- 离子的检验
- 共4052题
实验室用硫酸铵、硫酸和废铁屑制备硫酸亚铁铵晶体的方法如下:
步骤1:将废铁屑依次用热的碳酸钠溶液、蒸馏水洗涤。
步骤2:向盛有洁净铁屑的烧杯中加入稀H2SO4溶液,水浴加热,使铁屑与稀硫酸反应至基本不再冒出气泡为止。趋热过滤。
步骤3:向滤液中加入一定量(NH4)2SO4固体。
硫酸亚铁晶体、硫酸铵、硫酸亚铁铵晶体的溶解度(g/100 g H2O)
(1)步骤2中控制生成的硫酸亚铁中不含硫酸铁的方法是______________。
(2)在0~60 ℃内,从硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液中可获得硫酸亚铁铵晶体的原因是_______________________________________________________。
(3)为了从步骤3所得溶液中获得硫酸亚铁铵晶体,操作是___________________________。
(4)测定硫酸亚铁铵晶体中Fe2+含量的步骤如下:
步骤1:准确称取a g(约为0.5 g)硫酸亚铁铵晶体样品,并配制成100 mL溶液。
步骤2:准确移取25.00 mL硫酸亚铁铵溶液于250 mL锥形瓶中。
步骤3:立即用浓度约为0.1 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至溶液呈稳定的粉红色,即为滴定终点。
步骤4:将实验步骤1~3重复2次。
①步骤1中配制100 mL溶液需要的玻璃仪器是___________________________________;
②为获得样品中Fe2+的含量,还需补充的实验是_________________________________。
正确答案
(1)保持铁过量
(2)在0~60 ℃范围内,同一温度下硫酸亚铁铵晶体的溶解度最小
(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤、干燥
(4)①玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管、烧杯
②准确测定KMnO4溶液的物质的量浓度
(1)考虑到2Fe3++Fe=3Fe2+,使Fe过量可控制不生成硫酸铁。(2)在0~60 ℃范围内,硫酸亚铁铵晶体的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵小。(3)蒸发浓缩,冷却结晶,过滤后得到硫酸亚铁铵晶体,此时硫酸亚铁和硫酸铵都没有析出,可用水洗去表面的杂质,冰水是为了减少硫酸亚铁铵晶体的溶解损失。(4)①考查配制一定物质的量浓度溶液的操作和仪器的选择,注意容量瓶要指明规格。②步骤3中KMnO4溶液的浓度约为0.1 mol·L-1,无法定量计算,故需准确测定KMnO4溶液的物质的量浓度。
对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体,它常以浓硝酸为硝化剂、浓硫酸为催化剂,通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是:以发烟硝酸为硝化剂,固体NaHSO4为催化剂(可循环使用),在CCl4溶液中,加入乙酸酐(有脱水作用),45 ℃反应1 h。反应结束后,过滤,滤液分别用5% NaHCO3溶液、水洗至中性,再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(1)上述实验中过滤的目的是_____________________________________。
(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后,有机层处于________层(填“上”或“下”);放液时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还有_________________________________________________________。
(3)下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时,催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为________。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知,甲苯硝化反应的特点是_________________________________________________________。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比,NaHSO4催化甲苯硝化的优点有________________、________________。
正确答案
(1)回收NaHSO4
(2)下 分液漏斗上口塞子未打开
(3)①0.32 ②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯
③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用量少且能循环使用(凡合理答案均可)
(1)由题给信息NaHSO4为固体催化剂,且可回收,过滤可回收NaHSO4。(2)反应在比水重的CCl4中进行,所以有机层在分液漏斗下层。使用分液漏斗要注意上口活塞要打开。
(10 分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣2 的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硝酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
正确答案
(1)MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O (2分)
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4= Fe2(SO4)3+2H2O (2分)
(3)Fe(OH)3 (2分)
(4)①CO (1分) ②d (1分) ③3S+6OH-2S2-+SO32-+3H2O (2分)
