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简答题

镁是海水中含量较多的金属,镁合金及其镁的化合物用途非常广泛.

(1)Mg2Ni是一种储氢合金,已知:

Mg(s)+H2(g)=MgH2(S)△H1=-74.5kJ•mol-1

Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-l

则:Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s)的△H3=______

(2)某科研小组用水氯镁石(主要成分为MgCl2•6H2O)制备金属镁工艺的关键流程如图1:

科研小组将MgCl2•6H2O在氩气气氛中进行热重分析,结果如图2(TG表示残留固体质量占原样品总质量的百分数).

①图中AB线段为“一段脱水”,试确定B点对应固体物质的化学式______;图中BC线段为“二段脱水”,在实验中通入H2和Cl2燃烧产物的目的是______

②该工艺中,可以循环使用的物质有______

(3)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂,其中镁的化合价是______,该化合物水解时生成甲烷、氯化镁和氢氧化镁,请写出该反应的化学方程式______

(4)储氢材料Mg(AIH42在110~200℃的反应为:Mg(AIH42=MgH2+2Al+3H2↑;每转移3mol电子生成Al的质量为______

(5)“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示,该电池的正极反应式为______

正确答案

解:(1)①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1

②Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1

Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3

由盖斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3 =-64.4KJ/mol-2×(-74.5KJ/mol)=+84.6KJ/mol,则△H3=+84.6KJ/mol,

故答案为:+84.6KJ/mol;

(2)①图中AB线段为“一段脱水”,设B点对应固体物质的化学式为MgCl2•xH2O,根据=0.645,计算得 x=2,所以B的化学式为MgCl2•2H2O;二段脱水中通入HCl可以抑制MgCl2的水解,

故答案为:MgCl2•2H2O;抑制MgCl2的水解;

②制备金属镁工艺的关键流程分析,循环使用的物质是加入后在反应过程中有重新生成的物质,分析可知是氯气和氯化氢,

故答案为:HCl,Cl2

(3)根据CH3MgCl中各元素化合价代数和为0可知镁的化合价为+2价,CH3MgCl水解时生成甲烷、氯化镁和氢氧化镁,反应的化学方程式为2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2+MgCl2+2CH4↑,

故答案为:+2;2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2+MgCl2+2CH4↑;

(4)储氢材料Mg(AlH42在110℃-200℃的反应为:Mg(AlH42=MgH2+2Al+3H2↑,反应中生成2molAl转移电子6mol,所以每转移3mol电子生成Al的物质的量为1mol,即质量为27g,

故答案为:27g;

(5)“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中微粒变化分析可知,ClO-在正极放电,生成Cl-,结合碱性的环境,可写出正极反应式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

故答案为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

解析

解:(1)①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1

②Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1

Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3

由盖斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3 =-64.4KJ/mol-2×(-74.5KJ/mol)=+84.6KJ/mol,则△H3=+84.6KJ/mol,

故答案为:+84.6KJ/mol;

(2)①图中AB线段为“一段脱水”,设B点对应固体物质的化学式为MgCl2•xH2O,根据=0.645,计算得 x=2,所以B的化学式为MgCl2•2H2O;二段脱水中通入HCl可以抑制MgCl2的水解,

故答案为:MgCl2•2H2O;抑制MgCl2的水解;

②制备金属镁工艺的关键流程分析,循环使用的物质是加入后在反应过程中有重新生成的物质,分析可知是氯气和氯化氢,

故答案为:HCl,Cl2

(3)根据CH3MgCl中各元素化合价代数和为0可知镁的化合价为+2价,CH3MgCl水解时生成甲烷、氯化镁和氢氧化镁,反应的化学方程式为2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2+MgCl2+2CH4↑,

故答案为:+2;2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2+MgCl2+2CH4↑;

(4)储氢材料Mg(AlH42在110℃-200℃的反应为:Mg(AlH42=MgH2+2Al+3H2↑,反应中生成2molAl转移电子6mol,所以每转移3mol电子生成Al的物质的量为1mol,即质量为27g,

故答案为:27g;

(5)“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置图中微粒变化分析可知,ClO-在正极放电,生成Cl-,结合碱性的环境,可写出正极反应式:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

故答案为:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-

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工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:

已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:回答下列问题:

(1)加入少量NaHCO3的目的是______,该工艺中“搅拌”的作用是______

(2)反应Ⅱ中的离子方程式为______,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2的作用是______.(用化学方程式表示)

(3)生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是______

(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁.根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-.为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为

______.(填写字母)

A.氯水    B.KSCN溶液    C.NaOH溶液    D.酸性KMnO4溶液.

