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题型:简答题
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简答题

在中学化学实验中,通常用无水硫酸铜检验少量水的存在.由于无水硫酸铜吸湿性很强,需要现制现用.

方法甲:取2药匙细小的硫酸铜晶体置于______中研碎后放入坩埚,将坩埚放在______上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌,最后将坩埚移入______中进行冷却(请选用合适仪器或设备填空:表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角).

方法乙:取2药匙研碎的硫酸铜晶体于小烧杯中,加入20ml浓硫酸(质量分数不低于98%),并用玻璃棒搅拌,静置5min后倾去浓硫酸,用无水乙醇洗涤数次,倒在滤纸上晾干.

交流与讨论:

(1)方法甲中,加热温度稍高时会出现变黑现象,原因是______(用化学方程式表示);

(2)方法乙中,浓硫酸的作用是______,为了不浪费药品,对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是______,所用的主要玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、承接管(牛角管)、锥形瓶______等;

(3)用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时,除了发现固体变蓝外,还发现该双氧水中有气泡产生,对此你有何猜想______

(4)目前工业上正积极探索用浓HNO3作氧化剂,用Cu与浓H2SO4、浓HNO3反应,采取间歇加热、逐渐加入浓HNO3的方法来制备CuSO4•5H2O 的新工艺.模拟制备装置如图所示.

问题一如图装置中,分液漏斗内装的液体是______;反应结束时,获取CuSO4•5H2O的操作过程是先______,后______;趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中冷却,析出晶体CuSO4•5H2O,过滤、晾干;

问题二工业上用石灰乳吸收尾气,除了防止环境污染外,还能得到了有经济实用价值的副产品----亚硝酸钙.尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是:______

问题三将石灰乳稀释,可得到澄清石灰水. 澄清石灰水与CO2相遇能够产生白色沉淀.某同学想用如图所示装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2.教师指出制取等量的气体,该装置需要太多的盐酸,造成浪费.该同学对该装置某部位加了一个小试管,解决了这个问题.请你把改进画在图中合适的位置.______

正确答案

解:方法甲:方法甲是通过加热CuSO4•5H2O晶体,使晶体失水而得到无水硫酸铜.首先应将CuSO4•5H2O晶体在研钵中研碎,使之成为细小的颗粒或粉末,增大其受热面积,加快失水速度,然后将研碎的CuSO4•5H2O晶体放入坩埚中,将坩埚放在泥三角上加热.由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气,故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却.

故答案为:研钵;泥三角;干燥器;

【交流与讨论】(1)在方法甲中,加热温度过高时,由于CuSO4•5H2O发生分解反应生成黑色的CuO,导致产品变黑.故答案为:CuSO4•5H2O CuO+SO3+5H2O或CuSO4•5H2O CuO+H2SO4+4H2O也可;

(2)方法乙是利用浓硫酸的吸水性,吸取CuSO4•5H2O晶体中的水,再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸,从而得到无水硫酸铜.再生无水乙醇可通过加入CaO(生石灰)进行蒸馏的方法实现.根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器还应有酒精灯、冷凝管,故答案为:吸水剂;加CaO后蒸馏(或蒸馏也可);酒精灯、冷凝管;

(3)气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致,故答案为:铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用;

(4)【问题一】本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu(NO32,然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸,Cu(NO32与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液,CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4•5H2O晶体.由于反应过程中有可溶于水的气体NO2生成,在撤导管时,操作不规范可以引起倒吸,应先撤导管再迅速撤加热装置;

故答案为:浓硝酸;先撤去导管;后停止加热;

【问题二】Cu与浓硝酸反应过程中,由于HNO3的浓度逐渐降低,得到的气体为NO和NO2,且Cu(NO32与浓硫酸反应过程中,HNO3也会发生分解产生NO2,由于NO、NO2属于有毒的大气污染物,应对尾气进行处理.根据题意,尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca(OH)2,生成物为Ca(NO22和H2O,据此可写出相应反应的化学方程式分别为

NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO22+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO32+Ca(NO22+2H2O,

故答案为:NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO22+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO32+Ca(NO22+2H2O;

【问题三】在长颈漏斗的下端套一个小试管可防止造成过多盐酸浪费,故答案为:

解析

解:方法甲:方法甲是通过加热CuSO4•5H2O晶体,使晶体失水而得到无水硫酸铜.首先应将CuSO4•5H2O晶体在研钵中研碎,使之成为细小的颗粒或粉末,增大其受热面积,加快失水速度,然后将研碎的CuSO4•5H2O晶体放入坩埚中,将坩埚放在泥三角上加热.由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气,故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却.

故答案为:研钵;泥三角;干燥器;

【交流与讨论】(1)在方法甲中,加热温度过高时,由于CuSO4•5H2O发生分解反应生成黑色的CuO,导致产品变黑.故答案为:CuSO4•5H2O CuO+SO3+5H2O或CuSO4•5H2O CuO+H2SO4+4H2O也可;

(2)方法乙是利用浓硫酸的吸水性,吸取CuSO4•5H2O晶体中的水,再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸,从而得到无水硫酸铜.再生无水乙醇可通过加入CaO(生石灰)进行蒸馏的方法实现.根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器还应有酒精灯、冷凝管,故答案为:吸水剂;加CaO后蒸馏(或蒸馏也可);酒精灯、冷凝管;

(3)气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致,故答案为:铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用;

(4)【问题一】本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu(NO32,然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸,Cu(NO32与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液,CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4•5H2O晶体.由于反应过程中有可溶于水的气体NO2生成,在撤导管时,操作不规范可以引起倒吸,应先撤导管再迅速撤加热装置;

故答案为:浓硝酸;先撤去导管;后停止加热;

【问题二】Cu与浓硝酸反应过程中,由于HNO3的浓度逐渐降低,得到的气体为NO和NO2,且Cu(NO32与浓硫酸反应过程中,HNO3也会发生分解产生NO2,由于NO、NO2属于有毒的大气污染物,应对尾气进行处理.根据题意,尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca(OH)2,生成物为Ca(NO22和H2O,据此可写出相应反应的化学方程式分别为

NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO22+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO32+Ca(NO22+2H2O,

故答案为:NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO22+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO32+Ca(NO22+2H2O;

【问题三】在长颈漏斗的下端套一个小试管可防止造成过多盐酸浪费,故答案为:

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简答题

CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下:

已知:①浸出液含有阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;

②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)

③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成CoCl2

(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式______

(2)写出加适量NaClO3发生反应的主要离子方程式______

(3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀为______

(4)“操作1”中包含3个基本实验操作,依次是____________和过滤.