试题分析:解化学工艺流程题要注意①审题头,明确化工生产的原料和目的,②审流程,结合题给信息明确每一步的目的和原理,③答题要注意规范书写化学用语和文字表达;本题是以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁,经过硫酸酸溶得硫酸镁、硫酸亚铁溶液和不溶物,过滤为除去不溶物,用过氧化氢氧化,将二价铁氧化为三价铁,用氨水调pH,将三价铁离子转化氢氧化铁沉淀而除去,最后得硫酸镁溶液,经后续操作的氧化镁;(1)MgCO3与稀硫酸反应生成硫酸镁、水和二氧化碳,离子方程式为MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O;(2)加入H2O2氧化时,硫酸亚铁被氧化为硫酸铁,发生反应的化学方程式为2FeSO4+H2O2+H2SO4= Fe2(SO4)3+2H2O;(3)滤渣2 的成分是Fe(OH)3;(4)分析题给反应知,气体的成分为SO2、CO2和CO,SO2具有还原性,可利用KMnO4溶液吸收,用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,最后用排水法收集CO;A中得到的淡黄色固体S与热的NaOH溶液反应反应的离子方程式为:3S+6OH-2S2-+SO32-+3H2O;答案为:①CO ②d ③3S+6OH-
2S2-+SO32-+3H2O。
钛(Ti)具有高强度和耐酸腐蚀性,是重要的工业原料。以金红石(主要成分为TiO2,含少量Fe2O3、SiO2)为原料可制取Ti。工业流程如下:
(1)粗TiCl4中含有少量FeCl3、SiCl4等,它们的部分性质如下:
从粗TiCl4中精制TiCl4的方法是________(填字母)。
A.用水溶解后,重结晶 B.蒸馏 C.用乙醚萃取后,分液
(2)写出用惰性电极电解熔融NaCl时阳极的电极反应式:_________________;阴极产物是__________。
(3)Ti可溶解在浓HF溶液中,请完成下列离子方程式:
(4)如图是一个制取氯气并以氯气为原料进行反应的装置,
①装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________________。
②在实验室中,某同学欲用如图所示装置净化氯气,则M、N中应盛放的试剂分别是__________、__________。(填试剂名称)
③实验开始时,先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让C12充满整个装置,再点燃C处酒精灯。Cl2通过装置M、N再进入装置C,与装置C中的固体粉末发生氧化还原反应生成CO气体。试写出装置C中发生反应的化学方程式:_________________________。
正确答案
(14分)
(1)B(3分)
(2)2Cl- -2e-= Cl2↑;钠(或Na)( 各2分)
(3)1,6.1.2H+,2(3分)
(4) ①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O (2分)
②饱和食盐水;浓硫酸(各1分)
③TiO2+2C+2 Cl2 TiCl4 +2CO(2分)
试题分析:
(1)结合杂质的性质,可以看出熔沸点相差较大,可采用蒸馏的方法;
(2)惰性电极电解熔融NaCl时阳极放电的Cl-,2Cl- -2e-= Cl2↑;阴极产物为钠。
(3)根据化合价变化情况可得:分别为1,6.1.2H+,2
(4)①实验室制取氯气的反应4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。
②除去氯气中氯化氢用饱和食盐水,干燥可用浓硫酸。
③根据题意可得反应为:TiO2+2C+2 Cl2 TiCl4 +2CO
硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,易溶于水,不溶于酒精,在水中的溶解度比FeSO4或(NH4)2SO4都要小。实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:
图1
步骤1:铁屑的处理。将废铁屑放入热的碳酸钠溶液中浸泡几分钟后,用图1所示方法分离出固体并洗涤、干燥。
步骤2:FeSO4溶液的制备。将处理好的铁屑放入锥形瓶,加入过量的3 mol·
L-1H2SO4溶液,加热至充分反应为止。趁热过滤(如图2所示),收集滤液和洗涤液。
图2
步骤3:硫酸亚铁铵的制备。向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤后得到硫酸亚铁铵晶体。
请回答下列问题:
(1)步骤1中图1分离方法称为________法。
(2)步骤2中有一处明显不合理的是___________________________________。
趁热过滤的理由是________________________________________________。
(3)步骤3加热浓缩过程中,当________时停止加热。用无水乙醇洗涤晶体的原因是______________________________________________________________。
(4)FeSO4·7H2O在潮湿的空气中易被氧化成Fe(OH)SO4·3H2O,写出该反应的化学方程式________________________________________________________。
正确答案
(1)倾析
(2)应该铁屑过量(或反应后溶液中必须有铁剩余),否则溶液中可能有Fe3+存在 减少溶质损失
(3)浓缩至液体表面出现晶膜 硫酸亚铁铵晶体不溶于乙醇,乙醇可以除去其表面的水分
(4)4[FeSO4·7H2O]+O2===4[Fe(OH)SO4·3H2O]+14H2O
本题以(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体的制备为载体,考查了化学实验的操作及其原理、化学方程式的书写。(2)步骤2中废铁屑可能表面已被氧化,而且Fe2+加热搅拌时也可能被空气氧化,所以铁屑应该过量,否则溶液中可能有Fe3+。加热制得的FeSO4溶液浓度较大,温度降低后溶质可能析出,造成滤液中溶质减少,所以应趁热过滤以减少溶质损失。
(3)当液体表面出现晶膜时,说明溶液已经是较高温度下的热饱和溶液,即可停止加热。此时冷却,即能得到大量晶体。
由于硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]晶体不溶于酒精,而且酒精又易挥发,所以乙醇洗涤既能除去晶体表面的杂质,又便于晶体干燥。
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