- 物质的检验
- 共3564题
工业上一种制备氯化铁及高铁酸钾的工艺流程如图:
(1)吸收塔中的吸收剂X是______;从副产物FeCl3溶液中获得FeCl3•6H2O的操作是______、加热浓缩、再冷却结晶.
(2)用FeCl3溶液(副产物)腐蚀印刷线路板所得的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2,用化学方法可以回收废液中铜;合并过滤后的剩余液体可以作为上述工艺流程中的吸收剂X.则在此过程中,先后加入的物质分别是______.
(3)碱性条件下反应①的离子方程式为______.
(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品.该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH,请根据复分解反应原理分析反应发生的原因:______.
K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用______(填序号).
a.H2O b.稀KOH溶液、异丙醇
c.NH4Cl溶液、异丙醇 d.Fe(NO3)3溶液、异丙醇.
正确答案
解:(1)通过工艺流程图可知,从反应炉中排出的尾气是反应剩余的Cl2,与吸收剂X在吸收塔中反应生成FeCl3溶液,则吸收剂X应是FeCl2溶液,防止铁离子的水解,所以要加酸,而不引入新的杂质,所以加盐酸,故答案为:FeCl2;加入少量盐酸(或通入HCl);
(2)首先加入过量的铁粉将铁离子转化为亚铁离子,铜离子转化为单质铜,然后加入适量的盐酸除去过量的铁粉,最后过滤得到单质铜,故答案为:Fe(铁屑)、HCl(盐酸);
(3)NaClO与FeCl3反应生成FeO42-、次氯酸钠被还原为氯离子,则反应的离子方程式为:2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O;
故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品.该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH,请根据相关反应原理分析反应能发生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小而溶液中K+、FeO42-的浓度比较大;K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,所以用碱液来洗涤,抑制水解,不引入新的杂质所以用稀KOH溶液,异丙醇易挥发,故答案为:K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;b.
解析
解:(1)通过工艺流程图可知,从反应炉中排出的尾气是反应剩余的Cl2,与吸收剂X在吸收塔中反应生成FeCl3溶液,则吸收剂X应是FeCl2溶液,防止铁离子的水解,所以要加酸,而不引入新的杂质,所以加盐酸,故答案为:FeCl2;加入少量盐酸(或通入HCl);
(2)首先加入过量的铁粉将铁离子转化为亚铁离子,铜离子转化为单质铜,然后加入适量的盐酸除去过量的铁粉,最后过滤得到单质铜,故答案为:Fe(铁屑)、HCl(盐酸);
(3)NaClO与FeCl3反应生成FeO42-、次氯酸钠被还原为氯离子,则反应的离子方程式为:2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O;
故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品.该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 =K2FeO4+2NaOH,请根据相关反应原理分析反应能发生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小而溶液中K+、FeO42-的浓度比较大;K2FeO4 在水溶液中易发生反应:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,所以用碱液来洗涤,抑制水解,不引入新的杂质所以用稀KOH溶液,异丙醇易挥发,故答案为:K2FeO4溶解度小,析出晶体,促进反应进行;b.
用钛铁矿(主要含FeTiO3及Fe2O3、SiO2等不溶性杂质)提取高品位TiO2的一种流程如图1所示.
回答下列问题:
(1)有关钛的说法正确的是______(填字母序号).
A.TiOSO4中钛元素的化合价为+4价
B.TiO2中既含有离子键,又含有共价键
C.钛元素位于元素周期表中IVA族
D.在稀有气体氩氛围和800℃条件下,用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛.反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2
(2)为了从浸取液中获取纯净的FeSO4•7H2O,Ⅱ中应采取的操作是______、______、过滤、洗涤、干燥.如何检验提取FeSO4•7H2O后的溶液中存在Fe2+______.
(3)Ⅲ中生成H2TiO3的离子方程式是______.
(4)将TiO2与焦炭混合,通入氯气在1173K下反应,然后将生成的TiCl4与CO分离可制取TiCl4.此反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比是.TiCl4极易水解,利用此性质又可制备纳米级二氧化钛TiO2•xH2O,该反应的化学方程式是______.
(5)将TiO2 熔于NaF 制成熔融盐,以石墨为阴极、覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极,用如图2所示电解装置制取金属钛.阳极电极反应式是______.
正确答案
解:(1)A.氧元素的化合价是-2价,硫酸根的化合价是-2价,所以在TiOSO4中钛元素的化合价为+4价,故A正确;
B.TiO2只含离子键,不含共价键,为离子化合物,故B错误;
C.钛的原子序数是22,位于元素周期表中IVB族,故C错误;
D.工业上在高温和稀有气体的保护下,用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛,同时生成氯化镁,该反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2,故D正确.