(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1.向“滤液”中加入萃取剂的目的是______;其使用的最佳pH范围是______(填选项序号).

A.2.0~2.5      B.3.0~3.5      C.4.0~4.5      D.5.0~5.5

(6)为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量.通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是______(答一条即可).

(7)已知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).若该电池的总反应为LiCoO2+C6CoO2+LiC6,则电池放

电时的正极反应式为:______

正确答案

解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,

故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;

(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;

由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,

故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;

(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,

故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;

(7)放电时,该装置为原电池,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:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,

故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;

(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;

(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;

由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,

故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;

(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,

故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;

(7)放电时,该装置为原电池,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

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简答题

(2013秋•宾川县校级月考)某混合物A,含有KAl(SO42、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化:

据此回答下列问题:

(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是______

(2)根据上述框图反应关系,写出下列B、C、D、E所含物质的化学式

固体B______;沉淀C______;沉淀D______

(3)写出①、②、④三个反应方程式(属于离子反应的写离子方程式)

______

______

______

正确答案

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物A加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀C为Al2O3和Fe2O3

由转化关系图可知,向沉淀C中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,沉淀D为Fe2O3,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中加适量的盐酸可得Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受热分解生成固体B为Al2O3;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中E为K2SO4、(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到K2SO4和(NH42SO4

(1)溶液和沉淀的分离利用过滤,故答案为:过滤;

(2)由上述分析可知B为Al2O3,C为Al2O3、Fe2O3,D为Fe2O3 溶液E为K2SO4、(NH42SO4

故答案为:Al2O3;Al2O3、Fe2O3;Fe2O3

(3)反应①为Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4],即Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-

反应②为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

反应④为2Al(OH)3Al2O3+3H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-;Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al(OH)3Al2O3+3H2O.

解析

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物A加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀C为Al2O3和Fe2O3

由转化关系图可知,向沉淀C中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,沉淀D为Fe2O3,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中加适量的盐酸可得Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受热分解生成固体B为Al2O3;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中E为K2SO4、(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到K2SO4和(NH42SO4

(1)溶液和沉淀的分离利用过滤,故答案为:过滤;

(2)由上述分析可知B为Al2O3,C为Al2O3、Fe2O3,D为Fe2O3 溶液E为K2SO4、(NH42SO4

故答案为:Al2O3;Al2O3、Fe2O3;Fe2O3

(3)反应①为Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4],即Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-

反应②为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

反应④为2Al(OH)3Al2O3+3H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-;Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al(OH)3Al2O3+3H2O.

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简答题

重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下图.涉及的主要反应是:

6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O

(1)碱浸前将铬铁矿粉碎的目的是______

(2)步骤③调节pH后过滤得渣是______

(3)操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式______

(4)用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因______

(5)目前处理酸性Cr2O72-废水多采用铁氧磁体法.该法是向废水中加入FeSO4•7H2O将Cr2O72-还原成Cr3+,调节pH,Fe、Cr转化成相当于FeⅡ[FeCr]O4(铁氧磁体,罗马数字表示元素价态)的沉淀.处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,下列结论正确的是______.Ⅲ

A.x=0.5,a=8      B.x=0.5,a=10   C.x=1.5,a=8        D.x=1.5,a=10.

正确答案

解:工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产重铬酸钾:在反应器①中,6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,NaFeO2能强烈水解,为强碱弱酸液,水解呈碱性,生成氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-,由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,常温下重铬酸钾的溶解度较小,操作⑤中利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,得到重铬酸钾.

(1)增大接触面积会加快反应速率,碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率,

故答案为:增大接触面积,增大反应速率;

(2)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,

故答案为:H2SiO3、Al(OH)3

(3)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

故答案为:2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

(4)操作⑤加入KCl的原因是:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,将溶液浓缩后,冷却,即有大量重铬酸钾结晶析出,氯化钠仍留在溶液中,可得到重铬酸钾,

故答案为:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;

(5)处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,根据铬原子守恒得,1mol Cr2O72-完全反应后生成 molFe[Fex•Cr2-x]O4,根据铁原子守恒得amol=mol①,

该反应中得失电子数相等,1mol×2×3=mol×(3-2)×x,解得x=1.5,将x=1.5代入①得a=10,

故答案为:D.

解析

解:工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产重铬酸钾:在反应器①中,6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,NaFeO2能强烈水解,为强碱弱酸液,水解呈碱性,生成氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-,由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,常温下重铬酸钾的溶解度较小,操作⑤中利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,得到重铬酸钾.

(1)增大接触面积会加快反应速率,碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率,

故答案为:增大接触面积,增大反应速率;

(2)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,

故答案为:H2SiO3、Al(OH)3

(3)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

故答案为:2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

(4)操作⑤加入KCl的原因是:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,将溶液浓缩后,冷却,即有大量重铬酸钾结晶析出,氯化钠仍留在溶液中,可得到重铬酸钾,

故答案为:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;

(5)处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,根据铬原子守恒得,1mol Cr2O72-完全反应后生成 molFe[Fex•Cr2-x]O4,根据铁原子守恒得amol=mol①,

该反应中得失电子数相等,1mol×2×3=mol×(3-2)×x,解得x=1.5,将x=1.5代入①得a=10,

故答案为:D.

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简答题

用霞石岩(主要成份Na2O、K2O、Al2O3、SiO2)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下:

已知:NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12.溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中.部分物质的溶解度见下图,根据题意回答下列问题:

(1)固体M的化学式是______,X物质是______

(2)实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是______,滤液W中主要含有的离子有______

(3)碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是______

(4)操作Ⅰ是______(填写名称),操作Ⅱ是______(选填编号).

a.趁热过滤    b.冷却过滤    c.蒸馏     d.灼烧

(5)碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是______,产品K2CO3中最可能含有的杂质是______(写化学式).

