- 物质的检验
- 共3564题
下列四种化学操作名称从左到右分别是( )
正确答案
解析
解:由图中第一个装置的仪器以及操作,可知本实验操作名称过滤;
由图中第二个装置的仪器以及操作,可知本实验操作名称蒸发;
由图中第三个装置的仪器以及操作,可知本实验操作名称蒸馏;
由图中第四个装置的仪器以及操作,可知本实验操作名称是分液.
故四种实验操作名称从左到右依次是过滤、蒸发、蒸馏、分液.
故选A.
现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:
下表为t℃时,有关物质的pKp(注:pKp=-1gKp)
①软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O该反应中,还原剂为______.写出一种能提高还原浸出速率的措施:______
②滤液1的pH______(填“>”“<”或“═”)MnSO4浸出液的pH.
③加入MnF2的目的除去______(填“Ca2+”、“Fe3+”、或“Cu2+”)
正确答案
解:向软锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、钙、铜等盐杂质)中加入硫酸和还原剂,软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O,还原浸出液中含有MnSO4、Ca2+、Fe3+、Cu2+,Fe(OH)3pKp为37.4与其它离子相比最大,调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来,向滤液中加入硫化铵,CuSpKp为35.2,可以将铜离子形成硫化物沉淀下来,再加入MnF2,形成CaF2沉淀,除去Ca2+,最后对得到的含有锰离子的盐电解,可以得到金属锰.
①C6H12O6+12 MnO2+12H2SO4=12 MnSO4十6CO2十18H2O反应中C6H12O6中的C由0价升高到CO2中的+4价,MnO2中的Mn由+4价降低到MnSO4中+2价,1molC6H12O6反应碳原子共失去24个电子,元素化合价升高的是还原剂,C6H12O6中的C由0价升高到CO2中的+4价,所以还原剂为C6H12O6,影响浸出速率速率的因素有温度、浓度、表面积、溶剂等因素,升高温度或将软锰矿研细等措施能提高还原浸出速率,
故答案为:C6H12O6;升高温度或将软锰矿研细等;
②软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O,溶液呈强酸性,还原浸出液中含有Mn2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+,此时未形成沉淀,Kp为电离平衡常数,pKp=-1gKp,pKp越大,沉淀溶解平衡常数越小,滤液1为形成Fe(OH)3沉淀,pKp=-1gKp=37.4,Kp=10-37.4,Kp=c(Fe3+)×c3(OH-)=10-37.4,c(OH-)≈10-10,c(H+)=1×10-4mol/L,pH=4,所以滤液1的pH大于MnSO4浸出液的pH=4才能形成氢氧化铁沉淀,
故答案为:>;
③CaF2难溶于水,滤液2为Mn2+、Ca2+、NH4+、SO42-,加入MnF2的目的除去形成CaF2沉淀,除去Ca2+,
故答案为:Ca2+.
解析
解:向软锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、钙、铜等盐杂质)中加入硫酸和还原剂,软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O,还原浸出液中含有MnSO4、Ca2+、Fe3+、Cu2+,Fe(OH)3pKp为37.4与其它离子相比最大,调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来,向滤液中加入硫化铵,CuSpKp为35.2,可以将铜离子形成硫化物沉淀下来,再加入MnF2,形成CaF2沉淀,除去Ca2+,最后对得到的含有锰离子的盐电解,可以得到金属锰.
①C6H12O6+12 MnO2+12H2SO4=12 MnSO4十6CO2十18H2O反应中C6H12O6中的C由0价升高到CO2中的+4价,MnO2中的Mn由+4价降低到MnSO4中+2价,1molC6H12O6反应碳原子共失去24个电子,元素化合价升高的是还原剂,C6H12O6中的C由0价升高到CO2中的+4价,所以还原剂为C6H12O6,影响浸出速率速率的因素有温度、浓度、表面积、溶剂等因素,升高温度或将软锰矿研细等措施能提高还原浸出速率,
故答案为:C6H12O6;升高温度或将软锰矿研细等;
②软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+6CO2↑+18H2O,溶液呈强酸性,还原浸出液中含有Mn2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+,此时未形成沉淀,Kp为电离平衡常数,pKp=-1gKp,pKp越大,沉淀溶解平衡常数越小,滤液1为形成Fe(OH)3沉淀,pKp=-1gKp=37.4,Kp=10-37.4,Kp=c(Fe3+)×c3(OH-)=10-37.4,c(OH-)≈10-10,c(H+)=1×10-4mol/L,pH=4,所以滤液1的pH大于MnSO4浸出液的pH=4才能形成氢氧化铁沉淀,
故答案为:>;
③CaF2难溶于水,滤液2为Mn2+、Ca2+、NH4+、SO42-,加入MnF2的目的除去形成CaF2沉淀,除去Ca2+,
故答案为:Ca2+.