故答案为:AD;
(2)通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4.7H2O;Fe2+与KSCN溶液反应无血红色出现,但Fe3+与KSCN反应产生血红色,因此,要证明某溶液中有无Fe2+,则先要在溶液中加入KSCN溶液,没有出现血红色,再向其中加入氯水出现血红色,则证明原溶液中含Fe2+.,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;取少量剩余溶液于试管中,滴加KSCN溶液无明显现象;再加少量氯水,溶液变红,证明溶液中有Fe2+存在;
(3)TiO2+水解生成H2TiO3,离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+,故答案为:TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+;
(4)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO中,C元素的化合价升高,则C被氧化,做还原剂,升高4价,Cl元素的化合价降低,则Cl2为氧化剂,降低4价,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1;TiCl4水解生成TiO2•xH2O和HCl,化学方程式是TiCl4+(X+2)H2O⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,故答案为:1:1;TiCl4+(X+2)H2O⇌TiO2•xH2O↓+4HCl;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,与氢气结合生成水,所以电极反应式H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
解析
解:(1)A.氧元素的化合价是-2价,硫酸根的化合价是-2价,所以在TiOSO4中钛元素的化合价为+4价,故A正确;
B.TiO2只含离子键,不含共价键,为离子化合物,故B错误;
C.钛的原子序数是22,位于元素周期表中IVB族,故C错误;
D.工业上在高温和稀有气体的保护下,用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛,同时生成氯化镁,该反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2,故D正确.
故答案为:AD;
(2)通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4.7H2O;Fe2+与KSCN溶液反应无血红色出现,但Fe3+与KSCN反应产生血红色,因此,要证明某溶液中有无Fe2+,则先要在溶液中加入KSCN溶液,没有出现血红色,再向其中加入氯水出现血红色,则证明原溶液中含Fe2+.,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;取少量剩余溶液于试管中,滴加KSCN溶液无明显现象;再加少量氯水,溶液变红,证明溶液中有Fe2+存在;
(3)TiO2+水解生成H2TiO3,离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+,故答案为:TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+;
(4)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO中,C元素的化合价升高,则C被氧化,做还原剂,升高4价,Cl元素的化合价降低,则Cl2为氧化剂,降低4价,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1;TiCl4水解生成TiO2•xH2O和HCl,化学方程式是TiCl4+(X+2)H2O⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,故答案为:1:1;TiCl4+(X+2)H2O⇌TiO2•xH2O↓+4HCl;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,与氢气结合生成水,所以电极反应式H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
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的流程如下:
已知:某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
根据题意回答第(1)~(6)题:
(1)在酸解过程中,欲加快酸解时的化学反应速率,请提出两种可行的措施:______.
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-,还有一种离子也会被NaClO氧化,并发生水解,该反应的离子方程式为______.
(3)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外,还有______.
(4)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤是蒸发浓缩,______.“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,______,便得到了MgSO4•7H2O.
(5)实验中提供的硼镁泥共100g,得到的MgSO4•7H2O为172.2g,计算MgSO4•7H2O的产率为______.(保留两位有效数字)
(6)金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐,完成如图防腐示意图,并作相应标注.
正确答案
解:硼镁泥主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,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Fe2+氧化成Fe3+,溶液pH升高,在pH为5-6时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀,Al3+形成Al(OH)3沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体;
(1)为加快反应速率,可以采用升高温度、适当增大反应物浓度、增大反应物接触面积等方法,如适当升高温度、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度,
故答案为:适当升温、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度;
(2)次氯酸根离子具有氧化性,亚铁离子具有还原性,二者发生氧化还原反应生成氯离子、氢氧化铁沉淀,离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+,故答案为:2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+;
(3)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外,还有二氧化硅;
(4)“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,其操作是蒸发浓缩、趁热过滤;.“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤;
(5)实验中提供的硼镁泥共100g,m(MgO)=100g×40%=40g,n(Mg)=n(MgO)==1mol,根据Mg原子守恒得n(MgSO4•7H2O)=n(Mg)=n(MgO)=1mol,m(MgSO4•7H2O)=1mol×246g/mol=246g,其产率=
=
×100%=70%或0.70,故答案为:70%或0.70;
(6)利用Mg防止Fe被腐蚀,可以采用牺牲阳极的阴极保护法或外加电源的阴极保护法,让Mg作正极或阳极,
图为,故答案为:
.
解析
解:硼镁泥主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,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Fe2+氧化成Fe3+,溶液pH升高,在pH为5-6时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀,Al3+形成Al(OH)3沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体;
(1)为加快反应速率,可以采用升高温度、适当增大反应物浓度、增大反应物接触面积等方法,如适当升高温度、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度,
故答案为:适当升温、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度;
(2)次氯酸根离子具有氧化性,亚铁离子具有还原性,二者发生氧化还原反应生成氯离子、氢氧化铁沉淀,离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+,故答案为:2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+;
(3)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外,还有二氧化硅;
(4)“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,其操作是蒸发浓缩、趁热过滤;.“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤;
(5)实验中提供的硼镁泥共100g,m(MgO)=100g×40%=40g,n(Mg)=n(MgO)==1mol,根据Mg原子守恒得n(MgSO4•7H2O)=n(Mg)=n(MgO)=1mol,m(MgSO4•7H2O)=1mol×246g/mol=246g,其产率=
=
×100%=70%或0.70,故答案为:70%或0.70;
(6)利用Mg防止Fe被腐蚀,可以采用牺牲阳极的阴极保护法或外加电源的阴极保护法,让Mg作正极或阳极,
图为,故答案为:
.
