- 气体的检验
- 共1690题
苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸，反应原理：
实验方法：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．
已知：苯甲酸相对分子质量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点．
（1）操作Ⅰ为______，操作Ⅱ为______．
（2）无色液体A是______，定性检验A的试剂是______．
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，该同学检验该白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，则进一步提纯白色固体B应采用的方法是______．
（4）白色固体B产品的纯度测定：称取1.220g产品溶解在甲醇中配成100mL溶液，移取25.00mL溶液，滴定消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol，该产品中苯甲酸质量分数为______（保留两位有效数字）．
正确答案
解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机相和水相，有机相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有机相中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水相盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）分离互不相溶的液体采用分液方法，根据流程图中，水相和有机相不互溶，所以可以采用分液方法分离，有机相中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，故答案为：分液；蒸馏；
（2）通过以上分析知，A是甲苯，甲苯中有甲基，所以能被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸而使酸性高锰酸钾溶液褪色，则可以用酸性高锰酸钾溶液检验甲苯，故答案为：甲苯；酸性KMnO4溶液；
（3）苯甲酸和KCl都易溶于水，所以可以采用重结晶的方法分离，故答案为：重结晶法；
（4）设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量=0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol 1mol
0.025xmol 2.40×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：2.40×10-3mol
x=
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，
其质量分数=
故答案为：96%．
解析
解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机相和水相，有机相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有机相中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水相盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）分离互不相溶的液体采用分液方法，根据流程图中，水相和有机相不互溶，所以可以采用分液方法分离，有机相中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，故答案为：分液；蒸馏；
（2）通过以上分析知，A是甲苯，甲苯中有甲基，所以能被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸而使酸性高锰酸钾溶液褪色，则可以用酸性高锰酸钾溶液检验甲苯，故答案为：甲苯；酸性KMnO4溶液；
（3）苯甲酸和KCl都易溶于水，所以可以采用重结晶的方法分离，故答案为：重结晶法；
（4）设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量=0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol 1mol
0.025xmol 2.40×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：2.40×10-3mol
x=
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，
其质量分数=
故答案为：96%．
武穴市拥有较丰富的大理石矿产资源，但原生矿的纯度较低．武穴大理石含有的杂质主要是Fe2O3、Al2O3、SiO2．以下是某化学兴趣小组设计的制取纯净CaCO3粉末的实验步骤（假设每步反应均完全进行），请回答下列问题：
（1）写出武穴大理石与硝酸反应的离子方程式（任写一个）______．
