- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
1,2-二溴乙烷汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18g/mL,沸点131.4℃,熔点9.79℃,不溶于水,易溶于醇,醚、丙酮等有机溶剂.在实验中可以用如图所示装置制备1,2-二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓H2SO4的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水).填写下列空白:
(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷有关的两个化学方程式.
①______;②______.
(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞.请写出发生堵塞时b瓶中的现象______.
(3)容器c中所装的试剂是______,其作用是______.
(4)d中用冷水冷却液溴的原因是______,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是______.
正确答案
解:(1)实验室中用乙醇和浓硫酸加热来制取乙烯,然后用乙烯和溴单质的加成反应来制得1,2-二溴乙烷,发生反应的化学方程式为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O,CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br,
故答案为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O;CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br;
(2)试管d发生堵塞时,b中压强不断增大,会导致b中水面下降,玻璃管中的水柱上升,甚至溢出,
故答案为:b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出;
(3)a中浓硫酸具有强氧化性,将乙醇氧化成二氧化碳,自身被还原成二氧化硫,CH3CH2OH+4H2SO4(浓)4SO2↑+CO2↑+7H2O+C,二氧化碳、二氧化硫能和氢氧化钠溶液反应而被吸收,反应为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O,所以容器c中所装的试剂是NaOH溶液,除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质,以防止其杂质与溴反应,
故答案为:NaOH溶液;除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质,以防止其杂质与溴反应;
(4)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,过度冷却会使其凝固而使气路堵塞,
故答案为:避免溴大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点低,过度冷却会凝固而堵塞导管.
解析
解:(1)实验室中用乙醇和浓硫酸加热来制取乙烯,然后用乙烯和溴单质的加成反应来制得1,2-二溴乙烷,发生反应的化学方程式为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O,CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br,
故答案为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O;CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br;
(2)试管d发生堵塞时,b中压强不断增大,会导致b中水面下降,玻璃管中的水柱上升,甚至溢出,
故答案为:b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出;
(3)a中浓硫酸具有强氧化性,将乙醇氧化成二氧化碳,自身被还原成二氧化硫,CH3CH2OH+4H2SO4(浓)4SO2↑+CO2↑+7H2O+C,二氧化碳、二氧化硫能和氢氧化钠溶液反应而被吸收,反应为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O,所以容器c中所装的试剂是NaOH溶液,除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质,以防止其杂质与溴反应,
故答案为:NaOH溶液;除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质,以防止其杂质与溴反应;
(4)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,但1,2-二溴乙烷的凝固点9℃较低,不能过度冷却,过度冷却会使其凝固而使气路堵塞,
故答案为:避免溴大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的熔点低,过度冷却会凝固而堵塞导管.
(2015秋•福安市校级期中)高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂,具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭等作用,高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景.其制备路线如下:
试回答下列问题:
(1)高铁酸钾中铁的化合价为______.
(2)高铁酸钾有杀菌作用,是因为其具有______
a.强还原性 b.强氧化性 c.吸附性 d.强碱性
(3)从上述流程图中可以看出,在强碱中,K2FeO4的溶解度______Na2FeO4(填“>”“<”或”“=”)
(4)操作②与操作③相同,该操作名称是:______.
(5)反应器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应生成Na2FeO4的离子方程式为______.
(6)从下图可以看出,次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响,当高铁酸钾产率最高时,NaClO的物质的量浓度约为______.(计算结果保留一位小数)
正确答案
解:由流程可知,NaOH和NaClO的混合液中加入Fe(NO3)3溶液发生反应生成Na2FeO4,为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4,慢慢滴加KOH饱和溶液后,氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成K2FeO4和NaOH,化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH,因K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度,则析出K2FeO4,操作①为过滤,K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可;
(1)K2FeO4中K元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价,根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定铁元素化合价为+6价,故答案为:+6;
(2)高铁酸钾Fe元素呈现最高价态,最高价态的元素能得电子而具有强氧化性,所以高铁酸钾具有强氧化性,故答案为:b;
(3)在复分解反应中,溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质,高铁酸钠能转化为高铁酸钾,所以K2FeO4的溶解度<Na2FeO4,故答案为:<;
(4)分离固体和溶液采用过滤方法,这两个操作是分离固体和溶液,应该采用过滤方法,故答案为:过滤;
(5)反应器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应生成Na2FeO4、Cl-,离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(6)根据图知,当NaClO浓度为270g/L时高铁酸钾的产率最高,1L溶液中m(NaClO)=270g,n(NaClO)==3.6mol,c(NaClO)=
=
=3.6mol/L,
故答案为:3.6mol/L.