(6)实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度,为提高实验精度,T试剂最好是______;操作Ⅲ的名称是______

正确答案

(1)在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化,实验X一定是CO2气体.溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以通入CO2后一定生成氢氧化铝沉淀,灼烧则得到氧化铝,即M是氧化铝,故答案为:Al2O3、CO2

(2)固体灼烧应该在坩埚中进行,滤液W可以循环使用,原来制备碳酸钠和碳酸钾,所以其中主要含有的离子有Na+、K+、HCO3-,故答案为:坩埚;Na+、K+、HCO3-

(3)碳酸化Ⅰ的目的是制备氢氧化铝,又因为溶液的pH=11,所以生成的是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,即该反应的离子方程式应该是2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-,故答案为:2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-

(4)操作Ⅰ的目的是制备碳酸盐,所以应该是蒸发浓缩,然后趁热过滤即可,故答案为:蒸发;a.

(5)碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾,所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出.由于溶液中还含有碳酸氢钠,所以产品K2CO3中最可能含有的杂质是碳酸钠,故答案为:碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出;Na2CO3

(6)要测定测定产品碳酸钾的纯度,则应该把碳酸钾转化为碳酸盐沉淀,由于碳酸钡比碳酸钙难溶,所以T试剂最好是足量BaCl2溶液,为了防止误差,应该重复干燥称量操作,所以操作Ⅲ的名称是恒重操作,故答案为:足量BaCl2溶液;恒重操作(重复干燥称量操作).

解析

(1)在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化,实验X一定是CO2气体.溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以通入CO2后一定生成氢氧化铝沉淀,灼烧则得到氧化铝,即M是氧化铝,故答案为:Al2O3、CO2

(2)固体灼烧应该在坩埚中进行,滤液W可以循环使用,原来制备碳酸钠和碳酸钾,所以其中主要含有的离子有Na+、K+、HCO3-,故答案为:坩埚;Na+、K+、HCO3-

(3)碳酸化Ⅰ的目的是制备氢氧化铝,又因为溶液的pH=11,所以生成的是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,即该反应的离子方程式应该是2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-,故答案为:2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-

(4)操作Ⅰ的目的是制备碳酸盐,所以应该是蒸发浓缩,然后趁热过滤即可,故答案为:蒸发;a.

(5)碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾,所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出.由于溶液中还含有碳酸氢钠,所以产品K2CO3中最可能含有的杂质是碳酸钠,故答案为:碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出;Na2CO3

(6)要测定测定产品碳酸钾的纯度,则应该把碳酸钾转化为碳酸盐沉淀,由于碳酸钡比碳酸钙难溶,所以T试剂最好是足量BaCl2溶液,为了防止误差,应该重复干燥称量操作,所以操作Ⅲ的名称是恒重操作,故答案为:足量BaCl2溶液;恒重操作(重复干燥称量操作).

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题型:简答题
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简答题

海水中有丰富的资源,多种多样的海洋动物和植物,海底有丰富的矿藏、石油、天然气等,此外,海水中还含有大量的电解质,它们电离产生Cl-、Br-(溴离子)、SO42-、Na+、Mg2+、Ca2+等,都是重要资源.

(1)写出步骤①、②、④分离提纯的方法:

__________________

(2)步骤②分离提纯过程中需要选用主要玻璃仪器的名称______

(3)欲除去初步提纯后的粗盐中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4,应向该粗食盐水中依次加入NaOH溶液、______溶液、______溶液,然后过滤;为尽可能除去杂质,每次加入的试剂应______.向所得溶液中滴加______至无气泡产生,再经蒸发结晶得到食盐晶体.

(4)检验淡水中是否含有Cl- 的操作现象及结论______

(5)写出加入试剂a后,发生反应的离子方程式______

(6)工业上用电解饱和食盐水的方法生产氯气、氢气和烧碱,请写出利用氯气和消石灰制取漂白粉的化学方程式______

正确答案

解:(1)步骤①为海水的淡化,可用蒸馏操作分离,②为碘的萃取和分液,④为过滤,粗盐经提纯化学处理后过滤可得到氯化钠溶液,

故答案为:①蒸馏; ②萃取分液; ④过滤;

(2)步骤②分离提纯方法为萃取,需要选用主要玻璃仪器为分液漏斗、烧杯,故答案为:分液漏斗、烧杯;

(3)镁离子会与氢氧根离子、碳酸根离子生成沉淀,钙离子会与碳酸根离子生成沉淀,硫酸根离子会与钡离子生成沉淀,过滤后加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠,需要依次加入稍过量的NaOH、BaCl2 、Na2CO3、过滤、在滤液中加入盐酸至不再有气体生成,将所得溶液加热浓缩、冷却结晶,得到精盐,

故答案为:BaCl2;Na2CO3;稍过量;稀盐酸;

(4)实验室检验Cl-,可利用Cl-与硝酸银反应生成不溶于硝酸的AgCl的性质进行检验,操作方法为取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl-

故答案为:取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl-

(5)加入试剂a后,发生反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑,故答案为:Mg+2H+=Mg2++H2↑;

(6)氯气和消石灰反应生成氯化钙和次氯酸钙,反应的化学方程式为2Cl2+2 Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,

故答案为:2Cl2+2 Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O.

解析

解:(1)步骤①为海水的淡化,可用蒸馏操作分离,②为碘的萃取和分液,④为过滤,粗盐经提纯化学处理后过滤可得到氯化钠溶液,

故答案为:①蒸馏; ②萃取分液; ④过滤;

(2)步骤②分离提纯方法为萃取,需要选用主要玻璃仪器为分液漏斗、烧杯,故答案为:分液漏斗、烧杯;

(3)镁离子会与氢氧根离子、碳酸根离子生成沉淀,钙离子会与碳酸根离子生成沉淀,硫酸根离子会与钡离子生成沉淀,过滤后加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠,需要依次加入稍过量的NaOH、BaCl2 、Na2CO3、过滤、在滤液中加入盐酸至不再有气体生成,将所得溶液加热浓缩、冷却结晶,得到精盐,

故答案为:BaCl2;Na2CO3;稍过量;稀盐酸;

(4)实验室检验Cl-,可利用Cl-与硝酸银反应生成不溶于硝酸的AgCl的性质进行检验,操作方法为取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl-

故答案为:取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl-

(5)加入试剂a后,发生反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑,故答案为:Mg+2H+=Mg2++H2↑;

(6)氯气和消石灰反应生成氯化钙和次氯酸钙,反应的化学方程式为2Cl2+2 Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,

故答案为:2Cl2+2 Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O.

