- 物质的检验
- 共3564题
某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4,较多的Cu2+和少量Na+.为了减少污染并变废为宝,工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜.请根据下列流程图,完成回收硫酸亚铁和铜的实验方案.
(1)操作a的名称为______,所需要的玻璃仪器为______.
(2)固体E的成分为______,加入的试剂④为______,发生的化学方程式为______.
(3)加入试剂①的目的是______.
(4)从溶液D和溶液G中得到FeSO4.7H2O晶体的操作为______、冷却结晶、______、洗涤、干燥.
(5)为验证溶液C中含有SO42-:取少量的溶液C于试管中,先加入______再加入______,若观察到有白色沉淀,则说明溶液C中含有SO42-.
正确答案
解:实验方案为:1、加过量碱,过滤出Cu(OH)2,Fe(OH)2沉淀,滤液是Na2SO4、NaOH溶液;
2、在Cu(OH)2,Fe(OH)2中加过量稀H2SO4,溶液C的成分为CuSO4,FeSO4、H2SO4;
3、加过量铁,过滤出Fe、Cu,滤液D是FeSO4;
4、加过量稀H2SO4,过滤出Cu,实现了回收金属铜,滤液是FeSO4、H2SO4
5、最后溶液合一块,进行蒸发,浓缩,冷却结晶,过滤,就得到FeSO4•7H2O,回收硫酸亚铁.
(1)经过②后,分离出液体和固体,故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒、烧杯;
(2)溶液C的成分为CuSO4,FeSO4、H2SO4,加过量铁,过滤出Fe、Cu,溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁,所以固体E就是Fe、Cu,所以固体F就是铜,过量的铁是为了将CuSO4中的铜全部置换出来,加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁,实现了回收金属铜,将推出的各种物质代入验证即可,
故答案为:Fe和Cu;稀硫酸;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
(3)为了实现Na+的溶液分离,可将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀,故答案为:将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀,便于与含有Na+的溶液分离.
(4)蒸发是从溶液中获得晶体常采用的方法,产生沉淀后通过过滤实现分离,故答案为:蒸发浓缩;过滤;
(5)先加入足量稀盐酸再加入少量BaCl2溶液,若观察到有白色沉淀,则说明溶液⑧中含有SO42-,故答案为:足量稀盐酸;少量BaCl2溶液.
解析
解:实验方案为:1、加过量碱,过滤出Cu(OH)2,Fe(OH)2沉淀,滤液是Na2SO4、NaOH溶液;
2、在Cu(OH)2,Fe(OH)2中加过量稀H2SO4,溶液C的成分为CuSO4,FeSO4、H2SO4;
3、加过量铁,过滤出Fe、Cu,滤液D是FeSO4;
4、加过量稀H2SO4,过滤出Cu,实现了回收金属铜,滤液是FeSO4、H2SO4
5、最后溶液合一块,进行蒸发,浓缩,冷却结晶,过滤,就得到FeSO4•7H2O,回收硫酸亚铁.
(1)经过②后,分离出液体和固体,故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒、烧杯;
(2)溶液C的成分为CuSO4,FeSO4、H2SO4,加过量铁,过滤出Fe、Cu,溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁,所以固体E就是Fe、Cu,所以固体F就是铜,过量的铁是为了将CuSO4中的铜全部置换出来,加入过量稀硫酸的目的是除去铜中的铁,实现了回收金属铜,将推出的各种物质代入验证即可,
故答案为:Fe和Cu;稀硫酸;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
(3)为了实现Na+的溶液分离,可将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀,故答案为:将溶液中的Fe2+和Cu2+转化为沉淀,便于与含有Na+的溶液分离.
(4)蒸发是从溶液中获得晶体常采用的方法,产生沉淀后通过过滤实现分离,故答案为:蒸发浓缩;过滤;
(5)先加入足量稀盐酸再加入少量BaCl2溶液,若观察到有白色沉淀,则说明溶液⑧中含有SO42-,故答案为:足量稀盐酸;少量BaCl2溶液.
处理含苯酚的工业废水的方案如图所示:
(1)设备①中进行的是______操作(填操作名称),实验室里这一步操作所用的主要玻璃仪器是______.
(2)由设备②进入设备③的物质A是______,由设备③进入设备④的物质B是______.
(3)在设备③中发生反应的化学方程式为______.
(4)上图中,能循环使用的物质是C6H6、CaO、______、______.
