- 比色法
- 共1072题
实验室制备溴乙烷（沸点为38.4℃）的装置和步骤如下：
①按右图所示连接仪器，检查装置的气密性，然后向U形管和大烧杯里加入冰水；②在圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇、28mL浓硫酸，然后加入研细的13g溴化钠和几粒碎瓷片；③小火加热，使其充分反应．
试回答下列问题：
（1）反应时若温度过高可看到有红棕色气体产生，该气体的化学式为______．
（2）为了更好的控制反应温度，除用图示的小火加热，更好的加热方式是______．
（3）反应结束后，U形管中粗制的溴乙烷呈棕黄色．将U形管中的混合物倒入分液漏斗中，静置，待液体分层后，分液，取______（填“上层”或“下层”）液体．为了除去其中的杂质，可选择下列试剂中的______（填序号）．
A．Na2SO3溶液 B．H2O C．NaOH溶液 D．CCl4
（4）要进一步制得纯净的C2H5Br，可再用水洗，然后加入无水CaCl2干燥，再进行______（填操作名称）．
（5）下列几项实验步骤，可用于检验溴乙烷中的溴元素，其正确的操作顺序是：取少量溴乙烷，然后______（填序号）．
①加热 ②加入AgNO3溶液 ③加入稀HNO3酸化 ④加入NaOH溶液 ⑤冷却．
正确答案
Br2
水浴加热
下层
A
蒸馏
④①⑤③②
解析
解：（1）由于浓硫酸具有强氧化性，能氧化Br-，会有溴生成，化学式为Br2，故答案为：Br2；
（2）可以利用水浴加热来控制反应温度，故答案为：水浴加热；
（3）由于溴乙烷密度大于水的密度，故溴乙烷应该在下层；粗制的C2H5Br呈棕黄色，说明含有单质溴杂质，则
A．Na2SO3与溴发生氧化还原反应，Na2SO3可除去溴，故A正确；
B．溴在溴乙烷中的溶解度比在水中大，加水难以除去溴乙烷中的溴，故B错误；
C．氢氧化钠溶液显示碱性，可以除去杂质溴，但溴乙烷也会在此溶液里发生水解反应，故C错误；
D．溴和溴乙烷都能溶于四氯化碳，不能将二者分离，故D错误；
故答案为：下层；A；
（4）溴乙烷的沸点是38.4℃，故采用蒸馏操作分离，故答案为：蒸馏；
（5）检验溴乙烷中溴元素，应在碱性条件下水解，最后加入硝酸酸化，加入硝酸银，观察是否有黄色沉淀生成，所以操作顺序为④①⑤③②，
故答案为：④①⑤③②．
为了降低电子垃圾对环境构成的影响，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
（1）第①步Cu与混酸反应的离子方程式为______．得到滤渣1的主要成分为______．
（2）第②步中加入H2O2的作用是______，使用H2O2的优点是______；调溶液pH的目的是______．
（3）简述第③步由滤液2得到CuSO4•5H2O的方法是______．
（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3•18H2O，设计了以下三种方案：
上述三种方案中，______方案不可行，原因是______；从原子利用率角度考虑，______方案更合理．
（5）用滴定法测定CuSO4•5H2O含量．取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用
c mol/L EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反应如下：
Cu2++H2Y2-→CuY2-+2H+．写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω=______．
正确答案
解：（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+；所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+；第①步Cu与酸反应的离子方程式为：Cu+4H++2NO3-
故答案为：Cu+4H++2NO3-
（2）第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，过氧化氢做氧化剂不引入杂质，对环境无污染，调节溶液PH铁离子和铝离子全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；不引入杂质，对环境无污染；使Fe3+、Al3+沉淀除去；
（3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体；
故答案为：加热滤液2，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体；
（4）制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，
甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行；乙和丙方法均可行；乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3，再加Al粉和Fe2（SO4）3生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体；
丙方案先在滤渣中加NaOH和Al（OH）3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体，并且会有硫酸钠杂质；但从原子利用角度考虑方案乙更合理，因为丙加的NaOH和制备的Al2（SO4）3的原子组成没有关系，造成原子浪费，所以从原子利用率和是否产生杂质考虑知，乙更合理，
故答案为：甲；所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质；乙．
（5）取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c mol•L-1 EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
铜离子物质的量和标准液物质的量相同，则20mL溶液中铜离子的物质的量=cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol；
则ag样品中CuSO4•5H2O的质量=c×b×10-3mol×250g/mol×5，所以CuSO4•5H2O质量分数的表达式=
故答案为：
解析
解：（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+；所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+；第①步Cu与酸反应的离子方程式为：Cu+4H++2NO3-
故答案为：Cu+4H++2NO3-
（2）第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，过氧化氢做氧化剂不引入杂质，对环境无污染，调节溶液PH铁离子和铝离子全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；不引入杂质，对环境无污染；使Fe3+、Al3+沉淀除去；
（3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体；
故答案为：加热滤液2，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体；
（4）制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，
甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行；乙和丙方法均可行；乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3，再加Al粉和Fe2（SO4）3生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体；
