- 气体的检验
- 共1690题
某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2+和少量Na+．为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜．请根据下列流程图，完成回收硫酸亚铁和铜的实验方案．
（1）操作a的名称为______，所需要的玻璃仪器为______．
（2）固体E的成分为______，加入的试剂④为______，发生的化学方程式为______．
（3）加入试剂①的目的是______．
（4）从溶液D和溶液G中得到FeSO4.7H2O晶体的操作为______、冷却结晶、______、洗涤、干燥．
（5）为验证溶液C中含有SO42-：取少量的溶液C于试管中，先加入______再加入______，若观察到有白色沉淀，则说明溶液C中含有SO42-．
正确答案
解：实验方案为：1、加过量碱，过滤出Cu（OH）2，Fe（OH）2沉淀，滤液是Na2SO4、NaOH溶液；
2、在Cu（OH）2，Fe（OH）2中加过量稀H2SO4，溶液C的成分为CuSO4，FeSO4、H2SO4；
3、加过量铁，过滤出Fe、Cu，滤液D是FeSO4；
4、加过量稀H2SO4，过滤出Cu，实现了回收金属铜，滤液是FeSO4、H2SO4
5、最后溶液合一块，进行蒸发，浓缩，冷却结晶，过滤，就得到FeSO4•7H2O，回收硫酸亚铁．
（1）经过②后，分离出液体和固体，故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）溶液C的成分为CuSO4，FeSO4、H2SO4，加过量铁，过滤出Fe、Cu，溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁，所以固体E就是Fe、Cu，所以固体F就是铜，过量的铁是为了将CuSO4中的铜全部置换出来，加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁，实现了回收金属铜，将推出的各种物质代入验证即可，
故答案为：Fe和Cu；稀硫酸；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
（3）为了实现Na+的溶液分离，可将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀，故答案为：将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀，便于与含有Na+的溶液分离．
（4）蒸发是从溶液中获得晶体常采用的方法，产生沉淀后通过过滤实现分离，故答案为：蒸发浓缩；过滤；
（5）先加入足量稀盐酸再加入少量BaCl2溶液，若观察到有白色沉淀，则说明溶液⑧中含有SO42-，故答案为：足量稀盐酸；少量BaCl2溶液．
解析
解：实验方案为：1、加过量碱，过滤出Cu（OH）2，Fe（OH）2沉淀，滤液是Na2SO4、NaOH溶液；
2、在Cu（OH）2，Fe（OH）2中加过量稀H2SO4，溶液C的成分为CuSO4，FeSO4、H2SO4；
3、加过量铁，过滤出Fe、Cu，滤液D是FeSO4；
4、加过量稀H2SO4，过滤出Cu，实现了回收金属铜，滤液是FeSO4、H2SO4
5、最后溶液合一块，进行蒸发，浓缩，冷却结晶，过滤，就得到FeSO4•7H2O，回收硫酸亚铁．
（1）经过②后，分离出液体和固体，故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）溶液C的成分为CuSO4，FeSO4、H2SO4，加过量铁，过滤出Fe、Cu，溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁，所以固体E就是Fe、Cu，所以固体F就是铜，过量的铁是为了将CuSO4中的铜全部置换出来，加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁，实现了回收金属铜，将推出的各种物质代入验证即可，
故答案为：Fe和Cu；稀硫酸；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
（3）为了实现Na+的溶液分离，可将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀，故答案为：将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀，便于与含有Na+的溶液分离．
（4）蒸发是从溶液中获得晶体常采用的方法，产生沉淀后通过过滤实现分离，故答案为：蒸发浓缩；过滤；
（5）先加入足量稀盐酸再加入少量BaCl2溶液，若观察到有白色沉淀，则说明溶液⑧中含有SO42-，故答案为：足量稀盐酸；少量BaCl2溶液．
处理含苯酚的工业废水的方案如图所示：
（1）设备①中进行的是______操作（填操作名称），实验室里这一步操作所用的主要玻璃仪器是______．
（2）由设备②进入设备③的物质A是______，由设备③进入设备④的物质B是______．
（3）在设备③中发生反应的化学方程式为______．
（4）上图中，能循环使用的物质是C6H6、CaO、______、______．
正确答案
解：苯酚的工业废水的处理流程原理：工业废水与苯进入设备Ⅰ，苯酚溶解于苯中，得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水，将苯酚从工业废水里提取出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，苯酚和氢氧化钠反应得到苯酚钠溶液，向苯酚钠中通入二氧化碳可以得到苯酚和碳酸氢钠，所以A是氢氧化钠，B是碳酸氢钠，碳酸氢钠和氧化钙的水溶液即氢氧化钙之间反应得到碳酸钙，碳酸钙沉淀高温分解为氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙可以循环使用．