正确答案
解:苯酚的工业废水的处理流程原理:工业废水与苯进入设备Ⅰ,苯酚溶解于苯中,得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水,将苯酚从工业废水里提取出来,用分液的方法将下层的工业废水放出排放,苯酚和氢氧化钠反应得到苯酚钠溶液,向苯酚钠中通入二氧化碳可以得到苯酚和碳酸氢钠,所以A是氢氧化钠,B是碳酸氢钠,碳酸氢钠和氧化钙的水溶液即氢氧化钙之间反应得到碳酸钙,碳酸钙沉淀高温分解为氧化钙和二氧化碳,二氧化碳和氧化钙可以循环使用.
(1)工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水,说明在设备Ⅰ中进行的是萃取,利用苯与苯酚相似的结构互溶与与水不溶,将苯酚从工业废水里提取出来,用分液的方法将下层的工业废水放出排放,上层的苯酚、苯混合液进入设备Ⅱ;萃取、分液必须用到的仪器名称叫分液漏斗,
故答案为:萃取、分液;分液漏斗;
(2)盛有苯酚、苯溶液的设备②中注入氢氧化钠溶液,此时,具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生反应,生成苯酚钠和水,由设备②进入设备Ⅲ的物质A是C6H5ONa,在设备Ⅱ中的液体分为两层,上层是苯层,下层是苯酚钠的水溶液,上层的苯通过管道送回设备①中继续萃取工业废水中的苯酚,循环使用,下层的苯酚钠溶液进入设备③,在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中,通入过量的二氧化碳气,发生化学反应,生成苯酚和碳酸氢钠,故答案为:C6H5ONa;NaHCO3;
(3)依据碳酸性比苯酚的酸性强,弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应,二氧化碳和苯酚钠反应生成苯酚,反应的方程式为C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3,
故答案为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3;
(4)设备Ⅴ应是石灰窑,CaCO3高温分解所得的产品是氧化钙和二氧化碳,所得二氧化碳通入设备Ⅲ,反应所得氧化钙进入设备Ⅳ.在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中,苯、氧化钙、CO2、和NaOH理论上应当没有消耗,它们均可以循环使用,故答案为:CO2;NaOH.
解析
解:苯酚的工业废水的处理流程原理:工业废水与苯进入设备Ⅰ,苯酚溶解于苯中,得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水,将苯酚从工业废水里提取出来,用分液的方法将下层的工业废水放出排放,苯酚和氢氧化钠反应得到苯酚钠溶液,向苯酚钠中通入二氧化碳可以得到苯酚和碳酸氢钠,所以A是氢氧化钠,B是碳酸氢钠,碳酸氢钠和氧化钙的水溶液即氢氧化钙之间反应得到碳酸钙,碳酸钙沉淀高温分解为氧化钙和二氧化碳,二氧化碳和氧化钙可以循环使用.
(1)工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水,说明在设备Ⅰ中进行的是萃取,利用苯与苯酚相似的结构互溶与与水不溶,将苯酚从工业废水里提取出来,用分液的方法将下层的工业废水放出排放,上层的苯酚、苯混合液进入设备Ⅱ;萃取、分液必须用到的仪器名称叫分液漏斗,
故答案为:萃取、分液;分液漏斗;
(2)盛有苯酚、苯溶液的设备②中注入氢氧化钠溶液,此时,具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生反应,生成苯酚钠和水,由设备②进入设备Ⅲ的物质A是C6H5ONa,在设备Ⅱ中的液体分为两层,上层是苯层,下层是苯酚钠的水溶液,上层的苯通过管道送回设备①中继续萃取工业废水中的苯酚,循环使用,下层的苯酚钠溶液进入设备③,在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中,通入过量的二氧化碳气,发生化学反应,生成苯酚和碳酸氢钠,故答案为:C6H5ONa;NaHCO3;
(3)依据碳酸性比苯酚的酸性强,弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应,二氧化碳和苯酚钠反应生成苯酚,反应的方程式为C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3,
故答案为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3;
(4)设备Ⅴ应是石灰窑,CaCO3高温分解所得的产品是氧化钙和二氧化碳,所得二氧化碳通入设备Ⅲ,反应所得氧化钙进入设备Ⅳ.在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中,苯、氧化钙、CO2、和NaOH理论上应当没有消耗,它们均可以循环使用,故答案为:CO2;NaOH.
CuCl2常用于颜料、木材防腐等工业,并用作消毒剂、媒染剂、催化剂.工业上用粗制的氧化铜粉末(含杂质FeO和SiO2)来制取无水CuCl2的流程如下:
已知:Fe3+、Fe2+、Cu2+转化为相应的氢氧化物,开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
(1)第②步反应的离子方程式为______.
(2)滤渣A的成分有______(填化学式),检验滤液C中的Fe3+离子是否除尽的方法是______.
(3)第④步蒸发操作必要的仪器有铁架台(含铁圈)、坩埚钳、石棉网、______.需要在氯化氢气流中蒸干制取无水氯化铜的原因是______.
