- 离子的检验
- 共4052题
硫酸铅广泛应用于制造蓄电池。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下:
已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb,还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,Ksp(PbSO4)=1.6×10-8。
(1)已知步骤Ⅰ有NO产生,浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。分别写出PbO、Pb参加反应的离子方程式 、 。
(2)步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余,目的是 。
(3)母液可循环利用于步骤Ⅰ,其溶质主要是 (填一种物质化学式),若母液中残留的SO42-过多,循环利用时可能出现的问题是 。
(4)产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤,目的是除去 。
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为 。
正确答案
(1)PbO+2H+=Pb2++H2O (2分);
3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O (2分)
(2)防止Ag被溶解进入溶液(或使Ag留在浸出渣中)(2分)
(3)HNO3(2分);浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出,降低PbSO4的产率(2分)
(4)CaSO4杂质(2分)
(5)PbSO4+2e-=Pb+SO42- (3分)
试题分析:(1)PbO与硝酸发生非氧化还原反应,离子方程式为PbO+2H+=Pb2++H2O;Pb与硝酸发生氧化还原反应,有NO气体放出,离子方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O ;
(2)Pb的活泼性比Ag强,Ag也可与硝酸反应,所以使Pb稍有剩余目的是防止Ag被溶解进入溶液(或使Ag留在浸出渣中);
(3)硫酸铅不溶于硝酸,所以硝酸铅与硫酸发生复分解反应,生成硫酸铅和硝酸,因此母液的主要溶质是HNO3;若母液中残留的SO42-过多,则在步骤Ⅰ中就有硫酸铅沉淀生成,随浸出渣排出,降低PbSO4的产率;
(4)浸出液中除含硝酸铅外还有硝酸钙,与硫酸反应有微溶的硫酸钙生成,所以洗涤的目的是除去CaSO4杂质;
(5)充电时铅蓄电池相当于电解池,阴极是硫酸铅发生还原反应生成Pb单质,电极反应式为PbSO4+2e-=Pb+SO42- 。
半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示:(部分夹持装置略去)
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl,遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3。PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
请回答下列问题:
(1)A装置中制氯气的离子方程式为 。
(2)B中所装试剂是 ,E中冷水的作用是 ,F中碱石灰的作用是 。
(3)实验时,检查装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷。通入干燥CO2的作用是 。通过控制K1、K2能除去A、B装置中的空气,具体的方法是 。
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后,通过 (填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。
正确答案
(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑
(2)浓硫酸 冷却PCl3,防止挥发 吸收多余的Cl2,防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应
(3)排尽装置中的空气,防止白磷自燃 先关闭K1,打开K2,等B中溶液上方充满黄绿色气体后,打开K1,关闭K2
(4)蒸馏
(2)评价成套装置最后的仪器作用一般从两个方面考虑:①尾气处理;②防止空气干扰;(3)注意除去A、B装置中的空气,无法用CO2除,只能用生成的Cl2来排除;(4)依据信息“POCl3溶于PCl3,PCl3、POCl3的熔沸点”可知分离混合物的方法