（1）工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水，说明在设备Ⅰ中进行的是萃取，利用苯与苯酚相似的结构互溶与与水不溶，将苯酚从工业废水里提取出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，上层的苯酚、苯混合液进入设备Ⅱ；萃取、分液必须用到的仪器名称叫分液漏斗，
故答案为：萃取、分液；分液漏斗；
（2）盛有苯酚、苯溶液的设备②中注入氢氧化钠溶液，此时，具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生反应，生成苯酚钠和水，由设备②进入设备Ⅲ的物质A是C6H5ONa，在设备Ⅱ中的液体分为两层，上层是苯层，下层是苯酚钠的水溶液，上层的苯通过管道送回设备①中继续萃取工业废水中的苯酚，循环使用，下层的苯酚钠溶液进入设备③，在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中，通入过量的二氧化碳气，发生化学反应，生成苯酚和碳酸氢钠，故答案为：C6H5ONa；NaHCO3；
（3）依据碳酸性比苯酚的酸性强，弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应，二氧化碳和苯酚钠反应生成苯酚，反应的方程式为C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3，
故答案为：C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3；
（4）设备Ⅴ应是石灰窑，CaCO3高温分解所得的产品是氧化钙和二氧化碳，所得二氧化碳通入设备Ⅲ，反应所得氧化钙进入设备Ⅳ．在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中，苯、氧化钙、CO2、和NaOH理论上应当没有消耗，它们均可以循环使用，故答案为：CO2；NaOH．
解析
解：苯酚的工业废水的处理流程原理：工业废水与苯进入设备Ⅰ，苯酚溶解于苯中，得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水，将苯酚从工业废水里提取出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，苯酚和氢氧化钠反应得到苯酚钠溶液，向苯酚钠中通入二氧化碳可以得到苯酚和碳酸氢钠，所以A是氢氧化钠，B是碳酸氢钠，碳酸氢钠和氧化钙的水溶液即氢氧化钙之间反应得到碳酸钙，碳酸钙沉淀高温分解为氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙可以循环使用．
（1）工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水，说明在设备Ⅰ中进行的是萃取，利用苯与苯酚相似的结构互溶与与水不溶，将苯酚从工业废水里提取出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，上层的苯酚、苯混合液进入设备Ⅱ；萃取、分液必须用到的仪器名称叫分液漏斗，
故答案为：萃取、分液；分液漏斗；
（2）盛有苯酚、苯溶液的设备②中注入氢氧化钠溶液，此时，具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生反应，生成苯酚钠和水，由设备②进入设备Ⅲ的物质A是C6H5ONa，在设备Ⅱ中的液体分为两层，上层是苯层，下层是苯酚钠的水溶液，上层的苯通过管道送回设备①中继续萃取工业废水中的苯酚，循环使用，下层的苯酚钠溶液进入设备③，在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中，通入过量的二氧化碳气，发生化学反应，生成苯酚和碳酸氢钠，故答案为：C6H5ONa；NaHCO3；
（3）依据碳酸性比苯酚的酸性强，弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应，二氧化碳和苯酚钠反应生成苯酚，反应的方程式为C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3，
故答案为：C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3；
（4）设备Ⅴ应是石灰窑，CaCO3高温分解所得的产品是氧化钙和二氧化碳，所得二氧化碳通入设备Ⅲ，反应所得氧化钙进入设备Ⅳ．在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中，苯、氧化钙、CO2、和NaOH理论上应当没有消耗，它们均可以循环使用，故答案为：CO2；NaOH．
四川有着丰富的水钴矿，水钴矿中除SiO2外，还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084% CaO．从中提取钴的主要工艺流程如下：
（1）在一定浓度的H2SO4溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如下
图1所示．考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间和温度______
A．5h 120℃B．12h 120℃
C．18h 90℃D．12h 90℃
（2）工艺流程中“磨矿”的目的是______（至少回答两条）；流程中过滤操作所用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗和______．
（3）“沉淀”中含杂质离子主要有C2O42-、SO42-、F-、NH4+和______；“操作X”包括______和______．
（4）“除钙、镁”的反应原理为：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4；CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4．已知KSP（CaF2）=1.11×10-10，KSP（MgF2）=7.40×10-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中