(4)称取30.250g已制得的无水CuCl2产品(含少量FeCl3杂质),溶于水中,加入过量的铁粉充分反应后过滤,得250mL滤液,量取25.00mL滤液于锥形瓶中,用0.100mol∙L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积平均为46.00mL,则该无水CuCl2产品中CuCl2的质量分数为______(用小数表示,计算结果保留2位小数).
正确答案
解:粗制的氧化铜粉末(含FeO和SiO2杂质),加入盐酸,CuO+2HCl═CuCl2+H2O,FeO+2HCl═FeCl2+H2O,二氧化硅和盐酸不反应,滤渣A为SiO2,滤液A为:CuCl2、FeCl2,加氯水,氯气具有氧化性氧化亚铁离子2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,滤液B为:Fe3+、Cu2+、Cl-,加入氧化铜,氧化铜和氢离子反应,促进水解反应右移,Fe3++3H2O⇌Fe(0H)3+3H+,调节PH至3.2,形成氢氧化铁沉淀,氯化铜水溶液中铜离子水解,在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解得到氯化铜固体,
(1)氯气具有氧化性,亚铁离子具有还原性,第②步加入氯水,发生反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,
故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(2)粗制的氧化铜粉末(含FeO和SiO2杂质),加入盐酸,CuO+2HCl═CuCl2+H2O,FeO+2HCl═FeCl2+H2O,二氧化硅和盐酸不反应,CuCl2、FeCl2易溶于水,二氧化硅和酸不反应,难溶于水,所以滤渣A为SiO2,Fe3+与硫氰化钾溶液反应,使溶液变红色,所以检验滤液B中是否含Fe3+离子的方法为:取少量滤液C,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含Fe3+,溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+,
故答案为:SiO2;取少量滤液C于试管中,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变血红色,证明滤液C中Fe3+未除尽,反之未除尽;
(3)蒸发时,需要使用蒸发皿;需要铁架台和铁圈支撑蒸发皿;需要玻璃棒进行搅拌,以防止液体受热不均匀,造成液体飞溅;需要酒精灯进行加热;坩埚钳用于夹持蒸发皿,滤液C是氯化铜溶液,制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干是防止氯化铜水解,HCl抑制CuCl2水解;
故答案为:酒精灯、蒸发皿、玻璃棒;HCl抑制CuCl2水解;
(4)称取30.250g已制得的无水CuCl2产品(含0.0204molFeCl3杂质),溶于水中,加入过量的铁粉,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2Fe3+=3Fe2+,用0.100mol•L-1酸性KMnO4溶液滴定5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++2Mn2++4H2O,25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.046L×0.100mol/L=4.6×10-3mol,可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为4.6×10-3mol×=4.6×10-2mol,由5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++2Mn2++4H2O,可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为4.6×10-2mol×5=0.23mol,由Fe+2Fe3+=3Fe2+,三价铁转化的铁离子0.0204mol×
=0.0306mol,Fe+Cu2+=Fe2++Cu可得无水CuCl2产品中CuCl2的物质的量为0.23mol-0.0306mol=0.1994mol,故CuCl2的质量分数为
≈0.89,
故答案为:0.89.
解析
解:粗制的氧化铜粉末(含FeO和SiO2杂质),加入盐酸,CuO+2HCl═CuCl2+H2O,FeO+2HCl═FeCl2+H2O,二氧化硅和盐酸不反应,滤渣A为SiO2,滤液A为:CuCl2、FeCl2,加氯水,氯气具有氧化性氧化亚铁离子2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,滤液B为:Fe3+、Cu2+、Cl-,加入氧化铜,氧化铜和氢离子反应,促进水解反应右移,Fe3++3H2O⇌Fe(0H)3+3H+,调节PH至3.2,形成氢氧化铁沉淀,氯化铜水溶液中铜离子水解,在氯化氢气流中加热抑制氯化铜水解得到氯化铜固体,
(1)氯气具有氧化性,亚铁离子具有还原性,第②步加入氯水,发生反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,
故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(2)粗制的氧化铜粉末(含FeO和SiO2杂质),加入盐酸,CuO+2HCl═CuCl2+H2O,FeO+2HCl═FeCl2+H2O,二氧化硅和盐酸不反应,CuCl2、FeCl2易溶于水,二氧化硅和酸不反应,难溶于水,所以滤渣A为SiO2,Fe3+与硫氰化钾溶液反应,使溶液变红色,所以检验滤液B中是否含Fe3+离子的方法为:取少量滤液C,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含Fe3+,溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+,
故答案为:SiO2;取少量滤液C于试管中,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变血红色,证明滤液C中Fe3+未除尽,反之未除尽;
(3)蒸发时,需要使用蒸发皿;需要铁架台和铁圈支撑蒸发皿;需要玻璃棒进行搅拌,以防止液体受热不均匀,造成液体飞溅;需要酒精灯进行加热;坩埚钳用于夹持蒸发皿,滤液C是氯化铜溶液,制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干是防止氯化铜水解,HCl抑制CuCl2水解;
故答案为:酒精灯、蒸发皿、玻璃棒;HCl抑制CuCl2水解;
(4)称取30.250g已制得的无水CuCl2产品(含0.0204molFeCl3杂质),溶于水中,加入过量的铁粉,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2Fe3+=3Fe2+,用0.100mol•L-1酸性KMnO4溶液滴定5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++2Mn2++4H2O,25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.046L×0.100mol/L=4.6×10-3mol,可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为4.6×10-3mol×=4.6×10-2mol,由5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++2Mn2++4H2O,可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为4.6×10-2mol×5=0.23mol,由Fe+2Fe3+=3Fe2+,三价铁转化的铁离子0.0204mol×
=0.0306mol,Fe+Cu2+=Fe2++Cu可得无水CuCl2产品中CuCl2的物质的量为0.23mol-0.0306mol=0.1994mol,故CuCl2的质量分数为
≈0.89,
故答案为:0.89.