正确答案

解:废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等,将过量废铁屑加入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反应I中加入NaHCO3并搅拌,调节溶液的pH,发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以滤渣中成分是Al(OH)3,过滤得到硫酸亚铁,向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性条件下,NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO,将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁,

(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀,而亚铁离子不能生成沉淀,搅拌的目的是使反应物充分接触反应,故答案为:调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀);使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行;

(2)酸性条件下,亚硝酸钠具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,通入O2可以将NO氧化得到硝酸,同时减少NaNO2的用量,发生反应的化学方程式为,故答案为:Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O;2H2O+4NO+O2=4HNO3

(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe(OH)3,因水解是吸热反应,加热会促进水解,因此碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下进行,故答案为:防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3

(4)亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化生成铁离子,反应过程中颜色变化明显的效果最佳,

A.氯水为浅黄绿色,氯将亚铁离子氧化为铁离子,溶液呈黄色,颜色变化不明显,故A不选;            

B.KSCN溶液和亚铁离子不反应,没有颜色变化,故B不选;      

C.NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀,铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀,掩盖氢氧化亚铁颜色,故C不选;      

D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,现象明显,故D选;

故答案为:D.

解析

解:废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等,将过量废铁屑加入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反应I中加入NaHCO3并搅拌,调节溶液的pH,发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以滤渣中成分是Al(OH)3,过滤得到硫酸亚铁,向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性条件下,NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO,将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁,

(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀,而亚铁离子不能生成沉淀,搅拌的目的是使反应物充分接触反应,故答案为:调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀);使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行;

(2)酸性条件下,亚硝酸钠具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,通入O2可以将NO氧化得到硝酸,同时减少NaNO2的用量,发生反应的化学方程式为,故答案为:Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O;2H2O+4NO+O2=4HNO3

(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe(OH)3,因水解是吸热反应,加热会促进水解,因此碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下进行,故答案为:防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3

(4)亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化生成铁离子,反应过程中颜色变化明显的效果最佳,

A.氯水为浅黄绿色,氯将亚铁离子氧化为铁离子,溶液呈黄色,颜色变化不明显,故A不选;            

B.KSCN溶液和亚铁离子不反应,没有颜色变化,故B不选;      

C.NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀,铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀,掩盖氢氧化亚铁颜色,故C不选;      

D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,现象明显,故D选;

故答案为:D.

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如图是我国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺  (C3N6H6)的工艺--“常压气相一步法联产纯碱新技术”:

已知:①尿素的熔点是132.7℃,常压下超过160℃即可分解;

②三聚氰胺的熔点是354℃,加热易升华,微溶于水.

请回答下列问题:

(1)以尿素为原料生产三聚氰胺的原理是______CO(NH22 ______C3N6H6+______NH3↑+______CO2↑(配平化学方程式,在横线上填上相应物质的化学计量数),在实验室使尿素熔化的容器的名称为______

(2)工业上合成尿素的化学方程式为______(反应条件可以不写).

(3)写出下列物质中主要成分的化学式:产品2______、X______

(4)联氨系统沉淀池中发生反应的化学方程式为______

(5)为了使母液中析出更多的产品2,常用的方法是______

A.加入NaCl固体                   B.加入NaHCO3固体

C.通入CO2                        D.通入NH3

(6)若生产过程中有4%的尿素损耗,则1t尿素可生产______t三聚氰胺和______t副产品纯碱.(精确到0.001)

正确答案

解:(1)根据质量守恒定律进行配平,设尿素分子式前系数为m,三聚氰胺分子式前系数为n,氨气分子式前系数为x,二氧化碳分子式前系数为y,根据碳、氢、氧、氮原子守恒得:①m=3n+y(C守恒),②4m=6n+3x(H守恒),③m=2y(O守恒),④2m=6n+x(N守恒)解得:m:n:x:y=6:1:6:3,所以方程式为:6CO(NH22C3N6H6+6NH3↑+3CO2↑,实验室熔化、灼烧固体物质需用坩埚,所以实验室熔化尿素需要在坩埚中进行,

故答案为:6、1、6、3;坩埚;

(2)工业上用二氧化碳和氨气反应来制取尿素,化学反应方程式为:CO2+2NH3→CO(NH22+H2O,

故答案为:CO2+2NH3→CO(NH22+H2O;

(3)根据生产流程,分离器中分离出产品1三聚氰胺;联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,母液主要是氯化铵溶液,利用母液得到产品2氯化铵;X是能够循环利用的二氧化碳,

故答案为:NH4Cl;CO2

(4)由于联氨系统沉淀池中,加入饱和食盐水和二氧化碳,大大降低了碳酸氢钠的溶度积,析出碳酸氢钠晶体,所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为:

CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓;

(5)要从母液中析出更多的碳酸氢钠,根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体,

故选A、D;

(6)设生成x吨三聚氰胺,同时生成nmol二氧化碳

根据反应6CO(NH22C3N6H6+6NH3↑+3CO2↑,

      6×60                    126       3mol

        1t(1-4%)              x          n

=126,解得x=0.336t,

n(CO2)=×n[CO(NH22]=0.5×=8000mol,

由于氨气与二氧化碳的物质的量是2:1,反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 中二氧化碳和氨气物质的量是1:1,氨气过量,所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量;根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 及碳原子守恒,生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量,纯碱的质量为:106g/mol×8000mol=848000g=0.848t,

故答案为:0.336;0.848.

