- 物质的检测
- 共5040题
某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯净的MnO2实验,其流程如下:
(1)第①步加入H2SO4时,粗MnO2样品中的______(填化学式)转化为可溶性物质.
(2)第②步反应离子方程式:______+______ ClO3-+______=______ MnO2+______ Cl2↑+______ H+ (括号内填化学计量数,横线上填化学式或离子符号)
(3)检验第②步反应后过滤所得滤液中含SO42-的设计方法是______;第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、蒸发皿______.
(4)若粗MnO2样品的质最为12.69g,第①步反应后,经过滤得到8.7g MnO2,并收集到0.224LCO2(标准状况下),则在粗样品中MnO物质的量为______mol.
正确答案
解:粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品中加入过量的稀硫酸,由于MnO2不溶于硫酸,则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,过滤得滤液Ⅰ为硫酸锰溶液,加入NaClO3发生反应为:5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,再过滤得到滤液Ⅱ和二氧化锰固体,而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O,
(1)第①步加入H2SO4时,MnO2不溶于硫酸,样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,故答案为:MnO、MnCO3;
(2)由电子、电荷守恒可知,发生的离子反应为5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,故答案为:5Mn2+;2;4H2O;5;1;8;
(3)检验第②步反应后过滤所得滤液中含SO42-的设计方法是取少量第②步反应后过滤所得滤液,先加入足量稀盐酸酸化,再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀则含有SO42-,蒸发所需的仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒,
故答案为:取少量第②步反应后过滤所得滤液,先加入足量稀盐酸酸化,再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀则含有SO42-;玻璃棒;
(4)由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69g-8.7 g=3.99g.由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物质的量为0.01mol,质量为115g/mol×0.01mol=1.15g,所以MnO的质量为3.99g-1.15g=2.84g,其物质的量为=0.04mol,故答案为:0.04.
解析
解:粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品中加入过量的稀硫酸,由于MnO2不溶于硫酸,则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,过滤得滤液Ⅰ为硫酸锰溶液,加入NaClO3发生反应为:5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,再过滤得到滤液Ⅱ和二氧化锰固体,而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为:3Cl2+6NaOH=NaClO3+NaCl+3H2O,
(1)第①步加入H2SO4时,MnO2不溶于硫酸,样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,故答案为:MnO、MnCO3;
(2)由电子、电荷守恒可知,发生的离子反应为5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+,故答案为:5Mn2+;2;4H2O;5;1;8;
(3)检验第②步反应后过滤所得滤液中含SO42-的设计方法是取少量第②步反应后过滤所得滤液,先加入足量稀盐酸酸化,再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀则含有SO42-,蒸发所需的仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒,
故答案为:取少量第②步反应后过滤所得滤液,先加入足量稀盐酸酸化,再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀则含有SO42-;玻璃棒;
(4)由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69g-8.7 g=3.99g.由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物质的量为0.01mol,质量为115g/mol×0.01mol=1.15g,所以MnO的质量为3.99g-1.15g=2.84g,其物质的量为=0.04mol,故答案为:0.04.
试回答下列问题:
某课外研究小组,用含有较多杂质的铜(主要杂质为Fe),通过下列化学反应制取胆矾并回收铁单质.请回答相关问题:
pH控制可参考下列数据:
(1)试剂A最好选用______(填字母);a.H2O2 b.氯水 c.酸性高锰酸钾
加入试剂A以后,金属铜也能逐渐溶解,写出该反应的离子方程式______
能否用稀硝酸代替试剂A______(填“能”或“不能”),原因是______
(2)Cu(OH)2的作用是______,
还可以用______(填一种试剂)代替;______(填“能”或“不能”)用NaOH溶液代替?
(3)操作2中包含3个基本实验操作,依次为______、______和过滤;操作1以后,加硫酸调节溶液的pH=1的目的是______
(4)如何对操作1后所得滤渣进行洗涤?简述洗涤操作步骤______.
正确答案
解:(1)H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,所以试剂A最好选用H2O2;酸性条件下Cu与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸铜和水,反应的离子反应为H2O2+Cu+2H+=Cu2++2H2O;如果用稀硝酸代替试剂H2O2,铁和铜分别与硝酸反应都能生成有毒气体一氧化氮,且在溶液中引入新的杂质硝酸根离子,所以,不能用硝酸代替过氧化氢,
故答案为:a;Cu+2H++H2O2═Cu2++2H2O;不能;引入杂质NO3-,并且会产生污染性其体NO;
(2)原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或氧化铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH大于3.7的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或氧化铜是不溶于水的固体,不会引入新的杂质;加氢氧化钠溶液中引入氢氧根离子和钠离子,所以不能;
故答案为:调节溶液的pH值,使Fe3+离子形成沉淀;CuO; 不能;
(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体;溶液在蒸发结晶过程中发生水解,为抑制其水解,根据Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,操作1以后,加硫酸调节溶液的pH=1可起到抑制Cu2+的水解作用,
故答案为:蒸发浓缩; 冷却结晶;抑制Cu2+的水解;
(4)对滤渣进行洗涤,过滤后,向漏斗缓缓中加入适量蒸馏水,使液面刚好没过滤渣,可以洗掉固体表面的残液,静置,待液体流下,重复操作2-3次,保证洗涤干净,
故答案为:过滤后,向漏斗缓缓中加入适量蒸馏水,使液面刚好没过滤渣,静置,待液体流下,重复操作2-3次.
