- 比色法
- 共1072题
某工厂废渣含MgCO3、SiO2、Fe2O3、FeCO3和CaCO3、Al2O3.科研小组拟对废渣进行综合利用制取Mg(OH)2、芒硝(Na2SO4•10H2O)和Al2(SO4)3,设计如下工艺:
下表为几种沉淀的相关数据.回答以下问题:
(1)操作1名称是______,该操作中所用到的玻璃仪器有______.
(2)你认为在除铁过程中选用下列物质中的______(填序号)作为试剂A是最合适的,
a.KMnO4 b.O2 c.H2O2 d.Cl2
并用离子方程式表示往滤液I中加入试剂A的目的______.现采用滴定的方法测定废渣中FeCO3的含量,取m克该工厂废渣加足量的H2SO4溶解后配成VmL溶液,从中取出10mL倒入锥形瓶中进行滴定,用一定浓度的试剂A进行滴定,则盛放试剂A的滴定管应选用______(填“酸式”或“碱式”),滴定终了时消耗浓度为c mol•L-1的试剂A共b mL,则该废渣中FeCO3的质量分数为______.
(3)滤液Ⅱ中加入试剂B目的是除Mg2+,根据溶度积可知pH=10.8时Mg2+已除尽,控制溶液pH=12.0的目的是______,当pH=12.0时溶液中c(Mg2+)=______.
(4)欲从滤液Ⅲ中分离出Al2(SO4)3溶液,依次加入的试剂可以是______.______.
正确答案
解:(1)根据题中流程可知,通过操作Ⅰ将不溶物和易溶物分离,通常使用过滤操作,过滤时需要使用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗,
故答案为:过滤;烧杯、玻璃棒、漏斗;
(2)根据表中溶度积可知,氢氧化亚铁完全沉淀时溶液的pH=9.6,与氢氧化镁完全沉淀的pH接近,不易直接除掉,需要用氧化剂氧化成铁离子,由于加入酸性高锰酸钾、氯水会引进杂质,氧气的氧化性较弱,氧化效果不好,所以最佳氧化剂为双氧水;
双氧水与亚铁离子反应的离子方程式为:2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;
滴定10mL样品的溶液时消耗的双氧水的物质的量为:cmol/L×b×10-3L=cb×10-3mol,根据反应2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O可知,亚铁离子的物质的量为:n(Fe2+)=n(FeCO3)=2n(H2O2)=2cb×10-3mol,则VmL样品溶液中含有FeCO3的物质的量为:2cb×10-3mol×=2cbV×10-4mol,所以该样品中含有FeCO3的质量分数为:
×100%=
%,
双氧水能够氧化碱式滴定管的橡胶管,所以应该用酸式滴定管盛放双氧水;
故答案为:c;2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;酸式;%;
(3)pH=10.8时Mg2+已除尽,控制溶液pH=12.0目的是使生成的Al(OH)3尽可能的溶解,便于获得较纯净的Mg(OH)2沉淀;
已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当控制溶液pH=12时,可确保Mg2+除尽,此时溶液中Mg2+的物质的量浓度为:c(OH-)=mol/L=10-2mol/L,Ksp(Mg(OH)2)=c(Mg2+)×c2(OH-)=5.6×10-12,c(Mg2+)=
=5.6×10-8mol•L-1,
故答案为:使生成的Al(OH)3尽可能的溶解,便于获得较纯净的Mg(OH)2沉淀;5.6×10-8mol•L-1;
(4)滤液Ⅲ中铝元素以偏铝酸根离子形式存在,可以通入过量二氧化碳气体转化成氢氧化铝沉淀,然后在加入稀硫酸将氢氧化铝转化成硫酸铝,所以需要的试剂分别为:CO2、稀硫酸,
故答案为:CO2;稀硫酸.