(1)碘是人体不可缺乏的元素,为了防止碘缺乏,现在市场上流行一种加碘盐,就是在精盐中添加一定量的KIO3进去.某研究小组为了检测某加碘盐中是否含有碘,查阅了有关的资料,发现其检测原理是:KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3H2O+3K2SO4.在实验时先取少量的加碘盐加蒸馏水溶解,然后加入稀硫酸和KI溶液,最后加入一定量的苯震荡.
①观察到的现象是______;该实验中用苯做萃取剂的理由是______.
②若从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,还需经过______(填操作方法),利用这种方法,最后碘在______(填仪器名称)中聚集.
(2)若有一混有少量硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠样品,需要提纯得到氯化钠.某学生设计了如下方案:
请回答以下问题:
Ⅰ.操作①中用于盛放固体的仪器为______(写仪器名称).
Ⅱ.操作②是否可以改为加硝酸钡溶液?为什么?______.
Ⅲ.进行操作②后,如何判断SO42-已除尽,方法是______.
Ⅳ.操作③的目的是______,为什么不先过滤后加碳酸钠溶液?理由是______.
Ⅴ.操作④的目的是______.
正确答案
解:(1)①碘易溶于有机溶剂,在苯中溶解度远大于在水中,加入苯后有机溶剂苯萃取水中的碘单质,苯与水不互溶,溶液分成两层,苯的密度比水小,有机层在上层,碘溶于苯呈紫色,下层层几乎无色,
故答案为:分层,上层紫色,下层为近于无色;苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大;
②若从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,由于碘单质易溶于苯,可以利用其沸点不同,通过蒸馏操作完成;苯的沸点较低,所以蒸馏操作过程中,最后碘在蒸馏烧瓶中聚集,
故答案为:蒸馏;蒸馏烧瓶;
(2)提纯氯化钠的流程为:加热混合物,杂质碳酸氢铵通过分解而除去,得到氯化钠、硫酸钠的混合物;溶解后加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子,再加入过量碳酸钠除去过量的钡离子,过滤除去碳酸钡、硫酸钡沉淀后向滤液中加入盐酸,明确是调节溶液pH除去过量的碳酸根离子,对滤液加热除去溶液中氯化氢和二氧化碳,最后得到纯净的氯化钠溶液,
Ⅰ.根据图示,操作①是将固体混合物加热,使用到的仪器是坩埚,
故答案为:坩埚;
Ⅱ.加入硝酸钠溶液,硝酸钠和硫酸钠反应生成硫酸钡和硝酸钠,除去了硫酸钠,但引入了硝酸钠等新的杂质,
故答案为:不可以,改用Ba(NO3)2会使溶液中引入新的杂质离子NO3-,以后操作中无法除去;
Ⅲ.加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子,检验硫酸根离子已除尽,可静止片刻在上层清液处,滴加一滴氯化钡溶液,不出现浑浊就说明硫酸根离子已经除尽,
故答案为:取少量上层澄清溶液,再滴加BaCl2溶液,如无沉淀出现则说明SO42-已除尽(或其他的方法);
Ⅳ.操作③加入碳酸钠溶液,碳酸钠与过量的氯化钠反应生成碳酸钡和氯化钠,除去过量的氯化钡,再过滤;先过滤而后加碳酸钠溶液,在加入碳酸钠溶液后生成的碳酸钡还需要过滤,增加一次过滤操作;
故答案为:除去过量的Ba2+; 减少一次过滤操作;
Ⅴ.操作④加热煮沸溶液的目的是除去滤液中溶解的CO2和多余的盐酸,以便得到纯净的氯化钠溶液,
故答案为:除去溶解在溶液中的CO2,使过量的HCl挥发.