实验室合成乙酸乙酯的步骤如下:在园底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸,瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管(使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内),加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏(如下图所示),得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品.请回答下列问题:(已知:乙醇、乙酸、乙酸乙酯的沸点依次是78.4℃、118℃、77.1℃)
(1)在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外,还应放入几块碎瓷片,其目的是______
(2)在烧瓶中加入一定比例的乙醇和浓硫酸的混合液的方法是:______.
(3)在该实验中,若用1mol乙醇和1mol 乙酸在浓硫酸作用下加热,充分反应,能否生成1mol乙酸乙酯?______,原因是______
(4)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品,下图是分离操作步骤流程图.请在图中圆括号内填入适当的试剂,在方括号内填入适当的分离方法.试剂a是______,试剂b是______;分离方法①是______,分离方法②是______,分离方法③是______.
(5)在得到的A中加入无水碳酸钠粉末,振荡,目的是______
(6)写出C→D 反应的化学方程式______.
正确答案
解:(1)加入碎瓷片可防止液体暴沸,故答案为:防止烧瓶中液体暴沸;
(2)浓硫酸溶于水放出大量的热,且密度比水大,为防止酸液飞溅,应先在烧瓶中加入一定量的乙醇,然后慢慢将浓硫酸加入烧瓶,边加边振荡,
故答案为:先在烧瓶中加入一定量的乙醇,然后慢慢将浓硫酸加入烧瓶,边加边振荡;
(3)乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的反应为可逆反应,反应物不能完全转化,
故答案为:否;该反应是可逆反应,反应不能进行到底;
(4)用饱和碳酸钠溶液分离混合物,经分液之后可得乙酸钠和乙醇的混合液,蒸馏后可得乙酸钠,加入硫酸后蒸馏可得乙酸,
故答案为:饱和碳酸钠溶液;浓硫酸;分液;蒸馏;蒸馏;
(5)无水碳酸钠能与水反应生成碳酸钠的结晶水合物,可用无水碳酸钠除去乙酸乙酯中的少量水,
故答案为:除去乙酸乙酯中混有的少量水;
(6)C→D 反应为硫酸与乙酸钠反应生成乙酸的过程,反应的化学方程式为2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,
故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH.
解析
解:(1)加入碎瓷片可防止液体暴沸,故答案为:防止烧瓶中液体暴沸;
(2)浓硫酸溶于水放出大量的热,且密度比水大,为防止酸液飞溅,应先在烧瓶中加入一定量的乙醇,然后慢慢将浓硫酸加入烧瓶,边加边振荡,
故答案为:先在烧瓶中加入一定量的乙醇,然后慢慢将浓硫酸加入烧瓶,边加边振荡;
(3)乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的反应为可逆反应,反应物不能完全转化,
故答案为:否;该反应是可逆反应,反应不能进行到底;
(4)用饱和碳酸钠溶液分离混合物,经分液之后可得乙酸钠和乙醇的混合液,蒸馏后可得乙酸钠,加入硫酸后蒸馏可得乙酸,
故答案为:饱和碳酸钠溶液;浓硫酸;分液;蒸馏;蒸馏;
(5)无水碳酸钠能与水反应生成碳酸钠的结晶水合物,可用无水碳酸钠除去乙酸乙酯中的少量水,
故答案为:除去乙酸乙酯中混有的少量水;
(6)C→D 反应为硫酸与乙酸钠反应生成乙酸的过程,反应的化学方程式为2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,
故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH.