解析
解:由流程可知,NaOH和NaClO的混合液中加入Fe(NO3)3溶液发生反应生成Na2FeO4,为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4,慢慢滴加KOH饱和溶液后,氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成K2FeO4和NaOH,化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH,因K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度,则析出K2FeO4,操作①为过滤,K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可;
(1)K2FeO4中K元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价,根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定铁元素化合价为+6价,故答案为:+6;
(2)高铁酸钾Fe元素呈现最高价态,最高价态的元素能得电子而具有强氧化性,所以高铁酸钾具有强氧化性,故答案为:b;
(3)在复分解反应中,溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质,高铁酸钠能转化为高铁酸钾,所以K2FeO4的溶解度<Na2FeO4,故答案为:<;
(4)分离固体和溶液采用过滤方法,这两个操作是分离固体和溶液,应该采用过滤方法,故答案为:过滤;
(5)反应器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应生成Na2FeO4、Cl-,离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(6)根据图知,当NaClO浓度为270g/L时高铁酸钾的产率最高,1L溶液中m(NaClO)=270g,n(NaClO)==3.6mol,c(NaClO)=
=
=3.6mol/L,
故答案为:3.6mol/L.
高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂.以下是工业上用软锰矿(主要成份MnO2)制备高锰酸钾的流程图.
(1)软锰矿粉碎的目的______.软锰矿、KOH混合物在空气加热熔融反应生成K2MnO4的化学方程式为:
______.
(2)以上生产流程中可循环利用的物质是Ca(OH)2、CO2、______、______.工业上用上述原理生产KMnO4方法产率较低,较好的制备方法是电解法.用Pt作阳极,Fe作阴极,电解K2MnO4溶液,阳极的电极反应式为______.
(3)KMnO4是一种较稳定的化合物,但日光对KMnO4溶液的分解有催化作用,生成MnO2、KOH和O2.而 MnO2也是该分解反应的一种催化剂,请你设计一个实验方案,验证MnO2对该分解反应具有催化性.简述实验操作、现象及相关结论:______.
正确答案
解:(1)将大量矿石尽可能粉碎会增大反应物的接触面积,反应速度加快;由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,根据元素守恒还应生成水.反应中锰元素由+4价升高为+6价,总升高2价,氧元素由0价降低为-2价,总共降低4价,化合价升降最小公倍数为4,所以MnO2系数2,O2系数为1,根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2,根据钾元素守恒确定KOH系数为4,根据氢元素守恒确定H2O系数为2,所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O,
故答案为:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应物反应完全;2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
(2)制备中利用的原料,在转化过程中又生成的可以循环利用.由转化关系图知,除石灰、二氧化碳外,K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4生成的MnO2及最后由母液加入石灰生成的KOH,会在MnO2、KOH的熔融制备K2MnO4中被循环利用,用Pt作阳极,Fe作阴极,电解K2MnO4溶液,阳极上发生失电子的氧化反应MnO42--e -=MnO4-;
故答案为:KOH;MnO2;MnO42--e -=MnO4-;
(3)日光对KMnO4溶液的分解有催化作用,生成MnO2、KOH和O2,MnO2也是该分解反应的一种催化剂,为验证二氧化锰的催化剂作用,可以取两份等体积、等浓度的KMnO4溶液,在同样条件下,只在其中一份中加入少量MnO2,另一份不加二氧化锰,通过观察溶液紫红色褪去的快慢,来确定实验结论,
故答案为:取两份等体积、等浓度的KMnO4溶液,在同样条件下,只在其中一份中加入少量MnO2,观察溶液紫红色褪去的快慢.