解析
解:(1)根据题中流程可知,通过操作Ⅰ将不溶物和易溶物分离,通常使用过滤操作,过滤时需要使用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗,
故答案为:过滤;烧杯、玻璃棒、漏斗;
(2)根据表中溶度积可知,氢氧化亚铁完全沉淀时溶液的pH=9.6,与氢氧化镁完全沉淀的pH接近,不易直接除掉,需要用氧化剂氧化成铁离子,由于加入酸性高锰酸钾、氯水会引进杂质,氧气的氧化性较弱,氧化效果不好,所以最佳氧化剂为双氧水;
双氧水与亚铁离子反应的离子方程式为:2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;
滴定10mL样品的溶液时消耗的双氧水的物质的量为:cmol/L×b×10-3L=cb×10-3mol,根据反应2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O可知,亚铁离子的物质的量为:n(Fe2+)=n(FeCO3)=2n(H2O2)=2cb×10-3mol,则VmL样品溶液中含有FeCO3的物质的量为:2cb×10-3mol×=2cbV×10-4mol,所以该样品中含有FeCO3的质量分数为:
×100%=
%,
双氧水能够氧化碱式滴定管的橡胶管,所以应该用酸式滴定管盛放双氧水;
故答案为:c;2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;酸式;%;
(3)pH=10.8时Mg2+已除尽,控制溶液pH=12.0目的是使生成的Al(OH)3尽可能的溶解,便于获得较纯净的Mg(OH)2沉淀;
已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当控制溶液pH=12时,可确保Mg2+除尽,此时溶液中Mg2+的物质的量浓度为:c(OH-)=mol/L=10-2mol/L,Ksp(Mg(OH)2)=c(Mg2+)×c2(OH-)=5.6×10-12,c(Mg2+)=
=5.6×10-8mol•L-1,
故答案为:使生成的Al(OH)3尽可能的溶解,便于获得较纯净的Mg(OH)2沉淀;5.6×10-8mol•L-1;
(4)滤液Ⅲ中铝元素以偏铝酸根离子形式存在,可以通入过量二氧化碳气体转化成氢氧化铝沉淀,然后在加入稀硫酸将氢氧化铝转化成硫酸铝,所以需要的试剂分别为:CO2、稀硫酸,
故答案为:CO2;稀硫酸.
某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO4溶液,设计了以下几种实验方案.完成下列填空:
(1)方案一:以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液.方案二:将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸.和方案一相比,方案二的优点是______;方案二的实验中,发现容器底部残留少量紫红色固体,再加入稀硫酸依然不溶解,该固体为______.
方案三的实验流程如图1所示:
(2)溶解过程中有气体放出,该气体是______.随着反应的进行,生成气体速度加快,推测可能的原因______.
(3)设计实验证明你的推测______.方案四的实验流程如图2所示:
(4)为了得到较纯净的硫酸铜溶液,硫酸和硝酸的物质的量之比应为______;
(5)对方案四进行补充完善,设计一个既能防止污染,又能实现物料循环的实验方案(用流程图表示).
正确答案
解:(1)第一个方案中放出的有毒气体二氧化硫会造成对空气的污染;第二个方案铜和氧气加热生成氧化铜,氧化铜和硫酸反应产生硫酸铜和水,因此反应过程中没有污染物,且原料的利用率高,方案二的实验中,发现容器底部残留少量紫红色固体,为铜,不溶于稀硫酸;
故答案为:不产生污染空气的SO2气体,制取等量的CuSO4溶液,消耗的硫酸量少;Cu;
(2)方案三的实验流程如图1中,双氧水反应氧化还原反应生成O2;随着反应的进行,生成气体速度加快,可能是反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用,
故答案为:O2、反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用;
(3)取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,如果产生气泡的速率加快,则证明Cu2+对H2O2分解有催化作用,否则,Cu2+对H2O2分解没有催化作用;
故答案为:取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,观察产生气泡的速率是否加快;
(4)根据离子方程式,3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,反应消耗2mol硝酸,生成3mol硫酸铜,故为了得到较纯净的硫酸铜溶液,硫酸和硝酸的物质的量之比应为3:2,故答案为:3:2;
(5)设计实验方案时,为防止NO污染空气,应通入空气氧化NO为NO2,用水吸收后,生成HNO3再循环利用,
,故答案为:
.