解析

解:(1)根据质量守恒定律进行配平,设尿素分子式前系数为m,三聚氰胺分子式前系数为n,氨气分子式前系数为x,二氧化碳分子式前系数为y,根据碳、氢、氧、氮原子守恒得:①m=3n+y(C守恒),②4m=6n+3x(H守恒),③m=2y(O守恒),④2m=6n+x(N守恒)解得:m:n:x:y=6:1:6:3,所以方程式为:6CO(NH22C3N6H6+6NH3↑+3CO2↑,实验室熔化、灼烧固体物质需用坩埚,所以实验室熔化尿素需要在坩埚中进行,

故答案为:6、1、6、3;坩埚;

(2)工业上用二氧化碳和氨气反应来制取尿素,化学反应方程式为:CO2+2NH3→CO(NH22+H2O,

故答案为:CO2+2NH3→CO(NH22+H2O;

(3)根据生产流程,分离器中分离出产品1三聚氰胺;联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,母液主要是氯化铵溶液,利用母液得到产品2氯化铵;X是能够循环利用的二氧化碳,

故答案为:NH4Cl;CO2

(4)由于联氨系统沉淀池中,加入饱和食盐水和二氧化碳,大大降低了碳酸氢钠的溶度积,析出碳酸氢钠晶体,所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为:

CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓;

(5)要从母液中析出更多的碳酸氢钠,根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体,

故选A、D;

(6)设生成x吨三聚氰胺,同时生成nmol二氧化碳

根据反应6CO(NH22C3N6H6+6NH3↑+3CO2↑,

      6×60                    126       3mol

        1t(1-4%)              x          n

=126,解得x=0.336t,

n(CO2)=×n[CO(NH22]=0.5×=8000mol,

由于氨气与二氧化碳的物质的量是2:1,反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 中二氧化碳和氨气物质的量是1:1,氨气过量,所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量;根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 及碳原子守恒,生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量,纯碱的质量为:106g/mol×8000mol=848000g=0.848t,

故答案为:0.336;0.848.

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二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂,是一种黄绿色的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水.工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得.某学生拟用图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2

(1)A装置必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、______

(2)B装置必须放在冰水浴中,其原因是______

(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液.已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.NaClO2的溶解度曲线如图2获得NaClO2晶体的操作步骤为:

①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③______;④在55℃干燥,得到成品.

(4)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液.为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:

步骤1:准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100.00mL试样,量取V1mL试样加入到锥形瓶中;

步骤2:用稀硫酸调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;

步骤3:加入指示剂,用c mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至终点.重复2次,测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V2mL(已知2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI).

①配制100mL c mol•L-1Na2S2O3标准溶液时,用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有:______

②若步骤2所得溶液放置时间太长,则测定结果______(填“偏高”、“偏低”或“不变”)

③ClO2溶液的浓度为______ g•L-1(用含字母的代数式表示).

正确答案

解:(1)氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水,反应方程式为:2KClO3+H2C2O4K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O,制取温度是60℃,A需要温度控制,需要温度计,

故答案为:温度计;

(2)二氧化氯的熔点较低,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行,所以应该采用冰水浴,

故答案为:使ClO2充分冷凝,减少挥发;

(3)从溶液中获得溶质,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2•3H2O,应趁热过滤,NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,所以用38~60℃热水洗涤,在55℃干燥,得到成品,

故答案为:用38~60℃热水洗涤;

(4)①配制100mL溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶、量筒(可用可不用),故还需要的玻璃仪器有:100mL容量瓶、胶头滴管,

故答案为:100ml容量瓶、胶头滴管; 

②ClO2很不稳定,步骤2所得溶液放置时间太长,ClO2分解相当于与碘反应,导致测定结果偏高,

故答案为:偏高;

③二氧化氯具有氧化性,在酸性环境下,能将碘离子氧化,反应的原理方程式为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O,设原ClO2溶液的浓度为x,

2ClO2 ~5I2 ~10Na2S2O3

2mol              10mol

   1×10-3cV2mol

x=g/L=g/L,

故答案为:

解析

解:(1)氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水,反应方程式为:2KClO3+H2C2O4K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O,制取温度是60℃,A需要温度控制,需要温度计,

故答案为:温度计;

(2)二氧化氯的熔点较低,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行,所以应该采用冰水浴,

故答案为:使ClO2充分冷凝,减少挥发;

(3)从溶液中获得溶质,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2•3H2O,应趁热过滤,NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,所以用38~60℃热水洗涤,在55℃干燥,得到成品,

故答案为:用38~60℃热水洗涤;

(4)①配制100mL溶液用到的仪器有托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶、量筒(可用可不用),故还需要的玻璃仪器有:100mL容量瓶、胶头滴管,

故答案为:100ml容量瓶、胶头滴管; 

②ClO2很不稳定,步骤2所得溶液放置时间太长,ClO2分解相当于与碘反应,导致测定结果偏高,

故答案为:偏高;

③二氧化氯具有氧化性,在酸性环境下,能将碘离子氧化,反应的原理方程式为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O,设原ClO2溶液的浓度为x,

2ClO2 ~5I2 ~10Na2S2O3

2mol              10mol

   1×10-3cV2mol

x=g/L=g/L,

故答案为:

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以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3•6H2O)的工艺流程如下:

(1)氧化过程中发生反应的离子方程式是______,检验氧化生成的阳离子的试剂是______

(2)尾气中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O,取标准状况下的尾气V L测定SO2含量:

方案一:让尾气缓慢通过以下装置.