解析
解:(1)①碘易溶于有机溶剂,在苯中溶解度远大于在水中,加入苯后有机溶剂苯萃取水中的碘单质,苯与水不互溶,溶液分成两层,苯的密度比水小,有机层在上层,碘溶于苯呈紫色,下层层几乎无色,
故答案为:分层,上层紫色,下层为近于无色;苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大;
②若从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,由于碘单质易溶于苯,可以利用其沸点不同,通过蒸馏操作完成;苯的沸点较低,所以蒸馏操作过程中,最后碘在蒸馏烧瓶中聚集,
故答案为:蒸馏;蒸馏烧瓶;
(2)提纯氯化钠的流程为:加热混合物,杂质碳酸氢铵通过分解而除去,得到氯化钠、硫酸钠的混合物;溶解后加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子,再加入过量碳酸钠除去过量的钡离子,过滤除去碳酸钡、硫酸钡沉淀后向滤液中加入盐酸,明确是调节溶液pH除去过量的碳酸根离子,对滤液加热除去溶液中氯化氢和二氧化碳,最后得到纯净的氯化钠溶液,
Ⅰ.根据图示,操作①是将固体混合物加热,使用到的仪器是坩埚,
故答案为:坩埚;
Ⅱ.加入硝酸钠溶液,硝酸钠和硫酸钠反应生成硫酸钡和硝酸钠,除去了硫酸钠,但引入了硝酸钠等新的杂质,
故答案为:不可以,改用Ba(NO3)2会使溶液中引入新的杂质离子NO3-,以后操作中无法除去;
Ⅲ.加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子,检验硫酸根离子已除尽,可静止片刻在上层清液处,滴加一滴氯化钡溶液,不出现浑浊就说明硫酸根离子已经除尽,
故答案为:取少量上层澄清溶液,再滴加BaCl2溶液,如无沉淀出现则说明SO42-已除尽(或其他的方法);
Ⅳ.操作③加入碳酸钠溶液,碳酸钠与过量的氯化钠反应生成碳酸钡和氯化钠,除去过量的氯化钡,再过滤;先过滤而后加碳酸钠溶液,在加入碳酸钠溶液后生成的碳酸钡还需要过滤,增加一次过滤操作;
故答案为:除去过量的Ba2+; 减少一次过滤操作;
Ⅴ.操作④加热煮沸溶液的目的是除去滤液中溶解的CO2和多余的盐酸,以便得到纯净的氯化钠溶液,
故答案为:除去溶解在溶液中的CO2,使过量的HCl挥发.
物质的分离和提纯有多种方法.物质分离、提纯方案的设计在科学研究和工业生产中占有十分重要的地位.工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成分是Al2O3,杂质为Fe2O3、SiO2等,已知SiO2是不溶于水的酸性氧化物,Fe2O3是不溶于水的碱性氧化物).某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下:
(1)加入过量的NaOH溶液,过滤后的滤液中含有的溶质有______.
(2)写出由沉淀A→Al2O3的化学方程式:______
(3)通入过量CO2生成沉淀A时反应的离子方程式为______.
正确答案
解:SiO2和盐酸不反应,Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应,得到盐酸(剩余的)、氯化铝和氯化铁的混合液,向其中加入过量的氢氧化钠,可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀,将沉淀热分解可以得到氧化铝.
(1)盐酸、氯化铝和氯化铁的混合液中加入过量的氢氧化钠,可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液,氢氧化钠还可以含盐酸反应得到氯化钠溶液,过滤后的滤液中含有的溶质有氯化钠、偏铝酸钠,还有剩余的氢氧化钠,故答案为:NaAlO2、NaCl、NaOH;
(2)氢氧化铝沉淀加热分解可以得到氧化铝,即2Al(OH)3Al2O3+3H2O,故答案为:2Al(OH)3
Al2O3+3H2O;
(3)向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液,即AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓.
故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓.
解析
解:SiO2和盐酸不反应,Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应,得到盐酸(剩余的)、氯化铝和氯化铁的混合液,向其中加入过量的氢氧化钠,可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀,将沉淀热分解可以得到氧化铝.
(1)盐酸、氯化铝和氯化铁的混合液中加入过量的氢氧化钠,可以得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液,氢氧化钠还可以含盐酸反应得到氯化钠溶液,过滤后的滤液中含有的溶质有氯化钠、偏铝酸钠,还有剩余的氢氧化钠,故答案为:NaAlO2、NaCl、NaOH;
(2)氢氧化铝沉淀加热分解可以得到氧化铝,即2Al(OH)3Al2O3+3H2O,故答案为:2Al(OH)3
Al2O3+3H2O;
(3)向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液,即AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓.
故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓.
硅在无机非金属材料中,扮演着主要角色,请利用相关知识回答下列问题:
(1)硅有非常重要的用途,请写出其中的一种______.
(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜,近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是______.
A.可用氧化物形式表示为BaO•CuO•2SiO2
B.性质稳定,不易脱色
C.x等于6
D.易溶解于强酸和强碱
(3)工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图如下:
①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行,写出该反应化学方程式______,再利用化学反应进行的方向的知识判断该反应的△H______0(填<、>或=).
②SiCl4极易水解,其完全水解的化学方程式为______.
③在流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,有关物质的沸点数据如下表,分离SiCl4和其他杂质的方法为______.
④分离出SiCl4后的残余物中含有铁元素,为了测量残余物中铁元素的含量,先将残余物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:______,某同学称取1.000g残余物后,经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取20.00mL试样溶液,用1.000×10-3mol/LKMnO4标准溶液滴定.达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,则残余物中铁元素的质量分数是______.