解析
解:(1)H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,所以试剂A最好选用H2O2;酸性条件下Cu与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸铜和水,反应的离子反应为H2O2+Cu+2H+=Cu2++2H2O;如果用稀硝酸代替试剂H2O2,铁和铜分别与硝酸反应都能生成有毒气体一氧化氮,且在溶液中引入新的杂质硝酸根离子,所以,不能用硝酸代替过氧化氢,
故答案为:a;Cu+2H++H2O2═Cu2++2H2O;不能;引入杂质NO3-,并且会产生污染性其体NO;
(2)原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或氧化铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH大于3.7的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或氧化铜是不溶于水的固体,不会引入新的杂质;加氢氧化钠溶液中引入氢氧根离子和钠离子,所以不能;
故答案为:调节溶液的pH值,使Fe3+离子形成沉淀;CuO; 不能;
(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体;溶液在蒸发结晶过程中发生水解,为抑制其水解,根据Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,操作1以后,加硫酸调节溶液的pH=1可起到抑制Cu2+的水解作用,
故答案为:蒸发浓缩; 冷却结晶;抑制Cu2+的水解;
(4)对滤渣进行洗涤,过滤后,向漏斗缓缓中加入适量蒸馏水,使液面刚好没过滤渣,可以洗掉固体表面的残液,静置,待液体流下,重复操作2-3次,保证洗涤干净,
故答案为:过滤后,向漏斗缓缓中加入适量蒸馏水,使液面刚好没过滤渣,静置,待液体流下,重复操作2-3次.
硫酸铁铵[aFe2(SO4)3•6(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______,滤渣A的主要成分是______.
(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,有一处不严密,请指出并修改______.
(5)称取14.00g样品,将其溶于水配制成100mL溶液,并分成两等份,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;CaSO4;
(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,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,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)硫酸铁铵中铵根离子、铁离子易水解,应该在硫酸环境下来蒸发,故答案为:硫酸铁铵溶液蒸发应该在酸性环境中进行,防止铁离子水解;
(5)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;CaSO4;
(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,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,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)硫酸铁铵中铵根离子、铁离子易水解,应该在硫酸环境下来蒸发,故答案为:硫酸铁铵溶液蒸发应该在酸性环境中进行,防止铁离子水解;
(5)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.
碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料.工业碳酸钠(钝度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺路线如下:
已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示:回答下列问题:
(1)滤渣的主要成分为______
(2)“趁热过滤”的原因是______.
(3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是______(写出一种)
(4)若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是______.
(5)已知:
Na2CO3•10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)△H1=+532.36kJ•mol-1;Na2CO3•10H2O(s)=Na2CO3•H2O(s)+9H2O(g)△H2=+473.63kJ•mol-1,写出Na2CO3•H2O脱水反应的热化学方程式______.
正确答案
解:(1)工业碳酸钠(钝度约98%)中含有Mg2+,Fe3+,Ca2+,所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液,可生成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀,滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe(OH)3,
故答案为:Mg(OH)2、Fe(OH)3;
(2)根据所给的坐标图可以发现:温度减少至313K时发生突变,溶解度迅速减少,若不趁热过滤将析出晶体,所以“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,使后续的加热脱水耗时长,
故答案为:使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,使后续的加热脱水耗时长;
(3)在实验室进行“趁热过滤”时,要注意减少过滤的时间和保持过滤时的温度,可采取的措施是用预热过滤装置(或已预热的布氏漏斗趁热抽滤,或用常压热过滤漏斗进行过滤),故答案为:用预热过滤装置(或已预热的布氏漏斗趁热抽滤,或用常压热过滤漏斗进行过滤);
(4)产生的问题是溶解时有大量沉淀生成,使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质.原因:“母液”中,含有的离子有Ca2+,Na+,Cl-,SO42-,OH-,CO32-,当多次循环后,使用离子浓度不断增大,溶解时会生成CaSO4,Ca(OH)2,CaCO3等沉淀.
(5)通过观察两个热化学方程式,利用盖斯定律,可将两式相减得到Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g),即Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol,
故答案为:Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol.
解析
解:(1)工业碳酸钠(钝度约98%)中含有Mg2+,Fe3+,Ca2+,所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液,可生成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀,滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe(OH)3,
故答案为:Mg(OH)2、Fe(OH)3;
(2)根据所给的坐标图可以发现:温度减少至313K时发生突变,溶解度迅速减少,若不趁热过滤将析出晶体,所以“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,使后续的加热脱水耗时长,
故答案为:使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,使后续的加热脱水耗时长;
(3)在实验室进行“趁热过滤”时,要注意减少过滤的时间和保持过滤时的温度,可采取的措施是用预热过滤装置(或已预热的布氏漏斗趁热抽滤,或用常压热过滤漏斗进行过滤),故答案为:用预热过滤装置(或已预热的布氏漏斗趁热抽滤,或用常压热过滤漏斗进行过滤);
(4)产生的问题是溶解时有大量沉淀生成,使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质.原因:“母液”中,含有的离子有Ca2+,Na+,Cl-,SO42-,OH-,CO32-,当多次循环后,使用离子浓度不断增大,溶解时会生成CaSO4,Ca(OH)2,CaCO3等沉淀.
(5)通过观察两个热化学方程式,利用盖斯定律,可将两式相减得到Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g),即Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol,
故答案为:Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol.
蛇纹石矿可看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成.由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下:
(1)蛇纹石矿加盐酸溶解后,溶液里除了Mg2+外,还含有的金属离子是______
(2)进行Ⅰ操作时,控制溶液pH=7-8(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)
Ca(OH)2不能过量,若Ca(OH)2过量可能会导致______溶解、______沉淀.
(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料,先向沉淀物A中加入______ (填入物质的化学式),然后______ (依次填写实验操作名称).
(4)产品化学式可看做aMgCO3•bMg(OH)2•cH2O,为确定a、b、c的值,将18.2g产品完全分解后,产生6.6gCO2和8.0g MgO,由此可知,产品的化学式中:a=______ b=______ C=______.