丙方案先在滤渣中加NaOH和Al（OH）3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体，并且会有硫酸钠杂质；但从原子利用角度考虑方案乙更合理，因为丙加的NaOH和制备的Al2（SO4）3的原子组成没有关系，造成原子浪费，所以从原子利用率和是否产生杂质考虑知，乙更合理，
故答案为：甲；所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质；乙．
（5）取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c mol•L-1 EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
铜离子物质的量和标准液物质的量相同，则20mL溶液中铜离子的物质的量=cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol；
则ag样品中CuSO4•5H2O的质量=c×b×10-3mol×250g/mol×5，所以CuSO4•5H2O质量分数的表达式=
故答案为：
某盐卤矿抽出的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-，及少量的Ca2+、Mg2+、SO42-．某研究性学习小组拟取该废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
现有可供选择的a、b试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba（NO3）2溶液、H2O2、KMnO4（H+）溶液、稀HNO3．请根据以上流程，回答相关问题：
（1）试剂a应选______，该反应在酸性环境中完成，其离子方程式为______．
（2）操作①、②、③、④、⑤的名称依次为______（选填字母）．
A．萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶 B．萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶
C．分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶 D．萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
（3）操作⑤中用到的瓷质仪器名称是______．
（4）选出除去无色液体I中Ca2+、Mg2+、SO42-离子所需的试剂，按滴加顺序依次为______（填化学式）．
（5）调节pH的作用是______．
正确答案
解：（1）废液中含有Br-，要转化为Br2，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H2O2；在酸性条件下，H2O2与Br-反应生成溴单质和水，其离子方程式为：H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O，故答案为：H2O2；H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O；
（2）加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶；故答案为：D；
（3）操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶，用蒸发皿，故答案为：蒸发皿；
（4）用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca（OH）2、Mg（OH）2，除去Mg2+和大部分Ca2+，用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+，最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+，此处不能选用Na2CO3溶液，否则会引入新的Na+，K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2+；所以所需的试剂按滴加顺序依次为：
BaCl2、KOH、K2CO3；由于加入的KOH、K2CO3是过量的，所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-；
故答案为：BaCl2、KOH、K2CO3；除去过量的OH-、CO32-．
解析
解：（1）废液中含有Br-，要转化为Br2，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H2O2；在酸性条件下，H2O2与Br-反应生成溴单质和水，其离子方程式为：H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O，故答案为：H2O2；H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O；
（2）加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶；故答案为：D；
（3）操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶，用蒸发皿，故答案为：蒸发皿；
（4）用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca（OH）2、Mg（OH）2，除去Mg2+和大部分Ca2+，用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+，最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+，此处不能选用Na2CO3溶液，否则会引入新的Na+，K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2+；所以所需的试剂按滴加顺序依次为：
BaCl2、KOH、K2CO3；由于加入的KOH、K2CO3是过量的，所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-；
故答案为：BaCl2、KOH、K2CO3；除去过量的OH-、CO32-．
（1）为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为______
为了吸收该反应中产生的尾气，请选择下列中合适的装置______．
（2）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：第一组：空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在仪器X中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜．反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部沉淀（一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol•L-1，就认为沉淀完全．已知：Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38），然后过滤、浓缩、结晶．
请回答下列问题：
①方案1中的仪器X名称是______．
②方案2为了使铁离子全部沉淀，应调节pH至少为______．