（2）固体残渣A的化学式为______．
（3）试剂B的作用是使滤液A中的Fe3+、Al3+尽可能沉淀完全，则试剂B可以是______．
A．NaOH溶液 B．稀氨水 C．NaHCO3溶液 D．Na2CO3溶液
（4）检验滤液B中是否含有Fe3+的方法是______．
（5）滤液C的主要溶质的化学式为______．
正确答案
解：武穴大理石用足量的硝酸溶解，发生反应为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，过滤除去固体残渣A为二氧化硅，则滤液A含有钙离子、铁离子、铝离子，加入足量的试剂B即成弱碱性使铁离子、铝离子以氢氧化铁、氢氧化铝沉淀而除去，再加入适量的碳酸铵与溶液中的硝酸钙反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤得到碳酸钙；
（1）根据以上分析，武穴大理石用足量的硝酸溶解，发生反应为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，故答案为：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑或Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O或Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
（2）根据以上分析，固体残渣A的化学式为SiO2；故答案为：SiO2；
（3）试剂B的作用是使滤液A中的Fe3+、Al3+尽可能沉淀完全，根据氢氧化铝会继续与强碱反应，所以试剂B呈弱碱性，但不能使钙离子也沉淀所以不选碳酸盐，故选：BC；
（4）检验滤液B中是否含有Fe3+的方法是取少量滤液B，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则含有Fe3+，否则不含有Fe3+；故答案为：取少量滤液B，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则含有Fe3+，否则不含有Fe3+；
（5）根据以上分析，滤液C的主要溶质的化学式为NH4NO3，故答案为：NH4NO3；
解析
解：武穴大理石用足量的硝酸溶解，发生反应为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，过滤除去固体残渣A为二氧化硅，则滤液A含有钙离子、铁离子、铝离子，加入足量的试剂B即成弱碱性使铁离子、铝离子以氢氧化铁、氢氧化铝沉淀而除去，再加入适量的碳酸铵与溶液中的硝酸钙反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤得到碳酸钙；
（1）根据以上分析，武穴大理石用足量的硝酸溶解，发生反应为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，故答案为：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑或Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O或Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
（2）根据以上分析，固体残渣A的化学式为SiO2；故答案为：SiO2；
（3）试剂B的作用是使滤液A中的Fe3+、Al3+尽可能沉淀完全，根据氢氧化铝会继续与强碱反应，所以试剂B呈弱碱性，但不能使钙离子也沉淀所以不选碳酸盐，故选：BC；
（4）检验滤液B中是否含有Fe3+的方法是取少量滤液B，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则含有Fe3+，否则不含有Fe3+；故答案为：取少量滤液B，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则含有Fe3+，否则不含有Fe3+；
（5）根据以上分析，滤液C的主要溶质的化学式为NH4NO3，故答案为：NH4NO3；
Ⅰ．为了除去KCl溶液中少量的Mg2+、SO
（1）上述试剂中，B是______，C是______．
（2）操作Ⅱ的名称是______．
（3）加过量A时发生有关反应的离子方程式为______、______．______
Ⅱ．一份无色稀溶液中可能含有Na+、Fe3+、H+、Mg2+、CO
①用石蕊试纸测溶液的酸碱性，试纸显蓝色；
②取2毫升溶液，先加足量稀硝酸酸化，有气体产生，再加氯化钡溶液进行检验，没有明显现象；
（1）原溶液中一定存在的离子是______，一定不存在的离子是______．
（2）经过上述操作后，还不能肯定是否存在的离子是______．请你设计一个简单的实验方案来判断是否存在这种离子．______．
正确答案
解：Ⅰ．除去KCl溶液中少量的Mg2+、SO
（1）氢氧化钡可以将少量的Mg2+、SO
（2）物质的溶液获得晶体的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶；
（3）氢氧化钡可以将少量的Mg2+、SO