正确答案
解:(1)蛇纹石加盐酸溶解,MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,
故答案为:Fe3+、Al3+;
(2)由(1)知,此时溶液中除了Mg2+外,还含有Fe3+、Al3+杂质,需除去Fe3+、Al3+但不能损失Mg2+,因Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+和Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,利用平衡移动的原理,消耗H+使上述水解平衡向正反应方向移动,除去Fe3+、Al3+,加Ca(OH)2需将溶液的pH控制在7~8,若pH过高,会导致生成的Al(OH)3发生反应Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O溶解,Mg(OH)2在pH为9.4时开始沉淀,所以碱性增强Mg(OH)2会沉淀,同时Mg2+也因转化为沉淀而损失,
故答案为:Al(OH)3;Mg(OH)2;
(3)从实验步骤图知:沉淀混合物为Fe(OH)3和Al(OH)3,红色氧化物是沉淀物Fe(OH)3分解后得到的Fe2O3,所以得先加碱把Al(OH)3除掉,反应为:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,然后过滤洗涤灼烧即可,
故答案为:NaOH;过滤、洗涤、灼烧;
(4)m(样品)=18.2g,m(CO2)=6.6g,m(MgO)=8.0g,碱式碳酸镁分解:aMgCO3・bMg(OH)2・cH2O (a+b)MgO+aCO2↑+(b+c)H2O↑,根据质量守恒得:m(H2O)=18.2g-6.6g-8.0g=3.6g,则m(MgO)═0.2mol,n(CO2)═0.15mol,n(H2O)═0.2mol,得:a:b:c=0.15:0.05:0.15=3:1:3,
故答案为:3,1,3;
解析
解:(1)蛇纹石加盐酸溶解,MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,
故答案为:Fe3+、Al3+;
(2)由(1)知,此时溶液中除了Mg2+外,还含有Fe3+、Al3+杂质,需除去Fe3+、Al3+但不能损失Mg2+,因Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+和Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,利用平衡移动的原理,消耗H+使上述水解平衡向正反应方向移动,除去Fe3+、Al3+,加Ca(OH)2需将溶液的pH控制在7~8,若pH过高,会导致生成的Al(OH)3发生反应Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O溶解,Mg(OH)2在pH为9.4时开始沉淀,所以碱性增强Mg(OH)2会沉淀,同时Mg2+也因转化为沉淀而损失,
故答案为:Al(OH)3;Mg(OH)2;
(3)从实验步骤图知:沉淀混合物为Fe(OH)3和Al(OH)3,红色氧化物是沉淀物Fe(OH)3分解后得到的Fe2O3,所以得先加碱把Al(OH)3除掉,反应为:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,然后过滤洗涤灼烧即可,
故答案为:NaOH;过滤、洗涤、灼烧;
(4)m(样品)=18.2g,m(CO2)=6.6g,m(MgO)=8.0g,碱式碳酸镁分解:aMgCO3・bMg(OH)2・cH2O (a+b)MgO+aCO2↑+(b+c)H2O↑,根据质量守恒得:m(H2O)=18.2g-6.6g-8.0g=3.6g,则m(MgO)═0.2mol,n(CO2)═0.15mol,n(H2O)═0.2mol,得:a:b:c=0.15:0.05:0.15=3:1:3,
故答案为:3,1,3;
(2015•漳州模拟)高锰酸钾是强氧化剂,它的用途遍布各个行业.
(1)工业上由软锰矿(主要成分为Mn02)生产髙锰酸钾分为两个步骤:
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K2Mn04),该反应的化学方程式是______
②步骤二以石墨为阳极,铁为阴极,电解锰酸钾(K2Mn04)溶液,在______ (填“阴极区”或“阳极区”)得到高锰酸钾.阴极反应的化学方程式是______.
(2)某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣--猛泥(含K2Mn04、Mn02及Pb、Ca等元素)和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO3),其流程如下:
③轧钢废酸中Fe2+的作用是______.
④操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ的名称是______.
⑤溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外,还含有的阳离子是______
⑥若固体C中不含CaCO3,则溶液D中<______.
(已知:Ksp(MnCO3)=1×10-11Ksp(CaCO3)=5×10-9)
正确答案
解:(1)①将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K2Mn04),结合原子守恒配平书写化学方程式为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
故答案为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
②电解锰酸钾(K2Mn04)溶液,得到高锰酸钾,结合锰元素化合价变化+6价变化为+7价,失电子发生氧化还原反应,所以在阳极区发生反应;阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气,电极反应为:2H++2e-=H2↑;
故答案为:阳极区,2H++2e-=H2↑;
(2)猛泥(含K2Mn04、Mn02及Pb、Ca等元素)和轧钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO3),锰泥和轧钢废液浸泡,其中轧钢废酸中Fe2+的作用是还原K2Mn04、Mn02为锰离子,加入适量氢氧化钠调节溶液PH=4,过滤得到溶液A和固体A,溶液A中加入硫化钠溶液反应得到固体B为PbS沉淀,滤液B加入碳酸氢铵溶液过滤得到固体C碳酸锰;
③轧钢废酸中Fe2+的作用是,亚铁离子具有还原性,还原锰元素为锰离子;
故答案为:将高价的锰元素还原成Mn2+;
④分析流程操作ⅠⅡⅢ都是分离固体和液体的操作,用过滤操作分离;
故答案为:过滤;
⑤依据流程和加入的试剂分析判断,溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外,还含有的阳离子是K+、Na+、NH4+;
故答案为:K+、Na+、NH4+;
⑥依据碳酸钙和碳酸锰共存,结合溶度积常数计计算,则溶液D中=
=
=500,若固体C中不含CaCO3,则溶液D中
<500;
故答案为:500;
解析
解:(1)①将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应,生成锰酸钾(K2Mn04),结合原子守恒配平书写化学方程式为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
故答案为:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
②电解锰酸钾(K2Mn04)溶液,得到高锰酸钾,结合锰元素化合价变化+6价变化为+7价,失电子发生氧化还原反应,所以在阳极区发生反应;阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气,电极反应为:2H++2e-=H2↑;
故答案为:阳极区,2H++2e-=H2↑;
(2)猛泥(含K2Mn04、Mn02及Pb、Ca等元素)和轧钢废酸液制取工业级碳酸锰(MnCO3),锰泥和轧钢废液浸泡,其中轧钢废酸中Fe2+的作用是还原K2Mn04、Mn02为锰离子,加入适量氢氧化钠调节溶液PH=4,过滤得到溶液A和固体A,溶液A中加入硫化钠溶液反应得到固体B为PbS沉淀,滤液B加入碳酸氢铵溶液过滤得到固体C碳酸锰;
③轧钢废酸中Fe2+的作用是,亚铁离子具有还原性,还原锰元素为锰离子;
故答案为:将高价的锰元素还原成Mn2+;
④分析流程操作ⅠⅡⅢ都是分离固体和液体的操作,用过滤操作分离;
故答案为:过滤;
⑤依据流程和加入的试剂分析判断,溶液C中除含有Ca2+、Mn2+、H+外,还含有的阳离子是K+、Na+、NH4+;
故答案为:K+、Na+、NH4+;
⑥依据碳酸钙和碳酸锰共存,结合溶度积常数计计算,则溶液D中=
=
=500,若固体C中不含CaCO3,则溶液D中
<500;
故答案为:500;
(2014秋•忻府区校级月考)工业上以锂辉石(Li2O•A12O3•4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂.其部分工艺流程如下:
已知:①Li2O•Al2O3•4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓
②某些物质的溶解度(S)如下表所示.ⅠⅡⅢ
(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质.则步骤Ⅱ中最佳反应的离子方程式是______.
滤渣1□
□
Al2O3
(2)已知滤液1中的主要离子为Li+、Mg2+、Ca2+、SO42-,滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述,并写离子方程式)______.
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是______.
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下.
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解.
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3.
①a中,阳极的电极反应式是______.
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是______.
正确答案
解:锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,
(1)滤渣1□
□
Al2O3,滤渣1是Al2O3•4SiO2•H2O,先加酸溶解,然后过滤出不溶物二氧化硅,步骤Ⅱ中在铝离子的酸溶液中滴入氨水,生成氢氧化铝沉淀,所以步骤Ⅱ反应是铝离子生成氢氧化铝的反应,反应离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(2)石灰乳是氢氧化钙,提供氢氧根离子和钙离子,更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子,离子反应方程式为:Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+,故答案为:增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+;
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”,图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小,减少沉淀的损失,
故答案为:Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失;
(4))①Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,阳极液中氯离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为2C1--2e-=Cl2↑,
故答案为:2C1--2e-=Cl2↑;
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂的方程式为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3+2H2O,
故答案为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.
解析
解:锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,
(1)滤渣1□
□
Al2O3,滤渣1是Al2O3•4SiO2•H2O,先加酸溶解,然后过滤出不溶物二氧化硅,步骤Ⅱ中在铝离子的酸溶液中滴入氨水,生成氢氧化铝沉淀,所以步骤Ⅱ反应是铝离子生成氢氧化铝的反应,反应离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(2)石灰乳是氢氧化钙,提供氢氧根离子和钙离子,更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子,离子反应方程式为:Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+,故答案为:增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+;
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”,图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小,减少沉淀的损失,
故答案为:Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失;
(4))①Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,阳极液中氯离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为2C1--2e-=Cl2↑,
故答案为:2C1--2e-=Cl2↑;
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂的方程式为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3+2H2O,
故答案为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.
工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:
已知:Na2CO3+NO+NO2═2NaNO2+CO2
(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有______(填化学式).
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是______.蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的______(填操作名称)最合理.
(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是______.母液Ⅱ需回收利用,下列处理方法合理的是______.
a.转入中和液 b.转入结晶Ⅰ操作 c.转入转化液 d.转入结晶Ⅱ操作
(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2:1,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的理论用量为______吨(假定Na2CO3恰好完全反应).
正确答案
解:由制备流程可知,碳酸钠溶解后,碱吸收发生Na2CO3+NO+NO2═2NaNO2+CO2、3NO2+H2O=HNO3+NO、Na2CO3+2HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑,然后中和液进行蒸发Ⅰ操作,应避免浓度过大NaNO2析出,蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质要回收再循环利用;结晶过滤分离出NaNO3,母液I中主要含NaNO2,母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3、空气,硝酸提供酸性环境,可将NaNO2转化为NaNO3,转化液蒸发、结晶、过滤分离出NaNO3,母液Ⅱ中主要含NaNO3,应在转化液及结晶中提高利用率,
(1)由上述分析可知,二氧化氮与碱液反应生成NaNO2,还可生成NaNO3,中和液中含剩余的少量Na2CO3,故答案为:NaNO3;
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是防止NaNO2的析出,蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的溶碱,循环利用,提高利用率,故答案为:防止NaNO2的析出;溶碱;
(3)由上述分析可知,母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是将NaNO2转化为NaNO3.母液Ⅱ需回收利用,可转入转化液或转入结晶Ⅱ操作,提高其利用率,
故答案为:将NaNO2转化为NaNO3;cd;
(4)生产1.38吨NaNO2时,n(NaNO2)==2×104mol,NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比为2:1,则n(NaNO3)=1×104mol,由Na原子守恒可知,2n(Na2CO3)=n(NaNO2)+n(NaNO3),m(Na2CO3)=(2×104mol+1×104mol)×
×106g/mol=1.59×106g=1.59t,
故答案为:1.59.
