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简答题

工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程.

烧瓶C中发生反应如下:

Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)═Na2SO3(aq)+H2S(aq)(Ⅰ)

2H2S(aq)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l) (Ⅱ)

S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (Ⅲ)

(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若______,则整个装置气密性良好.装置D的作用是______.装置E中为______溶液.

(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为______

(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择______

a.蒸馏水            b.饱和Na2SO3溶液

c.饱和NaHSO3溶液    d.饱和NaHCO3溶液

实验中,已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是______.反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有______

a.烧杯     b.蒸发皿     c.试管     d.锥形瓶.

正确答案

解:(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变,则气密性良好;D中左侧为短导管,为安全瓶,防止倒吸;装置E起到吸收尾气中SO2、H2S的作用,可选用NaOH溶液,

故答案为:液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH;

(2)根据题目所给3个反应,可得出对应关系:2Na2S~2H2S~3S~3 Na2SO3,2Na2S反应时同时生成2Na2SO3,还需要1Na2SO3,所以烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1,

故答案为:2:1;

(3)观察SO2的生成速率,发生强酸制取弱酸的反应,a不生成二氧化硫,bd中物质均与二氧化硫反应,只有c中饱和NaHSO3溶液适合制取二氧化硫;Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失);烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,

故答案为:c;控制滴加硫酸的速度;溶液变澄清(或浑浊消失);ad.

解析

解:(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变,则气密性良好;D中左侧为短导管,为安全瓶,防止倒吸;装置E起到吸收尾气中SO2、H2S的作用,可选用NaOH溶液,

故答案为:液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH;

(2)根据题目所给3个反应,可得出对应关系:2Na2S~2H2S~3S~3 Na2SO3,2Na2S反应时同时生成2Na2SO3,还需要1Na2SO3,所以烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1,

故答案为:2:1;

(3)观察SO2的生成速率,发生强酸制取弱酸的反应,a不生成二氧化硫,bd中物质均与二氧化硫反应,只有c中饱和NaHSO3溶液适合制取二氧化硫;Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失);烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,

故答案为:c;控制滴加硫酸的速度;溶液变澄清(或浑浊消失);ad.

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简答题

莫尔盐[(NH42SO4•FeSO4•6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定,是化学分析中常用的还原剂.某研究性学习小组用如图所示的实验装置来制取莫尔盐,实验步骤如下:

①用30%的NaOH溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却、分离,将分离出的NaOH溶液装入F中;

②在E中用①处理过的铁屑和稀H2SO4反应制取FeSO4

③将②制得的FeSO4溶液与(NH42SO4溶液混合,结晶得到莫尔盐.

试回答下列问题:

(1)利用铁屑和稀硫酸反应产生的氢气赶走装置中的氧气及硫酸铵溶液中溶解的氧,其目的是______

铁屑和稀硫酸反应产生的氢气的另外一个作用是______

(2)设计一个简单的实验证明产品中有Fe2+______..

(3)为了确定产品中亚铁离子的含量,研究小组用滴定法来测定.若取产品24.50g配成100mL溶液,取出10mL用0.10mol•L-1KMnO4酸性溶液滴定,消耗KMnO4溶液10.00mL.

①试配平反应的离子方程式:

______MnO+______Fe2++______H+=______Fe3++______Mn2++______H2O

②试求产品中莫尔盐的质量分数______ (NH42SO4•FeSO4•6H2O的相对分子质量为392).

正确答案

解:(1)由装置图可知,向容器F中通入氢气,应关闭活塞A,打开活塞B、C.硫酸铵溶液中的溶解O2,容器D液面上部有O2,Fe2+易被氧化为Fe3+,通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O2和容器D液面上部的O2,防止Fe2+被氧化为Fe3+;F中的NaOH溶液的主要作用是除去混在氢气中的酸性气体;当关闭活塞B、C,打开A时,E中随着氢气的量的增大,气压增大,E中的液体被压入D中,即将FeSO4溶液压至(NH42SO4溶液中,

故答案为:防止亚铁盐被氧化;将FeSO4溶液压至(NH42SO4溶液中;

(2)将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色,说明没有Fe3+,再向溶液中加入氯水后变成血红色,则含有Fe2+

故答案为:将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色,再向溶液中加入氯水后变成血红色;

(3)①高锰酸钾与Fe2+的反应是MnO4-~Mn2+~5e-;Fe2+~Fe3+~e-;依据电子守恒,铁离子和亚铁离子前乘5,依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

故答案为:1、5、8、1、5、4;  

②假设24.50g产品中Fe2+的物质的量为xmol,则:

5Fe2+~~~~~~MnO4-

5                 1

xmol        0.01L×0.1000mol/L×10

所以x==0.05mol.

