亚硝酰氯 (ClNO) 可用于合成清洁剂、触媒剂,也是有机合成中的重要试剂。亚硝酰氯 (ClNO) 的熔点为 -64.5 ℃、沸点为 -5.5 ℃,气态呈黄色,液态时呈红褐色,遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物,其中一种呈红棕色。 ClNO 可由 NO 与纯净的 Cl 2 在常温常压下合成,相关实验装置如图所示。
回答下列问题:
(1)ClNO 分子中各原子均满足 8 电子稳定结构,则 ClNO 的电子式为 ___ 。
(2) 装置 B 的作用是 ___ ,若去掉仪器 a ,则 D 中亚硝酰氯可能发生反应的化学方程式为 ___ 。
(3) 装置 D 中水槽内盛有的物质是 ___ ( 填 “ 冷水 ” 、 “ 冰水混合物 ” 或 “ 冰盐混合物 ”) 。
(4) 欲收集一瓶干燥的氯气,制备装置如图所示,其连接顺序为: a→ ___ ( 按气流方向,用小写字母表示 ) 。
(5) 通过以下实验测定 ClNO 样品的纯度。取 D 中所得液体 3.0g 溶于水,配制成 250mL 溶液;取出 25.00mL 样品溶液置于锥形瓶中,用 0.20mol • L -1 AgNO 3 标准溶液滴定至终点,根据表中所给信息,应选用 ___ ( 填 “K 2 CrO 4 溶液 ” 、 “KI 溶液 ” 或 “K 2 S 溶液 ”) 做指示剂。
物质 | Ag 2 CrO 4 | AgCl | AgI | Ag 2 S |
颜色 | 砖红色 | 白色 | 黄色 | 黑色 |
K sp | 1×10 -12 | 1.56×10 -10 | 8.3×10 -17 | 6.3×10 -50 |
消耗标准 AgNO 3 溶液的体积为 20.00mL ,亚硝酰氯 (ClNO) 的质量分数为 ___ 。 ( 保留三位有效数字 )
除去 NO 中可能混有的硝酸蒸气和 NO 2 2ClNO+H 2 O=2HCl+NO 2 ↑+NO↑ 冰盐混合物 f→g→c→b→d→e→i→h K 2 CrO 4 溶液 87.3%
【分析】
已知 ClNO 可由 NO 与纯净的 Cl 2 在常温常压下合成,则装置 A 为铜与稀硝酸反应生成 NO ;硝酸具有挥发性,装置 A 上部含有空气,则装置 B 可除去气体中的硝酸及 NO 2 杂质; ClNO 遇水易反应,则装置 C 中浓硫酸干燥 NO 气体;装置 D 中 NO 与纯净的 Cl 2 在常温常压下合成 ClNO 。
【详解】
(1)ClNO 分子中各原子均满足 8 电子稳定结构, Cl 原子含有 1 条键, N 原子有 3 条, O 原子有 2 条,结构式为 Cl-N=O ,则 ClNO 的电子式为 ;
(2) 硝酸易挥发,且装置 A 上部含有空气,有 NO 2 杂质生成,则装置 B 的作用除去 NO 中可能混有的硝酸蒸气和 NO 2 ;若去掉仪器 a ,空气中的水蒸气进入装置,导致 ClNO 与水反应生成 HCl 、 NO 和 NO 2 ,方程式为 2ClNO+H 2 O=2HCl+NO 2 ↑+NO↑ ;
(3) 已知亚硝酰氯 (ClNO) 的沸点为 -5.5℃ ,减少 ClNO 挥发,冰盐混合物的温度低于零摄氏度,则装置 D 中水槽内盛有的物质为冰盐混合物;
(4) 实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气,浓盐酸易挥发,则用饱和食盐水除去 HCl 杂质,实验目的为制备干燥的氯气,则氯气用浓硫酸干燥,氯气的密度大于空气,采用长进短出的集气瓶收集,氯气有毒,用碱石灰吸收过量的氯气,干燥装置应大口进小口出,连接顺序为 a→f→g→c→b→d→e→i→h ;
(5) 已知 2ClNO+H 2 O=2HCl+NO 2 ↑+NO↑ ,则溶液为盐酸,向溶液中加入硝酸银确定氯离子的物质的量,根据表中数据及现象,选用的指示剂为 K 2 CrO 4 ; n(Cl - )=0.20mol•L -1 ×20.00×10 -3 L÷25.00mL×250mL=0.04mol ,根据方程式, n(ClNO)=n(Cl - )=0.04mol ,亚硝酰氯 (ClNO) 的质量分数 =0.04mol×65.5g/mol÷3.0g×100%=87.3% 。
定量实验介绍:
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今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4mo/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变)
组别 | ① | ② | ③ | ④ |
V[FeCl3(aq)]/mL | 100 | 100 | 100 | 100 |
混合粉末质量/g | 6 | 13.2 | 24 | 36 |
反应后剩余固体质量/g | 0 | 1.28 | 12.8 | 24.8 |
A.第①组充分反应后溶液中c (Fe3+)=2.0mol/L
B.第②组剩余固体是铜铁混合物
C.第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=5mol/L
D.原混合粉末中n(Fe): n(Cu)=2:3