解析
解:由制备流程可知,碳酸钠溶解后,碱吸收发生Na2CO3+NO+NO2═2NaNO2+CO2、3NO2+H2O=HNO3+NO、Na2CO3+2HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑,然后中和液进行蒸发Ⅰ操作,应避免浓度过大NaNO2析出,蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质要回收再循环利用;结晶过滤分离出NaNO3,母液I中主要含NaNO2,母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3、空气,硝酸提供酸性环境,可将NaNO2转化为NaNO3,转化液蒸发、结晶、过滤分离出NaNO3,母液Ⅱ中主要含NaNO3,应在转化液及结晶中提高利用率,
(1)由上述分析可知,二氧化氮与碱液反应生成NaNO2,还可生成NaNO3,中和液中含剩余的少量Na2CO3,故答案为:NaNO3;
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是防止NaNO2的析出,蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的溶碱,循环利用,提高利用率,故答案为:防止NaNO2的析出;溶碱;
(3)由上述分析可知,母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是将NaNO2转化为NaNO3.母液Ⅱ需回收利用,可转入转化液或转入结晶Ⅱ操作,提高其利用率,
故答案为:将NaNO2转化为NaNO3;cd;
(4)生产1.38吨NaNO2时,n(NaNO2)==2×104mol,NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比为2:1,则n(NaNO3)=1×104mol,由Na原子守恒可知,2n(Na2CO3)=n(NaNO2)+n(NaNO3),m(Na2CO3)=(2×104mol+1×104mol)×
×106g/mol=1.59×106g=1.59t,
故答案为:1.59.
下列不属于分离混合物的方法是( )
正确答案
解析
解:A、过滤用来分离固液混合物,属于分离混合物的方法,故A正确;
B、分液常用来分离互不相溶的液体混合物,属于分离混合物的方法,故B正确;
C、摇匀只能将物质混合的更加均匀,不属于分离操作,故C错误;
D、蒸馏常用来分离沸点不同的液体混合物,属于分离混合物的方法,故D正确.
故选C.
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制备高锰酸钾的一种工艺流程.
重结晶
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,其消毒机理与下列______(填序号)物质相似.
A.75%酒精 B.双氧水 C.苯酚 D. NaClO
(2)根据流程,写出用MnO2制取K2MnO4主要反应的离子方程式:______.
(3)上述流程中可以循环使用的物质有石灰、二氧化碳、______(写化学式).
(4)若不考虑物质循环与制备过程中的损失,则1mol MnO2可制得______mol KMnO4.
(5)KMnO4的粗晶体的提纯操作按顺序依次为:加热溶解、______、洗涤、干燥.
正确答案
BD
2MnO2+4OH-+O22MnO42-+2H2O
KOH、MnO2
0.67
冷却、过滤
解析
解:(1)KMnO4有强氧化性,利用其强氧化性杀菌消毒,消毒原理与双氧水、NaClO一样,故选:BD;
(2)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,故离子方程式为2MnO2+4OH-+O2
2MnO42-+2H2O,故答案为:2MnO2+4OH-+O2
2MnO42-+2H2O;
(3)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,故答案为:KOH、MnO2;
(5)由2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O 可知最初的原料中1mol MnO2恰好得到1mol K2MnO4.由3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2知,1mol K2MnO4在反应中能得到
=0.67molKMnO4,
故答案为:0.67.
(6)为提纯晶体,需要对晶体进行加热溶解,冷却、过滤,结晶析出,洗涤、干燥等,故答案为:冷却、过滤.
对于0.5mol/L Fe2(SO4)3和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,可用下列两种方法进行分离、提纯和转化.
方法1、用下图所示的流程进行分离,同时获得硫酸亚铁晶体和铜粉.
请回答:
(1)由滤液制取FeSO4•7H2O晶体要经过______、______、过滤、洗涤等步骤,要想加快过滤的速度可以通过抽滤的方法,则抽滤要用到的主要仪器是______.
(2)用100mL的混合液制取FeSO4•7H2O晶体,制得的晶体质量至少______g.
方法2、用纸层析方法进行分离,实验步骤如下:
①点样:如右图所示,在滤纸条末端约2cm处用铅笔画一个小圆点作为原点.
在原点处滴一滴Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液.晾干后再滴,重复3次,要求留下斑点的直径小于0.5cm.将滤纸条用大头针固定在橡胶塞下面.
②展开:在大试管中加入9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,混合均匀.把滤纸末端浸入溶剂中约0.5cm,注意不要让试样点接触展开剂.塞紧橡胶塞,将大试管垂直静置.
③显色:待溶剂扩散到滤纸上端时,取下滤纸,放在盛有浓氨水的试剂瓶瓶口上方,用氨气熏.请回答:
(3)硫酸的作用是______;在层析操作时,不让滤纸上的试样点接触展开剂的原因是______.
(4)氨熏后红棕色出现在滤纸上端,其原因是______,由______可判断分离的效果.
正确答案
解:(1)将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶,将析出的固体洗涤、干燥,即可得到绿矾,抽滤装置不同于普通过滤装置,由减压系统(真空泵),吸滤瓶和布氏漏斗等组成,
故答案为:加热蒸发;冷却结晶;布氏漏斗、吸滤瓶;
(2)因为Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,Fe+CuSO4═Cu+FeSO4;,所以加过量铁后,溶液中溶质是硫酸亚铁,硫酸根最终都变成硫酸亚铁,根据硫酸根守恒,0.5mol/L Fe2(SO4)3和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,n(FeSO4)=n(SO42-)=0.1L×0.5mol/L×3+0.1L×0.5mol/L=0.2mol,n(FeSO4•7H2O)=n(FeSO4)=0.2mol,所以m(FeSO4•7H2O)=0.2mol×278g/mol=55.6g,
故答案为:55.6;
(3)Fe3+发生水解反应:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,Cu2+发生水解反应:Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入硫酸,可抑制Cu2+和Fe3+的水解;纸上层析中要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度,由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同,所以纸上层析法是利用试样中各种离子随展开剂在滤纸上展开的速率不同而形成不同位置的色斑,如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败,
故答案为:抑制Cu2+和Fe3+的水解;如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败;
(4)该题的展开剂为9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快,所以因氨熏后红棕色出现在滤纸上端;纸上层析法由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同而形成不同位置的色斑,所以色斑的形成和距离可判断分离的效果,
故答案为:Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快;色斑的形成和距离.