③方案2中甲物质可选用的是______．
A．CaO B．NaOH C．CuCO3 D．Cu2（OH）2CO3 E．Fe2（SO4）3
④方案2中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因______
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol•L-1的稀硫酸中，控温在50℃加入18mL 10%的H2O2反应0.5h，升温到60℃，持续反应1h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4•5H2O 10.5g．
请回答下列问题：
⑤反应时温度控制在50～60℃不宜过高的原因是______．
⑥本实验CuSO4•5H2O的产率为______．
正确答案
解：（1）验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据离子反应实质，氢离子是硝酸和硫酸共同提供，氢离子分析可知最佳比为6：2，所以硫酸和硝酸物质的量之比最佳为3：2；吸收该反应中产生的尾气氮的氧化物需要通入氧气混合后通入氢氧化钠溶液被完全吸收；
A．一氧化氮不能被氢氧化钠吸收，故A错误；
B．空气和一氧化氮通入氢氧化钠溶液可以被吸收，故B正确；
C．空气未通入氢氧化钠溶液，一氧化氮不能在溶液中和氧气反应被氢氧化钠吸收，故C错误；
D．气体都未通入氢氧化钠溶液中，不能被吸收，故D错误；
故答案为：3：2；B；
（2）①固体在空气中灼烧需要高温应在坩埚内完成，则仪器X为坩埚，故答案为：坩埚；
②Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38 ，依据沉淀溶解平衡可知，c（Fe3+）×c3（OH-）=10-38，一般认为铁离子的浓度下降到10-5mol•L-1，c（OH-）=10-11mol/L，c（H+）=10-3mol/L，溶液的pH=3，
故答案为：3；
③除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化铜或碱式碳酸铜都能能和酸反应提高溶液PH，但不引进新的杂质，加入CaO、NaOH、Fe2（SO4）3会引入新的杂质离子，得不到纯净的硫酸铜晶体，
故答案为：CD；
④反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，亚铁离子酸性溶液中被空气中的氧气氧化为铁离子，铁离子溶解铜生成硫酸铁和硫酸铜，反应的两种方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O； 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，
故答案为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
⑤过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气，为了防止双氧水分解，反应时温度控制在50～60℃，故答案为：防止双氧水分解；
⑥设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4•5H2O
64g 250g
3.2g xg
则：x=12.5，
理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克，故产率为：
故答案为：84%．
解析
解：（1）验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据离子反应实质，氢离子是硝酸和硫酸共同提供，氢离子分析可知最佳比为6：2，所以硫酸和硝酸物质的量之比最佳为3：2；吸收该反应中产生的尾气氮的氧化物需要通入氧气混合后通入氢氧化钠溶液被完全吸收；
A．一氧化氮不能被氢氧化钠吸收，故A错误；
B．空气和一氧化氮通入氢氧化钠溶液可以被吸收，故B正确；
C．空气未通入氢氧化钠溶液，一氧化氮不能在溶液中和氧气反应被氢氧化钠吸收，故C错误；
D．气体都未通入氢氧化钠溶液中，不能被吸收，故D错误；
故答案为：3：2；B；
（2）①固体在空气中灼烧需要高温应在坩埚内完成，则仪器X为坩埚，故答案为：坩埚；
②Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38 ，依据沉淀溶解平衡可知，c（Fe3+）×c3（OH-）=10-38，一般认为铁离子的浓度下降到10-5mol•L-1，c（OH-）=10-11mol/L，c（H+）=10-3mol/L，溶液的pH=3，
故答案为：3；
③除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化铜或碱式碳酸铜都能能和酸反应提高溶液PH，但不引进新的杂质，加入CaO、NaOH、Fe2（SO4）3会引入新的杂质离子，得不到纯净的硫酸铜晶体，
故答案为：CD；
④反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，亚铁离子酸性溶液中被空气中的氧气氧化为铁离子，铁离子溶解铜生成硫酸铁和硫酸铜，反应的两种方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O； 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，
故答案为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
⑤过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气，为了防止双氧水分解，反应时温度控制在50～60℃，故答案为：防止双氧水分解；
⑥设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4•5H2O
64g 250g
3.2g xg
则：x=12.5，
理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克，故产率为：
故答案为：84%．
（2014•浙江模拟）如图是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：
已知：室温下饱和H2S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5．根据以上流程图，下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）与稀硫酸反应生成硫酸锡和硫酸亚铁，通过过滤滤去不溶的物质，通过调节溶液的PH并通入硫化氢使锡离子沉淀，过滤除去不溶性的硫化锡，得到硫酸亚铁溶液通过冷却结晶，得到纯净绿矾；
A、通入硫化氢至饱和，硫化氢是强还原剂，目的是沉淀锡离子，防止亚铁离子被氧化，所以通入硫化氢至饱和的目的是使Sn2+转化为SnS沉淀并防止Fe2+被氧化，故A正确；
B、根据SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，而PH=2在1.6和3.0之间，所以锡离子完全沉淀，亚铁离子不沉淀，故B正确；
C、稀硫酸是弱氧化剂，只能将铁氧化为亚铁，不可能生成铁离子，故C错误；
D、高锰酸钾是氧化剂，而亚铁离子是还原剂，两者发生氧化还原反应，根据电子得失守恒，锰由+7→+2，降低5，而铁元素由+2→+3，升高1，所以亚铁离子前面系数为5，再根据原子守恒和电荷守恒，方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，故D正确；
故选C．
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