- 硫酸亚铁铵的制备
- 共1066题
（2012秋•广州校级月考）现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量纯净的氮化镁（Mg3N2）．已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg+O2
④Mg+H2O
可供选择的装置和药品如图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥；装置内所发生的反应是完全的；整套装置的末端与干燥管相连）．
回答下列问题：
（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）______，
其目的分别是（可不填满）：
选择______，目的是______；
选择______，目的是______；
选择______，目的是______；
选择______，目的是______．
（2）连接并检查实验装置的气密性．实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的空气储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号）：i→j→______．
（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？______，原因是______．
（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：______．
正确答案
解：（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气；
故答案为：B，目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；D，目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；F，目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
（2）除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能与空气中氧气反应的物质即可，除去二氧化碳用氢氧化钙溶液吸收，但要先除去二氧化碳再干燥然后除去氧气，故答案为：h→g→d→c→k→l→a→b；
（3）A没有排完空气就加热会让空气中的氧气、氮气和水与镁反应生成其他物质，
故答案为：制得的氮化镁不纯；因为A装置没有排完空气前就加热会使空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应生成其他物质；
（4）依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为 Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，
故答案为：将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，若试纸不变蓝，则不含有Mg3N2．
解析
解：（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气；
故答案为：B，目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；D，目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；F，目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
（2）除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能与空气中氧气反应的物质即可，除去二氧化碳用氢氧化钙溶液吸收，但要先除去二氧化碳再干燥然后除去氧气，故答案为：h→g→d→c→k→l→a→b；
（3）A没有排完空气就加热会让空气中的氧气、氮气和水与镁反应生成其他物质，
故答案为：制得的氮化镁不纯；因为A装置没有排完空气前就加热会使空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应生成其他物质；
（4）依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为 Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，
故答案为：将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，若试纸不变蓝，则不含有Mg3N2．
图1中的M是短周期金属元素，M的部分电离如下表：
（1）M是______（填元素符号），该金属晶体的堆积模型为______（填六方最密堆积或面心立方最密堆积）配位数为______．
（2）基态Ti3+中未成对电子数有______个，Ti的基态原子外围电子排布式为______．
（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示．化合物甲的分子式中采取sp2杂化的碳原子数为______，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为______．
（4）有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl相似，如图3所示．该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有______个，该晶体的化学式为______．
正确答案
解：（1）M是短周期金属元素，M的第三电离能剧增，处于ⅡA族，能与TiCl4反应置换出Ti，则M为Mg．Mg晶体属于六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg；六方最密堆积；12；
（2）Ti为22号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63S23p63d24s2，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Ti3+，基态Ti3+离子核外电子排布为1s22s22p63S23p63d1，3d能级1个电子为未成对电子，故答案为：1；4d25s2；
（3）化合物甲的分子中采取sp2杂化的碳原子为：苯环上的六个、羰基中的一个，共7个，采取sp3杂化的原子价层电子对数是4，乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同一周期元素中，元素电负性随着原子序数依次增加电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：O＞N＞C，故答案为：7； O＞N＞C；
（4）根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为：6×
解析
解：（1）M是短周期金属元素，M的第三电离能剧增，处于ⅡA族，能与TiCl4反应置换出Ti，则M为Mg．Mg晶体属于六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg；六方最密堆积；12；
（2）Ti为22号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63S23p63d24s2，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Ti3+，基态Ti3+离子核外电子排布为1s22s22p63S23p63d1，3d能级1个电子为未成对电子，故答案为：1；4d25s2；