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题型:简答题
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简答题

CuFeS2(硫元素-2价,铁元素+2价)是工业炼铜的主要原料,已知黄铜矿在空气中焙烧生成Cu、FeS和SO2,FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑.H2S是一种剧毒气体.某科研小组设计以黄铜矿为原料制取单质铜和氯化铁晶体(FeCl3•6H2O的流程如图

(1)已知焙烧发生的化学方程式为:CuFeS2+O2=FeS+SO2+Cu,则被还原的元素有______(名称),当有标况下33.6LSO2生成时,电子转移的数目为______

(2)在实验室中,欲用30%的盐酸配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL,需要的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外,还需______,在量取弄盐酸和定容时分别仰视,对实验结果造成误差,依次分别是____________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).

(3)气体Ⅲ最好选用______气体,若加入绿色氧化剂H202也可,对应的离子方程式______

(4)写出实验室制取Ⅲ的反应离子方程式______

(5)操作B和过滤A中都用到一种相同的仪器,它在操作B中的作用是______

(6)为得到比较纯净的FeCl3•6H2O,操作B需采取的措施是______

(7)若通入的气体Ⅲ的量不足,则最后制得的氯化铁晶体不纯净,这是因为过滤A后得溶液含有杂质______.请设计合理的实验,验证溶液中的成分,并判断通入气体Ⅲ的量是否不足______(供选择的试剂:酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、氯水).

(8)气体Ⅰ和氯气都能使品红褪色,请你设计三种以上的实验方案进行鉴别(试剂自选).

方案一:______

方案二:______

方案三:______

正确答案

解:(1)反应CuFeS2+O2=FeS+SO2+Cu中铜和氧元素的化合价降低被还原,每生成1molSO2转移6mol电子,标况下33.6LSO2=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×6=9mol,故答案为:铜和氧;9mol;

(2)配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL,量取时需要量筒和胶头滴管,溶解时需要烧杯和玻棒,转移时需要250mL的容量瓶和玻棒,除烧杯、量筒、玻璃棒外,还需250mL的容量瓶和胶头滴管,量取浓盐酸时仰视时液面高于刻度线,溶液的浓度偏大,定容时仰视,液面高于刻度线,溶液的浓度偏低,故答案为:250mL的容量瓶和玻棒;偏高、偏低;

(3)通入气体的目的是为了氧化Fe2+,同时不引入新杂质,选择氯气最好,加入绿色氧化剂H202也能达到目的,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:Cl2;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(4)实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得,发生反应的离子反应方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;

(5)过滤操作需要的仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒,其中玻璃棒的作用是引流,操作B为蒸发结晶,所需仪器为蒸发皿、玻璃棒,玻璃棒的作用为搅拌,故答案为:引流、搅拌;

(6)Fe3+溶液里易水解,为得到得到纯净的FeCl3•6H2O,加热过程中需要不断滴加稀盐酸,故答案为:在加热过程中,就不断滴加浓盐酸抑制Fe3+的水解;

(7)Fe2+的氧化是通入氯气,如果氯气量不足,会有少量Fe2+未氧化,滤液里就会含有少量Fe2+,可通过滴加酸性KMnO4溶液看是否褪色来判断滤液里是否有Fe2+,证明通入的氯气是否过量,故答案为:Fe2+;滴加酸性高锰酸钾溶液,如果褪色说明溶液里仍有,通入氯气量不足,如果不褪色可证明通入氯气过量;

(8)SO2和和氯气都能使品红褪色,SO2是与品红结合成不稳定的无色物质,加热后仍为红色,氯气是利用与水作用生成的HClO强氧化性使品红褪色,不能再恢复,褪色后的溶解里有Cl-,故可通过下列三种方法鉴别使品红褪色的气体是SO2还是氯气,方案一观察通入气体的颜色,无色的是SO2,黄氯色的是氯气;方案二将褪色后的溶液加热,恢复红色的是SO2,仍为无色的是氯气,案三褪色后的溶液里滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成通入的是氯气,原因是通氯气后溶液里有Cl-,会生成AgCl沉淀,故答案为:观察通入气体的颜色;将褪色后的溶液加热;向褪色后的溶液里滴加AgNO3溶液.

解析

解:(1)反应CuFeS2+O2=FeS+SO2+Cu中铜和氧元素的化合价降低被还原,每生成1molSO2转移6mol电子,标况下33.6LSO2=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×6=9mol,故答案为:铜和氧;9mol;

(2)配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL,量取时需要量筒和胶头滴管,溶解时需要烧杯和玻棒,转移时需要250mL的容量瓶和玻棒,除烧杯、量筒、玻璃棒外,还需250mL的容量瓶和胶头滴管,量取浓盐酸时仰视时液面高于刻度线,溶液的浓度偏大,定容时仰视,液面高于刻度线,溶液的浓度偏低,故答案为:250mL的容量瓶和玻棒;偏高、偏低;

(3)通入气体的目的是为了氧化Fe2+,同时不引入新杂质,选择氯气最好,加入绿色氧化剂H202也能达到目的,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:Cl2;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(4)实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得,发生反应的离子反应方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;

(5)过滤操作需要的仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒,其中玻璃棒的作用是引流,操作B为蒸发结晶,所需仪器为蒸发皿、玻璃棒,玻璃棒的作用为搅拌,故答案为:引流、搅拌;

(6)Fe3+溶液里易水解,为得到得到纯净的FeCl3•6H2O,加热过程中需要不断滴加稀盐酸,故答案为:在加热过程中,就不断滴加浓盐酸抑制Fe3+的水解;

(7)Fe2+的氧化是通入氯气,如果氯气量不足,会有少量Fe2+未氧化,滤液里就会含有少量Fe2+,可通过滴加酸性KMnO4溶液看是否褪色来判断滤液里是否有Fe2+,证明通入的氯气是否过量,故答案为:Fe2+;滴加酸性高锰酸钾溶液,如果褪色说明溶液里仍有,通入氯气量不足,如果不褪色可证明通入氯气过量;

(8)SO2和和氯气都能使品红褪色,SO2是与品红结合成不稳定的无色物质,加热后仍为红色,氯气是利用与水作用生成的HClO强氧化性使品红褪色,不能再恢复,褪色后的溶解里有Cl-,故可通过下列三种方法鉴别使品红褪色的气体是SO2还是氯气,方案一观察通入气体的颜色,无色的是SO2,黄氯色的是氯气;方案二将褪色后的溶液加热,恢复红色的是SO2,仍为无色的是氯气,案三褪色后的溶液里滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成通入的是氯气,原因是通氯气后溶液里有Cl-,会生成AgCl沉淀,故答案为:观察通入气体的颜色;将褪色后的溶液加热;向褪色后的溶液里滴加AgNO3溶液.