正确答案
解:(1)硅位于金属和非金属分界线附近,常用作半导体材料,为无机非金属材料的主角,计算机芯片的主要成分为单质硅,太阳能电池的主要成分是硅单质,所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等,
故答案为:制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等;
(2)A.硅酸盐用氧化物形式表示时,书写顺序为:活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:BaO•CuO•2SiO2,故A正确;
B.BaCuSi2O6中铜显+2价,二价铜离子不容易被还原,所以性质较稳定,不容易褪色,故B正确;
C.在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2,硅元素化合价为+4,氧元素的化合价为-2价,钡元素的化合价为+2价,则由化学式为BaCuSi2OX,根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:(+2)+(+2)+(+4)×2+(-2)×x=0,解得x=6,故C正确;
D.BaCuSi2O6是弱酸盐,所以能和强酸反应,和强碱不反应,故D错误;
故答案为:D;
(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅,制备粗硅发生置换反应,SiO2+2C Si+2CO↑,该反应为△S为正值的反应△S>0,该反应不能自发进行,△H-T△S>0,所以△H>0,
故答案为:2C+SiO22CO↑+Si;>;
②SiCl4水解生成硅酸和氯化氢,反应的方程式为:SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl,故答案为:SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl;
③利用沸点的不同提纯SiCl4属于蒸馏,SiCl4(沸点57.6℃)中含有少量SiHCl3(沸点33.0℃)和FeCl3(离子化合物沸点很高),SiH2Cl2(沸点8.2℃)、SiH3Cl(沸点-30.4℃)、由于沸点差别较大,可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质,
故答案为:精馏(或蒸馏);
④KMnO4溶液具有强氧化性,把二价铁氧化成三价铁,本身被还原成二价锰离子,再根据得失电子守恒配平,则离子方程式为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,利用关系式法计算:
5Fe2+~MnO4-
5 1
n(Fe2+) 1.000×10-3mol•L-1×0.02L×5
解得:n(Fe2+)=5×10-4mol
铁元素的质量为:5×10-4mol×56g/mol=2.8×10-3g,铁元素的质量分数×100%=2.8%,
故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;2.8%.
解析
解:(1)硅位于金属和非金属分界线附近,常用作半导体材料,为无机非金属材料的主角,计算机芯片的主要成分为单质硅,太阳能电池的主要成分是硅单质,所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等,
故答案为:制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等;
(2)A.硅酸盐用氧化物形式表示时,书写顺序为:活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:BaO•CuO•2SiO2,故A正确;
B.BaCuSi2O6中铜显+2价,二价铜离子不容易被还原,所以性质较稳定,不容易褪色,故B正确;
C.在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2,硅元素化合价为+4,氧元素的化合价为-2价,钡元素的化合价为+2价,则由化学式为BaCuSi2OX,根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:(+2)+(+2)+(+4)×2+(-2)×x=0,解得x=6,故C正确;
D.BaCuSi2O6是弱酸盐,所以能和强酸反应,和强碱不反应,故D错误;
故答案为:D;
(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅,制备粗硅发生置换反应,SiO2+2C Si+2CO↑,该反应为△S为正值的反应△S>0,该反应不能自发进行,△H-T△S>0,所以△H>0,
故答案为:2C+SiO22CO↑+Si;>;
②SiCl4水解生成硅酸和氯化氢,反应的方程式为:SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl,故答案为:SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl;
③利用沸点的不同提纯SiCl4属于蒸馏,SiCl4(沸点57.6℃)中含有少量SiHCl3(沸点33.0℃)和FeCl3(离子化合物沸点很高),SiH2Cl2(沸点8.2℃)、SiH3Cl(沸点-30.4℃)、由于沸点差别较大,可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质,
故答案为:精馏(或蒸馏);
④KMnO4溶液具有强氧化性,把二价铁氧化成三价铁,本身被还原成二价锰离子,再根据得失电子守恒配平,则离子方程式为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,利用关系式法计算:
5Fe2+~MnO4-
5 1
n(Fe2+) 1.000×10-3mol•L-1×0.02L×5
解得:n(Fe2+)=5×10-4mol
铁元素的质量为:5×10-4mol×56g/mol=2.8×10-3g,铁元素的质量分数×100%=2.8%,
故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;2.8%.
实验化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌.同时,由于粗锌中还含有铁等杂质,使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁,为了充分利用制氢废液,常用其制备皓矾(ZnSO4•7H2O).某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾并探究其性质.
(1)制备皓矾的实验流程如图所示.
已知:开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为:
Fe(OH)3:2.7一3.7
Fe(OH)2:7.6一9.6
Zn(OH)2:5.7一8.0
试回答下列问题:①加入的试剂①,供选择使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等,应选用______,其理由是______
②加入的试剂②,供选择使用的有:Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等,应选用______,其理由是______
③从晶体1→晶体2,该过程的名称是______.
④在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是______.
(2)探究ZnSO4•7H2O的性质
⑤称取28.7g ZnSO4•7H2O研细后置于坩埚中小心加热,测得残留固体的质量与温度的对应数据见下表:
试写出ZnSO4•7H2O加热到1000℃时的反应方程式______.
⑥取少量ZnSO4•7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液,发现先产生白色沉淀后又逐渐溶解;若改用氨水得到相同的现象.查资料知,氢氧化锌与氢氧化铝均有两性,且锌离子可与氨水形成络合离子[Zn(NH3)4]2+.则Zn(OH)2沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到无色溶液的离子反应方程式为:______(任写一个).