某实验小组用工业上废弃固体(主要成分Cu2S和Fe2O3)混合物制取粗铜和Fe2(SO4)3晶体,设计的操作流程如图:
(1)除酒精灯和铁架台或三脚架外,①中所需的容器和夹持仪器分别为______,①和⑥中都用到的仪器为______;
(2)试剂x的化学式为______;x与溶液B反应的离子方程式为______;
(3)某同学取少量的溶液B向其中加入过量的某种强氧化剂,再滴加KSCN溶液,发现溶液变红色,放置一段时间后,溶液褪色,该同学猜测溶液褪色的原因是溶液中的SCN- 被过量的氧化剂氧化所致,现给出以下试剂:1.0mol•L-1硫酸、1.0mol•L-1 NaOH溶液、0.1mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水.请你设计合理实验验证乙同学的猜测是否合理.简要说明实验步骤和现象______.
正确答案
坩埚,坩埚钳
玻璃棒
H2O2
2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O
取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明乙同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理(或滴加过量的0.1 mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,如溶液不变红色,说明合理,若变红色,说明猜测不合理)
解析
解:废弃固体煅烧Cu2S与氧气反应生成氧化铜,则固体A为氧化铜和氧化铁的混合物,稀硫酸溶解生成二价铜和三价铁离子,再加过量的铁将三价铁还原成二价铁,二价铜还原成铜单质,过滤得固体B为铜和铁的混合物,溶液B则为二价铁溶液,加入试剂x氧化亚铁离子得溶液C含三价铁离子,进一步提纯得到硫酸铁晶体;
(1)①灼烧固体应该放在坩埚中,坩埚用坩埚钳夹持;①灼烧操作和⑥溶液浓缩析出硫酸铁晶体都用到玻璃棒,
故答案为:坩埚,坩埚钳; 玻璃棒;
(2)由于加入试剂x目的是氧化亚铁离子,使用试剂不能引进新的杂质,所以选用双氧水做氧化剂,反应方程式:2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:H2O2;2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O;
(3)重新加入硫氰化钾溶液,若是溶液变红,说明该同学猜测合理,否则不合理,方法为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明乙同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理,
故答案为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明乙同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理(或滴加过量的0.1 mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,如溶液不变红色,说明合理,若变红色,说明猜测不合理).
钛(Ti)被你为继铁、铝之后的第三金属,我国的钛铁矿储量居世界首位.工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3,杂质成分为FeO、Fe2O3、SiO2等)制备Ti的有关反应包括:
酸溶FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)═FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
汽化TiO2(s)+2CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g)
还原TiCl4(g)+2Mg(g)Ti(s)+2MgCl2(g)
简要工艺流程示意图如下:
注意:CCl4有毒,TiCl4遇潮湿空气产生白雾,Ti是活泼金属,在高温条件下,能与空气中的O2、N2、CO2等发生反应.
(1)钛液I中主要含TiO2+、Fe3+、Fe2+等离子,往钛液I中加入试剂A为铁粉至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2TiO2+(无色)+Fe+4H+═2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O;Ti3+(紫色)+Fe3++H2O═TiO2+(无色)+Fe3++2H+.则铁粉的作用是______.
(2)钛液I需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品产率降低,原因是______.
(3)取少酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色.这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是______(填化学式).
(4)制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2•xH2O经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2.TiCl4水解生成TiO2•xH2O的化学方程式为______;检验TiO2•xH2O中Cl-是否被除净的方法是______.
(5)反应TiCl4+2Mg═2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是______.