解析
解:(1)将大量矿石尽可能粉碎会增大反应物的接触面积,反应速度加快;由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,根据元素守恒还应生成水.反应中锰元素由+4价升高为+6价,总升高2价,氧元素由0价降低为-2价,总共降低4价,化合价升降最小公倍数为4,所以MnO2系数2,O2系数为1,根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2,根据钾元素守恒确定KOH系数为4,根据氢元素守恒确定H2O系数为2,所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O,
故答案为:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应物反应完全;2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
(2)制备中利用的原料,在转化过程中又生成的可以循环利用.由转化关系图知,除石灰、二氧化碳外,K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4生成的MnO2及最后由母液加入石灰生成的KOH,会在MnO2、KOH的熔融制备K2MnO4中被循环利用,用Pt作阳极,Fe作阴极,电解K2MnO4溶液,阳极上发生失电子的氧化反应MnO42--e -=MnO4-;
故答案为:KOH;MnO2;MnO42--e -=MnO4-;
(3)日光对KMnO4溶液的分解有催化作用,生成MnO2、KOH和O2,MnO2也是该分解反应的一种催化剂,为验证二氧化锰的催化剂作用,可以取两份等体积、等浓度的KMnO4溶液,在同样条件下,只在其中一份中加入少量MnO2,另一份不加二氧化锰,通过观察溶液紫红色褪去的快慢,来确定实验结论,
故答案为:取两份等体积、等浓度的KMnO4溶液,在同样条件下,只在其中一份中加入少量MnO2,观察溶液紫红色褪去的快慢.
硫酸铁铵[aFe2(SO4)3•b(NH4)2SO4•cH2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等.某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料,设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵.
请回答下列问题:
(1)硫酸亚铁溶液加H2SO4酸化的主要目的是______.
(2)下列物质中最适合的氧化剂B是______.
a.NaClO b.H2O2 c.KMnO4 d.K2Cr2O7
(3)操作甲、乙的名称分别是:甲______,乙______.
(4)上述流程中,氧化之后和加热蒸发之前,需取少量检验Fe2+是否已全部被氧化,能否用酸性的KMnO4溶液?______(填“能”或“不能”)理由是:______.(可用文字或方程式说明)
(5)检验硫酸铁铵中NH4+的方法是______.
(6)称取14.00g样品,将其溶于水配制成100mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14g沉淀;向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液,恰好完全反应.则该硫酸铁铵的化学式为______.
正确答案
解:原料中加入硫酸酸化,可生成硫酸钙沉淀,减压过滤后加入过氧化氢氧化可生成硫酸铁,加入硫酸铵,在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵,
(1)加入硫酸,可增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀,生成CaSO4,同时抑制Fe2+水解,
故答案为:增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀或抑制Fe2+水解;
(2)为避免引入新杂质,应加入过氧化氢为氧化剂,还原产物是水,故答案为:b;
(3)在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵,温度不能过高,防止分解,
故答案为:冷却结晶;常温晾晒;
(4)酸性高锰酸钾溶液氧化性很强,可以氧化二价铁和双氧水,故答案为:不能,因为过氧化氢和二价铁离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色;
(5)检验NH4+的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体,该气体是氨气,从而证明原溶液中一定含有NH4+,
故答案为:在试管中加入少量样品和NaOH固体加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,看到试纸变成蓝色;
(6)称取14.00g样品,将其溶于水配置成100mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14g沉淀,应为Fe(OH)3,
n(Fe(OH)3)==0.02mol,
向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液,恰好完全反应,则n(SO42-)=0.05mol,
所以14.00g样品中含有Fe2(SO4)30.02mol,n(SO42-)为0.1mol,则(NH4)2SO4为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol,
则m(H2O)=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g,
n(H2O)==0.04mol,
n(Fe2(SO4)3):n((NH4)2SO4):n(H2O)=0.02:0.04:0.04=1:2:2,
所以化学式为Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O,
故答案为:Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O.
解析
解:原料中加入硫酸酸化,可生成硫酸钙沉淀,减压过滤后加入过氧化氢氧化可生成硫酸铁,加入硫酸铵,在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵,
(1)加入硫酸,可增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀,生成CaSO4,同时抑制Fe2+水解,
故答案为:增大溶液中SO42-浓度,将Ca2+转化为沉淀或抑制Fe2+水解;
(2)为避免引入新杂质,应加入过氧化氢为氧化剂,还原产物是水,故答案为:b;
(3)在80℃下反应可生成硫酸铁铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵,温度不能过高,防止分解,
故答案为:冷却结晶;常温晾晒;
(4)酸性高锰酸钾溶液氧化性很强,可以氧化二价铁和双氧水,故答案为:不能,因为过氧化氢和二价铁离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色;
(5)检验NH4+的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体,该气体是氨气,从而证明原溶液中一定含有NH4+,
故答案为:在试管中加入少量样品和NaOH固体加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,看到试纸变成蓝色;
(6)称取14.00g样品,将其溶于水配置成100mL溶液,分成两等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,过滤洗涤得到2.14g沉淀,应为Fe(OH)3,
n(Fe(OH)3)==0.02mol,
向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液,恰好完全反应,则n(SO42-)=0.05mol,
所以14.00g样品中含有Fe2(SO4)30.02mol,n(SO42-)为0.1mol,则(NH4)2SO4为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol,
则m(H2O)=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g,
n(H2O)==0.04mol,
n(Fe2(SO4)3):n((NH4)2SO4):n(H2O)=0.02:0.04:0.04=1:2:2,
所以化学式为Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O,
故答案为:Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O.