正确答案
解:(1)①化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌.同时,由于粗锌中还含有铁等杂质,溶于酸后生成亚铁离子锌离子,依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为:Fe(OH)3:2.7-3.7Fe(OH)2:7.6-9.6 Zn(OH)2:5.7-8,分析判断,直接沉淀亚铁离子,锌离子也会全部全部沉淀,不能实现实验目的和要求,除去亚铁离子需要先把亚铁离子氧化为铁离子,调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀,此时锌离子不沉淀,来实现分离,加入的氧化剂不能引入新的杂质,氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸中只有20%的H2O2 在氧化亚铁离子不引入杂质,故答案为:20%的H2O2;将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质;
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7,目的让铁离子全部沉淀,除杂实验不能引入新的杂质;Zn粉会把氧化得到的铁离子还原,起不到除去的作用,ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3可以反应调节溶液PH到3.7,使铁离子沉淀,同时不引入新的杂质,ZnSO4不能调节溶液PH,且引入杂质硫酸根离子,故答案为:ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3;
③晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶;故答案为:重结晶;
④洗涤晶体表面的杂质离子,同时减少皓钒晶体的损失;在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是,晶体溶于水,不溶于酒精,所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率;故答案为:为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率;
(2)⑤ZnSO4•7H2O加热到1000℃时所的固体的质量为8.1g,加热到60°会将所有的结晶水失去,到1000℃时硫酸锌已经分解为氧化锌、三氧化硫,故答案为:ZnSO4•7H2OZnO+SO3+7H2O,故答案为:ZnSO4•7H2O
ZnO+SO3+7H2O;
⑥向硫酸锌中逐滴加入NaOH溶液,发现先产生白色沉淀氢氧化锌,然后又逐渐溶解在氢氧化钠中,发生的化学反应为;Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O,故答案为:Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O.
解析
解:(1)①化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌.同时,由于粗锌中还含有铁等杂质,溶于酸后生成亚铁离子锌离子,依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为:Fe(OH)3:2.7-3.7Fe(OH)2:7.6-9.6 Zn(OH)2:5.7-8,分析判断,直接沉淀亚铁离子,锌离子也会全部全部沉淀,不能实现实验目的和要求,除去亚铁离子需要先把亚铁离子氧化为铁离子,调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀,此时锌离子不沉淀,来实现分离,加入的氧化剂不能引入新的杂质,氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸中只有20%的H2O2 在氧化亚铁离子不引入杂质,故答案为:20%的H2O2;将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质;
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7,目的让铁离子全部沉淀,除杂实验不能引入新的杂质;Zn粉会把氧化得到的铁离子还原,起不到除去的作用,ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3可以反应调节溶液PH到3.7,使铁离子沉淀,同时不引入新的杂质,ZnSO4不能调节溶液PH,且引入杂质硫酸根离子,故答案为:ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3;
③晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶;故答案为:重结晶;
④洗涤晶体表面的杂质离子,同时减少皓钒晶体的损失;在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是,晶体溶于水,不溶于酒精,所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率;故答案为:为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率;
(2)⑤ZnSO4•7H2O加热到1000℃时所的固体的质量为8.1g,加热到60°会将所有的结晶水失去,到1000℃时硫酸锌已经分解为氧化锌、三氧化硫,故答案为:ZnSO4•7H2OZnO+SO3+7H2O,故答案为:ZnSO4•7H2O
ZnO+SO3+7H2O;
⑥向硫酸锌中逐滴加入NaOH溶液,发现先产生白色沉淀氢氧化锌,然后又逐渐溶解在氢氧化钠中,发生的化学反应为;Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O,故答案为:Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O.
氧化镁主要用于制备陶瓷和耐火材料,医药上可用作抗酸剂.以卤水(主要含Mg2+Na+、Cl-、)为原料制取高纯氧化镁的工艺流程如图所示:
(1)反应温度对产品质量的影响情况如表所示:
由此可知,煅烧A生成MgO最适宜的温度为______,原因是______
(2)的主要成分是______(填化学式),确定A已洗涤干净的操作和现象是______
(3)物质B和C的主要成分分别是______(两者均写名称).
(4)写出碱式碳酸镁高温分解生成MgO的化学反应方程式:______.
正确答案
解:(1)根据表中数据可以知道,产品中氧化镁质量分数相对较高的温度是60℃,所以煅烧A生成MgO最适宜的温度为60℃,故答案为:60℃;
(2)加入碳酸氢钠之后,过滤得到的沉淀物是碳酸镁,再煅烧可以得到氧化镁,溶液中含有的离子是钠离子、氯离子、硫酸根离子等,所以判断是否洗涤干净,可以检验硫酸根离子是否存在,即取最后一次的洗涤液,加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明已经洗涤干净,
故答案为:MgCO3;取最后一次的洗涤液,加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明已经洗涤干净;
(3)硫酸钠的溶解度随着温度变化比较大,而氯化钠的溶解度随着温度变化比较小,因而应该是先析出硫酸钠,再蒸发结晶可以得到氯化钠,
故答案为:硫酸钠、氯化钠;
(4)碱式碳酸镁高温下分解为氧化镁、水以及二氧化碳,方程式为:Mg2(OH)2CO32MgO+CO2↑+H2O↑,
故答案为:Mg2(OH)2CO32MgO+CO2↑+H2O↑.