回收锌锰废电池可生产硫酸锌、碳酸锰等.原料锰粉主要成分为MnO2和碳,含少量锌和铁.焙烧反应之一为:MnO2+C═MnO+CO↑.生产工业级碳酸锰流程如图:
回答下列问题:
(1)第二步用稀H2SO4浸取时需加热,其原因是:______.
(2)第三步加入过量酸化的H2O2溶液,其目的是______,离子方程式为______;然后将pH调到7.8-8.7(四种离子沉淀的pH范围如右表),其目的是______.
正确答案
解:MnO2和碳以及少量锌和铁在焙烧时的反应为:MnO2+CMnO+CO↑,向焙烧后的产物中加入硫酸,可以得到硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液,向混合液中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,调节pH到合适的范围,可以将铁离子、锌离子沉淀下来,留下锰离子,即得到硫酸锰的水溶液,向其中加入碳酸氢铵溶液,可以发生反应得到碳酸锰沉淀,过滤洗涤即可得到碳酸锰的固体.
(1)第二步用稀H2SO4浸取时需加热,这样可以增大浸出速率,提高单位时间浸出物的产率,故答案为:增大浸出速率,提高单位时间浸出物的产率;
(2)第三步向硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子:2Fe2++H2O2+4H+═2Fe3++2H2O,然后根据四种离子沉淀的pH范围表,将pH调到7.8-8.7,可以使Fe3+、Zn2+沉淀完全,溶液中只留下Mn2+;
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;2Fe2++H2O2+4H+═2Fe3++2H2O;使Fe3+、Zn2+沉淀完全,溶液中只留下Mn2+.
解析
解:MnO2和碳以及少量锌和铁在焙烧时的反应为:MnO2+CMnO+CO↑,向焙烧后的产物中加入硫酸,可以得到硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液,向混合液中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,调节pH到合适的范围,可以将铁离子、锌离子沉淀下来,留下锰离子,即得到硫酸锰的水溶液,向其中加入碳酸氢铵溶液,可以发生反应得到碳酸锰沉淀,过滤洗涤即可得到碳酸锰的固体.
(1)第二步用稀H2SO4浸取时需加热,这样可以增大浸出速率,提高单位时间浸出物的产率,故答案为:增大浸出速率,提高单位时间浸出物的产率;
(2)第三步向硫酸锰、硫酸亚铁以及硫酸锌的混合液中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子:2Fe2++H2O2+4H+═2Fe3++2H2O,然后根据四种离子沉淀的pH范围表,将pH调到7.8-8.7,可以使Fe3+、Zn2+沉淀完全,溶液中只留下Mn2+;
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;2Fe2++H2O2+4H+═2Fe3++2H2O;使Fe3+、Zn2+沉淀完全,溶液中只留下Mn2+.
四川有着丰富的水钴矿,水钴矿中除SiO2外,还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084% CaO.从中提取钴的主要工艺流程如下:
(1)在一定浓度的H2SO4溶液中,钴的浸出率随时间、温度的变化如下
图1所示.考虑生产成本和效率,最佳的浸出时间和温度______
A.5h 120℃B.12h 120℃
C.18h 90℃D.12h 90℃
(2)工艺流程中“磨矿”的目的是______(至少回答两条);流程中过滤操作所用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗和______.
(3)“沉淀”中含杂质离子主要有C2O42-、SO42-、F-、NH4+和______;“操作X”包括______和______.
(4)“除钙、镁”的反应原理为:MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4;CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4.已知KSP(CaF2)=1.11×10-10,KSP(MgF2)=7.40×10-11,加入过量NaF溶液反应完全后过滤,则滤液中______.
(5)某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质.充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中(如图2所示).电池反应为LiCoO2+C6 CoO2+LiC6,写出该电池放电时的正极反应式______.
正确答案
解:水钴矿磨矿将矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率,加入稀硫酸,矿渣为SiO2,滤液中含有:CoSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、CaSO4,加入碳酸钠,除去Fe2(SO4)3,加入氟化钠,除去钙镁,过滤得主要含CoSO4的溶液,加入草酸铵,通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴.