解析
解:(1)将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶,将析出的固体洗涤、干燥,即可得到绿矾,抽滤装置不同于普通过滤装置,由减压系统(真空泵),吸滤瓶和布氏漏斗等组成,
故答案为:加热蒸发;冷却结晶;布氏漏斗、吸滤瓶;
(2)因为Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,Fe+CuSO4═Cu+FeSO4;,所以加过量铁后,溶液中溶质是硫酸亚铁,硫酸根最终都变成硫酸亚铁,根据硫酸根守恒,0.5mol/L Fe2(SO4)3和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,n(FeSO4)=n(SO42-)=0.1L×0.5mol/L×3+0.1L×0.5mol/L=0.2mol,n(FeSO4•7H2O)=n(FeSO4)=0.2mol,所以m(FeSO4•7H2O)=0.2mol×278g/mol=55.6g,
故答案为:55.6;
(3)Fe3+发生水解反应:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,Cu2+发生水解反应:Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入硫酸,可抑制Cu2+和Fe3+的水解;纸上层析中要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度,由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同,所以纸上层析法是利用试样中各种离子随展开剂在滤纸上展开的速率不同而形成不同位置的色斑,如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败,
故答案为:抑制Cu2+和Fe3+的水解;如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败;
(4)该题的展开剂为9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快,所以因氨熏后红棕色出现在滤纸上端;纸上层析法由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同而形成不同位置的色斑,所以色斑的形成和距离可判断分离的效果,
故答案为:Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快;色斑的形成和距离.
银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:
(1)熔炼时被氧化的元素是______,酸浸时反应的离子方程式为______.为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是______.
(2)操作a是______,固体B转化为CuAlO2的过程中,存在如下反应,请填写空白处:______CuO+______Al2O3______+______↑.
(3)若残渣A中含有n mol Ag,将该残渣全部与足量的稀HNO3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式______.为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,则V至少为______L(设空气中氧气的体积分数为0.2).
(4)已知2Cu+ Cu+Cu2+,试分析CuAlO2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点______.
(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的______极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4g时,则两个电极上银质量的变化值相差______g.
正确答案
解:由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,得到氢氧化铝、氢氧化铜,灼烧中会得到CuO、Al2O3,二者反应得到CuAlO2.
(1)由上述分析可知,空气中熔炼时Cu被氧化;用硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水,反应离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎,增大接触面积,加快反应速率;
故答案为:Cu;CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎;
(2)操作a是分离互不相溶的液体与固体,应是过滤;由上述分析可知,CuO、Al2O3反应得到CuAlO2,由电荷守恒可知,O元素化合价升高,有氧气生成,反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,
故答案为:过滤;4; 2; 4CuAlO2;O2;
(3)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水,反应方程式为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸,纵观整个过程,Ag失去电子等于氧气获得电子,故消耗氧气物质的量为=0.25n mol,标况下需要氧气的体积为0.25n mol×22.4L/mol=5.6n L,需要空气的体积为5.6n L÷20%=28n L,
故答案为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;28n;
(4)CuAlO2分别与足量盐酸反应得到Cu、氯化铜、氯化铝,现象为得到蓝色溶液、有红色固体生成;硝酸具有强氧化性,过量的硝酸与CuAlO2反应得到硝酸铜、硝酸铝、NO,溶液变蓝色,相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生,
故答案为:相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生;
(5)电解精炼时,粗银作阳极、纯银作阴极,阳极上Ag、Cu都失电子生成金属阳离子,阴极上只有银离子得电子生成Ag,两个电极上质量变化值相差30.4g为Cu放电析出的Ag与Cu的质量之差,设Cu为xmol,根据电子转移守恒,则Cu放电形成Ag为2x mol,故2x×108-64x=30.4,解得x=0.2,两个电极上银质量的变化值之差为Cu放电生成Ag的质量,故为0.2mol×2×108g/mol=43.2g,
故答案为:正;43.2g.
解析
解:由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,得到氢氧化铝、氢氧化铜,灼烧中会得到CuO、Al2O3,二者反应得到CuAlO2.
(1)由上述分析可知,空气中熔炼时Cu被氧化;用硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水,反应离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎,增大接触面积,加快反应速率;
故答案为:Cu;CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎;
(2)操作a是分离互不相溶的液体与固体,应是过滤;由上述分析可知,CuO、Al2O3反应得到CuAlO2,由电荷守恒可知,O元素化合价升高,有氧气生成,反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,
故答案为:过滤;4; 2; 4CuAlO2;O2;
(3)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水,反应方程式为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸,纵观整个过程,Ag失去电子等于氧气获得电子,故消耗氧气物质的量为=0.25n mol,标况下需要氧气的体积为0.25n mol×22.4L/mol=5.6n L,需要空气的体积为5.6n L÷20%=28n L,
故答案为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;28n;
(4)CuAlO2分别与足量盐酸反应得到Cu、氯化铜、氯化铝,现象为得到蓝色溶液、有红色固体生成;硝酸具有强氧化性,过量的硝酸与CuAlO2反应得到硝酸铜、硝酸铝、NO,溶液变蓝色,相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生,
故答案为:相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生;
(5)电解精炼时,粗银作阳极、纯银作阴极,阳极上Ag、Cu都失电子生成金属阳离子,阴极上只有银离子得电子生成Ag,两个电极上质量变化值相差30.4g为Cu放电析出的Ag与Cu的质量之差,设Cu为xmol,根据电子转移守恒,则Cu放电形成Ag为2x mol,故2x×108-64x=30.4,解得x=0.2,两个电极上银质量的变化值之差为Cu放电生成Ag的质量,故为0.2mol×2×108g/mol=43.2g,
故答案为:正;43.2g.