解析
解:(1)第一个方案中放出的有毒气体二氧化硫会造成对空气的污染;第二个方案铜和氧气加热生成氧化铜,氧化铜和硫酸反应产生硫酸铜和水,因此反应过程中没有污染物,且原料的利用率高,方案二的实验中,发现容器底部残留少量紫红色固体,为铜,不溶于稀硫酸;
故答案为:不产生污染空气的SO2气体,制取等量的CuSO4溶液,消耗的硫酸量少;Cu;
(2)方案三的实验流程如图1中,双氧水反应氧化还原反应生成O2;随着反应的进行,生成气体速度加快,可能是反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用,
故答案为:O2、反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用;
(3)取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,如果产生气泡的速率加快,则证明Cu2+对H2O2分解有催化作用,否则,Cu2+对H2O2分解没有催化作用;
故答案为:取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,观察产生气泡的速率是否加快;
(4)根据离子方程式,3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,反应消耗2mol硝酸,生成3mol硫酸铜,故为了得到较纯净的硫酸铜溶液,硫酸和硝酸的物质的量之比应为3:2,故答案为:3:2;
(5)设计实验方案时,为防止NO污染空气,应通入空气氧化NO为NO2,用水吸收后,生成HNO3再循环利用,
,故答案为:
.
苯甲醇和苯甲酸可由苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备,其实验流程如下:
已知:①主要反应如下(图1):
②副反应:C6H5CHO+NaHSO3→C6H5CH(OH)SO3Na
③其他信息:苯甲酸(M=122)熔点122.1℃,在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃);乙醚沸点34.6℃,密度0.7138;苯甲醇的沸点205,7℃;石蜡油沸点高于250℃.
(1)除去乙醚的操作是______;操作③的名称是______.
(2)用乙醚作萃取剂的原因______.
(3)操作①后得到的乙醚层需依次用饱和NaHSO3溶液、饱和Na2CO3溶液、水进行洗涤.用饱和NaHSO3溶液洗涤的目的是______,而用饱和Na2CO3溶液洗涤是为了去除醚层中极少量的______,请用离子方程式说明产生该物质的原因______.
(4)操作②获得产品X的加热方式是______,该步操作所用冷凝管应是______.
(5)称取2.000g产品Y于250mL锥形瓶中,加入适量的蒸馏水,再用1.000mol•L-1 NaOH溶液滴定,加入几滴______作指示剂(填“甲基橙”、“石蕊试液”或“酚酞”),滴定至终点消耗16.00mL NaOH溶液,则产品中Y的质量分数为______.
正确答案
解:由流程可知,苯甲醛与NaOH反应生成苯甲醇、苯甲酸钠,然后加水、乙醚萃取苯甲醇,则乙醚溶液中含苯甲醇,操作②为蒸馏,得到产品X为苯甲醇;水溶液中含苯甲酸钠,加50%盐酸发生强酸制取弱酸的反应,生成苯甲酸,苯甲酸的溶解度小,则操作③为抽滤或过滤,则产品Y为苯甲酸.
(1)乙醚溶液中含苯甲醇,根据乙醚、苯甲醇的沸点的不同来实现除去乙醚的方法是蒸馏,苯甲酸的溶解度小,分离固液用过滤,也可用减压过滤,减压过滤也称抽滤,
则操作③为抽滤或过滤,
故答案为:蒸馏;抽滤或过滤;
(2)苯甲醇、乙醚为有机物,苯甲醇易溶于乙醚,苯甲酸钠为有机盐不溶于乙醚,乙醚不溶于水,所以选择乙醚作萃取剂,萃取苯甲醇,且易与水分层,
故答案为:苯甲醇易溶于乙醚而苯甲酸钠不溶于乙醚,且乙醚与水不互溶;
(3)醛类可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,实验步骤中的,饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤目的是洗去为反应的苯甲醛;碳酸钠溶液呈碱性,能和酸反应生成二氧化碳,碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸,苯甲酸是苯甲酸钠水解生成的,反应的离子方程式为:
;
故答案为:除去未反应完的苯甲醛;苯甲酸;;
(4)产品X为苯甲醇,蒸馏得产品X加热方式应控制苯甲醇的沸点馏出X;石蜡油沸点高于250℃,在石蜡油油浴加热能达到蒸馏苯甲醇馏出;升温至140℃时应对水冷凝管冷凝方法调整为空气冷凝管,常温下苯甲醇为液体;
故答案为:石蜡油油浴加热;空气冷凝管;
(5)氢氧化钠和弱酸苯甲酸反应恰好反应生成的盐是强碱弱酸盐,盐水解显碱性,应选择碱性条件下变色的指示剂,不能选择甲基橙、石蕊,应选择酚酞指示剂,n(NaOH)=1.000mol/L×16×10-3L=1.6×10-2mol,则试样中苯甲酸的物质的量为1.6×10-2mol,质量为1.6×10-2mol×122g/mol=1.952g,试样中苯甲酸的含量为×100%=97.6%,
故答案为:酚酞;97.6%.