正确答案
解:(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,说明浸出液中含有Ti3+,由方程式可知,Fe3+氧化为Ti3+,加入铁屑作还原剂,将Fe3+还原为Fe2+,防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+,故答案为:防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+;
(2)由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4•7H2O中导致TiO2产率降低,
故答案为:由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4•7H2O中导致TiO2产率降低;
(3)先加KSCN溶液无现象,加H2O2后出现红色,说明存在Fe2+,经加热后Fe2+氧化为Fe2O3而使产品发黄,故答案为:Fe2O3;
(4)设TiCl4的系数为1,根据元素守恒,TiO2•xH2O的系数为1,HCl的系数为4;再根据O元素守恒,可知H2O的系数为(2+x);溶液中生成TiO2•xH2O沉淀,固体具有较强的吸附能力,会吸附溶液中的Cl-离子,可通过检验Cl-离子的方法检验沉淀是否被洗净,检验沉淀是否洗净的方法是,取少量洗涤液,检验溶液中溶解的离子是否还存在,
故答案为:TiCl4+(x+2)H2O⇌TiO2•xH2O+4HCl;取少量最后一次水洗液,滴加AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净;
(5)Mg是活泼金属,能与空气中多种物质反应,因此可得出Ar气作用为保护气,防止Mg和空气中物质反应,
故答案为:防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用.
解析
解:(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,说明浸出液中含有Ti3+,由方程式可知,Fe3+氧化为Ti3+,加入铁屑作还原剂,将Fe3+还原为Fe2+,防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+,故答案为:防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+;
(2)由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4•7H2O中导致TiO2产率降低,
故答案为:由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4•7H2O中导致TiO2产率降低;
(3)先加KSCN溶液无现象,加H2O2后出现红色,说明存在Fe2+,经加热后Fe2+氧化为Fe2O3而使产品发黄,故答案为:Fe2O3;
(4)设TiCl4的系数为1,根据元素守恒,TiO2•xH2O的系数为1,HCl的系数为4;再根据O元素守恒,可知H2O的系数为(2+x);溶液中生成TiO2•xH2O沉淀,固体具有较强的吸附能力,会吸附溶液中的Cl-离子,可通过检验Cl-离子的方法检验沉淀是否被洗净,检验沉淀是否洗净的方法是,取少量洗涤液,检验溶液中溶解的离子是否还存在,
故答案为:TiCl4+(x+2)H2O⇌TiO2•xH2O+4HCl;取少量最后一次水洗液,滴加AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净;
(5)Mg是活泼金属,能与空气中多种物质反应,因此可得出Ar气作用为保护气,防止Mg和空气中物质反应,
故答案为:防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用.
我国钴资源相对比较贫乏,某研究小组以一种含锂、铝和钴的新型电子材料的废料为原料回收金属钴,设计了如下实验方案:
已知:(1)该废料中铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3•CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.
(2)三价钴的氧化性比Cl2强.
请回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中以NaOH溶液为溶剂,溶解废料中的铝,写出该反应的离子方程式______.
(2)在钴渣中加入稀硫酸,再加入Na2S2O3溶液可将钴渣溶解,并得到只有一种酸根离子的混合盐溶液,请写出该反应的化学方程式:______.若用盐酸可将钴渣直接溶解,但工业上却不采用盐酸,其原因是______.
(3)锂铝渣的主要成分是Al(OH)3和LiF,步骤III和IV中均用到碳酸钠溶液,则碳酸钠溶液在这两个步骤中所起的不同作用是______.
正确答案
解:制备氧化钴的大致流程为:制备流程为:废料用碱液溶解,过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣;用硫酸溶解钴渣,发生反应:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,得到含有钴离子的溶液,然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子,得到较纯净的含有钴离子的溶液,再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀,最后灼烧碳酸钴得到氧化钴,
(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,故答案为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑;
(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反应方程式为:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,改写成离子方程式为:4Co2O3•CoO+S2O3 2-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O,
盐酸具有还原性,能被Co2O3•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境,所以不用盐酸,
故答案为:4Co2O3•CoO+S2O3 2-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境;
(3)碳酸钠溶液在过程Ⅲ中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,反应的两种方式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,反应的离子方程式为:Co2++CO32-=CoCO3↓,
故答案为:碳酸钠溶液在过程Ⅲ中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,反应的两种方式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,反应的离子方程式为:Co2++CO32-=CoCO3↓;
解析
解:制备氧化钴的大致流程为:制备流程为:废料用碱液溶解,过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣;用硫酸溶解钴渣,发生反应:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,得到含有钴离子的溶液,然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子,得到较纯净的含有钴离子的溶液,再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀,最后灼烧碳酸钴得到氧化钴,
(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,故答案为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑;
(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反应方程式为:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,改写成离子方程式为:4Co2O3•CoO+S2O3 2-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O,
盐酸具有还原性,能被Co2O3•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境,所以不用盐酸,
故答案为:4Co2O3•CoO+S2O3 2-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境;
(3)碳酸钠溶液在过程Ⅲ中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,反应的两种方式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,反应的离子方程式为:Co2++CO32-=CoCO3↓,
故答案为:碳酸钠溶液在过程Ⅲ中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,反应的两种方式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,反应的离子方程式为:Co2++CO32-=CoCO3↓;
工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如图1所示.钛铁矿主要成分为钛酸亚铁( TETiO3).其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价.