（3）化合物甲的分子中采取sp2杂化的碳原子为：苯环上的六个、羰基中的一个，共7个，采取sp3杂化的原子价层电子对数是4，乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同一周期元素中，元素电负性随着原子序数依次增加电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：O＞N＞C，故答案为：7； O＞N＞C；
（4）根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为：6×
二氧化钛是钛的重要化合物，钛白（纯净的二氧化钛）是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料．从钛铁矿（主要成分FeTiO3，含Fe2O3、SiO2等杂质）制取二氧化钛，常用硫酸法，其流程如下：
（1）钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，该反应的化学方程式为______．
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间外，适宜的条件还可以选择______．
（3）浸取液与铁屑反应的离子方程式为______；X（晶体）为绿矾（FeSO4•7H2O），配制、保存该溶液时需加少量铁屑，目的是______．
（4）过滤时所需玻璃仪器为______、______和烧杯．
（5）第③步反应化学方程式______．
正确答案
解：钛铁矿（主要成分FeTiO3，含Fe2O3、SiO2等杂质）加入浓硫酸加热反应得到固体熔块，加入水水浸，得到浸取液中加入铁屑防止亚铁离子被氧化为铁离子，过滤得到X晶体为为绿矾（FeSO4•7H2O）晶体和滤液TiOSO4，加入水反应生成H2TiO3，高温煅烧得到二氧化钛．
（1）钛铁矿主要成分FeTiO3与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，结合原子守恒配平书写化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O，
故答案为：FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，适宜的条件可以选择，连续搅拌能加快水分子运动速度，升高温度，循环浸取、延长时间、熔块粉碎等，
故答案为：熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）；
（3）亚铁离子易被空气中氧气氧化为铁离子，避免亚铁离子被氧化且不引入杂质，加入铁屑可以防止亚铁离子被氧化，2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；防止Fe2+被氧化；
（4）过滤中用到的仪器有：铁架台、玻璃棒、烧杯、漏斗等，其中用到的三种玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；烧杯用来盛放液体，漏斗用于过滤，玻璃棒用来引流和搅拌，
故答案为：漏斗；玻璃棒；
（5）第③步反应是TiOSO4加入水反应生成H2TiO3和硫酸的反应 的化学方程式为：TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4，
故答案为：TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4．
解析
解：钛铁矿（主要成分FeTiO3，含Fe2O3、SiO2等杂质）加入浓硫酸加热反应得到固体熔块，加入水水浸，得到浸取液中加入铁屑防止亚铁离子被氧化为铁离子，过滤得到X晶体为为绿矾（FeSO4•7H2O）晶体和滤液TiOSO4，加入水反应生成H2TiO3，高温煅烧得到二氧化钛．
（1）钛铁矿主要成分FeTiO3与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，结合原子守恒配平书写化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O，
故答案为：FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，适宜的条件可以选择，连续搅拌能加快水分子运动速度，升高温度，循环浸取、延长时间、熔块粉碎等，
故答案为：熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）；
（3）亚铁离子易被空气中氧气氧化为铁离子，避免亚铁离子被氧化且不引入杂质，加入铁屑可以防止亚铁离子被氧化，2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；防止Fe2+被氧化；
（4）过滤中用到的仪器有：铁架台、玻璃棒、烧杯、漏斗等，其中用到的三种玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；烧杯用来盛放液体，漏斗用于过滤，玻璃棒用来引流和搅拌，
故答案为：漏斗；玻璃棒；
（5）第③步反应是TiOSO4加入水反应生成H2TiO3和硫酸的反应 的化学方程式为：TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4，
故答案为：TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4．
（2015秋•泰兴市校级月考）铁及其化合物在日常生活中应用广泛．已知Fe（NO3）3•9H2O易溶于水，微溶于硝酸，主要用作催化剂和媒染剂．工业上用细铁屑（含有少量杂质Cu）与稀硝酸反应制备，主要流程如下：
（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）______
（2）操作1加入烧碱溶液，调节pH=4，使溶液中的Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，此时溶液中的c（Fe3+）=______，能否视为Fe3+已经沉淀完全？______（是、否）．
（3）操作2是在滤渣中加入足量的硝酸，硝酸足量的目的______、______
（4）操作3包含两步，分别为：______、______
（5）制得的Fe（NO3）3•9H2O用20% HNO3洗涤，目的：______．
正确答案
解：（1）油污在碱性条件下课水解生成易溶于水的甘油、和高级脂肪酸钠，碳酸钠在溶液中水解显碱性，可以除油污，其水解的离子方程式为：CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-，
故答案为：CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-；
（2）溶液的pH=4，所以溶液中氢离子浓度为10-4 mol/L，则氢氧根离子浓度为10-10 mol/L，c（Fe3+）=
故答案为：2.6×10-9mol/L；是；
（3）操作2是在滤渣Fe（OH）3沉淀中加入足量的硝酸，硝酸和氢氧化铁反应：Fe（OH）3+3HNO3=Fe（NO）3+3H2O，硝酸铁易溶于水，在水中Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，在酸性条件下可抑制铁离子的水解，
故答案为：将Fe（OH）3完全溶解，抑制Fe3+水解；
（4）操作3包含两步得到Fe（NO3）3•9H2O，该晶体为结晶水合物，防止结晶过程结晶水散失，所以需蒸发浓缩、冷却结晶，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）Fe（NO3）3•9H2O易溶于水，微溶于硝酸，制得的Fe（NO3）3•9H2O用20%HNO3洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质，不引入新的杂质，同时能减少晶体损耗，
故答案为：洗去表面杂质，减少因溶解而造成的损失．
解析
