Question

如下圖所示，將甲、乙兩個裝有不同物質的針筒用導管連接起來，將乙針筒內的物質緩緩地壓到甲針筒內，進行下表所列的不同實驗（氣體體積在常溫常壓下測定）。

 

實驗序號	甲針筒內物質	乙針筒內物質	甲針筒的現象
1	40 mL HCl	40 mLNH3	產生白煙
2	40 mL Cl2	10mL 水	剩余氣體為20mL
3	30 mL NO	15 mL O2
4	20 mL AlCl3溶液	10 mL NaOH溶液	生成白色沉淀，后消失

（1）如果實驗1甲針筒內改裝30 mL Cl₂ ，乙針筒內仍為40 mLNH₃，實驗時，甲針筒內也有白煙產生。寫出有關反應的化學方程式                   。
（2）由實驗2可知，常溫常壓下氯氣在水中的溶解度為                 。
（3）實驗3 反應后甲針筒內氣體的體積為                  。
（4）實驗4中，AlCl₃溶液濃度為0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，則NaOH溶液濃度至少為    mol/L。
（5）將上述裝置做以下改進：在甲、乙針筒之間連接一段硬質玻璃管，如下圖。在A處裝一種淺黃色的粉末，乙針筒內是一種常見的氣體，甲針筒無氣體。將乙針筒內氣體壓入甲針筒內，發現氣體體積是原來的一半。A處的物質是             ，甲針筒內的氣體為           。

（6）有學生用上述改進后的裝置測定空氣中氧氣的體積分數（加熱用酒精燈未畫出）。乙針筒內裝有50 mL空氣。實驗時，用酒精燈對A處物質進行加熱，經反復慢慢推拉兩針筒的活塞，反應完畢，恢復至室溫，測得剩余氣體為40.5mL。
①A處的物質是    （選填編號）。
a．碳粉       b．二氧化錳       c．銅粉      d．氧化銅
②已知空氣中氧氣的體積分數為0.2，則該實驗的相對誤差為        。

Answer 1

（1）3Cl₂＋4NH₃¾®N₂＋2NH₄Cl＋4HCl （2分） （寫成3Cl₂＋2NH₃¾®N₂＋6HCl； HCl + NH₃¾®NH₄Cl或3Cl₂＋8NH₃¾®N₂＋6NH₄Cl得1分；只寫3Cl₂＋2NH₃¾®N₂＋6HCl不得分）
（2）2（或1：2或1體積水溶解2體積氯氣。合理即可）（1分）
（3）15 mL<V<30 mL （2分）（只寫小于30 mL得1分）
（4）0.8 mol/L（2分）
（5）過氧化鈉或Na₂O₂（1分） 氧氣或O₂（1分）   
（6）① c. （1分） ②－0.05 或－5%（2分）（沒有負號不得分）

解析試題分析：（1）氯氣和氨氣發生氧化還原反應，氯氣氧化氨氣為氮氣，氯氣被還原為氯化氫氣體，依據定量關系可知氨氣過量一部分，氯化氫和氨氣反應生成氯化銨是固體顆粒，冒白煙；反應的化學方程式為：3Cl₂＋4NH₃=N₂＋2NH₄Cl＋4HCl；
（2）40mL Cl₂在10mL水溶解，最后剩余氣體為20mL，則依據氣體體積比表示的溶解度為1：2；
（3）30mL NO與15mL O₂混合發生反應2NO+O₂=2NO₂，所以前后反應生成二氧化氮氣體體積為30ml，又二氧化氮可以聚合為四氧化二氮氣體2NO₂?N₂O₄，但反應是可逆反應不能全部轉化，所以最后容器中的氣體體積介于15ml～30ml；
（4）AlCl₃溶液濃度為0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，氫氧化鈉和氯化鋁反應生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鈉過量會溶解氫氧化鋁，沉淀恰好溶解反應的離子方程式為：
所以得到       
Al³⁺ + 4OH^-   =Al（OH）₄^-
1        4
0.1mol/L×0.02L   c（OH^-）×0.01L
計算得到c（NaOH）=0.8mol/L；
（5）在甲、乙針筒之間連接一段硬質玻璃管，如下圖．在A處裝一種淺黃色的粉末，乙針筒內是一種常見的氣體，甲針筒無氣體．將乙針筒內氣體壓入甲針筒內，發現氣體體積是原來的一半．A處的物質依據顏色和與氣體反應的性質可知，為Na₂O₂；乙中氣體為二氧化碳，和過氧化鈉反應后生成氣體為氧氣，2Na₂O₂+CO₂=2Na₂CO₃+O₂
（6）①測定空氣中氧氣的體積分數是利用空氣中氧氣反應，其他氣體不反應；
a．碳粉和氧氣反應生成二氧化碳，不能測定氣體體積變化后氧氣的體積，故a不符合；
b．二氧化錳不能和空氣中 氧氣反應，不能測定，故B不符合；
c．銅粉和氧氣反應生成氧化銅，可以測定氣體減小，計算氧氣的條件分數，故C符合；
d．氧化銅不能和空氣中氧氣反應，不能測定體積分數，故d不符合；故選c．
②乙針筒內裝有50mL空氣。實驗時，用酒精燈對A處物質進行加熱，經反復慢慢推拉兩針筒的活塞，反應完畢，恢復至室溫，測得剩余氣體為40.5mL．體積變化為氧氣=50ml-40.5ml=9.5ml，氧氣體積分數=9.5ml/50ml×100%=0.19，所以相對誤差=(0.2-0.19)÷0.2×100%=5%，故答案為：-5%
考點：本題考查的是氨氣、氯氣、氮的化合物過氧化鈉等物質的性質應用，實驗現象分析和定量計算是考查重點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．