①C仪器的名称是______,该装置的作用是______

②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气.若通过B装置的增重来测量SO2的体积分数.你认为该方案是否合理______,请说明理由______(若方案合理该空不必填写).

方案二:将尾气缓慢通过足量溴水,在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称得其质量为m g.

①加入过量氯化钡溶液的目的是______

②进行沉淀洗涤的方法是______

③SO2含量的表达式是______(用含m、V的代数式表示).

(3)从FeCl3溶液中得到FeCl3•6H2O晶体的操作包括______、冷却结晶、过滤,该过程需保持盐酸过量,结合必要的离子方程式说明原因______

正确答案

解:黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物,将其溶于盐酸中,可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液,向其中通入氯气,能将亚铁离子氧化为铁离子,氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体.

(1)黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物,将其溶于盐酸中,可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液,向其中通入氯气,能将亚铁离子氧化为铁离子,氧化过程中发生反应的离子方程式是2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+,检验铁离子可以使用硫氰化钾溶液,现象是显示红色,

故答案为:2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+;KSCN溶液;

(2)方案一:二氧化硫属于酸性气体,能被碱石灰吸收,B中碱石灰增重的质量即为二氧化硫的质量,

①盛放碱石灰的仪器是干燥管,碱石灰增重的质量即为二氧化硫的质量,但是碱石灰还能吸收空气中的二氧化碳和水,所以C中的碱石灰是吸收空气中的水以及二氧化碳的,防止进入B中干扰试验结果,

故答案为:干燥管;防止空气中的水蒸气、CO2被B装置吸收;

②尾气中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O,其中的水被浓硫酸吸收,但是碱石灰吸收的是二氧化碳和二氧化硫的总质量,测得的体积分数会偏大,所以不能根据碱石灰增重来确定二氧化硫的体积分数,

故答案为:否;尾气中的CO2也能被B装置吸收使所测质量分数偏大;

方案二:二氧化硫可以和溴水之间反应得到硫酸,硫酸和氯化钡之间反应生成硫酸钡沉淀,根据沉淀的质量结合S元素守恒可以得到二氧化硫的量,进而计算体积分数;

①加入过量氯化钡溶液的目的是使生成的SO42-完全转化为沉淀,故答案为:使生成的SO42-完全转化为沉淀;

②沉淀的洗涤方法:在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀,待水流下后再重复2~3次此操作,故答案为:在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀,待水流下后再重复2~3次此操作;

③硫酸钡沉淀的质量是mg,所以硫元素的物质的量=mol=二氧化硫的物质的量,所以VL尾气中SO2的体积分数是:×100%=%;

故答案为:%;

(3)氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体,但是必须在盐酸环境中进行,防止铁离子水解,保证盐酸过量,

故答案为:蒸发浓缩;Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,过量盐酸能够抑制Fe3+水解.

解析

解:黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物,将其溶于盐酸中,可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液,向其中通入氯气,能将亚铁离子氧化为铁离子,氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体.

(1)黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物,将其溶于盐酸中,可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液,向其中通入氯气,能将亚铁离子氧化为铁离子,氧化过程中发生反应的离子方程式是2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+,检验铁离子可以使用硫氰化钾溶液,现象是显示红色,

故答案为:2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+;KSCN溶液;

(2)方案一:二氧化硫属于酸性气体,能被碱石灰吸收,B中碱石灰增重的质量即为二氧化硫的质量,

①盛放碱石灰的仪器是干燥管,碱石灰增重的质量即为二氧化硫的质量,但是碱石灰还能吸收空气中的二氧化碳和水,所以C中的碱石灰是吸收空气中的水以及二氧化碳的,防止进入B中干扰试验结果,

故答案为:干燥管;防止空气中的水蒸气、CO2被B装置吸收;

②尾气中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O,其中的水被浓硫酸吸收,但是碱石灰吸收的是二氧化碳和二氧化硫的总质量,测得的体积分数会偏大,所以不能根据碱石灰增重来确定二氧化硫的体积分数,

故答案为:否;尾气中的CO2也能被B装置吸收使所测质量分数偏大;

方案二:二氧化硫可以和溴水之间反应得到硫酸,硫酸和氯化钡之间反应生成硫酸钡沉淀,根据沉淀的质量结合S元素守恒可以得到二氧化硫的量,进而计算体积分数;

①加入过量氯化钡溶液的目的是使生成的SO42-完全转化为沉淀,故答案为:使生成的SO42-完全转化为沉淀;

②沉淀的洗涤方法:在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀,待水流下后再重复2~3次此操作,故答案为:在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀,待水流下后再重复2~3次此操作;

③硫酸钡沉淀的质量是mg,所以硫元素的物质的量=mol=二氧化硫的物质的量,所以VL尾气中SO2的体积分数是:×100%=%;

故答案为:%;

(3)氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体,但是必须在盐酸环境中进行,防止铁离子水解,保证盐酸过量,

故答案为:蒸发浓缩;Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,过量盐酸能够抑制Fe3+水解.