(1)根据图知,时间越长浸出率越高,温度越高,浸出率越高,但浸出12小时后,浸出率变化不大,90℃和120℃浸出率变化不大,且时间过长、温度过高导致成本较大,所以最佳的浸出时间为12小时,最佳的浸出温度为90℃,
故答案为:D;
(2)增大反应物接触面积,可以加快化学反应速率,所以矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率,提高矿石的溶出(浸出)率;过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等;其中属于玻璃仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,
故答案为:矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率;提高矿石的溶出(浸出)率;玻璃棒;
(3)该沉淀中吸附易溶于水的离子,根据流程图知,溶液中还含有钠离子,所以沉淀上含有钠离子,得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质,
故答案为:Na+;洗涤;干燥;
(4)KSP(CaF2)=1.11×10-10,KSP(MgF2)=7.40×10-11,则滤液中=
=
=1.5,
故答案为:1.5;
(5)放电时,该电池是原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为:CoO2+Li++e-=LiCoO2,
故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2;
解析
解:水钴矿磨矿将矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率,加入稀硫酸,矿渣为SiO2,滤液中含有:CoSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、CaSO4,加入碳酸钠,除去Fe2(SO4)3,加入氟化钠,除去钙镁,过滤得主要含CoSO4的溶液,加入草酸铵,通过沉淀、过滤、洗涤、干燥得到四水合草酸钴.
(1)根据图知,时间越长浸出率越高,温度越高,浸出率越高,但浸出12小时后,浸出率变化不大,90℃和120℃浸出率变化不大,且时间过长、温度过高导致成本较大,所以最佳的浸出时间为12小时,最佳的浸出温度为90℃,
故答案为:D;
(2)增大反应物接触面积,可以加快化学反应速率,所以矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率,提高矿石的溶出(浸出)率;过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等;其中属于玻璃仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,
故答案为:矿石粉碎,增大接触面积,加快反应速率;提高矿石的溶出(浸出)率;玻璃棒;
(3)该沉淀中吸附易溶于水的离子,根据流程图知,溶液中还含有钠离子,所以沉淀上含有钠离子,得到的沉淀要进行洗涤和干燥才能得到较纯净、干燥的物质,
故答案为:Na+;洗涤;干燥;
(4)KSP(CaF2)=1.11×10-10,KSP(MgF2)=7.40×10-11,则滤液中=
=
=1.5,
故答案为:1.5;
(5)放电时,该电池是原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为:CoO2+Li++e-=LiCoO2,
故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2;
某探究小组在实验室中用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝,流程如下,回答下列问题:
(1)画出Al的原子结构示意图______.
(2)写出反应①中主要成分发生反应的化学方程式:______.
(3)写出滤液B中溶质的化学式______.
(4)甲同学在实验室中用如下图1装置制备CO2气体,并通入滤液B中制备Al(OH)3时,结果没有产生预期现象.乙同学分析认为:甲同学通入的CO2中含有HCl气体,是导致实验失败的原因.乙同学认为在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加下图2装置可解决这个问题.请在右下图装置的横线上注明试剂名称.
(5)工业上通常以铝土矿提取得到的Al2O3为原料制备无水氯化铝:2Al2O3+6Cl2+3C4AlCl3+3CO2↑
该反应中的还原剂是______,若制得22.4L(标况下)CO2气体时,则有______mol电子发生转移.
正确答案
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O
NaAlO2、NaCl、NaOH
C
4
解析
解:(1)Al元素是第13号元素,核内由13个质子,核外有13个电子,Al元素的原子的最外层电子数是3,可以作出Al元素的原子结构示意图,
故答案为:;
(2)①为盐酸,则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子,滤渣为二氧化硅.①氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应方程式为Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁与水,反应方程式为 Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O.
故答案为:Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O,Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O;
(3)①为盐酸,则在①得到滤液中含有铝离子、铁离子,滤渣为二氧化硅.②为过量的氢氧化钠溶液,除去铁离子,将铝离子转化为偏铝酸根,进入②得到滤液,所以滤液B中溶质的化学式为:NaAlO2、NaCl、NaOH,
故答案为:NaAlO2、NaCl、NaOH;
(4)在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO2中含有HCl气体的装置,NaHCO3溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量,
故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;
(5)2Al2O3+6Cl2+3C4AlCl3+3CO2↑反应中氯元素化合价由0价降低为-1价,氯气是氧化剂,碳从0价变为+4价,是还原剂,若制得22.4L(标况下)CO2气体时,即1mol二氧化碳,转移电子为1mol×4=4mol,
故答案为:C;4;
胆矾是一种重要工业用盐,如电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和离子添加剂.印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂,农业上作为杀菌剂.某研究小组拟用废旧铜器(主要杂质为含铁的化合物)来制备胆矾.设计流程如下:
pH值控制可参考下列数据
请根据上述流程回答下列问题:
(1)试剂A可选用______(填字母).
a.稀H2SO4b.浓H2SO4c.浓FeCl3溶液d.浓HNO3
(2)第②步加入H2O2溶液发生的反应的离子方程式为:______.
(3)第③步中所加试剂B为______(填化学式).调节溶液的pH合适的范围是______.
(4)操作⑤通常加H2SO4调节pH=1是为了:______.
(5)本流程中多次用到过滤操作,该操作主要用到的玻璃仪器为:______,操作⑥的主要步骤为:______、______.