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的为0.05mol,

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的质量为0.05mol×392g/mol=19.6g.

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的质量分数为×100%=80%.

故答案为:80%.

解析

解:(1)由装置图可知,向容器F中通入氢气,应关闭活塞A,打开活塞B、C.硫酸铵溶液中的溶解O2,容器D液面上部有O2,Fe2+易被氧化为Fe3+,通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O2和容器D液面上部的O2,防止Fe2+被氧化为Fe3+;F中的NaOH溶液的主要作用是除去混在氢气中的酸性气体;当关闭活塞B、C,打开A时,E中随着氢气的量的增大,气压增大,E中的液体被压入D中,即将FeSO4溶液压至(NH42SO4溶液中,

故答案为:防止亚铁盐被氧化;将FeSO4溶液压至(NH42SO4溶液中;

(2)将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色,说明没有Fe3+,再向溶液中加入氯水后变成血红色,则含有Fe2+

故答案为:将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色,再向溶液中加入氯水后变成血红色;

(3)①高锰酸钾与Fe2+的反应是MnO4-~Mn2+~5e-;Fe2+~Fe3+~e-;依据电子守恒,铁离子和亚铁离子前乘5,依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

故答案为:1、5、8、1、5、4;  

②假设24.50g产品中Fe2+的物质的量为xmol,则:

5Fe2+~~~~~~MnO4-

5                 1

xmol        0.01L×0.1000mol/L×10

所以x==0.05mol.

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的为0.05mol,

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的质量为0.05mol×392g/mol=19.6g.

所以24.50g产品中(NH42SO4•FeSO4•6H2O的质量分数为×100%=80%.

故答案为:80%.

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孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量FeO、SiO2.以孔雀石为原料可制备CuSO4•5H2O步骤如下:

(1).写出孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式:______

(2).溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+.实验步骤中试剂①最佳选______(填代号).

A.KMnO4B.Cl2C.H2O2D.HNO3

(3)溶液B中加入CuO作用是______

(4)常温下Fe(OH)3的Ksp=1×10-39,若要将溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,使溶液中c(Fe3+)降低至1×10-3mol/L,必需将溶液pH调节至______

(5)由溶液C获得CuSO4•5H2O晶体,需要经______和过滤.

(6)可用KMnO4标准溶液测定溶液A中Fe2+的浓度,量取A溶液20.00ml,用0.010mol/L酸性KMnO4标准溶液滴定,消耗KMnO410.00ml,A溶液中Fe2+的物质的量浓度______mol/L.(反应原理:MnO4-+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O)

正确答案

解:(1)碱式碳酸铜为碱式盐能与稀硫酸反应:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑,生成硫酸铜、水和二氧化碳,

故答案为:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑;

(2)Fe2+具有还原性,可被酸性高锰酸钾溶液或氯气或硝酸氧化,但都能引进杂质,双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化为三价铁离子,反应的方程式为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H20,双氧水是一种绿色试剂,只有c正确,

故答案为:c;

(3)在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀,且不引入新的杂质,

故答案为:调pH值,(或减少c(H+))使Fe3+沉淀完全;

(4)常温下Fe(OH)3的Ksp=1×10-39,使溶液中c(Fe3+)=1×10-3mol/L,则c(OH-)=mol/L=1×10-12mol/L,所以溶液中c(H+)=1×10-2mol/L,则pH=2,

故答案为:2或pH=2;

(5)CuSO4•5H2O晶体,在高温时易失去水,所以从溶液中获得CuSO4•5H2O晶体,需要经蒸发浓缩(或加热蒸发、蒸发溶液),冷却结晶、过滤,

故答案为:蒸发浓缩(或加热浓缩),冷却结晶;

(6)Fe2+溶液与KMnO4溶液发生氧化还原反应,反应中MnO4-被还原为Mn2+,最小公倍数为5,所以KMnO4前系数为1,Fe2+前系数为5,反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,根据离子方程可知MnO4-~5Fe2+,用去 KMnO4的物质的量为10.00mL×0.010mol/L=1.0×10-4mol,所以A溶液中Fe2+浓度为=0.025mol/L,

故答案为:0.025.