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简答题

粗CuO是将工业废铜、废铜合金等高温焙烧而成的,杂质主要是铁的氧化物及泥沙.以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程如下:

已知Fe3+、Fe2+、Cu2+转化为相应氢氧化物时,开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:

(1)加入3% H2O2之前必须进行操作Ⅱ,操作Ⅱ的名称是______

H2O2参加反应的离子方程式为______

(2)加稀氨水调节pH的目的是______,pH应调至______范围.

下列物质可用来替代稀氨水的是______

①NaOH   ②Fe2O3  ③CuO    ④Na2CO3

(3)经操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾.两步操作相同,具体包括____________、过滤、______、干燥等步骤.

正确答案

解:以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程:将粗铜溶解,过滤,得到难溶物质:氧化铜、铁的氧化物等;加入硫酸溶解,得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质,过滤,得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液,向其中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,加稀氨水调节pH,

,让铁离子全部沉淀,过滤得到的滤液是硫酸铜溶液,加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可以得到胆矾晶体.

(1)过氧化氢不稳定,受热易分解,故加入过氧化氢前需使溶液冷却,Fe2+可被过氧化氢氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:使溶液冷却(防止H2O2分解);2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(2)向溶液中加入氨水,调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.7~5.2,且尽量不引入新的杂质,则可用氢氧化铜、氧化铁或碳酸铜代替,不能够用氢氧化钠或碳酸钠,易引入杂质,

故答案为:使Fe3+完全转变成Fe(OH)3沉淀;3.7~5.2;②③;

(3)操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾,两步操作包括.蒸发浓缩、降温结晶、过滤,洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩;降温结晶;洗涤.

解析

解:以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程:将粗铜溶解,过滤,得到难溶物质:氧化铜、铁的氧化物等;加入硫酸溶解,得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质,过滤,得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液,向其中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,加稀氨水调节pH,

,让铁离子全部沉淀,过滤得到的滤液是硫酸铜溶液,加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可以得到胆矾晶体.

(1)过氧化氢不稳定,受热易分解,故加入过氧化氢前需使溶液冷却,Fe2+可被过氧化氢氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:使溶液冷却(防止H2O2分解);2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(2)向溶液中加入氨水,调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.7~5.2,且尽量不引入新的杂质,则可用氢氧化铜、氧化铁或碳酸铜代替,不能够用氢氧化钠或碳酸钠,易引入杂质,

故答案为:使Fe3+完全转变成Fe(OH)3沉淀;3.7~5.2;②③;

(3)操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾,两步操作包括.蒸发浓缩、降温结晶、过滤,洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩;降温结晶;洗涤.

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简答题

某工业含锰酸性废水的主要成分为MnSO4,另外还存在Fe2+、Fe3+、Al3+等离子.现以该废水为原料,制备高纯的碳酸锰,工业流程如下:

(1)加入MnO2的作用是______(用离子方程式表示).

(2)下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH

依据表中数据判断,用氨水调节溶液的pH应至______

(3)滤渣X的主要成分为______,滤液中的溶质为______

(4)已知反应1中会产生一种气体,则该反应的化学方程式为______

(5)判断水洗步骤中沉淀已洗净的方法是______

(6)制得的碳酸锰可用于工业上电解法冶炼金属锰.该生产中需先将碳酸锰溶于强酸,配成电解液,写出该反应的离子方程式______

正确答案

解:(1)加入MnO2,做氧化剂,氧化Fe2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(2)根据表中数据可知,氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2,氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7,所以调节pH在5.2,

故答案为:5.2;

(3)调节pH在5.2,Fe3+和Al3+均以Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀状态存在,即滤渣的成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中的溶质为MnSO4、(NH42SO4

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;MnSO4、(NH42SO4

(4)NH4HCO3与MnSO4生成CO2、MnCO3、(NH42SO4和H2O,化学方程式为2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

故答案为:2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

(5)MnCO3沉淀中附有SO42-,通过检验沉淀中是否含有SO42-,来确定沉淀洗涤干净与否,取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

故答案为:取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

(6)碳酸锰溶于强酸生成Mn2+、CO2和H2O,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O.

解析

解:(1)加入MnO2,做氧化剂,氧化Fe2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(2)根据表中数据可知,氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2,氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7,所以调节pH在5.2,

故答案为:5.2;

(3)调节pH在5.2,Fe3+和Al3+均以Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀状态存在,即滤渣的成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中的溶质为MnSO4、(NH42SO4

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;MnSO4、(NH42SO4

(4)NH4HCO3与MnSO4生成CO2、MnCO3、(NH42SO4和H2O,化学方程式为2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

故答案为:2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

(5)MnCO3沉淀中附有SO42-,通过检验沉淀中是否含有SO42-,来确定沉淀洗涤干净与否,取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

故答案为:取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

(6)碳酸锰溶于强酸生成Mn2+、CO2和H2O,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O.

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简答题

硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业.从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的工艺流程如下:

已知:NaClO与Mn2+反应产生MnO2沉淀.

根据题意回答下列问题:

(1)实验中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL,若用98%的浓硫酸来配制,除量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的玻璃仪器有____________

(2)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还有____________

(3)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式:______

在调节pH=5-6之前,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为:______

(4)为了检验滤液中Fe3+是否被除尽,可选用的试剂是______

A.KSCN溶液    B.淀粉KI溶液    C.H2O2    D.KMnO4稀溶液

(5)操作1的步骤是______

(6)如果测得提供的硼镁泥的质量为100.0g,得到的MgSO4•7H2O196.8g,则MgSO4•7H2O的产率为______(相对分子质量:MgSO4•7H2O-246  MgO-40).