解析
解:(1)根据表中数据可以知道,产品中氧化镁质量分数相对较高的温度是60℃,所以煅烧A生成MgO最适宜的温度为60℃,故答案为:60℃;
(2)加入碳酸氢钠之后,过滤得到的沉淀物是碳酸镁,再煅烧可以得到氧化镁,溶液中含有的离子是钠离子、氯离子、硫酸根离子等,所以判断是否洗涤干净,可以检验硫酸根离子是否存在,即取最后一次的洗涤液,加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明已经洗涤干净,
故答案为:MgCO3;取最后一次的洗涤液,加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,证明已经洗涤干净;
(3)硫酸钠的溶解度随着温度变化比较大,而氯化钠的溶解度随着温度变化比较小,因而应该是先析出硫酸钠,再蒸发结晶可以得到氯化钠,
故答案为:硫酸钠、氯化钠;
(4)碱式碳酸镁高温下分解为氧化镁、水以及二氧化碳,方程式为:Mg2(OH)2CO32MgO+CO2↑+H2O↑,
故答案为:Mg2(OH)2CO32MgO+CO2↑+H2O↑.
易溶于水的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]•3H2O可用于摄影和蓝色印刷.以废旧铁屑(含少量CuO、Fe2O3等杂质)为原料的制备流程如图1:
(1)操作3发生的氧化还原反应至少有______个.操作5中试剂H2O2的作用是______•
(2)滤液中主要含FeSO4,需加入少量的H2SO4酸化,目的是______.若要使含FeSO4溶液中得到绿矾晶体(FeSO4•7H2O).必须进行的实验操作是______ (按顺序填写).
a.过滤洗涤 b.蒸发浓缩 c.冷却结晶 d.灼烧 e.干燥
(3)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应.
①分解得到的气体产物用如图2装置进行实验
装置检查气密性后,先通一段时间N2,其目的为______.结束实验时先熄灭酒精灯再通入N2至常温,其目的为______.实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊.E中有红色固体生成,则气体产物是______.
②分解得到的固体产物含有K2CO3、FeO、Fe,加水溶解、过滤、洗涤、干燥,得到含铁样品.学生甲、乙、丙分别设计了下列三种实验方案对该样品进行物质含量测定.
【甲】ag样品溶液
得固体bg
【乙】ag样品量气测得气体体积VamL
【丙】ag样品250mL溶液
三次平均消耗0.10mol/L酸性KMnO4
你认为以上方案中,______方案无法确定样品的组成,理由是______.
正确答案
解:铁屑、CuO、Fe2O3等可以和硫酸反应得到硫酸亚铁、硫酸铁以及硫酸铜的混合溶液,向其中加入草酸,可以得到草酸亚铁晶体,再加入双氧水,可以将草酸亚铁氧化为草酸铁,在草酸以及草酸钾的作用下得到三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]•3H2O.
(1)铁屑、CuO、Fe2O3都可以和硫酸反应得到硫酸亚铁、硫酸铁以及硫酸铜的混合溶液,操作3发生的氧化还原反应:金属铁和硫酸的反应,金属铁和硫酸铜之间的反应,金属铁和硫酸铁之间的反应,即至少有3个,双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化,操作5中试剂H2O2的作用是将亚铁离子氧化为铁离子,
故答案为:3;将亚铁离子氧化为铁离子;
(2)FeSO4溶液中亚铁离子会水解,加酸可以抑制水解,硫酸亚铁溶液得到绿矾晶体的操作蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,
故答案为:防止亚铁离子水解;bcae;
(3)①三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应,根据元素守恒推测得到的产物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO,一氧化碳还原氧化铜,得到的金属铜可被氧气氧化,所以实验开始先通一段时间N2,将装置中的空气排净,实验结束时,为防止倒吸,应该先熄灭酒精灯再通入N2至常温,实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊,即证明二氧化碳产生,E中有红色固体生成,证明还原性的气体一氧化碳的产生,
故答案为:排除装置中的空气,防止干扰实验结果;防止倒吸;CO2、CO;
②在实验方案丙中,先是用盐酸溶解,最后加入高锰酸钾后,高锰酸钾具有氧化性,能将亚铁离子以及氯离子氧化,这样会导致得到的亚铁离子的含量偏高,干扰实验结果,无法确定样品的组成,故答案为:方案丙;使用盐酸溶解样品,氯离子也可以被高锰酸根离子氧化.
解析
解:铁屑、CuO、Fe2O3等可以和硫酸反应得到硫酸亚铁、硫酸铁以及硫酸铜的混合溶液,向其中加入草酸,可以得到草酸亚铁晶体,再加入双氧水,可以将草酸亚铁氧化为草酸铁,在草酸以及草酸钾的作用下得到三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]•3H2O.