完成下列填空:
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为______.
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的______(填字母序号).
a.熔沸点差异 b溶解性差异 c氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中,均需进行的操作是______(填操作名称).
(4)可利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分MnO2)反应生产硫酸锰,则反应的离子方程式为
(5)利用图2装置,石墨作阳极,钛网作阴极,熔融CaF2-CaO做电解质,可获得金属钙,钙再作为还
原剂,可还原二氧化钛制各金属钛.
①阳极所发生的反应为______.
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是______.
(6)T业上用4.0吨钛铁矿制得1 6吨的二氧化钛,则钛铁矿中钛元素的质量分数是______.(假设生产过程中钛没有损失)
正确答案
解:(1)用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体,利用的是物质溶解度的不同,通过冷却热饱和溶液得到,故答案为:b;
(3)②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体,所以需要过滤得到固体和溶液,故答案为:过滤;
(4)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水),利用二氧化锰的氧化性氧化亚铁离子为三价铁离子,反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(5)①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,阳极发生氧化反应,阴极析出钙金属发生还原反应,阳极图示产物可可知,阳极生成二氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳,所以电极反应为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;
故答案为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;
②阴极上电极反应式为:2Ca2++4e-═2Ca,阳极上电极反应为:2O2--4e-=O2↑,电解槽中发生反应:2CaO2Ca+O2↑,钙还原二氧化钛反应方程式为:2Ca+TiO2=Ti+2CaO,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变,故答案为:电解槽中发生反应:2CaO
2Ca+O2↑,钙还原二氧化钛反应方程式为:2Ca+TiO2=Ti+2CaO,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变;
(6)如果取钛铁矿4t,生产出16吨的二氧化钛,其中钛元素的质量是16××100%=9.6t,所以钛铁矿中钛的质量分数
×100%=24%,
故答案为:24%.
解析
解:(1)用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体,利用的是物质溶解度的不同,通过冷却热饱和溶液得到,故答案为:b;
(3)②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体,所以需要过滤得到固体和溶液,故答案为:过滤;
(4)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水),利用二氧化锰的氧化性氧化亚铁离子为三价铁离子,反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(5)①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,阳极发生氧化反应,阴极析出钙金属发生还原反应,阳极图示产物可可知,阳极生成二氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳,所以电极反应为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;
故答案为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;
②阴极上电极反应式为:2Ca2++4e-═2Ca,阳极上电极反应为:2O2--4e-=O2↑,电解槽中发生反应:2CaO2Ca+O2↑,钙还原二氧化钛反应方程式为:2Ca+TiO2=Ti+2CaO,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变,故答案为:电解槽中发生反应:2CaO
2Ca+O2↑,钙还原二氧化钛反应方程式为:2Ca+TiO2=Ti+2CaO,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变;
(6)如果取钛铁矿4t,生产出16吨的二氧化钛,其中钛元素的质量是16××100%=9.6t,所以钛铁矿中钛的质量分数
×100%=24%,
故答案为:24%.
CaCO3广泛存在于自然界,是一种重要的化工原料.大理石主要成分为CaCO3,另外有少量的含硫化合物.实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体.下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥.
完成下列填空:
(1)用浓盐酸配制1:1(体积比)的稀盐酸(约6mol•L-1),需要的玻璃仪器有______
(2)上述装置中,A是______溶液,其作用是______.
(3)上述装置中,B物质是______.
(4)一次性饭盒中石蜡和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一,测定溶出量的主要实验步骤设计如下:
剪碎、称重→浸泡溶解→过滤→残渣烘干→冷却、称重→恒重
①从物质分类的角度分析,石蜡属于有机物中的______类,为了将石蜡从饭盒中溶出,应选用下列试剂中的______.
a.氯化钠溶液 b.稀醋酸 c.稀硫酸 d 正已烷
②饭盒中的碳酸钙常用稀醋酸将其溶出,试写出其反应的离子方程式______.