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题型:简答题
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简答题

某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO32,并探究其化学性质.

(一)他们先把铜粉放在空气中灼烧,在与稀HNO3反应制取硝酸铜.

(1)如果直接用铜屑与HNO3反应来制取硝酸铜,可能导致的两个不利因素是____________

(2)实验中铜粉应该放在______(填“蒸发皿”、“坩埚”或“烧杯”)中灼烧.欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体,实验操作步骤按顺序分别____________、过滤.

(二)为了探究Cu(NO32热稳定性,探究小组用下图中的装置进行实验.(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)

往左试管中放入研细的无水Cu(NO32晶体并加热,观察到左试管中有红棕色气体生成,最终残留黑色粉末;用U型管除去红棕色气体,在右试管中收集到无色气体.

(1)红棕色气体是______

(2)当导管口不再有气泡冒出时,停止反应,这时在操作上应注意______

(3)探究小组判断Cu(NO32的分解属于氧化还原反应,产物除了红棕色气体和黑色固体外,进一步分析、推断,分解产物中一定还含有______,写出该反应的化学方程式______

(三)为了探究Cu(NO32在酸性条件下跟铁单质的反应.他们取一支试管,加入Cu(NO32溶液,滴入适量稀硫酸酸化,再加入一定量铁粉,实验后没有固体残留物质.

(1)反应中最先起氧化作用的是______

(2)该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究,他们设计了实验方案,并进行实验.请在答题卡上按下表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论.

正确答案

解:(一) (1)生成等物质的量的硝酸铜,假如为1mol,先把铜粉放在空气中灼烧,在与稀HNO3反应制取硝酸铜中消耗2mol硝酸,而3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,中消耗mol硝酸,显然消耗的硝酸原料多,并且产生污染气体NO,

故答案为:成等物质的量的硝酸铜,消耗硝酸原料多;且产生污染物氮氧化物;

(2)灼烧固体铜粉用坩埚,由于铜离子在溶液中存在水解平衡,所以从硝酸铜溶液中获得硝酸铜晶体,不能直接蒸发结晶,需要通过蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤的操作方法完成,

故答案为:坩埚;蒸发浓缩;冷却结晶;

(二) (1)中学常见的红棕色气体有NO2、Br2蒸气,该反应中生成的红棕色气体只能为NO2

故答案为:NO2

(2)防止发生倒吸,应先把导气管移出水面,然后熄灭火焰,故答案为:先把导气管移出水面,然后熄灭火焰;

(3)探究小组判断Cu(NO32的分解属于氧化还原反应,产物中红棕色气体为NO2,黑色固体为CuO,根据化合价变化,硝酸铜中N元素从+5价变为+4价的NO2,化合价降低被还原,则一定存在化合价升高的元素,该元素只能为O元素,反应中O元素被氧化成氧气,所以分解产物中一定还含有O2,反应的化学方程式:2Cu(NO32═2CuO+4NO2↑+02↑,

故答案为:O2 ;2Cu(NO32═2CuO+4NO2↑+02↑;

(三) (1)硝酸的氧化性比铜离子强,先与氧化性强的反应,故答案为:HNO3

(2)步骤1:Fe2+在溶液中为浅绿色,Fe3+在溶液中为棕黄色,而该溶液呈蓝绿色,因此不能确定产物中铁元素的价态;

步骤2:酸性KMnO4溶液具有氧化性,能够氧化亚铁离子,若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素;

步骤3:为检验溶液中是否含有+3价的铁元素,现象为溶液变为红色,因此用的试剂是KSCN溶液,

故答案为:不能;若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅,则说明产物中含+2价铁元素,若KMnO4溶液不褪色或不变浅,则说明产物中不含+2价铁元素;另取少量溶液,滴加KSCN溶液.