(6)某同学认为上述流程中所加的试剂A并不理想,需作改进,其理由是______.请你帮助提出一条改进方案______.
正确答案
解:从流程来看①是加入浓硫酸,将铜溶解为铜离子,同时铁的化合物以二价或三价进入溶液.第②步加入H2O2溶液,将二价铁氧化为三价铁,第③步再加入CuO调pH到3.7~5.2之间,过滤除去氢氧化铁(滤渣),铜离子留在溶液.为了防止铜离子在加热浓缩时水解,加入硫酸控制酸度,抑制水解.当溶液浓缩到一定程度,冷却即可结晶出胆矾,过滤即得产品,
(1)A可选用浓H2SO4、加热,稀硫酸不能溶解Cu,而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质,故答案为:b;
(2)H2O2与Fe2+发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)第③步目的是调节pH值,使用碱性物质,但不能引入新的杂质,故选用CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,使PH正好让氢氧化铁完全沉淀,而氢氧化铜不沉淀,故答案为:CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3;3.7-5.2;
(4)加H2SO4调节pH=1,防止铜离子水解,生成氢氧化铜沉淀,故答案为:抑制Cu2+水解;
(5)过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等,操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体,故答案为:漏斗、烧杯、玻璃棒等;蒸发浓缩;冷却结晶;
(6)上述流程中产生污染环境的二氧化硫,硫酸利用率低,可以先加热,并在稀硫酸中通入氧气,这样不好产生二氧化硫气体,以避免污染环境,故答案为:产生污染环境的二氧化硫,硫酸利用率低;加热,并在稀硫酸中通入氧气.
解析
解:从流程来看①是加入浓硫酸,将铜溶解为铜离子,同时铁的化合物以二价或三价进入溶液.第②步加入H2O2溶液,将二价铁氧化为三价铁,第③步再加入CuO调pH到3.7~5.2之间,过滤除去氢氧化铁(滤渣),铜离子留在溶液.为了防止铜离子在加热浓缩时水解,加入硫酸控制酸度,抑制水解.当溶液浓缩到一定程度,冷却即可结晶出胆矾,过滤即得产品,
(1)A可选用浓H2SO4、加热,稀硫酸不能溶解Cu,而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质,故答案为:b;
(2)H2O2与Fe2+发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)第③步目的是调节pH值,使用碱性物质,但不能引入新的杂质,故选用CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,使PH正好让氢氧化铁完全沉淀,而氢氧化铜不沉淀,故答案为:CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3;3.7-5.2;
(4)加H2SO4调节pH=1,防止铜离子水解,生成氢氧化铜沉淀,故答案为:抑制Cu2+水解;
(5)过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等,操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体,故答案为:漏斗、烧杯、玻璃棒等;蒸发浓缩;冷却结晶;
(6)上述流程中产生污染环境的二氧化硫,硫酸利用率低,可以先加热,并在稀硫酸中通入氧气,这样不好产生二氧化硫气体,以避免污染环境,故答案为:产生污染环境的二氧化硫,硫酸利用率低;加热,并在稀硫酸中通入氧气.
毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2•2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是______.实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的______.
a.烧杯 b.容量瓶 c.玻璃棒 d.滴定管
(2)加入NH3•H2O调节pH=8可除去______(填离子符号),滤渣Ⅱ中含______(填化学式).加入H2C2O4时应避免过量,原因是______.
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9
(3)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行.
已知:2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H20 Ba2++CrO42-═BaCrO4↓
步骤Ⅰ移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL.
步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL.
滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的______(填“上方”或“下方”).BaCl2溶液的浓度为______mol•L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将______(填“偏大”或“偏小”).
正确答案
解:(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关,毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,可以增大反应物的接触面积,增大反应速率,溶液中质量分数=×100%,实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,需计算出浓盐酸的体积和水的体积,需用量筒量取,浓盐酸稀释为稀盐酸,需用烧杯作为容器稀释选择a,玻璃棒搅拌加速溶解选择c,
故答案为:增大接触面积从而使反应速率加快;ac;
(2)根据流程图和表中数据可知:Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,加入氨水,调pH为8,Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,Fe3+完全沉淀,滤渣1为Fe(OH)3,加入氢氧化钠调节PH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2,溶液中主要含Ca2+、Ba2+,Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,易形成CaC2O4沉淀,加入H2C2O4时应避免过量,防止CaC2O4沉淀完全后,过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少,
故答案为:Fe3+;Mg(OH)2、Ca(OH)2;H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少;
(3)无论酸式还是碱式滴定管,0刻度都位于滴定管的上方;步骤Ⅱ:待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL,则发生2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H20 的盐酸的物质的量为:V1×10-3×bmol,步骤Ⅰ:用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL,加入的总盐酸的物质的量:V0×10-3×bmol,Ba2++CrO42-═BaCrO4↓,与Ba2+反应的CrO42-的物质的量为V0×10-3×bmol-V1×10-3×bmol=(V0-V1)b×10-3mol,步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,所以BaCl2溶液的浓度为:mol/L=
mol/L,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,V1减小,则Ba2+浓度测量值将偏大,
故答案为:上方;;偏大.