解析

解:(1)碱式碳酸铜为碱式盐能与稀硫酸反应:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑,生成硫酸铜、水和二氧化碳,

故答案为:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑;

(2)Fe2+具有还原性,可被酸性高锰酸钾溶液或氯气或硝酸氧化,但都能引进杂质,双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化为三价铁离子,反应的方程式为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H20,双氧水是一种绿色试剂,只有c正确,

故答案为:c;

(3)在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀,且不引入新的杂质,

故答案为:调pH值,(或减少c(H+))使Fe3+沉淀完全;

(4)常温下Fe(OH)3的Ksp=1×10-39,使溶液中c(Fe3+)=1×10-3mol/L,则c(OH-)=mol/L=1×10-12mol/L,所以溶液中c(H+)=1×10-2mol/L,则pH=2,

故答案为:2或pH=2;

(5)CuSO4•5H2O晶体,在高温时易失去水,所以从溶液中获得CuSO4•5H2O晶体,需要经蒸发浓缩(或加热蒸发、蒸发溶液),冷却结晶、过滤,

故答案为:蒸发浓缩(或加热浓缩),冷却结晶;

(6)Fe2+溶液与KMnO4溶液发生氧化还原反应,反应中MnO4-被还原为Mn2+,最小公倍数为5,所以KMnO4前系数为1,Fe2+前系数为5,反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,根据离子方程可知MnO4-~5Fe2+,用去 KMnO4的物质的量为10.00mL×0.010mol/L=1.0×10-4mol,所以A溶液中Fe2+浓度为=0.025mol/L,

故答案为:0.025.

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简答题

高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂.高铁酸钾为暗红色粉末状晶体,干燥的晶体80℃以下十分稳定,它极易溶于水,难溶于异丙醇.实验室模拟生产工艺流程如图1:

已知:①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:较低温度)

②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:较高温度)

③K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O⇌4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2

回答下列问题:

实验室可利用如图2装置完成流程①和②

(1)仪器a的名称是______,恒压滴液漏斗支管的作用是______,两水槽中的水为______(填“热水”或“冷水”).

(2)反应一段时间后,停止通氯气,再往仪器a中加入浓KOH溶液的目的是______;判断浓KOH溶液已过量的实验依据是______

(3)从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子方程式为:______

(4)用重结晶法提纯粗产品:将粗产品先用KOH稀溶液溶解,再加入饱和的KOH溶液,冷却结晶,过滤,用少量异丙醇洗涤,最后低温真空干燥.

 ①粗产品用KOH溶解的目的是______

②如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净______

(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图3.电解过程中阳极的电极反应式为______

正确答案

解:(1)仪器a属于烧瓶,具有三个口,名称是三颈烧瓶,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下,2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:较低温度),所以两水槽中的水为冷水,

故答案为:三颈烧瓶;平衡压强;冷水;

(2)只有碱性条件下,铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,KOH和氯气反应生成KClO,所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性,氯气为黄绿色气体,判断浓KOH溶液已过量三颈烧瓶内颜色彻底变成无色后,再加适量的浓氢氧化钾,

故答案为:与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO;三颈烧瓶内颜色彻底变成无色后,再加适量的浓氢氧化钾;

(3)据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物:Fe3+、ClO-,生成物:FeO42-、Cl-,根据电子得失守恒和质量守恒来配平,Fe3+、ClO-,生成物:FeO42-、Cl-,根据电子得失守恒:Fe(+3→+6),Cl(+1→-1),最小公倍数为6,所以Fe3+、FeO42-前系数都为2,ClO-、Cl-,前系数都为3,结合质量守恒和电荷守恒可得2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,

故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(4)①K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O⇌4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑,加入饱和KOH溶液可以增大氢氧根离子的浓度,使平衡向左移动,抑制FeO42-的水解,

故答案为:增大氢氧根离子的浓度,抑制FeO42-的水解;

②K2FeO4晶体表面若含有杂质离子为氯离子,所以只要检验最后一次的洗涤中无Cl-,即可证明晶体已经洗涤干净,

故答案为:用试管取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀则已被洗净;

(5)用铁做阳极电解氢氧化钠制备铁酸钠,电解时铁失去电子发生氧化反应结合氢氧根离子生成铁酸跟离子和水,电极反应式为:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,

故答案为:Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O.