正确答案

解:(1)配制1.00mol/L的硫酸80.0mL,使用量筒、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶,故答案为:烧杯;100mL容量瓶;

(2)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液PH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2;SiO2

(3)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,

故答案为:Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-;2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O;

(4)可以向溶液中加入硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在三价铁离子,方法为:取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+

故答案为:A;

(5)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到了MgSO4•7H2O,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(6)100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为:=1mol,根据镁原子守恒,生成MgSO4•7H2O的物质的量为1mol,质量为246g/mol×1mol=246g,MgSO4•7H2O的产率为:×100%=80.0%,

故答案为:80.0%.

解析

解:(1)配制1.00mol/L的硫酸80.0mL,使用量筒、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶,故答案为:烧杯;100mL容量瓶;

(2)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液PH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2;SiO2

(3)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,

故答案为:Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-;2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O;

(4)可以向溶液中加入硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在三价铁离子,方法为:取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+

故答案为:A;

(5)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到了MgSO4•7H2O,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(6)100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为:=1mol,根据镁原子守恒,生成MgSO4•7H2O的物质的量为1mol,质量为246g/mol×1mol=246g,MgSO4•7H2O的产率为:×100%=80.0%,

故答案为:80.0%.

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题型:简答题
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简答题

以水氯镁石(主要成分为MgCl2•6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:

(l) 上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为______,检验其中粒子的实验方法是______

(2)上述过程中的过滤操作所用的主要玻璃仪器有______

(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO.取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式(写出计算过程,否则不得分)

正确答案

解:水氯镁石(主要成分为MgCl2•6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程:加水溶解,通入氨气,氨气极易溶于水,得到碱性的氨水,再加入碳酸氢铵,再进行热水解可以将镁离子沉淀下来,形成碱式碳酸镁沉淀,过滤即可得到目标化合物.

(1)根据流程判断所得滤液的成分中含有的离子有氯离子和铵根离子,故所得的滤液中含NH4Cl,根据铵根离子可以和强碱之间反应生成氨气来检验铵根离子,取少量该固体于试管中配成溶液,加入适量的氢氧化钠溶液,然后加热试管,将湿润的红色石蕊试纸(或PH试纸)放在试管口,试纸变蓝,则可说明其中有铵根离子存在

故答案为:NH4Cl;取少量该固体于试管中配成溶液,加入适量的氢氧化钠溶液,然后加热试管,将湿润的红色石蕊试纸(或PH试纸)放在试管口,试纸变蓝,则可说明其中有铵根离子存在.

(2)过滤操作所用的主要玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯;故答案为:玻璃棒、漏斗、烧杯;

(3)根据题意:碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,即n(CO2)=0.896L/22.4L•mol-1=4.00×10-2 mol,n(MgO)=2.00g/40g•mo l-1=5.00×10-2 mol,n(H2O)==5.00×10-2 mol,n(MgO):n(CO):n(H2O)=5.00×10-2:4.00×10-2:5.00×10-2=5:4:5,所以碱式碳酸镁的化学式为:Mg(OH)2•4 MgCO3•4H2O(或Mg5(OH)2(CO34•4H2O).

故答案为:Mg(OH)2•4 MgCO3•4H2O(或Mg5(OH)2(CO34•4H2O).

解析

解:水氯镁石(主要成分为MgCl2•6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程:加水溶解,通入氨气,氨气极易溶于水,得到碱性的氨水,再加入碳酸氢铵,再进行热水解可以将镁离子沉淀下来,形成碱式碳酸镁沉淀,过滤即可得到目标化合物.

(1)根据流程判断所得滤液的成分中含有的离子有氯离子和铵根离子,故所得的滤液中含NH4Cl,根据铵根离子可以和强碱之间反应生成氨气来检验铵根离子,取少量该固体于试管中配成溶液,加入适量的氢氧化钠溶液,然后加热试管,将湿润的红色石蕊试纸(或PH试纸)放在试管口,试纸变蓝,则可说明其中有铵根离子存在

故答案为:NH4Cl;取少量该固体于试管中配成溶液,加入适量的氢氧化钠溶液,然后加热试管,将湿润的红色石蕊试纸(或PH试纸)放在试管口,试纸变蓝,则可说明其中有铵根离子存在.

(2)过滤操作所用的主要玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯;故答案为:玻璃棒、漏斗、烧杯;

(3)根据题意:碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,即n(CO2)=0.896L/22.4L•mol-1=4.00×10-2 mol,n(MgO)=2.00g/40g•mo l-1=5.00×10-2 mol,n(H2O)==5.00×10-2 mol,n(MgO):n(CO):n(H2O)=5.00×10-2:4.00×10-2:5.00×10-2=5:4:5,所以碱式碳酸镁的化学式为:Mg(OH)2•4 MgCO3•4H2O(或Mg5(OH)2(CO34•4H2O).

故答案为:Mg(OH)2•4 MgCO3•4H2O(或Mg5(OH)2(CO34•4H2O).

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题型:简答题
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简答题

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收.

a.浓H2SO4  b.稀HNO3    c.NaOH溶液  d.氨水

(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在______(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是______(注明试剂、现象).