解析

解:(一) (1)生成等物质的量的硝酸铜,假如为1mol,先把铜粉放在空气中灼烧,在与稀HNO3反应制取硝酸铜中消耗2mol硝酸,而3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,中消耗mol硝酸,显然消耗的硝酸原料多,并且产生污染气体NO,

故答案为:成等物质的量的硝酸铜,消耗硝酸原料多;且产生污染物氮氧化物;

(2)灼烧固体铜粉用坩埚,由于铜离子在溶液中存在水解平衡,所以从硝酸铜溶液中获得硝酸铜晶体,不能直接蒸发结晶,需要通过蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤的操作方法完成,

故答案为:坩埚;蒸发浓缩;冷却结晶;

(二) (1)中学常见的红棕色气体有NO2、Br2蒸气,该反应中生成的红棕色气体只能为NO2

故答案为:NO2

(2)防止发生倒吸,应先把导气管移出水面,然后熄灭火焰,故答案为:先把导气管移出水面,然后熄灭火焰;

(3)探究小组判断Cu(NO32的分解属于氧化还原反应,产物中红棕色气体为NO2,黑色固体为CuO,根据化合价变化,硝酸铜中N元素从+5价变为+4价的NO2,化合价降低被还原,则一定存在化合价升高的元素,该元素只能为O元素,反应中O元素被氧化成氧气,所以分解产物中一定还含有O2,反应的化学方程式:2Cu(NO32═2CuO+4NO2↑+02↑,

故答案为:O2 ;2Cu(NO32═2CuO+4NO2↑+02↑;

(三) (1)硝酸的氧化性比铜离子强,先与氧化性强的反应,故答案为:HNO3

(2)步骤1:Fe2+在溶液中为浅绿色,Fe3+在溶液中为棕黄色,而该溶液呈蓝绿色,因此不能确定产物中铁元素的价态;

步骤2:酸性KMnO4溶液具有氧化性,能够氧化亚铁离子,若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素;

步骤3:为检验溶液中是否含有+3价的铁元素,现象为溶液变为红色,因此用的试剂是KSCN溶液,

故答案为:不能;若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅,则说明产物中含+2价铁元素,若KMnO4溶液不褪色或不变浅,则说明产物中不含+2价铁元素;另取少量溶液,滴加KSCN溶液.

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简答题

六水氯化锶(SrCl2•6H2O)是实验室重要的分析试剂,工业上常以天青石(主成分为SrSO4)为原料制备,生产流程如下:

(1)第①步反应前天青石先研磨粉碎,其目的是______.第③步加入适量稀硫酸的目的是______

(2)第①步反应若0.5mol SrSO4中只有S被还原,转移了4mol电子.写出该反应的化学方程式:______

(3)第④步操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、____________

(4)称取1.000g产品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO31.100×10-2 mol的AgNO3溶液(产品中不含其它与Ag+反应的离子),待Cl-完全沉淀后,用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000mol/L的KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出.若滴定过程用去上述浓度的KSCN溶液20.00mL,则产品中SrCl2•6H2O的质量百分含量为______(保留4位有效数字).

正确答案

解:(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是为了增加反应物的接触面积,提高化学反应速率,从而提高原料的转化率,在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质,

故答案为:增加反应物的接触面积,提高反应速率,提高原料的转化率;除去溶液中Ba2+杂质;

(2)在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,由于在反应前元素的化合价为+6价,所以反应后元素的化合价为-2价,因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为:SrSO4+4CSrS+4CO↑,

故答案为:SrSO4+4CSrS+4CO↑;

(3)然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应:SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后从溶液中将晶体过滤出来,洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O,

故答案为:洗涤、干燥(或烘干);

(4)n(NH4SCN)=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10-3mol,Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=4.0×10-3mol,则与Cl-反应的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=1.100×10-2 mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol,

1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为:n(SrCl2•6H2O)=×n(Ag+)=3.5×10-3mol,

1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为:m(SrCl2•6H2O)=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g,

所以产品纯度为:×100%=93.45%,

故答案为:93.45%.

解析

解:(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是为了增加反应物的接触面积,提高化学反应速率,从而提高原料的转化率,在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质,

故答案为:增加反应物的接触面积,提高反应速率,提高原料的转化率;除去溶液中Ba2+杂质;

(2)在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,由于在反应前元素的化合价为+6价,所以反应后元素的化合价为-2价,因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为:SrSO4+4CSrS+4CO↑,

故答案为:SrSO4+4CSrS+4CO↑;

(3)然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应:SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后从溶液中将晶体过滤出来,洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O,

故答案为:洗涤、干燥(或烘干);

(4)n(NH4SCN)=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10-3mol,Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=4.0×10-3mol,则与Cl-反应的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=1.100×10-2 mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol,

1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为:n(SrCl2•6H2O)=×n(Ag+)=3.5×10-3mol,

1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为:m(SrCl2•6H2O)=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g,

所以产品纯度为:×100%=93.45%,

故答案为:93.45%.