正确答案
解:(1)配制一定体积比的溶液时,应选用烧杯、玻璃棒和量筒,用量筒量出相同体积的浓盐酸和水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌加速溶解,
故答案为:烧杯、玻璃棒、量筒;
(2)根据实验所用药品,制得的气体中可能含有H2S、HCl和水蒸气,除去H2S是可选用酸性KMnO4溶液;试剂B为饱和碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠溶液用于吸收HCl气体或吸收酸性气体,
故答案为:饱和NaHCO3;吸收HCl气体或吸收酸性气体;
(3)B是用来除去水份的,但这种干燥剂又不能与CO2反应,可以用无水CaCl2或硅胶或P2O5固体,故答案为:无水CaCl2或硅胶或P2O5固体;
(4)①石蜡是有C、H元素组成烃类混合物,有机物类型为烃;根据实验步骤,为将石蜡和碳酸钙溶出,因为醋酸和碳酸钙反应,稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙,可选用稀醋酸溶出碳酸钙,根据相似相容的原理,选择正己烷溶出石蜡,所以d正确;
故答案为:烃;d;
②稀醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳气体和水,反应的离子方程式为:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,
故答案为:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑.
解析
解:(1)配制一定体积比的溶液时,应选用烧杯、玻璃棒和量筒,用量筒量出相同体积的浓盐酸和水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌加速溶解,
故答案为:烧杯、玻璃棒、量筒;
(2)根据实验所用药品,制得的气体中可能含有H2S、HCl和水蒸气,除去H2S是可选用酸性KMnO4溶液;试剂B为饱和碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠溶液用于吸收HCl气体或吸收酸性气体,
故答案为:饱和NaHCO3;吸收HCl气体或吸收酸性气体;
(3)B是用来除去水份的,但这种干燥剂又不能与CO2反应,可以用无水CaCl2或硅胶或P2O5固体,故答案为:无水CaCl2或硅胶或P2O5固体;
(4)①石蜡是有C、H元素组成烃类混合物,有机物类型为烃;根据实验步骤,为将石蜡和碳酸钙溶出,因为醋酸和碳酸钙反应,稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙,可选用稀醋酸溶出碳酸钙,根据相似相容的原理,选择正己烷溶出石蜡,所以d正确;
故答案为:烃;d;
②稀醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳气体和水,反应的离子方程式为:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,
故答案为:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑.
某化学兴趣小组模拟工业上从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)中提取氧化铝的工艺做实验,流程如下:
请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称为______.
(2)验证溶液B中是否含有Fe3+的方法:______.
(3)不溶物A是______(填化学式),写出D→E反应的离子方程式______.
(4)说出溶液F中含碳元素溶质的一种用途______.
正确答案
解:铝土矿的主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质,由流程可知,加足量盐酸过滤得到不溶物A为SiO2,溶液B中含Al3+、Fe3+,加过量NaOH溶液过滤得到不溶物B为Fe(OH)3,溶液D中含偏铝酸根离子,通入过量二氧化碳后过滤得到不溶物E为Al(OH)3,G为氧化铝,溶液F中含碳酸氢钠,
(1)由上述分析可知,操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均为过滤,故答案为:过滤;
(2)检验溶液B中是否含有Fe3+,选KSCN溶液,若出现血红色,可证明含有铁离子,故答案为:取少量的溶液B于试管中,加入少量的KSCN溶液若出现血红色,可证明B中含有铁离子;
(3)由上述分析可知,A为SiO2,D→E反应的化学方式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;故答案为:SiO2;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(4)溶液F中含碳酸氢钠,可作发酵粉或治疗胃酸的药物等,故答案为:作发酵粉或治疗胃酸的药物.
解析
解:铝土矿的主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质,由流程可知,加足量盐酸过滤得到不溶物A为SiO2,溶液B中含Al3+、Fe3+,加过量NaOH溶液过滤得到不溶物B为Fe(OH)3,溶液D中含偏铝酸根离子,通入过量二氧化碳后过滤得到不溶物E为Al(OH)3,G为氧化铝,溶液F中含碳酸氢钠,
(1)由上述分析可知,操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均为过滤,故答案为:过滤;
(2)检验溶液B中是否含有Fe3+,选KSCN溶液,若出现血红色,可证明含有铁离子,故答案为:取少量的溶液B于试管中,加入少量的KSCN溶液若出现血红色,可证明B中含有铁离子;
(3)由上述分析可知,A为SiO2,D→E反应的化学方式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;故答案为:SiO2;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(4)溶液F中含碳酸氢钠,可作发酵粉或治疗胃酸的药物等,故答案为:作发酵粉或治疗胃酸的药物.