解析

解:(1)仪器a属于烧瓶,具有三个口,名称是三颈烧瓶,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下,2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:较低温度),所以两水槽中的水为冷水,

故答案为:三颈烧瓶;平衡压强;冷水;

(2)只有碱性条件下,铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,KOH和氯气反应生成KClO,所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性,氯气为黄绿色气体,判断浓KOH溶液已过量三颈烧瓶内颜色彻底变成无色后,再加适量的浓氢氧化钾,

故答案为:与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO;三颈烧瓶内颜色彻底变成无色后,再加适量的浓氢氧化钾;

(3)据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物:Fe3+、ClO-,生成物:FeO42-、Cl-,根据电子得失守恒和质量守恒来配平,Fe3+、ClO-,生成物:FeO42-、Cl-,根据电子得失守恒:Fe(+3→+6),Cl(+1→-1),最小公倍数为6,所以Fe3+、FeO42-前系数都为2,ClO-、Cl-,前系数都为3,结合质量守恒和电荷守恒可得2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,

故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(4)①K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O⇌4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑,加入饱和KOH溶液可以增大氢氧根离子的浓度,使平衡向左移动,抑制FeO42-的水解,

故答案为:增大氢氧根离子的浓度,抑制FeO42-的水解;

②K2FeO4晶体表面若含有杂质离子为氯离子,所以只要检验最后一次的洗涤中无Cl-,即可证明晶体已经洗涤干净,

故答案为:用试管取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀则已被洗净;

(5)用铁做阳极电解氢氧化钠制备铁酸钠,电解时铁失去电子发生氧化反应结合氢氧根离子生成铁酸跟离子和水,电极反应式为:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,

故答案为:Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O.

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硫酸亚铁铵[(NH42SO4•Fe SO4•6H2O]为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下.

步骤1:将废铁屑放人碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑.

步骤2:向处理过的铁屑中加入过量3mol•L-l H2SO4溶液,在60℃左右使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得FeSO4溶液.

步骤3:向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH42SO4溶液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体.

请回答下列问题:

(1)在步骤1的操作中,下列仪器中不必用到的有______(填仪器编号).

①铁架台②燃烧匙③锥形瓶④广口瓶⑤研钵⑥玻璃棒⑦酒精灯

(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量,其原因是______

(3)在步骤3中.“一系列操作”依次为____________和过滤.

(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质.检验Fe3+常用的试剂是______,可以观察到的现象是______

正确答案

解:(1)步骤1是先将废铁屑研碎,再放在纯碱溶液里洗涤,可用玻璃棒搅拌并加热,然后过滤,需要的仪器有:研钵、铁架台、漏斗、石棉网、烧杯、玻璃棒、酒精灯,故不需要燃烧匙、广口瓶,故选:②④;

(2)亚铁离子在加热过程中会发生水解,因而要加酸抑制亚铁离子的水解,故所加的硫酸必须过量,故答案为:加酸抑制亚铁离子的水解;

(3)步骤3是由溶液中获得晶体,亚铁离子在加热过程中会发生水解,应在抑制亚铁离子的水解情况下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(4)选用KSCN溶液检验溶液里的Fe3+,现象是溶液变血红色,故答案为:KSCN;溶液变血红色.

解析

解:(1)步骤1是先将废铁屑研碎,再放在纯碱溶液里洗涤,可用玻璃棒搅拌并加热,然后过滤,需要的仪器有:研钵、铁架台、漏斗、石棉网、烧杯、玻璃棒、酒精灯,故不需要燃烧匙、广口瓶,故选:②④;

(2)亚铁离子在加热过程中会发生水解,因而要加酸抑制亚铁离子的水解,故所加的硫酸必须过量,故答案为:加酸抑制亚铁离子的水解;

(3)步骤3是由溶液中获得晶体,亚铁离子在加热过程中会发生水解,应在抑制亚铁离子的水解情况下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(4)选用KSCN溶液检验溶液里的Fe3+,现象是溶液变血红色,故答案为:KSCN;溶液变血红色.

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