菠菜营养丰富,长期以来民间流传着“菠菜不能与豆腐同食”的说法。某学校化学兴趣小组的同学拟通过实验探究:菠菜是否含有草酸类物质?草酸又有哪些性质?通过上网查询,获得以下资料:草酸又名乙二酸,其酸性比乙酸稍强,草酸及其盐具有较强的还原性,草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的熔点为100.1℃,在175℃时受热分解,草酸钙是难溶于水的白色固体。
他们设计的实验步骤如下:
1.将菠菜在少量开水中煮沸2~3 min,冷却后滤去菠菜,得滤液(含有少量CO32—杂质)。向滤液中加入足量Ca(OH)2溶液,然后再加入足量CH3COOH溶液,观察现象。
2.用草酸晶体(H2C2O4·2H2O)做以下实验:
请回答以下问题:
(1)步骤1中加入CH3COOH溶液的作用:___________________
(2)A处应选择________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),在做实验之前,应先____________________。
(3)实验2过程中观察到C、E装置中的溶液均变浑浊,且D装置中黑色粉末变为红色,写出A中草酸晶体(H2C2O4·2H2O)发生反应的化学方程式:______________,装置B的作用是___________________。
(4)为使实验结论更加严密和安全,在以上所连接的装置C、D间还需依次添加装有________、________、________(液体试剂)的洗气瓶,此外指出上述装置中的不足之处还有________。
正确答案
(1)排除CO32—对C2O42—检验的干扰
(2)Ⅰ 检查装置的气密性
(3)H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑+3H2O 冷凝草酸蒸气,避免对CO2的检验产生干扰
(4)NaOH溶液 澄清石灰水 浓硫酸 无尾气处理装置
(1)考虑滤液中含有少量CO32—杂质,加醋酸除去。(2)加热含结晶水的固体的试管时,试管口应略低于试管底部。(3)C、E装置中的溶液均变浑浊说明加热草酸晶体有CO2生成,D装置中黑色粉末变为红色说明有CO生成。草酸易挥发,且能与澄清石灰水生成草酸钙沉淀,需要冷凝除去。(4)因为CO的检验要通过被氧化生成的CO2来确定,所以进入D的气体要保证不存在CO2,且需要干燥。本装置最后的气体经导管直接进入大气,会污染环境。
点拨:本题考查化学实验,考查考生实验基本操作、实验的设计、分析与评价能力。难度中等。
邻叔丁基对苯二酚(TBHQ)是一种新颖的食品抗氧剂,其制备原理如下:
实验过程中的主要步骤如下:
步骤1:向三颈烧瓶中加入5.5 g对苯二酚,5.0 mL浓磷酸及20 mL二甲苯(装置如图所示),启动搅拌器。
步骤2:缓缓加热到100~110 ℃,慢慢滴加7.5 mL叔丁醇和5 mL二甲苯组成的溶液,30~60 min内滴完。
步骤3:升温到135~140 ℃,恒温回流2.5 h。
步骤4:将反应液冷却到120 ℃,直到反应完成。
步骤5:将反应液倒入烧杯,并用热水洗涤三颈烧瓶,洗液并入烧杯中。
步骤6:冷却结晶,抽滤,回收滤液中的二甲苯和磷酸。
步骤7:用干甲苯重结晶、脱色、冷水洗涤、干燥。
(1)磷酸在实验中的作用是________。
(2)本实验中二甲苯的作用是_________________________________ __________________________________________________。
(3)步骤4中反应完成的标志是_________________________。
(4)步骤7脱色时,可用的脱色剂是________。
(5)对合成得到的产品表征,还需要的主要现代分析仪器是__________________________。
正确答案
(1)催化剂
(2)一是作为溶剂,稀释叔丁醇,防止局部浓度过高,生成副产物DTBHQ,二是考虑DTBHQ溶于冷的二甲苯,可除去产品中的DTBHQ
(3)不再有回流液
(4)活性炭
(5)红外光谱仪、熔点测定仪
(1)由方程式可知,H3PO4起催化剂作用。(2)使用二甲苯是为了减少副产物的发生,或是提高产率。(3)当不再出现回流液时,说明反应不再发生。(4)活性炭可以作为脱色剂,除去色素。(5)红外光谱仪可以测定化学键和官能团,熔点测定仪可以确定产物的纯度等。
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)有很重要的用途。可用如下流程来制备。根据题意完成下列各题:
(1)要从溶液中得到绿矾,必须进行的实验操作是 。(按前后顺序填)
a.过滤洗涤 b.蒸发浓缩 c.冷却结晶 d.灼烧 e.干燥
某兴趣小组为测定三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)中铁元素含量,做了如下实验:
步骤1:称量5.000g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250ml溶液。
步骤2:取所配溶液25.00ml于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳,同时,MnO4— 被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入一定量锌粉,加热至黄色刚好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时,溶液仍里酸性。
步骤3:在酸性条件下,用0.010mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,共做三次实验,平均消耗KMnO4溶液20.00ml,滴定中MnO4—,被还原成Mn2+。
(2)步骤1中,配制三草酸合铁酸钾溶液需要使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有 ;
主要操作步骤依次是:称量、溶解、转移、 、定容、摇匀。
(3)步骤2中,加入锌粉的目的是 。
(4)步骤3中,发生反应的离子方程式为: 。
(5)步骤2中,若加入的KMnO4的溶液的量不够,则测得的铁含量 。(选填“偏低”、“偏高”、“不变”)
(6)某同学将8.74 g无水三草酸合铁酸钾(K3[Fe(C2O4)3])在一定条件下加热分解,所得固体的质量为5.42g,同时得到密度为1.647 g/L(已折合成标准状况下)气体(是物质的量之比为4:5的混合气体)。研究固体产物得知,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。写出该分解反应的化学方程式 。
正确答案
(1)bcae (2)250ml容量瓶 洗涤 (3)还原Fe3+为Fe2+
(4)MnO4—+5Fe2++8H+=Mn2++ 5Fe3++4H2O
(5)偏高 (6)2K3[Fe(C2O4)33K2CO3+Fe+FeO+4CO+5CO2↑
试题分析:(1)FeSO4在水中的溶解度比较大,而且受温度的影响变化较大,所以要从溶液中得到绿矾,必须进行的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥 。选项为b. c. a .e. (2) 配制成250ml无水三草酸合铁酸钾溶液要用250ml容量瓶,主要操作步骤依次是:称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。(3)Fe2+不稳定,容易被空气中的氧气氧化为Fe3+。为防止Fe3+的生成,在步骤2中,加入锌粉。(4) KMnO4与Fe2+发生氧化还原反应的离子方程式是:MnO4—+5Fe2++8H+=Mn2++ 5Fe3++4H2O。(5)步骤2中,若加入的KMnO4的溶液的量不够,三草酸合铁酸钾晶体中的草酸根离子偏少,则Fe2+的含量就偏高。即测得的铁含量偏高。(6) 根据无水三草酸合铁酸钾(K3[Fe(C2O4)3])的质量8.74 g可计算其物质的量n(K3[Fe(C2O4)3])=" 8.74" g÷437g/mol=0.02mol,n(K2CO3)=" (0.02mol×3)" ÷2=0.03mol.m(K2CO3)=" 0.03mol×138g/mol=4.14g.n(Fe)=" n(K3[Fe(C2O4)3])=0.02mol。由于在所得固体中无Fe3+。所以Fe只能以Fe单质及FeO的形式存在,假设Fe 、FeO的物质的量分别为M、N。则n(Fe)+n(FeO)=0.02;56M+72N=5.424.14.解得M= 0.01,N=0.01。m(气体)=" 8.74" g-5.42g=3.32g,混合气体的平均摩尔质量为:1.647 g/L×22.4L/mol=36.89g/mol.n(气体)=" 3.32g" ÷36.89g/mol=0.09mol.根据物质的组成元素可知:气体只可能是CO、CO2的混合物。假设CO、CO2的物质的量分别为X、Y。则(28X+44Y)÷(X+Y)=36.89,解得X:Y=4:5。所以n(CO)=0.04mol;n(CO2)=0.05mol.故 n(K3[Fe(C2O4)3]): n(K2CO3): n(Fe): n(FeO): n(CO): n(CO2)=0.02:0.03:0.01:0.01:0.04:0.05=2:3:1:1:4: 5.所以Fe(C2O4)3]分解的化学方程式为:K3[Fe(C2O4)3]3K2CO3+Fe+FeO+4CO+5CO2↑
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