(2015•怀化二模)工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染.利用电化学原理吸收SO2和NO,同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素).
请回答下列问题.
(1)装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO2-的离子方程式______.
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如图1所示.
①下列说法正确的是______(填标号).
A.pH=7时,溶液中c( Na+)<c (HSO3-)+c(SO32-)
B.由图中数据,可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数Ka2≈10-7
C.为获得尽可能纯的 NaHSO3,应将溶液的pH控制在 4~5为宜
D.pH=2和 pH=9时的溶液中所含粒子种类不同
②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L(标况下)SO2,则反应的离子方程式为______.
③取装置Ⅰ中的吸收液vmL,用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定.酸性高锰酸钾溶液应装在______(填“酸式”或“碱式”)滴定管中,判断滴定终点的方法是______.
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如图2所示.
图中A为电源的______(填“正”或“负”)极.右侧反应室中发生的主要电极反应式为______.
(4)已知进人装置Ⅳ的溶液中NO2-的浓度为 0.4mol/L,要使 1m3该溶液中的NO2-完全转化为 NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为______ L.
正确答案
解:装置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物,能和强碱氢氧化钠之间发生反应:SO2+OH-=HSO3-,NO和氢氧化钠之间不会反应,装置Ⅱ中NO在酸性条件下,NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,装置Ⅲ中,在电解槽的阳极2Ce3+-2e-=2Ce4+,阴极电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,装置Ⅳ中通入氨气、氧气,2NO2-+O2++2H++2NH3=2NH4++2NO3-,
(1)装置Ⅱ中NO在酸性条件下NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,
故答案为:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+;
(2)①A.pH=7时,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),故溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),故A错误;
B.HSO3-⇌SO32-+H+,由图中数据,pH=7时,c(HSO3- )=c(SO32- ),由Ka的表达式可知,H2SO3的第二级电离平衡常数K2≈c(H+)=10-7,故B正确;
C.溶液的pH控制在4~5时,c(HSO3- )浓度最大,则为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在4~5左右,故C正确;
D.由图可知,pH=2时,C(HSO3-)=C(H2SO3),溶液为亚硫酸、亚硫酸氢钠溶液,pH=9时溶液,溶液为亚硫酸钠溶液,两种溶液中所含粒子种类不同,故D正确;
故答案为:BCD;
②1L1.0mol/L的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为:1L×1.0mol/L=1.0mol,13.44L(标况下)SO2,n(SO2)==0.6mol,
设反应生成亚硫酸钠的物质的量为x,消耗二氧化硫的物质的量为y
2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O
2 1 1
1.0mol y x
=
=
解得:x=0.5mol y=0.5mol根据上述计算可以知道,二氧化硫是过量的,剩余的二氧化硫的物质的量为:0.6mol-0.5mol=0.1mol
所以二氧化硫会和生成的亚硫酸钠继续反应,
设消耗亚硫酸钠的物质的量为a,生成亚硫酸氢钠的物质的量为b
Na2SO3+H2O+SO2═2NaHSO3
1 1 2
a 0.1mol b
=
=
解得:a=0.1mol b=0.2mol,
则溶液中n(SO32-)=0.5mol-0.1mol=0.4mol,n(HSO3-)=0.2mol,n(SO32-):n(HSO3-)=2:1,则反应的离子方程式为3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O,
故答案为:3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O;
③酸式滴定管只能盛放酸性溶液、碱式滴定管只能盛放碱性溶液,酸性高锰酸钾溶液呈酸性,则可以盛放在酸式滴定管中;原溶液无色,而KMnO4为紫红色,所以当溶液中的H2C2O4和KHC2O4反应完全时,滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变;
故答案为:酸式;滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变;
(3)生成Ce4+为氧化反应,发生在阳极上,因此再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极,连接电源正极,反应物是HSO3-被还原成S2O42-,得到电子,电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,
故答案为:正;2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(4)NO2-的浓度为0.4mol/L,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数为:1000×(5-3)×0.4mol,设消耗标况下氧气的体积是V,根据电子守恒:×4=1000×(5-3)×0.4mol,解得V=4480L,
故答案为:4480.