解析
解:由流程可知,苯甲醛与NaOH反应生成苯甲醇、苯甲酸钠,然后加水、乙醚萃取苯甲醇,则乙醚溶液中含苯甲醇,操作②为蒸馏,得到产品X为苯甲醇;水溶液中含苯甲酸钠,加50%盐酸发生强酸制取弱酸的反应,生成苯甲酸,苯甲酸的溶解度小,则操作③为抽滤或过滤,则产品Y为苯甲酸.
(1)乙醚溶液中含苯甲醇,根据乙醚、苯甲醇的沸点的不同来实现除去乙醚的方法是蒸馏,苯甲酸的溶解度小,分离固液用过滤,也可用减压过滤,减压过滤也称抽滤,
则操作③为抽滤或过滤,
故答案为:蒸馏;抽滤或过滤;
(2)苯甲醇、乙醚为有机物,苯甲醇易溶于乙醚,苯甲酸钠为有机盐不溶于乙醚,乙醚不溶于水,所以选择乙醚作萃取剂,萃取苯甲醇,且易与水分层,
故答案为:苯甲醇易溶于乙醚而苯甲酸钠不溶于乙醚,且乙醚与水不互溶;
(3)醛类可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,实验步骤中的,饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤目的是洗去为反应的苯甲醛;碳酸钠溶液呈碱性,能和酸反应生成二氧化碳,碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸,苯甲酸是苯甲酸钠水解生成的,反应的离子方程式为:
;
故答案为:除去未反应完的苯甲醛;苯甲酸;;
(4)产品X为苯甲醇,蒸馏得产品X加热方式应控制苯甲醇的沸点馏出X;石蜡油沸点高于250℃,在石蜡油油浴加热能达到蒸馏苯甲醇馏出;升温至140℃时应对水冷凝管冷凝方法调整为空气冷凝管,常温下苯甲醇为液体;
故答案为:石蜡油油浴加热;空气冷凝管;
(5)氢氧化钠和弱酸苯甲酸反应恰好反应生成的盐是强碱弱酸盐,盐水解显碱性,应选择碱性条件下变色的指示剂,不能选择甲基橙、石蕊,应选择酚酞指示剂,n(NaOH)=1.000mol/L×16×10-3L=1.6×10-2mol,则试样中苯甲酸的物质的量为1.6×10-2mol,质量为1.6×10-2mol×122g/mol=1.952g,试样中苯甲酸的含量为×100%=97.6%,
故答案为:酚酞;97.6%.
已二酸是一种重要的化工中间体,可通过氧化环已醇得到.反应原理为图甲:
实验步骤:
步骤1.在图乙①所示装置的三颈瓶中加入6g KMnO4和50mL 0.3mol/L NaOH溶液,搅拌加热使之溶解.
步骤2.在继续搅拌下用滴管滴加21mL环已醇,控制滴加速度,维持反应温度43~47℃.滴加完毕后,在沸水浴中将混合物加热几分钟.
步骤3.用图乙②所示装置趁热抽滤,二氧化锰滤渣用水洗2~3次.
步骤4.滤液用小火加热蒸发浓缩至原来体积的一半,冷却后再用浓盐酸酸化至pH为2~4,冷却析出粗产品.
步骤5.将粗产品用水进行重结晶提纯,然后在烘箱中烘干.
(1)写出实验仪器名称:a______; b______.
(2)步骤2在沸水浴中将混合物加热几分钟的目的是:______.
(3)步骤3趁热抽滤的目的是:______;如何证明步骤3滤渣已洗涤干净:______.
(4)步骤4用盐酸酸化的目的是:______.
(5)确定最后产品成分为已二酸,还需做的实验或仪器分析有______.