（5）某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质．充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6（C6）中（如图2所示）．电池反应为LiCoO2+C6
正确答案
解：水钴矿磨矿将矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，加入稀硫酸，矿渣为SiO2，滤液中含有：CoSO4、Fe2（SO4）3、MgSO4、CaSO4，加入碳酸钠，除去Fe2（SO4）3，加入氟化钠，除去钙镁，过滤得主要含CoSO4的溶液，加入草酸铵，通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴．
（1）根据图知，时间越长浸出率越高，温度越高，浸出率越高，但浸出12小时后，浸出率变化不大，90℃和120℃浸出率变化不大，且时间过长、温度过高导致成本较大，所以最佳的浸出时间为12小时，最佳的浸出温度为90℃，
故答案为：D；
（2）增大反应物接触面积，可以加快化学反应速率，所以矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，提高矿石的溶出（浸出）率；过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率；提高矿石的溶出（浸出）率；玻璃棒；
（3）该沉淀中吸附易溶于水的离子，根据流程图知，溶液中还含有钠离子，所以沉淀上含有钠离子，得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质，
故答案为：Na+；洗涤；干燥；
（4）KSP（CaF2）=1.11×10-10，KSP（MgF2）=7.40×10-11，则滤液中
故答案为：1.5；
（5）放电时，该电池是原电池，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：CoO2+Li++e-=LiCoO2，
故答案为：CoO2+Li++e-=LiCoO2；
解析
解：水钴矿磨矿将矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，加入稀硫酸，矿渣为SiO2，滤液中含有：CoSO4、Fe2（SO4）3、MgSO4、CaSO4，加入碳酸钠，除去Fe2（SO4）3，加入氟化钠，除去钙镁，过滤得主要含CoSO4的溶液，加入草酸铵，通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴．
（1）根据图知，时间越长浸出率越高，温度越高，浸出率越高，但浸出12小时后，浸出率变化不大，90℃和120℃浸出率变化不大，且时间过长、温度过高导致成本较大，所以最佳的浸出时间为12小时，最佳的浸出温度为90℃，
故答案为：D；
（2）增大反应物接触面积，可以加快化学反应速率，所以矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，提高矿石的溶出（浸出）率；过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率；提高矿石的溶出（浸出）率；玻璃棒；
（3）该沉淀中吸附易溶于水的离子，根据流程图知，溶液中还含有钠离子，所以沉淀上含有钠离子，得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质，
故答案为：Na+；洗涤；干燥；
（4）KSP（CaF2）=1.11×10-10，KSP（MgF2）=7.40×10-11，则滤液中
故答案为：1.5；
（5）放电时，该电池是原电池，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：CoO2+Li++e-=LiCoO2，
故答案为：CoO2+Li++e-=LiCoO2；
某探究小组在实验室中用铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2）提取氧化铝，流程如下，回答下列问题：
（1）画出Al的原子结构示意图______．
（2）写出反应①中主要成分发生反应的化学方程式：______．
（3）写出滤液B中溶质的化学式______．
（4）甲同学在实验室中用如下图1装置制备CO2气体，并通入滤液B中制备Al（OH）3时，结果没有产生预期现象．乙同学分析认为：甲同学通入的CO2中含有HCl气体，是导致实验失败的原因．乙同学认为在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加下图2装置可解决这个问题．请在右下图装置的横线上注明试剂名称．
（5）工业上通常以铝土矿提取得到的Al2O3为原料制备无水氯化铝：2Al2O3+6Cl2+3C
该反应中的还原剂是______，若制得22.4L（标况下）CO2气体时，则有______mol电子发生转移．
正确答案
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O
NaAlO2、NaCl、NaOH
C
4
解析
解：（1）Al元素是第13号元素，核内由13个质子，核外有13个电子，Al元素的原子的最外层电子数是3，可以作出Al元素的原子结构示意图
故答案为：
（2）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应方程式为Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水，反应方程式为 Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O．