解析
解:装置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物,能和强碱氢氧化钠之间发生反应:SO2+OH-=HSO3-,NO和氢氧化钠之间不会反应,装置Ⅱ中NO在酸性条件下,NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,装置Ⅲ中,在电解槽的阳极2Ce3+-2e-=2Ce4+,阴极电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,装置Ⅳ中通入氨气、氧气,2NO2-+O2++2H++2NH3=2NH4++2NO3-,
(1)装置Ⅱ中NO在酸性条件下NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,
故答案为:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+;
(2)①A.pH=7时,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),故溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),故A错误;
B.HSO3-⇌SO32-+H+,由图中数据,pH=7时,c(HSO3- )=c(SO32- ),由Ka的表达式可知,H2SO3的第二级电离平衡常数K2≈c(H+)=10-7,故B正确;
C.溶液的pH控制在4~5时,c(HSO3- )浓度最大,则为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在4~5左右,故C正确;
D.由图可知,pH=2时,C(HSO3-)=C(H2SO3),溶液为亚硫酸、亚硫酸氢钠溶液,pH=9时溶液,溶液为亚硫酸钠溶液,两种溶液中所含粒子种类不同,故D正确;
故答案为:BCD;
②1L1.0mol/L的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为:1L×1.0mol/L=1.0mol,13.44L(标况下)SO2,n(SO2)==0.6mol,
设反应生成亚硫酸钠的物质的量为x,消耗二氧化硫的物质的量为y
2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O
2 1 1
1.0mol y x
=
=
解得:x=0.5mol y=0.5mol根据上述计算可以知道,二氧化硫是过量的,剩余的二氧化硫的物质的量为:0.6mol-0.5mol=0.1mol
所以二氧化硫会和生成的亚硫酸钠继续反应,
设消耗亚硫酸钠的物质的量为a,生成亚硫酸氢钠的物质的量为b
Na2SO3+H2O+SO2═2NaHSO3
1 1 2
a 0.1mol b
=
=
解得:a=0.1mol b=0.2mol,
则溶液中n(SO32-)=0.5mol-0.1mol=0.4mol,n(HSO3-)=0.2mol,n(SO32-):n(HSO3-)=2:1,则反应的离子方程式为3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O,
故答案为:3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O;
③酸式滴定管只能盛放酸性溶液、碱式滴定管只能盛放碱性溶液,酸性高锰酸钾溶液呈酸性,则可以盛放在酸式滴定管中;原溶液无色,而KMnO4为紫红色,所以当溶液中的H2C2O4和KHC2O4反应完全时,滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变;
故答案为:酸式;滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变;
(3)生成Ce4+为氧化反应,发生在阳极上,因此再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极,连接电源正极,反应物是HSO3-被还原成S2O42-,得到电子,电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,
故答案为:正;2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(4)NO2-的浓度为0.4mol/L,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数为:1000×(5-3)×0.4mol,设消耗标况下氧气的体积是V,根据电子守恒:×4=1000×(5-3)×0.4mol,解得V=4480L,
故答案为:4480.
某活动小组用废铜制取硫酸铜溶液,实验过程为:
(1)废铜在空气中加热后得到的氧化铜中含有少量铜,原因是_(填字母序号).
a.加热时氧化铜易分解生成铜 b.铜与氧气没有完全反应 c.加热时铜不能与氧气反应
(2)氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式为______.
(3)操作Ⅰ的名称是______,该操作用到的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、______.
(4)盛放硫酸铜溶液不宜用铁制容器的原因是(用化学方程式解释)______.
正确答案
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
过滤
漏斗
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
解析
解:(1)铜在空气中加热时,生成的氧化铜会覆盖在铜的表面,使铜不能和氧气接触,不能完全反应,
故答案为:b;
(2)氧化铜是碱性氧化物,能和酸反应生成盐和水,即氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式为:
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,故答案为:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O;
(3)分离固体(铜)与液体(硫酸铜溶液)的操作Ⅰ的名称是过滤,该操作用到玻璃仪器,有烧杯、玻璃棒和漏斗,故答案为:过滤;漏斗;
(4)因为铁比铜活泼,能与硫酸铜溶液反应,化学方程式为:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu,
故答案为:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu.
扫码查看完整答案与解析