实验室制备氨基甲酸铵(NH2COONH4)的反应如下:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)△H<0,该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵,若有水存在氨基甲酸铵则发生水解.某学习小组设计如图1装置制取氨基甲酸铵,实验步骤如图:
步骤1:检查装置的气密性.
步骤2:在相应仪器中装入药品,其中在三颈烧瓶中加入足量的氢氧化钠固体,恒压滴液漏斗中装入浓氨水.
步骤3:滴加浓氨水并搅拌,调节反应速率,在反应器中得到产品.
请回答问题:
(1)和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗的优点是______;干燥管中盛放的药品是______.
(2)该实验利用干冰升华产生CO2气体的优点有______.
(3)装置C中CCl4的作用是______.
(4)已知:NH2COONH4+2H2O⇌NH4HCO3+NH3•H2O.该小组用制取的产品配成三份不同浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间变化趋势如图2所示.
①15℃反应到12min时,氨基甲酸铵的转化率为______.
②根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大______.
正确答案
解:(1)和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下,所以将普通分液漏斗改为恒压滴液漏斗;
由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的,以防止副反应的发生,因此生成的氨气必须进行干燥,因为氨气是碱性气体,所以干燥氨气应该用氧化钙或碱石灰,
故答案为:恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下;氧化钙或碱石灰;
(2)碳酸盐和酸反应制CO2,则生成的CO2必须进行净化和干燥处理,而直接利用干冰制备CO2,不需要干燥;又因为该反应是放热反应,提供低温环境,可以提高转化率,
故答案为:干冰升华吸收热量,提供低温环境使氨基甲酸铵的合成反应向正反应方向移动,提高了反应产率;
(3)装置C中稀硫酸用于吸收反应剩余的氨气,氨基甲酸铵容易水解,通过四氯化碳的稀硫酸混合液可防止空气中水蒸气加入反应器,
故答案为:吸收氨气,防止水蒸气进入反应器使产品水解;
(4)①15℃反应到12min时,氨基甲酸铵的物质的量为2.15mol,反应开始时氨基甲酸铵的物质的量为2.4mol,则氨基甲酸铵的转化率为:×100%≈10.4%,
故答案为:10.4%;
②根据图中信息,25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小,但0~6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大,说明25.0℃时反应物氨基甲酸铵的平均速率比15.0℃时的平均速率大,由此可以推断氨基甲酸铵水解反应速率随温度升高而增大,
故答案为:25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小,但0~6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大.
解析
解:(1)和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下,所以将普通分液漏斗改为恒压滴液漏斗;
由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的,以防止副反应的发生,因此生成的氨气必须进行干燥,因为氨气是碱性气体,所以干燥氨气应该用氧化钙或碱石灰,
故答案为:恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下;氧化钙或碱石灰;
(2)碳酸盐和酸反应制CO2,则生成的CO2必须进行净化和干燥处理,而直接利用干冰制备CO2,不需要干燥;又因为该反应是放热反应,提供低温环境,可以提高转化率,
故答案为:干冰升华吸收热量,提供低温环境使氨基甲酸铵的合成反应向正反应方向移动,提高了反应产率;
(3)装置C中稀硫酸用于吸收反应剩余的氨气,氨基甲酸铵容易水解,通过四氯化碳的稀硫酸混合液可防止空气中水蒸气加入反应器,
故答案为:吸收氨气,防止水蒸气进入反应器使产品水解;
(4)①15℃反应到12min时,氨基甲酸铵的物质的量为2.15mol,反应开始时氨基甲酸铵的物质的量为2.4mol,则氨基甲酸铵的转化率为:×100%≈10.4%,
故答案为:10.4%;
②根据图中信息,25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小,但0~6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大,说明25.0℃时反应物氨基甲酸铵的平均速率比15.0℃时的平均速率大,由此可以推断氨基甲酸铵水解反应速率随温度升高而增大,
故答案为:25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小,但0~6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大.
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