(1)铁屑、CuO、Fe2O3都可以和硫酸反应得到硫酸亚铁、硫酸铁以及硫酸铜的混合溶液,操作3发生的氧化还原反应:金属铁和硫酸的反应,金属铁和硫酸铜之间的反应,金属铁和硫酸铁之间的反应,即至少有3个,双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化,操作5中试剂H2O2的作用是将亚铁离子氧化为铁离子,
故答案为:3;将亚铁离子氧化为铁离子;
(2)FeSO4溶液中亚铁离子会水解,加酸可以抑制水解,硫酸亚铁溶液得到绿矾晶体的操作蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥,
故答案为:防止亚铁离子水解;bcae;
(3)①三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应,根据元素守恒推测得到的产物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO,一氧化碳还原氧化铜,得到的金属铜可被氧气氧化,所以实验开始先通一段时间N2,将装置中的空气排净,实验结束时,为防止倒吸,应该先熄灭酒精灯再通入N2至常温,实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊,即证明二氧化碳产生,E中有红色固体生成,证明还原性的气体一氧化碳的产生,
故答案为:排除装置中的空气,防止干扰实验结果;防止倒吸;CO2、CO;
②在实验方案丙中,先是用盐酸溶解,最后加入高锰酸钾后,高锰酸钾具有氧化性,能将亚铁离子以及氯离子氧化,这样会导致得到的亚铁离子的含量偏高,干扰实验结果,无法确定样品的组成,故答案为:方案丙;使用盐酸溶解样品,氯离子也可以被高锰酸根离子氧化.
工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过液相法生产KMnO4.即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到的K2MnO4,再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4,其生产工艺简略如下:
(1)反应器中反应的化学方程式为______.
(2)生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿,因为MnO2含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高,会导致KOH消耗量______ (填“偏高”或“偏低”).
(3)电解槽中阳极的电极反应方程式为______.
(4)在传统工艺中得到K2MnO4后,向其中通入CO2反应生成黑色固体、KMnO4等,反应的化学反应方程式为______.根据上述反应,从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为______.与该传统工艺相比,电解法的优势是______.
(5)用高锰酸钾测定某草酸结晶水合物的纯度:称量草酸晶体样品0.250g溶于水,用0.0500mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定(杂质不反应),至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去,消耗KMnO4溶液15.00mL,则该草酸晶体的纯度为______.(已知该草酸结晶水合物H2C2O4•2H2O的式量为126)
正确答案
解:(1)二氧化锰和氢氧化钾、氧气发生反应,生成锰酸钾和水,Mn(+4→+6),O(0→-2),反应的化学方程式为4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O,
故答案为:4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O;
(2)氧化铝是两性氧化物,既能与强酸反应也能与强碱反应,氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐和水,反应的化学方程式为2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O,所以会导致KOH消耗量偏高,
故答案为:偏高;
(3)电解锰酸钾溶液时,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子,电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-,即MnO42--e-=MnO4-,
故答案为:MnO42--e-=MnO4-;
(4)反应物为K2MnO4、CO2、生成黑色固体MnO2、KMnO4,所以方程式为:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3,由化学反应方程式:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3分析得出,3份锰参加反应生成2份KMnO4,所以KMnO4的产率最高为×100%=66.7%,与该传统工艺相比,电解法阳极都生成KMnO4,产率更高,所以优势是产率更高、KOH循环利用;
故答案为:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3;66.7%;产率更高、KOH循环利用;
(5)在测定过程中,高锰酸钾为氧化剂,草酸为还原剂,反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,根据方程式可得关系式:
5H2C2O4•2H2O~2KMnO4
5 2
n 0.05mol/L×15.0×10-3L
解得n(H2C2O4•2H2O)=1.875×10-3mol
则m(H2C2O4•2H2O)=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g,所以成品的纯度ω=×100%=94.5%,
故答案为:94.5%.
解析
解:(1)二氧化锰和氢氧化钾、氧气发生反应,生成锰酸钾和水,Mn(+4→+6),O(0→-2),反应的化学方程式为4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O,
故答案为:4KOH+2MnO2+O2=2K2MnO4+2H2O;
(2)氧化铝是两性氧化物,既能与强酸反应也能与强碱反应,氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐和水,反应的化学方程式为2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O,所以会导致KOH消耗量偏高,
故答案为:偏高;
(3)电解锰酸钾溶液时,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子,电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-,即MnO42--e-=MnO4-,
故答案为:MnO42--e-=MnO4-;
(4)反应物为K2MnO4、CO2、生成黑色固体MnO2、KMnO4,所以方程式为:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3,由化学反应方程式:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3分析得出,3份锰参加反应生成2份KMnO4,所以KMnO4的产率最高为×100%=66.7%,与该传统工艺相比,电解法阳极都生成KMnO4,产率更高,所以优势是产率更高、KOH循环利用;
故答案为:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3;66.7%;产率更高、KOH循环利用;
(5)在测定过程中,高锰酸钾为氧化剂,草酸为还原剂,反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,根据方程式可得关系式:
5H2C2O4•2H2O~2KMnO4
5 2
n 0.05mol/L×15.0×10-3L
解得n(H2C2O4•2H2O)=1.875×10-3mol
则m(H2C2O4•2H2O)=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g,所以成品的纯度ω=×100%=94.5%,
故答案为:94.5%.
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