硼酸(H3BO3)是一种一元弱酸,微溶于水,回答下列问题.
(1)H3BO3本身不能电离,只能通过结合来自水中的OH-而释放出H+,试写出H3BO3溶液的电离方程式______,该物质的电离方式和中学另一种常见物质的电离相似,该物质是(写化学式)______;
(2)硼砂(Na2B4O7▪10H2O)是硼酸的一种重要钠盐,工业上可利用碳碱法制取,以下是某化工集团利用合成氨脱碳尾气生产硼砂及其它化工产品的流程图.
回答下列问题:
①合成氨常用CH4与水蒸气反应,制取H2的同时获得脱碳尾气(上述流程图中的某物质),所发生的化学方程式为______.
②轻质碳酸镁的组成可表示为xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O,某小组为测定其成份,准确称取2.33g样品,充分加热后称得剩余物质质量为1.00g,所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,则该轻质碳酸镁的化学式为:______.
③结合②中的结论,推测该工厂生产硼砂溶液的化学方程式为:______.
④a处的操作为:______.
⑤该工艺可实现多种产品的联产,其中属于联产产品的是______.
a.轻质碳酸镁 b.轻质氧化镁 c.液态二氧化碳 d.纯碱.
正确答案
解:(1)硼酸与水作用时,与水电离产生的OH-结合,生成[B(OH)4]-,离子方程式为:B(OH)3+H2O⇌H++[B(OH)4]-;该物质的电离方式与NH3或Al(OH)3 与水的电离类似,Al(OH)3+H2O⇌[Al(OH)4]-+H+;
故答案为:H3BO3+H2O⇌[B(OH)4]-+H+;NH3或Al(OH)3;
(2)①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳,方程式为CH4+2H2OCO2+4H2,故答案为:CH4+2H2O
CO2+4H2;
②所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,说明生成的水为0.45g,CO2为:2.33g-1g-0.45g=0.88g;根据反应:
xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O=(x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O
40(x+y) 44x 18(y+z)
1g 0.88g 0.45g,
解之得x=4,y=1,z=4;
故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O;
③根据题意,Mg2B2O5、Na2CO3、CO2与H2O反应生成硼砂和轻质碳酸镁,方程式为10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;
故答案为:10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;
④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶;故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
⑤由流程图可知,轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品,属于联产产品;纯碱是反应物之一,不是产品,故答案为:abc.
解析
解:(1)硼酸与水作用时,与水电离产生的OH-结合,生成[B(OH)4]-,离子方程式为:B(OH)3+H2O⇌H++[B(OH)4]-;该物质的电离方式与NH3或Al(OH)3 与水的电离类似,Al(OH)3+H2O⇌[Al(OH)4]-+H+;
故答案为:H3BO3+H2O⇌[B(OH)4]-+H+;NH3或Al(OH)3;
(2)①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳,方程式为CH4+2H2OCO2+4H2,故答案为:CH4+2H2O
CO2+4H2;
②所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,说明生成的水为0.45g,CO2为:2.33g-1g-0.45g=0.88g;根据反应:
xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O=(x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O
40(x+y) 44x 18(y+z)
1g 0.88g 0.45g,
解之得x=4,y=1,z=4;
故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O;
③根据题意,Mg2B2O5、Na2CO3、CO2与H2O反应生成硼砂和轻质碳酸镁,方程式为10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;
故答案为:10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;
④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶;故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
⑤由流程图可知,轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品,属于联产产品;纯碱是反应物之一,不是产品,故答案为:abc.
某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质.实验室中以该矿样为原料制备CuCl2•2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19g•mL-1)的盐酸配制500mL 6mol•L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有______、______.
(2)①若在实验室中完成系列操作a.则下列实验操作中,不需要的是______ (填下列各项中序号).
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-⇌CuCl42-(黄色)+4H2O.
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是______ (填下列各项中序号). a.FeCl3固体 b.CuCl2固体 c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示.
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO•CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:
CuSCu2S
CuO•CuSO4
CuSO4
CuO
第①步转化主要在200~300°C范围内进行,该步转化的化学方程式为______.
②300~400°C范围内,固体质量明显增加的原因是______,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是______(填下列各项中序号).
a.一阶段 b、二阶段 c、三阶段 d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物.
a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作______.
b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物.你认为装置D中原来盛有的溶液为______ 溶液.
c.若原CuS矿样的质量为l0.0g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760°C左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,则原矿样中CuS的质量分数为______.