(3)由泡铜(主要成分为Cu2O、Cu)冶炼粗铜的化学反应方程式为______

正确答案

解:(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体,

a.浓H2SO4不能吸收二氧化硫,故a错误;

b.稀HNO3可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故b错误;

c.NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,不产生新的污染气体,故c正确;

d.氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,不产生新的污染气体,故d正确;

故答案为:c、d;

(2)Fe3+遇KSCN溶液变为血红色,用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe3+;Fe2+具有还原性,可以利用KMnO4溶液检验,取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,

故答案为:Fe3+;取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,则溶液中存在Fe2+

(3)由流程图转化可知,Cu2O与Al反应置换反应生成Al2O3与Cu,反应方程式为3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu,

故答案为:3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu;

解析

解:(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体,

a.浓H2SO4不能吸收二氧化硫,故a错误;

b.稀HNO3可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故b错误;

c.NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,不产生新的污染气体,故c正确;

d.氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,不产生新的污染气体,故d正确;

故答案为:c、d;

(2)Fe3+遇KSCN溶液变为血红色,用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe3+;Fe2+具有还原性,可以利用KMnO4溶液检验,取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,

故答案为:Fe3+;取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,则溶液中存在Fe2+

(3)由流程图转化可知,Cu2O与Al反应置换反应生成Al2O3与Cu,反应方程式为3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu,

故答案为:3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu;

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题型:简答题
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简答题

聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂.利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等)为铝源,制备PFAS的工艺流程如下:

(1)“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为______

(2)“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为______

(3)“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是______

(4)“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是______

(5)“氧化”时若用酸性高锰酸钾溶液代替,发生反应的离子方程式是______

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响,若产品中酸残留过多,使用时产生的不良后果是______

正确答案

解:粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等),加入NaOH溶液使Al2O3溶解,其方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,通入过量CO2,发生的反应为CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;再加入H2SO4时,其反应原理为2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO43+6H2O,结晶得到Al2(SO43晶体;

硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等),向硫铁矿烧渣中加入H2SO4,其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,二氧化硅与硫酸不反应,加入过氧化氢氧化亚铁盐2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O为铁盐,结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS;

(1)氧化铝为两性氧化物,“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;

(2)四氧化三铁中铁为+2,为+3,“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;

(3)依据上述分析可知,“滤渣Ⅰ”中含有Fe2O3、FeO,“滤渣Ⅱ”中含有SiO2,根据工艺流程,滤渣Ⅰ可加以利用,故答案为:滤渣Ⅰ;

(4)过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,H2O2氧化Fe2+时,“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是温度不能过高,其原因是温度过高,H2O2会分解,故答案为:温度过高,H2O2会分解;

(5)“氧化”时若用MnO2代替H2O2,发生反应是酸溶液中高锰酸根离子氧化亚铁离子为铁离子,高锰酸根离子被还原为锰离子,Mn元素的化合价由+7降到+2,降低5价;Fe元素的化合价由+2升高到+3价,升高1价,最小公倍数为5;再根据质量守恒得到H2O的系数为4,H+的系数为8,离子反应为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,

故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响.若产品PFAS中残留过多,使用时产生的不良后果是,因为Fe3+、Al3+水解均呈酸性,所以产品PFAS中硫酸残留过多,会抑制Al3+、Fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质;

故答案为:硫酸抑制Al3+和Fe3+水解,降低絮凝效果,且水的酸度增大,影响水质.

解析

解:粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等),加入NaOH溶液使Al2O3溶解,其方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,通入过量CO2,发生的反应为CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;再加入H2SO4时,其反应原理为2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO43+6H2O,结晶得到Al2(SO43晶体;

硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等),向硫铁矿烧渣中加入H2SO4,其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,二氧化硅与硫酸不反应,加入过氧化氢氧化亚铁盐2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O为铁盐,结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS;

(1)氧化铝为两性氧化物,“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;

(2)四氧化三铁中铁为+2,为+3,“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;

(3)依据上述分析可知,“滤渣Ⅰ”中含有Fe2O3、FeO,“滤渣Ⅱ”中含有SiO2,根据工艺流程,滤渣Ⅰ可加以利用,故答案为:滤渣Ⅰ;

(4)过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,H2O2氧化Fe2+时,“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是温度不能过高,其原因是温度过高,H2O2会分解,故答案为:温度过高,H2O2会分解;

(5)“氧化”时若用MnO2代替H2O2,发生反应是酸溶液中高锰酸根离子氧化亚铁离子为铁离子,高锰酸根离子被还原为锰离子,Mn元素的化合价由+7降到+2,降低5价;Fe元素的化合价由+2升高到+3价,升高1价,最小公倍数为5;再根据质量守恒得到H2O的系数为4,H+的系数为8,离子反应为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,

故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响.若产品PFAS中残留过多,使用时产生的不良后果是,因为Fe3+、Al3+水解均呈酸性,所以产品PFAS中硫酸残留过多,会抑制Al3+、Fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质;

故答案为:硫酸抑制Al3+和Fe3+水解,降低絮凝效果,且水的酸度增大,影响水质.

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题型:简答题
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简答题

医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物.以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂志)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2•2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:

(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~8.5,以出去溶液中的少量Al3+、Fe3+.检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是______

(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的pH约为4.0,其目的有:①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2; ②防止Ca2+在蒸发时水解;③______

(3)测定样品中Cl-含量的方法是:a.称取0.7500g样品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用0.05000mol•L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL.

①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有______

②计算上述样品中CaCl2•2H2O的质量分数为______

③若用上述办法测定的样品中CaCl2•2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有____________

正确答案

解:(1)Fe3+与KSCN反应生成红色物质Fe(SCN)3,检验Fe3+是否存在的,选用KSCN溶液.

故答案为:取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全;

(2)Ca(OH)2易吸收空气中的CO2,生成CaCO3沉淀,故答案为:防止溶液吸收空气中CO2

(3)①标准液为硝酸银溶液,所以用酸式滴定管,如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管;

②样品中n(Cl-)=0.05000mol•L-1×0.02039L×10=0.010195mol,根据n(AgCl)=2n(CaCl2.2H2O),则

n(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol,所以m(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol×147g/mol=0.7493325g,

则有:×100%=99.9%,故答案为:99.9%;

③样品中存在少量的NaCl会导致CaCl2.2H2O的物质的量增大.同样若CaCl2.2H2O失水导致分母变小,值偏大.

故答案为:样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2.2H2O失水

解析

解:(1)Fe3+与KSCN反应生成红色物质Fe(SCN)3,检验Fe3+是否存在的,选用KSCN溶液.

故答案为:取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全;

(2)Ca(OH)2易吸收空气中的CO2,生成CaCO3沉淀,故答案为:防止溶液吸收空气中CO2

(3)①标准液为硝酸银溶液,所以用酸式滴定管,如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管;

②样品中n(Cl-)=0.05000mol•L-1×0.02039L×10=0.010195mol,根据n(AgCl)=2n(CaCl2.2H2O),则

n(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol,所以m(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol×147g/mol=0.7493325g,

则有:×100%=99.9%,故答案为:99.9%;

③样品中存在少量的NaCl会导致CaCl2.2H2O的物质的量增大.同样若CaCl2.2H2O失水导致分母变小,值偏大.

