Question

【題目】甲酸(化學(xué)式HCOOH，分子式CH2O2，相對(duì)分子質(zhì)量46)，俗名蟻酸，是最簡單的羧酸，無色而有刺激性氣味的易揮發(fā)液體。熔點(diǎn)為8.6 ℃，沸點(diǎn)100.8℃，25℃電離常數(shù)Ka＝1.8×10－4。某化學(xué)興趣小組進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

Ⅰ．用甲酸和濃硫酸制取一氧化碳

A. B. C. D.

(1)請(qǐng)說出圖B中盛裝堿石灰的儀器名稱__________。用A圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用濃硫酸的脫水性，將甲酸與濃硫酸混合，甲酸發(fā)生分解反應(yīng)生成CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式是________；實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需加熱也能產(chǎn)生CO，其原因是_______。

(2)如需收集CO氣體，連接上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋?/span>a→__________(按氣流方向，用小寫字母表示)。

Ⅱ．對(duì)一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究

資料：ⅰ．常溫下，CO與PdCl2溶液反應(yīng)，有金屬Pd和CO2生成，可用于檢驗(yàn)CO；

ⅱ．一定條件下，CO能與NaOH固體發(fā)生反應(yīng)：CO＋NaOHHCOONa

利用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證CO具有上述兩個(gè)性質(zhì)。

(3)打開k2，F裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________；為了使氣囊收集到純凈的CO，以便循環(huán)使用，G裝置中盛放的試劑可能是_________，H裝置的作用是____________。

(4)現(xiàn)需驗(yàn)證E裝置中CO與NaOH固體發(fā)生了反應(yīng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)下列驗(yàn)證方案：取少許固體產(chǎn)物，配置成溶液，在常溫下測(cè)該溶液的pH，若pH>7，證明CO與NaOH固體發(fā)生了反應(yīng)。該方案是否可行，請(qǐng)簡述你的觀點(diǎn)和理由：________，_________。

(5)25℃甲酸鈉(HCOONa)的水解平衡常數(shù)Kh的數(shù)量級(jí)為____________。若向100ml 0.1mol.L-1的HCOONa溶液中加入100mL0.2mol.L-1的HCl溶液，則混合后溶液中所有離子濃度由大到小排序?yàn)?/span>_________。

Answer 1

【答案】球形干燥管 HCOOHCO↑＋H2O 濃硫酸與甲酸混合時(shí)放出大量的熱 c→b→e→d→f PdCl2＋CO＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl 氫氧化鈉溶液 除去CO中水蒸氣 方案不可行 無論CO與NaOH固體是否發(fā)生反應(yīng)，溶液的pH均大于7 10-11 c(Cl-)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(HCOO-)＞c(OH-)

【解析】

A裝置利用濃硫酸的脫水性制備CO，生成的CO中含有揮發(fā)出的甲酸氣體，需要利用堿石灰除去甲酸，利用排水法收集CO，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)和裝置分析解答。

Ⅰ．(1)圖B中盛裝堿石灰的儀器名稱是球形干燥管。用A圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用濃硫酸的脫水性，將甲酸與濃硫酸混合，甲酸發(fā)生分解反應(yīng)生成CO，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是HCOOHCO↑＋H2O。由于濃硫酸與甲酸混合時(shí)放出大量的熱，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需加熱也能產(chǎn)生CO。

(2)根據(jù)以上分析可知如需收集CO氣體，連接上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋?/span>a→c→b→e→d→f。

Ⅱ．(3)打開k2，由于常溫下，CO與PdCl2溶液反應(yīng)，有金屬Pd和CO2生成，則F裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為PdCl2＋CO＋H2O＝Pd↓＋CO2＋2HCl；由于F裝置中有二氧化碳和氯化氫生成，且二者都是酸性氣體，則為了使氣囊收集到純凈的CO，以便循環(huán)使用，G裝置中盛放的試劑可能是氫氧化鈉溶液。剩余的CO中還含有水蒸氣，則H裝置的作用是除去CO中水蒸氣。

(4)由于無論CO與NaOH固體是否發(fā)生反應(yīng)，溶液的pH均大于7，所以該方案不可行；

(5)25℃甲酸電離常數(shù)Ka＝1.8×10－4，則25℃甲酸鈉(HCOONa)的水解平衡常數(shù)Kh＝，其數(shù)量級(jí)為10-11。若向100mL 0.1mol·L-1的HCOONa溶液中加入100mL 0.2mol·L-1的HCl溶液，反應(yīng)后溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的甲酸、氯化鈉、氯化氫，則混合后溶液中所有離子濃度由大到小排序?yàn)?/span>c(Cl-)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(HCOO-)＞c(OH-)。