故答案为：Mg2++2OHˉ=Mg（OH）2↓；Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓；
Ⅱ．①用石蕊试液检测该溶液，溶液显蓝色，说明溶液呈碱性，与OH-离子反应的离子不能共存，所以一定不含有Fe3+、H+、Mg2+、HCO
②取2毫升溶液，先加足量稀硝酸酸化，有气体产生，则含有CO
综合①②一定含有OH-和CO32-，根据溶液呈电中性所以溶液中含一定含Na+；一定不含有Fe3+、H+、Mg2+、HCO
（1）根据以上分析，一定存在的离子是Na+，CO32ˉ，OHˉ，一定不存在的离子是Fe3+，H+，Mg2+，HCO3ˉ，故答案为：Na+，CO32ˉ，OHˉ；Fe3+，H+，Mg2+，HCO3ˉ；
（2）根据以上分析，还不能肯定是否存在的离子是Clˉ；取少量原溶液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加少量AgNO3，若有白色沉淀产生，则有Clˉ，否则没有；故答案为：Clˉ；取少量原溶液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加少量AgNO3，若有白色沉淀产生，则有Clˉ，否则没有．
解析
解：Ⅰ．除去KCl溶液中少量的Mg2+、SO
（1）氢氧化钡可以将少量的Mg2+、SO
（2）物质的溶液获得晶体的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶；
（3）氢氧化钡可以将少量的Mg2+、SO
故答案为：Mg2++2OHˉ=Mg（OH）2↓；Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓；
Ⅱ．①用石蕊试液检测该溶液，溶液显蓝色，说明溶液呈碱性，与OH-离子反应的离子不能共存，所以一定不含有Fe3+、H+、Mg2+、HCO
②取2毫升溶液，先加足量稀硝酸酸化，有气体产生，则含有CO
综合①②一定含有OH-和CO32-，根据溶液呈电中性所以溶液中含一定含Na+；一定不含有Fe3+、H+、Mg2+、HCO
（1）根据以上分析，一定存在的离子是Na+，CO32ˉ，OHˉ，一定不存在的离子是Fe3+，H+，Mg2+，HCO3ˉ，故答案为：Na+，CO32ˉ，OHˉ；Fe3+，H+，Mg2+，HCO3ˉ；
（2）根据以上分析，还不能肯定是否存在的离子是Clˉ；取少量原溶液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加少量AgNO3，若有白色沉淀产生，则有Clˉ，否则没有；故答案为：Clˉ；取少量原溶液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加少量AgNO3，若有白色沉淀产生，则有Clˉ，否则没有．
氯化铁是一种重要的化学试剂和化工原料，工业上以黄铁矿（主要成分为FeS2）为原料在制备硫酸的同时，利用其煅烧后炉渣的主要成分Fe2O3可制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O），其工艺流程如下（杂质不参与反应）：
回答下列问题：
（1）高温煅烧时，黄铁矿要粉碎成细小的颗粒，其目的是______．
（2）黄铁矿高温煅烧时发生反应的化学方程式______．
（3）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是______、______．
（4）系列操作包括：蒸发浓缩、______、______、洗涤等．蒸发与过滤时玻璃棒的作用分别是：______、______．
（5）取a g黄铁矿，按上述流程制得FeCl3•6H2O晶体，将该晶体溶于水，再将所得溶液蒸干、灼烧，得到b g固体产物（整个过程中的损耗忽略不计），黄铁矿的纯度为______ （用含a、b的表达式表示）．
正确答案
解：由以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体的流程可知，在焙烧时FeS2与氧气反应生成四氧化三铁和二氧化硫，然后四氧化三铁溶于盐酸生成氯化铁，过滤后滤液中加氧化剂氯气（或氯水等），除去混有的亚铁离子，最后结晶制备晶体，
（1）高温煅烧时，黄铁矿要粉碎成细小的颗粒，这样可以增大黄铁矿与空气的接触面积，提高反应速率，故答案为：增大与空气的接触面积，提高反应速率；
（2）根据黄铁矿高温煅烧时的炉渣是氧化铁，推知氧化产物是二氧化硫，发生反应的化学方程式为：4FeS2+11O2
（3）炉渣氧化铁用盐酸溶解后，得到的是氯化铁，其中的铁离子易水解，后续过程中均需保持盐酸过量，这样既可以使Fe2O3完全溶于酸还可以防止FeCl3水解，
故答案为：使Fe2O3完全溶于酸；防止FeCl3水解；
（4）从溶液获得溶质的晶体的方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等，在蒸发时玻璃棒的作用是搅拌，过滤时玻璃棒的作用是引流，
故答案为：冷却结晶；过滤；搅拌；引流；
（5）取a g黄铁矿，按上述流程制得FeCl3•6H2O晶体，将该晶体溶于水，再将所得溶液蒸干、灼烧，得到bg固体产物是氧化铁（Fe2O3），其中铁元素的物质的量是
解析