故答案为:样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2.2H2O失水

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题型:简答题
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简答题

某研究性学习小组利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物------铅膏(含PbO、PbO2、PbSO4)制备电绝缘材料三盐基硫酸铅(3PbO•PbSO4•H2O),进行资源回收研究,设计实验流程如下:

(1)步骤①铅膏中PbSO4与Na2CO3溶液反应转化为PbCO3,说明溶解度:PbSO4______(填“>”或“<”)PbCO3

(2)步骤①中PbO2转化为PbCO3的离子方程式是(请配平此离子方程式):PbO2+SO32-+CO32-+______═PbCO3↓+SO42-+OH-

(3)将步骤①和④的滤液合并,加入______PH=7,再经过______、冷却结晶、______、洗涤、干燥,可获得Na2SO4•10H2O晶体.

(4)若铅膏的质量为78g,步骤①中PbO2和PbSO4全部转化为PbCO3,且PbO未发生反应;步骤②中共收集到5.6LCO2(标准状态),步骤③中获得90.9g PbSO4,则铅膏中PbO的质量分数为______(假设流程中原料无损失).

正确答案

解:铅膏(含PbO、PbO2、PbSO4)中加入亚硫酸钠和碳酸钠之后,铅膏中PbSO4与Na2CO3溶液反应转化为PbCO3和硫酸钠溶液,PbO2转化为PbCO3,其中的PbO和碳酸铅被过滤出来,向其中加入硝酸,可以得到硝酸铅溶液,同时放出二氧化碳气体,向硝酸铅中加入硫酸,发生复分解反应得到硫酸铅和硝酸,向酸性的硫酸铅溶液中加入过量的氢氧化钠溶液过滤可以得到三盐基硫酸铅(3PbO•PbSO4•H2O)和硫酸钠的溶液,硫酸钠溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到硫酸钠的晶体.

(1)铅膏中PbSO4与Na2CO3溶液反应转化为PbCO3和硫酸钠溶液,PbSO4转化为PbCO3,说明溶解度:PbSO4的要大于碳酸铅的,沉淀是向着更难溶的方向转化;

故答案为:>;

(2)反应PbO2+SO32-+CO32-+?→PbCO3↓+SO42-+OH-中,Pb的化合价降低了2价,S的化合价升高了2价,所以PbO2、SO32-、PbCO3、SO42-的系数都是1,根据碳元素守恒,CO32-,的系数是1,根据电荷守恒,OH-的系数是2,根据H元素守恒,反应物中应该添加H2O,即PbO2+SO32-+CO32-+H2O=PbCO3↓+SO42-+2OH-

故答案为:1,1,1,1,H2O,1,1,2;

(3)将步骤①和④的滤液即硫酸钠溶液合并,其中还会含有过量的氢氧化钠,所以显示碱性,应该加硫酸调节pH到中性,不能引进杂质离子,可以选择硫酸,硫酸钠溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到硫酸钠的晶体.

故答案为:H2SO4;蒸发浓缩;过滤;

(4)PbO和碳酸铅中加入硝酸,可以得到硝酸铅溶液,同时放出二氧化碳气体,步骤②中共收集到5.6L即0.25molCO2(标准状态),根据碳元素守恒,

所以含有碳酸铅是0.25mol,步骤③中获得90.9g即0.3molPbSO4,根据Pb守恒,这些Pb都来自PbO和碳酸铅,所以PbO的物质的量是0.3mol-0.25mol=0.05mol,PbO的质量分数为×100%=14.3%.

故答案为:14.3%.

解析

解:铅膏(含PbO、PbO2、PbSO4)中加入亚硫酸钠和碳酸钠之后,铅膏中PbSO4与Na2CO3溶液反应转化为PbCO3和硫酸钠溶液,PbO2转化为PbCO3,其中的PbO和碳酸铅被过滤出来,向其中加入硝酸,可以得到硝酸铅溶液,同时放出二氧化碳气体,向硝酸铅中加入硫酸,发生复分解反应得到硫酸铅和硝酸,向酸性的硫酸铅溶液中加入过量的氢氧化钠溶液过滤可以得到三盐基硫酸铅(3PbO•PbSO4•H2O)和硫酸钠的溶液,硫酸钠溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到硫酸钠的晶体.

(1)铅膏中PbSO4与Na2CO3溶液反应转化为PbCO3和硫酸钠溶液,PbSO4转化为PbCO3,说明溶解度:PbSO4的要大于碳酸铅的,沉淀是向着更难溶的方向转化;

故答案为:>;

(2)反应PbO2+SO32-+CO32-+?→PbCO3↓+SO42-+OH-中,Pb的化合价降低了2价,S的化合价升高了2价,所以PbO2、SO32-、PbCO3、SO42-的系数都是1,根据碳元素守恒,CO32-,的系数是1,根据电荷守恒,OH-的系数是2,根据H元素守恒,反应物中应该添加H2O,即PbO2+SO32-+CO32-+H2O=PbCO3↓+SO42-+2OH-

故答案为:1,1,1,1,H2O,1,1,2;

(3)将步骤①和④的滤液即硫酸钠溶液合并,其中还会含有过量的氢氧化钠,所以显示碱性,应该加硫酸调节pH到中性,不能引进杂质离子,可以选择硫酸,硫酸钠溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可以得到硫酸钠的晶体.

故答案为:H2SO4;蒸发浓缩;过滤;

(4)PbO和碳酸铅中加入硝酸,可以得到硝酸铅溶液,同时放出二氧化碳气体,步骤②中共收集到5.6L即0.25molCO2(标准状态),根据碳元素守恒,

所以含有碳酸铅是0.25mol,步骤③中获得90.9g即0.3molPbSO4,根据Pb守恒,这些Pb都来自PbO和碳酸铅,所以PbO的物质的量是0.3mol-0.25mol=0.05mol,PbO的质量分数为×100%=14.3%.

故答案为:14.3%.

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