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简答题

(2015秋•临汾校级月考)三氯化碘(ICl3,I的化合价为+3价)在药物合成中用途广泛,其熔点:33℃,沸点:73℃,实验室可用如图装置制取ICl3

(1)制备氯气选用的药品为漂白精固体(主要成分为Ca(ClO)2)和浓盐酸,相关反应的化学方程式为:

______;试剂X为______、Y为______

(2)装置B可用于除杂,也是安全瓶,能监测实验进行时装置C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象______

(3)某同学欲测定ICl3样品中ICl3的纯度,他准确称取ICl3样品10.0g于烧杯中,加入适量水和过量KI晶体,充分反应:ICl3+3KI═2I2+3KCl(样品中杂质不反应).将所得溶液配置成100mL待测液.取25.00mL待测液,用2.0mol/L的Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),以淀粉溶液作指示剂,达到终点时的现象为______;重复滴定,实验数据记录如下:

该样品中ICl3的质量分数为______(ICl3相对分子质量为233.5)

正确答案

解:(1)装置A是Ca(ClO)2)和浓盐酸反应制取氯气,盐酸易挥发,反应制取的氯气中含有氯化氢、水蒸气等杂质,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,用B装置可以除去氯气中的氯化氢气体;所以试剂X为饱和食盐水,漂白粉固体和浓盐酸反应生成氯化钙、氯气和水,化学方程式为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O;

故答案为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O;饱和食盐水;碱石灰;

(2)装置B亦是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,发生堵塞时B中的压强增大,吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,

故答案为:吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升;

(3)因水浴能简便控制加热的温度,且能使受热反应试管受热均匀,由于氯气与单质碘需在温度稍低于70℃下反应,应采取水浴加热,

故答案为:水浴加热;

(4)ICl3+3KI═2I2+3KCl,碘与淀粉作用显蓝色,取25.00mL待测液,用2.0mol/L的Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),终点现象为当加入最后一滴标准液时,溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复蓝色,

第3组溶液的体积与第1、2组相差比较大,舍去第3组,应按第1、2组的平均值为消耗溶液的体积,故消耗KMnO4溶液的体积为mL=20mL

令样品中ICl3的物质的量x,则根据化学反应可得关系式:

ICl3~2I2~4S2O32-

1              4

x         2 mol•L-1×20×10-3L

解得:x=1×10-2mol,该样品中ICl3的质量分数为:=93.4%,

故答案为:当加入最后一滴标准液时,溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复蓝色;93.4%.

解析

解:(1)装置A是Ca(ClO)2)和浓盐酸反应制取氯气,盐酸易挥发,反应制取的氯气中含有氯化氢、水蒸气等杂质,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,用B装置可以除去氯气中的氯化氢气体;所以试剂X为饱和食盐水,漂白粉固体和浓盐酸反应生成氯化钙、氯气和水,化学方程式为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O;

故答案为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O;饱和食盐水;碱石灰;

(2)装置B亦是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,发生堵塞时B中的压强增大,吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,

故答案为:吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升;

(3)因水浴能简便控制加热的温度,且能使受热反应试管受热均匀,由于氯气与单质碘需在温度稍低于70℃下反应,应采取水浴加热,

故答案为:水浴加热;

(4)ICl3+3KI═2I2+3KCl,碘与淀粉作用显蓝色,取25.00mL待测液,用2.0mol/L的Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),终点现象为当加入最后一滴标准液时,溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复蓝色,

第3组溶液的体积与第1、2组相差比较大,舍去第3组,应按第1、2组的平均值为消耗溶液的体积,故消耗KMnO4溶液的体积为mL=20mL

令样品中ICl3的物质的量x,则根据化学反应可得关系式:

ICl3~2I2~4S2O32-

1              4

x         2 mol•L-1×20×10-3L

解得:x=1×10-2mol,该样品中ICl3的质量分数为:=93.4%,

故答案为:当加入最后一滴标准液时,溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复蓝色;93.4%.

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简答题

(2011•郑州三模)硫酸铜是一种用途广泛的化工原料.某学习小组把适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全.通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图I、Ⅱ所示)

(1)烧瓶中发生反应的化学方程式为______

(2)图Ⅱ是图I的改进装置.其优点有______

(3)为符合绿色化学的要求,该学习小组进行了如下探究:将氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现常温下几乎不反应,但向混合物中加入FeSO4后再通入氧气,反应则立即发生.

①试用离子方程式表示反应发生的原理______;在该反应中FeSO4的作用是______

②已知pH≥4.4时Cu2+以Cu(OH)2的形式开始沉淀,pH≥6.4时完全沉淀;Fe(OH)3完全沉淀时的pH为3.7,又测得反应完成后溶液呈强酸性.请设计一个除去所得溶液中杂质离子的实验方案______

(4)为寻找更加适宜的氧化剂,该小组又进行了如下探究:称量3.2g铜丝放到45mL 1.5mol•L-1的稀硫酸中,控温在50℃,加入18mL 10%的H2O2,反应30min后升温到60℃,持续反应1小时后铜丝反应完全.蒸发、冷却、结晶,过滤时用少量95%的酒精淋洗晾干,得到10g CuSO4•5H2O.