故答案为：Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O，Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；
（3）①为盐酸，则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子，滤渣为二氧化硅．②为过量的氢氧化钠溶液，除去铁离子，将铝离子转化为偏铝酸根，进入②得到滤液，所以滤液B中溶质的化学式为：NaAlO2、NaCl、NaOH，
故答案为：NaAlO2、NaCl、NaOH；
（4）在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO2中含有HCl气体的装置，NaHCO3溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（5）2Al2O3+6Cl2+3C
故答案为：C；4；
胆矾是一种重要工业用盐，如电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和离子添加剂．印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂，农业上作为杀菌剂．某研究小组拟用废旧铜器（主要杂质为含铁的化合物）来制备胆矾．设计流程如下：
pH值控制可参考下列数据
请根据上述流程回答下列问题：
（1）试剂A可选用______（填字母）．
a．稀H2SO4b．浓H2SO4c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3
（2）第②步加入H2O2溶液发生的反应的离子方程式为：______．
（3）第③步中所加试剂B为______（填化学式）．调节溶液的pH合适的范围是______．
（4）操作⑤通常加H2SO4调节pH=1是为了：______．
（5）本流程中多次用到过滤操作，该操作主要用到的玻璃仪器为：______，操作⑥的主要步骤为：______、______．
（6）某同学认为上述流程中所加的试剂A并不理想，需作改进，其理由是______．请你帮助提出一条改进方案______．
正确答案
解：从流程来看①是加入浓硫酸，将铜溶解为铜离子，同时铁的化合物以二价或三价进入溶液．第②步加入H2O2溶液，将二价铁氧化为三价铁，第③步再加入CuO调pH到3.7～5.2之间，过滤除去氢氧化铁（滤渣），铜离子留在溶液．为了防止铜离子在加热浓缩时水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解．当溶液浓缩到一定程度，冷却即可结晶出胆矾，过滤即得产品，
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质，故答案为：b；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）第③步目的是调节pH值，使用碱性物质，但不能引入新的杂质，故选用CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3，使PH正好让氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀，故答案为：CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3；3.7-5.2；
（4）加H2SO4调节pH=1，防止铜离子水解，生成氢氧化铜沉淀，故答案为：抑制Cu2+水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒等；蒸发浓缩；冷却结晶；
（6）上述流程中产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低，可以先加热，并在稀硫酸中通入氧气，这样不好产生二氧化硫气体，以避免污染环境，故答案为：产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气．
解析
解：从流程来看①是加入浓硫酸，将铜溶解为铜离子，同时铁的化合物以二价或三价进入溶液．第②步加入H2O2溶液，将二价铁氧化为三价铁，第③步再加入CuO调pH到3.7～5.2之间，过滤除去氢氧化铁（滤渣），铜离子留在溶液．为了防止铜离子在加热浓缩时水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解．当溶液浓缩到一定程度，冷却即可结晶出胆矾，过滤即得产品，
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质，故答案为：b；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）第③步目的是调节pH值，使用碱性物质，但不能引入新的杂质，故选用CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3，使PH正好让氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀，故答案为：CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3；3.7-5.2；
（4）加H2SO4调节pH=1，防止铜离子水解，生成氢氧化铜沉淀，故答案为：抑制Cu2+水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒等；蒸发浓缩；冷却结晶；
（6）上述流程中产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低，可以先加热，并在稀硫酸中通入氧气，这样不好产生二氧化硫气体，以避免污染环境，故答案为：产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气．
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