解：由以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体的流程可知，在焙烧时FeS2与氧气反应生成四氧化三铁和二氧化硫，然后四氧化三铁溶于盐酸生成氯化铁，过滤后滤液中加氧化剂氯气（或氯水等），除去混有的亚铁离子，最后结晶制备晶体，
（1）高温煅烧时，黄铁矿要粉碎成细小的颗粒，这样可以增大黄铁矿与空气的接触面积，提高反应速率，故答案为：增大与空气的接触面积，提高反应速率；
（2）根据黄铁矿高温煅烧时的炉渣是氧化铁，推知氧化产物是二氧化硫，发生反应的化学方程式为：4FeS2+11O2
（3）炉渣氧化铁用盐酸溶解后，得到的是氯化铁，其中的铁离子易水解，后续过程中均需保持盐酸过量，这样既可以使Fe2O3完全溶于酸还可以防止FeCl3水解，
故答案为：使Fe2O3完全溶于酸；防止FeCl3水解；
（4）从溶液获得溶质的晶体的方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等，在蒸发时玻璃棒的作用是搅拌，过滤时玻璃棒的作用是引流，
故答案为：冷却结晶；过滤；搅拌；引流；
（5）取a g黄铁矿，按上述流程制得FeCl3•6H2O晶体，将该晶体溶于水，再将所得溶液蒸干、灼烧，得到bg固体产物是氧化铁（Fe2O3），其中铁元素的物质的量是
某工厂利用富含镍（Ni）的电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）制备NiSO4•6H2O．其生产流程如图所示：
（1）步骤①中加入H2SO4后，需充分搅拌的目的是______．
（2）步骤③中，在酸性条件下，H2O2使Fe2+转化为Fe3+的离子方程式为______．
（3）已知：ⅰ．Ksp[Fe（OH）3]≈1.0×10-38、Ksp[Cr（OH）3]≈1.0×10-32；ⅱ．溶液中离子浓度小于10-5 mol•L-1时，可视为沉淀完全．25℃时，若沉淀E为Fe（OH）3和Cr（OH）3，步骤④中，应控制溶液的pH不小于______．
（4）溶液C中溶质的主要成分是______．
正确答案
解：由含镍（Ni）的电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）经过步骤①溶于稀硫酸，步骤②与适量的硫化钠反应后得到沉淀D（CuS、ZnS），则溶液A中含有二价铁、三价铬、二价镍离子，步骤③用适量的双氧水将二价铁离子氧化成三价铁，步骤④再加适量的氢氧化钠通过调节PH值沉淀三价铁和三价铬离子，则溶液B中主要含有二价镍离子，步骤⑤加入碳酸钠与二价镍离子结合成碳酸镍，最终再进一步转化成NiSO4•6H2O．
（1）搅拌的目的是提高废渣的溶解速率和溶解程度，故答案为：提高废渣的溶解速率和溶解程度；
（2）双氧水有强氧化性，二价铁离子有还原性，所以双氧水和二价铁离子能发生氧化还原反应生成铁离子和水，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）Ksp[Fe（OH）3]=2.5×10-39，c（OH-）=
[Cr（OH）3]=6.3×10-31，c（OH-）=
所以溶液中的PH控制在5.6，故答案为：5.6；
（4）电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）和硫酸反应生成硫酸盐，加入硫化钠溶液后，溶液中含有硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸铬等，向溶液中双氧水和氢氧化钠溶液后，溶液中含有硫酸镍、硫酸钠，向溶液中加碳酸钠溶液后，所以溶液中的溶质是硫酸钠，
故答案为：Na2SO4．
解析
解：由含镍（Ni）的电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）经过步骤①溶于稀硫酸，步骤②与适量的硫化钠反应后得到沉淀D（CuS、ZnS），则溶液A中含有二价铁、三价铬、二价镍离子，步骤③用适量的双氧水将二价铁离子氧化成三价铁，步骤④再加适量的氢氧化钠通过调节PH值沉淀三价铁和三价铬离子，则溶液B中主要含有二价镍离子，步骤⑤加入碳酸钠与二价镍离子结合成碳酸镍，最终再进一步转化成NiSO4•6H2O．
（1）搅拌的目的是提高废渣的溶解速率和溶解程度，故答案为：提高废渣的溶解速率和溶解程度；
（2）双氧水有强氧化性，二价铁离子有还原性，所以双氧水和二价铁离子能发生氧化还原反应生成铁离子和水，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）Ksp[Fe（OH）3]=2.5×10-39，c（OH-）=
[Cr（OH）3]=6.3×10-31，c（OH-）=
所以溶液中的PH控制在5.6，故答案为：5.6；
（4）电镀废渣（含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）和硫酸反应生成硫酸盐，加入硫化钠溶液后，溶液中含有硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸铬等，向溶液中双氧水和氢氧化钠溶液后，溶液中含有硫酸镍、硫酸钠，向溶液中加碳酸钠溶液后，所以溶液中的溶质是硫酸钠，
故答案为：Na2SO4．
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