解析
解:(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关,毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,可以增大反应物的接触面积,增大反应速率,溶液中质量分数=×100%,实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,需计算出浓盐酸的体积和水的体积,需用量筒量取,浓盐酸稀释为稀盐酸,需用烧杯作为容器稀释选择a,玻璃棒搅拌加速溶解选择c,
故答案为:增大接触面积从而使反应速率加快;ac;
(2)根据流程图和表中数据可知:Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,加入氨水,调pH为8,Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,Fe3+完全沉淀,滤渣1为Fe(OH)3,加入氢氧化钠调节PH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2,溶液中主要含Ca2+、Ba2+,Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,易形成CaC2O4沉淀,加入H2C2O4时应避免过量,防止CaC2O4沉淀完全后,过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少,
故答案为:Fe3+;Mg(OH)2、Ca(OH)2;H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少;
(3)无论酸式还是碱式滴定管,0刻度都位于滴定管的上方;步骤Ⅱ:待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL,则发生2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H20 的盐酸的物质的量为:V1×10-3×bmol,步骤Ⅰ:用b mol•L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL,加入的总盐酸的物质的量:V0×10-3×bmol,Ba2++CrO42-═BaCrO4↓,与Ba2+反应的CrO42-的物质的量为V0×10-3×bmol-V1×10-3×bmol=(V0-V1)b×10-3mol,步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,所以BaCl2溶液的浓度为:mol/L=
mol/L,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,V1减小,则Ba2+浓度测量值将偏大,
故答案为:上方;;偏大.
实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4,主要流程如下:
(1)为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀,应先向沉淀反应器中加入______(填“A”或“B”),再滴加另一反应物.
(2)如图乙所示,过滤操作中的一处错误是______.
(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是______.高温焙烧时,用于盛放固体的仪器名称是______.
(4)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置(如图甲)制备.
装置B盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是______.F中试剂的作用是______.
正确答案
解:MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应会得到氢氧化镁以及氢氧化铝的混合物沉淀,将沉淀洗涤干燥进行焙烧可以得到MgAl2O4,
(1)如先加入MgCl2、AlCl3的混合溶液,再加氨水,氨水少量,应先生成氢氧化镁沉淀,反之,先加氨水,因氨水足量,则同时生成沉淀,故答案为:B;
(2)过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁,防止液体溅出,故答案为:漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁;
(3)沉淀中应该附着氯离子和铵根离子,若判断是否洗净,可以取少量最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液)溶液进行判断,若生成白色沉淀,则说明没有洗涤干净;若没有沉淀生成,则说明已经洗涤干净,高温焙烧固体应在坩埚中进行,
故答案为:AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液);坩埚;
(4)金属铝可以的氯气之间发生反应生成氯化铝,因为氯化铝遇潮湿空气即产生大量白雾,并且能和HCl反应,制得的氯气中含有氯化氢和水,应该除去,并且要防止空气中水的干扰,F可以吸收水分,防止生成的氯化铝变质,
B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体;因为氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,G是吸收反应剩余的氯气.
故答案为:除去HCl;吸收水蒸气.
解析
解:MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应会得到氢氧化镁以及氢氧化铝的混合物沉淀,将沉淀洗涤干燥进行焙烧可以得到MgAl2O4,
(1)如先加入MgCl2、AlCl3的混合溶液,再加氨水,氨水少量,应先生成氢氧化镁沉淀,反之,先加氨水,因氨水足量,则同时生成沉淀,故答案为:B;
(2)过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁,防止液体溅出,故答案为:漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁;
(3)沉淀中应该附着氯离子和铵根离子,若判断是否洗净,可以取少量最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液)溶液进行判断,若生成白色沉淀,则说明没有洗涤干净;若没有沉淀生成,则说明已经洗涤干净,高温焙烧固体应在坩埚中进行,
故答案为:AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液);坩埚;
(4)金属铝可以的氯气之间发生反应生成氯化铝,因为氯化铝遇潮湿空气即产生大量白雾,并且能和HCl反应,制得的氯气中含有氯化氢和水,应该除去,并且要防止空气中水的干扰,F可以吸收水分,防止生成的氯化铝变质,
B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体;因为氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,G是吸收反应剩余的氯气.
故答案为:除去HCl;吸收水蒸气.
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