解：（1）油污在碱性条件下课水解生成易溶于水的甘油、和高级脂肪酸钠，碳酸钠在溶液中水解显碱性，可以除油污，其水解的离子方程式为：CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-，
故答案为：CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-；
（2）溶液的pH=4，所以溶液中氢离子浓度为10-4 mol/L，则氢氧根离子浓度为10-10 mol/L，c（Fe3+）=
故答案为：2.6×10-9mol/L；是；
（3）操作2是在滤渣Fe（OH）3沉淀中加入足量的硝酸，硝酸和氢氧化铁反应：Fe（OH）3+3HNO3=Fe（NO）3+3H2O，硝酸铁易溶于水，在水中Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，在酸性条件下可抑制铁离子的水解，
故答案为：将Fe（OH）3完全溶解，抑制Fe3+水解；
（4）操作3包含两步得到Fe（NO3）3•9H2O，该晶体为结晶水合物，防止结晶过程结晶水散失，所以需蒸发浓缩、冷却结晶，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）Fe（NO3）3•9H2O易溶于水，微溶于硝酸，制得的Fe（NO3）3•9H2O用20%HNO3洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质，不引入新的杂质，同时能减少晶体损耗，
故答案为：洗去表面杂质，减少因溶解而造成的损失．
铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：
已知：
①4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2
②Na2CO3+Al2O3
根据题意回答下列问题：
（1）操作I在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是______．
A．升高温度 B．通入过量的空气 C．将原料粉碎 D．增加纯碱的用量
（2）固体X中主要含有______（填写化学式）；
（3）酸化步骤用盐酸调节溶液pH＜5，并煮沸其目的是______．（离子方程式表示）
（4）操作 iv有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、______、______、洗涤、干燥．
（5）表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7↓+2NaCl．
该反应在溶液中能发生的理由是______．（文字说明）
（6）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品，加入过量______（填写试剂）、溶解、过滤、再______（填写试剂）、…灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g．计算样品中氢氧化铝的质量分数为______（用含m、n的代数式表示）．
正确答案
解：（1）A．升高温度，可以加快反应速率，故A正确；
B．通入过量的空气，增大了氧气的量，可以加快反应速率，故B正确；
C．将原料粉碎，增大了接触面积，可以加快反应速率，故C正确；
D．纯碱是固体，不涉及浓度问题，所以改变纯碱的量，不能改变反应速率，故D错误；
故答案为：ABC；
（2）铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，加入氧气和碳酸钠，发生反应为：4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2
故答案为：Fe2O3、MgO；
（3）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，依据流程图中物质的转化和制备目的可知，结合反应平衡Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+，加入酸，氢离子浓度增大，平衡左移，作用是使CrO42-转化为Cr2O72-，
故答案为：Cr2O72-+H2O═2CrO42-+2H+；
（4）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到晶体，
故答案为：冷却结晶；过滤；
（5）依据图表物质的溶解度分析对比，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl；说明K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小），
故答案为：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小）；
（6）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是先利用氢氧化铝的两性，用氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝过滤得到滤液中通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，灼烧干燥得到氧化铝干燥固体m g，依据铝元素守恒计算，样品中氢氧化铝的质量分数=
故答案为：NaOH溶液；通入过量二氧化碳；
解析
解：（1）A．升高温度，可以加快反应速率，故A正确；
B．通入过量的空气，增大了氧气的量，可以加快反应速率，故B正确；
C．将原料粉碎，增大了接触面积，可以加快反应速率，故C正确；
D．纯碱是固体，不涉及浓度问题，所以改变纯碱的量，不能改变反应速率，故D错误；
故答案为：ABC；
（2）铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，加入氧气和碳酸钠，发生反应为：4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2
故答案为：Fe2O3、MgO；
（3）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，依据流程图中物质的转化和制备目的可知，结合反应平衡Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+，加入酸，氢离子浓度增大，平衡左移，作用是使CrO42-转化为Cr2O72-，
故答案为：Cr2O72-+H2O═2CrO42-+2H+；
（4）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到晶体，
故答案为：冷却结晶；过滤；
（5）依据图表物质的溶解度分析对比，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl；说明K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小），
故答案为：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小（或四种物质中K2Cr2O7的溶解度最小）；
（6）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是先利用氢氧化铝的两性，用氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝过滤得到滤液中通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，灼烧干燥得到氧化铝干燥固体m g，依据铝元素守恒计算，样品中氢氧化铝的质量分数=
故答案为：NaOH溶液；通入过量二氧化碳；
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