正确答案
解:(1)根据装置图可知a为球形冷凝管,b为布氏漏斗,故答案为:球形冷凝管;布氏漏斗;
(2)反应进行的过程中,利用沸水浴中将混合物加热几分钟,可使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒方便分离,故答案为:使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒;
(3)在步骤3中通过趁热抽滤能减少已二酸盐的析出;取步骤3中的最后一次洗涤滤液,滴入酚酞,溶液不变红(无NaOH)说明已洗涤干净;故答案为:减少已二酸盐的析出;取最后一次洗涤滤液,滴入酚酞,溶液不变红说明已洗涤干净;
(4)利用强酸制弱酸的原理,在步骤4用盐酸酸化可以将已二酸盐转化为已二酸,得到产品,故答案为:将已二酸盐转变为已二酸;
(5)根据已二酸的结构特点用红外光谱来鉴别,也可以根据已二酸的物理性质,通过测产品的熔点来鉴别,故答案为:测定产品的熔点和红外光谱等.
解析
解:(1)根据装置图可知a为球形冷凝管,b为布氏漏斗,故答案为:球形冷凝管;布氏漏斗;
(2)反应进行的过程中,利用沸水浴中将混合物加热几分钟,可使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒方便分离,故答案为:使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒;
(3)在步骤3中通过趁热抽滤能减少已二酸盐的析出;取步骤3中的最后一次洗涤滤液,滴入酚酞,溶液不变红(无NaOH)说明已洗涤干净;故答案为:减少已二酸盐的析出;取最后一次洗涤滤液,滴入酚酞,溶液不变红说明已洗涤干净;
(4)利用强酸制弱酸的原理,在步骤4用盐酸酸化可以将已二酸盐转化为已二酸,得到产品,故答案为:将已二酸盐转变为已二酸;
(5)根据已二酸的结构特点用红外光谱来鉴别,也可以根据已二酸的物理性质,通过测产品的熔点来鉴别,故答案为:测定产品的熔点和红外光谱等.
如图是实验室制备四氯化硅的装置示意图.已知:四氯化硅遇水极易反应.
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式______.
(2)装置A中g管的作用是______.
(3)干燥管F中碱石灰的作用是______.
(4)该组实验装置中存在的缺陷是______.
正确答案
解:由制备四氯化硅的实验流程可知,A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气,B中饱和实验水除去HCl,C装置中浓硫酸干燥氯气,D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅,由信息可知,四氯化硅的沸点低,则E装置冷却可收集四氯化硅,F可防止空气中的水进入,最后要考虑处理含氯气的尾气,防止污染环境.
(1)装置A是氯气发生装置,是利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制取氯气,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)浓盐酸有挥发性,故分液漏斗要加盖,加盖后如没有g管,则盐酸就不易流下去,g管的作用是平衡压强,使液体顺利流出并防止漏气,故答案为:使液体顺利流出并防止漏气;
(3)四氯化碳遇水极易水解,则干燥管F的作用为防止空气中的水蒸气进入h,故答案为:防止空气中的水蒸气进入h;
(4)反应过程中氯气过量,过量的氯气如不处理会造成环境污染,而装置中无尾气处理过程,这是本实验装置的缺陷,故答案为:缺少吸收多余氯气的装置,导致污染环境.
解析
解:由制备四氯化硅的实验流程可知,A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气,B中饱和实验水除去HCl,C装置中浓硫酸干燥氯气,D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅,由信息可知,四氯化硅的沸点低,则E装置冷却可收集四氯化硅,F可防止空气中的水进入,最后要考虑处理含氯气的尾气,防止污染环境.
(1)装置A是氯气发生装置,是利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制取氯气,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)浓盐酸有挥发性,故分液漏斗要加盖,加盖后如没有g管,则盐酸就不易流下去,g管的作用是平衡压强,使液体顺利流出并防止漏气,故答案为:使液体顺利流出并防止漏气;
(3)四氯化碳遇水极易水解,则干燥管F的作用为防止空气中的水蒸气进入h,故答案为:防止空气中的水蒸气进入h;
(4)反应过程中氯气过量,过量的氯气如不处理会造成环境污染,而装置中无尾气处理过程,这是本实验装置的缺陷,故答案为:缺少吸收多余氯气的装置,导致污染环境.
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