①该实验铜丝被氧化的原理是(用离子方程式袭示)______

②反应过程中温度不宜过高的原因是______,过滤时采用酒精淋洗的优点是______;该小组得到硫酸铜晶体的实际产率是______

正确答案

解:(1)烧瓶中发生Cu与稀硝酸的氧化还原反应,化学方程式为3Cu+8HNO3═3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8HNO3═3Cu(NO32+2NO↑+4H2O

或Cu+4HNO3═Cu(NO32+2NO2↑+2H2O;

(2)由装置比较可知,图Ⅱ中多出的装置能①溶液不导管不直接接触,防止倒吸,②NO与氧气及碱反应,使有害气体能被完全吸收,故答案为:增加了安全瓶;有利于有毒气体被完全吸收;

(3)①在酸性条件下,铜单质能被氧气氧化为铜离子,离子方程式:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O,FeSO4作催化剂,故答案为:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O或4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+;催化剂;

②加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3],调节溶液的pH3.7~4.4,将沉淀滤去,故答案为:向反应后的溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3],调节溶液的pH3.7~4.4,将沉淀滤去;

(4)①铜在酸性条件能被双氧水氧化,离子方程式Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O,故答案为:Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O;

②根据双氧水加热易分解的性质分析,过氧化氢不稳定,温度过高易分解生成水和氧气;酒精极易蒸发带走水分,加速晶体晾干,减少晶体的溶解;设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg,根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为:

Cu→CuSO4•5H2O

64g  250g

3.2g  xg

所以x=12.5

理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克,故产率为×100%=80%,故答案为:防止双氧水分解;酒精极易蒸发带走水分,加速晶体晾干,减少晶体的溶解;80%.

解析

解:(1)烧瓶中发生Cu与稀硝酸的氧化还原反应,化学方程式为3Cu+8HNO3═3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8HNO3═3Cu(NO32+2NO↑+4H2O

或Cu+4HNO3═Cu(NO32+2NO2↑+2H2O;

(2)由装置比较可知,图Ⅱ中多出的装置能①溶液不导管不直接接触,防止倒吸,②NO与氧气及碱反应,使有害气体能被完全吸收,故答案为:增加了安全瓶;有利于有毒气体被完全吸收;

(3)①在酸性条件下,铜单质能被氧气氧化为铜离子,离子方程式:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O,FeSO4作催化剂,故答案为:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O或4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+;催化剂;

②加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3],调节溶液的pH3.7~4.4,将沉淀滤去,故答案为:向反应后的溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3],调节溶液的pH3.7~4.4,将沉淀滤去;

(4)①铜在酸性条件能被双氧水氧化,离子方程式Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O,故答案为:Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O;

②根据双氧水加热易分解的性质分析,过氧化氢不稳定,温度过高易分解生成水和氧气;酒精极易蒸发带走水分,加速晶体晾干,减少晶体的溶解;设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg,根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为:

Cu→CuSO4•5H2O

64g  250g

3.2g  xg

所以x=12.5

理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克,故产率为×100%=80%,故答案为:防止双氧水分解;酒精极易蒸发带走水分,加速晶体晾干,减少晶体的溶解;80%.

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简答题

实验室用图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO33溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4.已知K2FeO4具有下列性质①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0℃-5℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2

(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为______,将制备的Cl2通过装置B可除去______(填化学式).

(2)Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3,在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0℃~5℃进行,实验中可采取的措施是______

(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO33饱和溶液的混合方式为______

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol•L-1KOH溶液中,______(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱).

正确答案

解:(1)KMnO4具有强氧化性,将盐酸中氯离子氧化为Cl2,反应还有水生成,KMnO4、HCl、MnCl2改写成离子形式,Cl2、H2O为分子式形式,离子方程式为:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O,

由于盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,应饱和食盐水吸收HCl除去,

故答案为:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;HCl;

(2)Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3,制取KClO温度反应在0℃~5℃,装置C应放在冰水浴中,充分利用原料,缓慢滴加盐酸,减慢生成氯气的速率,

故答案为:缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中;

(3)K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,应把Fe(NO33饱和溶液滴加到KClO溶液中,具体操作为:在搅拌下,将Fe(NO33饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中,

故答案为:在搅拌下,将Fe(NO33饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中;

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol•L-1KOH溶液中,用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的KOH溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤2-3次后,在真空干燥箱中干燥,

故答案为:用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的KOH溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤2-3次后,在真空干燥箱中干燥.

解析

解:(1)KMnO4具有强氧化性,将盐酸中氯离子氧化为Cl2,反应还有水生成,KMnO4、HCl、MnCl2改写成离子形式,Cl2、H2O为分子式形式,离子方程式为:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O,

由于盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,应饱和食盐水吸收HCl除去,

故答案为:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;HCl;

(2)Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3,制取KClO温度反应在0℃~5℃,装置C应放在冰水浴中,充分利用原料,缓慢滴加盐酸,减慢生成氯气的速率,

故答案为:缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中;

(3)K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,应把Fe(NO33饱和溶液滴加到KClO溶液中,具体操作为:在搅拌下,将Fe(NO33饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中,

故答案为:在搅拌下,将Fe(NO33饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中;

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol•L-1KOH溶液中,用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的KOH溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤2-3次后,在真空干燥箱中干燥,

故答案为:用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和的KOH溶液,再用砂芯漏斗过滤,晶体用乙醇洗涤2-3次后,在真空干燥箱中干燥.

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