)2]2?2H2O 的理论产量,进而计算其产率;
(4)①根据关系式2Cr3+~Cr2O72﹣~3I2~6S2O32﹣计算; ②碘遇淀粉变蓝色,反应完毕蓝色褪去;
③a.水洗后未用CrCl3溶液润洗,CrCl3溶液被稀释,消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏小; b.气泡体积计算在消耗硫代硫酸钠溶液体积之内;
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c.量取CrCl3溶液时先俯视,液面在读数下方,读数偏小,后仰视,液面在读数上方,对数偏大,则溶液体积偏大;
d.外挂有一滴液珠未滴落,以计算在消耗硫酸硫酸钠溶液体积内.
【解答】解:(1)分液漏斗添加液体,需要将分液漏斗活塞打开,便于液体顺利流下,用恒压滴液漏斗,相比普通分液漏斗,显著的优点是:平衡压强,使液体顺利滴下,可以防止液体挥发,
故答案为:平衡压强,使液体顺利滴下,可以防止液体挥发; (2)实验开始前,必需进行的实验操作是:检验装置气密性,
打开A,关闭B,目的是:盐酸与锌反应产生的氢气将装置中的空气排出,形成还原性氛围,防止Cr2+被氧化,
关闭A,打开B,目的是:让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应,故答案为:检验装置气密性;盐酸与锌反应产生的氢气将装置中的空气排出,形成还原性氛围,防止Cr2+被氧化;让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应; (3)CrCl3为
=0.02mol,得到CrCl2为0.02mol,醋酸钠为0.1mol,结合酣酸
亚铬晶体的分子式可知醋酸钠过量,根据原子守恒,则得到[Cr(CH3COO)2]2?2H2O为0.02mol,质量为0.02mol××376g/mol=3.76g,所得产品的产率为故答案为:75%;
(4)①设CrCl3溶液的物质的量浓度为amol/L,则: 2Cr3+~Cr2O72﹣~3I2~6S2O32﹣ 2 6
0.025L×amol/L 0.024L×0.25mol/L 所以2:6=0.025L×amol/L:0.024L×0.25mol/L 解得a=0.08,
故答案为:0.08mol/L;
②碘遇淀粉变蓝色,反应完毕蓝色褪去,可以用淀粉作指示剂, 故答案为:淀粉;
③a.水洗后未用CrCl3溶液润洗,CrCl3溶液被稀释,消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏小,测定浓度偏小,故a符合;
b.气泡体积计算在消耗硫代硫酸钠溶液体积之内,测定浓度偏大,故b不符合;
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=75%,
c.量取CrCl3溶液时先俯视,液面在读数下方,读数偏小,后仰视,液面在读数上方,对数偏大,则CrCl3溶液体积偏大,测定其浓度偏小,故c符合;
d.外挂有一滴液珠未滴落,以计算在消耗硫酸硫酸钠溶液体积内,测定浓度偏大,故d不符合. 故选:ac.
【点评】本题考查物质制备实验,涉及化学仪器使用、对操作的分析评价、产率计算、位置 含量的测定、信息的获取与运用等,有利于培养学生分析能力、实验能力,题目难度中等.
9.研究汽车尾气中含氮污染物的治理是环保的一项重要工作. (1)NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染,包含以下反应: 反应Ⅰ:4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l)△H1 反应Ⅱ:2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H2
反应Ⅲ:4NH3(g)+6NO2(g)?5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)△H3 则△H3= △H1﹣3△H2 (用△H1和△H2的代数式表示).n(N2)(mol)
相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图1所示.
①计算0~4min在A催化剂作用下,反应速率v(NO)= 0.36mol?L﹣1?min﹣1 . ②下列说法不正确的是 a .
a.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Eb(B)>Ec(C)
b.缩小体积能使体系压强增大,反应速率加快,但活化分子的百分数不变 c.单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡 d.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应已经达到平衡 (2)三元催化转化装置是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,装置中涉及的反应之一为:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g).
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①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到如图2所示的曲线.催化装置比较适合的温度和压强是 400K,1MPa .
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图3所示.则前10s内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是 尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度) . 实验编号 T(K) NO初始浓度 CO初始浓度 催化剂的比表面积(m2/g) (mol?L﹣1) (mol?L﹣1) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 400 400 450 1.00×10﹣3 1.00×10﹣3 1.00×10﹣3 3.60×10﹣3 3.60×10﹣3 3.60×10﹣3 82 124 124 ③研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如表三组实验: 根据坐标图4,计算400K时该反应的平衡常数为 5000L?mol﹣1 ;并在图中画出上表中的实验II、III条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图(标明各条曲线的实验编号).
【考点】化学平衡的影响因素;用盖斯定律进行有关反应热的计算. 【专题】化学平衡专题;燃烧热的计算.
【分析】(1)已知K1>K1′,说明随温度升高,K减小,则反应Ⅰ为放热反应,△H1<0;K2>K2′,说明随温度升高,K减小,则反应II为放热反应,△H2<0;反应I﹣反应II×3得到反应III,则△H3=△H1﹣3△H2,据此分析;
①已知4分钟时氮气为2.4mol,4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l),则消耗的NO为2.88mol,根据v(NO)=
计算;
②a.单位时间内H﹣O键断裂表示逆速率,N﹣H键断裂表示正速率,正逆速率相同则反应已经达到平衡;
b.改变压强,活化分子百分数不变;
c.相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越快,活化能越低; d.该反应为放热反应,恒容绝热的密闭容器中,反应时温度会升高,则K会减小; (2)①综合考虑NO的转化率和成本;
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②汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线变化分析,开始的气体含量变化不大,说明温度低,催化剂的作用未起作用;
③结合表格中的浓度,利用三段法列出400K时平衡浓度,带入平衡常数表达式计算;根据外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响判断.
【解答】解:(1)已知K1>K1′,说明随温度升高,K减小,则反应Ⅰ为放热反应,△H1<0;K2>K2′,说明随温度升高,K减小,则反应II为放热反应,△H2<0;反应I﹣反应II×3得到反应III,则△H3=△H1﹣3△H2, 故答案为:△H1﹣3△H2;
①已知4分钟时氮气为2.4mol,4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l),则消耗的NO为2.88mol,所以v(NO)=故答案为:0.36mol?L﹣1?min﹣1;
②a.相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越快,活化能越低,所以该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)<Ea(B)<Ea(C),故a选;
b.增大压强能使反应速率加快,是因为增大了活化分子数,而活化分子百分数不变,故b不选;
c.单位时间内H﹣O键断裂表示逆速率,N﹣H键断裂表示正速率,单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时,则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4:6,则正逆速率之比等于4:6,说明反应已经达到平衡,故c不选;
d.该反应为放热反应,恒容绝热的密闭容器中,反应时温度会升高,则K会减小,当K值不变时,说明反应已经达到平衡,故d不选; 故答案为:a;
(2)①由图2可知,等压条件下,温度越低,NO的转化率越高,因此温度选400K,同温下,NO的转化率随着温度的升高变化不大,所以选用较为经济的1MPa, 故答案为:400K,1MPa:
②汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线变化分析,开始的气体含量变化不大,说明温度低,催化剂的作用未起作用;证明反应未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度);
故答案为:尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度); ③设400K达到平衡状态时,则
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=
=0.36mol?L﹣1?min﹣1,