正确答案
解:(1)配制500mL 6mol•L-1的盐酸需要的仪器有:量筒、烧杯、500mL容量瓶、玻璃棒外、胶头滴管,使用还缺少:胶头滴管、500mL容量瓶,
故答案为:胶头滴管;500mL容量瓶;
(2)①操作a实验的目的是从氯化铜溶液中得到CuCl2•2H2O,需要的操作方法按照操作顺序依次是:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,所以需要的装置为a、b,不需要的为c和d,
故答案为:cd;
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-═CuCl42-(黄色)+4H2O,欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,则需要改变条件,看是否有平衡移动,因此实验中进入水后溶液蓝色加深,即可证明存在平衡;不能加入氯化铁固体或氯化铜固体,原因是铁离子和铁离子本身有颜色,实验c正确,
故答案为:c;
(3)①根据CuS矿样在焙烧过程中转化顺序可知,第①步反应为氯化铜转化成硫化亚铜,反应的化学方程式为:2CuS+O2Cu2S+SO2,
故答案为:2CuS+O2Cu2S+SO2;
②根据图象曲线变化可知,300~400℃范围内固体有硫化亚铜转化为硫酸铜,所以固体质量明显增加;当固体质量最大时,固体的主要成分为硫酸铜,所以CuSO4固体能稳定存在的阶段为第三阶段,
故答案为:Cu2S转化为CuSO4;c;
③a.关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,
故答案为:关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好;
b.第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,二氧化硫与氧气能够与氯化钡溶液反应生成难溶物硫酸钡,所以装置D可以使用氯化钡溶液检验二氧化硫和氧气,
故答案为:氯化钡;
c.若原CuS矿样的质量为10.0g,在实验过程中,保持温度在760℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,最后得到的固体为氧化铜,氧化铜的物质的量为:=0.1mol,根据铜元素守恒,硫化铜的物质的量为0.1mol,
所以硫化铜的质量分数为:×100%=96%,
故答案为:96%.
解析
解:(1)配制500mL 6mol•L-1的盐酸需要的仪器有:量筒、烧杯、500mL容量瓶、玻璃棒外、胶头滴管,使用还缺少:胶头滴管、500mL容量瓶,
故答案为:胶头滴管;500mL容量瓶;
(2)①操作a实验的目的是从氯化铜溶液中得到CuCl2•2H2O,需要的操作方法按照操作顺序依次是:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,所以需要的装置为a、b,不需要的为c和d,
故答案为:cd;
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-═CuCl42-(黄色)+4H2O,欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,则需要改变条件,看是否有平衡移动,因此实验中进入水后溶液蓝色加深,即可证明存在平衡;不能加入氯化铁固体或氯化铜固体,原因是铁离子和铁离子本身有颜色,实验c正确,
故答案为:c;
(3)①根据CuS矿样在焙烧过程中转化顺序可知,第①步反应为氯化铜转化成硫化亚铜,反应的化学方程式为:2CuS+O2Cu2S+SO2,
故答案为:2CuS+O2Cu2S+SO2;
②根据图象曲线变化可知,300~400℃范围内固体有硫化亚铜转化为硫酸铜,所以固体质量明显增加;当固体质量最大时,固体的主要成分为硫酸铜,所以CuSO4固体能稳定存在的阶段为第三阶段,
故答案为:Cu2S转化为CuSO4;c;
③a.关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,
故答案为:关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好;
b.第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,二氧化硫与氧气能够与氯化钡溶液反应生成难溶物硫酸钡,所以装置D可以使用氯化钡溶液检验二氧化硫和氧气,
故答案为:氯化钡;
c.若原CuS矿样的质量为10.0g,在实验过程中,保持温度在760℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,最后得到的固体为氧化铜,氧化铜的物质的量为:=0.1mol,根据铜元素守恒,硫化铜的物质的量为0.1mol,
所以硫化铜的质量分数为:×100%=96%,
故答案为:96%.
碱式碳酸镁[一般以xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O表示]密度小,几乎不溶于水,但在水中引起轻微的碱性反应.不溶于乙醇,常温下不会分解,是橡胶制品的优良填料.工艺流程如下图:
(1)回答下列问题:
①生石灰是以石灰石与焦炭混合煅烧生成,焦炭的作用是:______.
②氢氧化镁浆液与CO2反应的化学方程式为:______.
③碱式碳酸镁用乙醇洗涤的目的是:______.
(2)已知:碱式碳酸镁分解反应方程式为:xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O (x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O
某同学将46.6g碱式碳酸镁样品置于硬质玻璃管中充分灼烧至恒重,残留固体质量为20.0g,将产生的气体先通过足量的浓硫酸,再通过足量的碱石灰,碱石灰质量增重17.6g.根据实验测定的数据,确定碱式碳酸镁[xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O]的化学式(要求写出计算过程).
正确答案
解:(1)①CaCO3高温分解生成CaO和CO2,焦炭作燃料、提供能量,故答案为:作燃料、提供能量;
②CO2与Mg(OH)2反应后的产物经压滤得到反应的化学方程式为Mg(HCO3)2,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2,
故答案为:Mg(HCO3)2,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2;
③用乙醇洗涤可以除去表面杂质碱式碳酸镁,减少固体的损耗,故答案为:除去表面杂质、减少固体的损耗;
(2)残留固体为CaO,碱石灰吸收CO2,质量增加量为CO2的质量,可得:
n(Mg2+)=20.0g/40g•mol-1=0.5mol
n(CO2)=17.6g/44g•mol-1=0.4mol
据元素守恒得:
m(MgCO3)=0.4mol×84g•mol-1=33.6g
m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g
n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g•mol-1=0.4mol
x:y:z=4:1:4
则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O,
故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O.
解析
解:(1)①CaCO3高温分解生成CaO和CO2,焦炭作燃料、提供能量,故答案为:作燃料、提供能量;
②CO2与Mg(OH)2反应后的产物经压滤得到反应的化学方程式为Mg(HCO3)2,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2,
故答案为:Mg(HCO3)2,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2;
③用乙醇洗涤可以除去表面杂质碱式碳酸镁,减少固体的损耗,故答案为:除去表面杂质、减少固体的损耗;
(2)残留固体为CaO,碱石灰吸收CO2,质量增加量为CO2的质量,可得:
n(Mg2+)=20.0g/40g•mol-1=0.5mol
n(CO2)=17.6g/44g•mol-1=0.4mol
据元素守恒得:
m(MgCO3)=0.4mol×84g•mol-1=33.6g
m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g
n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g•mol-1=0.4mol
x:y:z=4:1:4
则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O,
故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O.
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