(10分)某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量,设计了如下实验,请完成有关问题:
(1)称取样品a g,称量时应该使用的主要仪器的名称是
_______________________________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸,过滤。滤液中主要含有______________________________,滤渣中含有_______________________,溶解、过滤用到的玻璃仪器是__________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关的离子方程式是_______________________,____________________________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体,过滤。有关的离子方程式是______________。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次,烘干并灼烧至恒重,冷却后称重,其质量为b g。有关的化学方程式是____________________,原样品中铝的质量分数是_________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足,则实验结果偏___________(“高”“低”或“不影响”,下同);若步骤(5)中滤渣没有洗涤,则实验结果偏___________;若滤渣灼烧不充分,则实验结果偏___________。
【改编】亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
请回答下列问题:
(1)发生器中反应的化学方程式为 ;为了增加生产的安全性在发生器中还需要进行的操作为 。
(2)吸收塔产生的气体X为 (化学式)。
(3)吸收塔的温度不能超过20℃,原因是 。
(4)滤渣的成分为 (化学式)。
(5)从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体需要洗涤,为了减少溶解损失可以用 洗涤NaClO2•3H2O晶体。
[实验化学]工业上常用水杨酸与乙酸酐反应制取解热镇痛药阿司匹林(乙酰水杨酸)。
【反应原理】
【物质性质】
试剂 |
沸点(℃) |
溶解度 |
化学性质 |
水杨酸 |
211 |
微溶于冷水,易溶于热水 |
|
乙酸酐 |
139 |
在水中逐渐分解 |
|
乙酰水杨酸 |
|
微溶于水 |
与碳酸钠反应生成水溶性盐 |
【实验流程】
(1)物质制备:向125 mL的锥形瓶中依次加入4 g水杨酸、10 mL乙酸酐(密度为1.08g/mL)、0.5 mL浓硫酸,振荡锥形瓶至水杨酸全部溶解,在85℃~90℃条件下,用热水浴加热5~10 min。
①加入水杨酸、乙酸酐后,需缓慢滴加浓硫酸,否则产率会大大降低,其原因是 。
②控制反应温度85℃~90℃的原因 。
(2)产品结晶:取出锥形瓶,加入50 mL蒸馏水冷却。待晶体完全析出后用布氏漏斗抽滤,再洗涤晶体,抽干。简要叙述如何洗涤布氏漏斗中的晶体? 。
(3)产品提纯:将粗产品转移至150 mL烧杯中,向其中慢慢加入试剂X并不断搅拌至不再产生气泡为止。进一步提纯最终获得乙酰水杨酸3.6 g。
①试剂X为 。
②实验中乙酰水杨酸的产率为 (已知:水杨酸、乙酰水杨酸的相对分子质量分别为138和180)。
(4)纯度检验:取少许产品加入盛有5 mL水的试管中,加入1~2滴FeCl3溶液,溶液呈浅紫色,其可能的原因是 。
绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(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。
(1)通入硫化氢的作用是:
①除去溶液中的Sn2+离子
②除去溶液中的Fe3+,其反应的离子方程式为 ;操作II,在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。
(2)操作IV的顺序依次为: 、 、过滤、洗涤、干燥。
(3)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
② 。
(4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:
a.称取一定质量绿矾产品,配制成250.00mL溶液;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定时,左手把握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视 。
②判断此滴定实验达到终点的方法是 。
③若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有 。
【改编】实验室用氧化锌矿粉(主要含ZnO、FeCO3、CuO等)制备碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],并将其用于合成氨工艺脱硫研究。
(1)“酸浸”时保持H2SO4过量的目的是 。
(2)写出氧化时的离子方程式: ;
(3)流程中调节pH=5.4所加试剂X为 (填序号)。
A.NaOHB.ZnOC.ZnCO3
滤渣1的成分为 (写化学式)
(4)上述流程中的“滤液”可以用作化肥,该滤液的主要成分为 (填化学式)。
(5)合成氨原料气脱硫原理如图,碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为 。
某课外学习小组为探究硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)制备及影响因素,进行如下实验。
Ⅰ.制取硫酸亚铁溶液
称取一定量铁屑,放入烧瓶中,加入25 mL 3 mol·L-1硫酸,用酒精灯加热。
(1)加热一段时间后,发现烧瓶中溶液变黄并产生能使品红溶液褪色的气体。产生该现象的原因是 (用化学方程式表示)。
(2)制备过程中,铁需过量的原因是 。
Ⅱ.实验改进
该小组同学发现以上实验不完善,查阅资料后,对实验做如下
改进:①反应前通入氮气;
②水浴加热,控制温度50~60℃;
③实验中适当补充硫酸调节pH=2;
④增加尾气吸收装置。
改进装置如图(夹持和加热装置略去)。
(3)实验中采用水浴加热,除了便于控制温度外,还有的优点是 。
(4)调节pH=2目的是 。
(5)下列装置适合尾气吸收的是 (填序号)。
Ⅲ.晶体纯度测定
(6)烧瓶中的溶液经处理得硫酸亚铁晶体。准确称取晶体 0.5000g置于锥形瓶中,加入10mL3molL-1硫酸溶液和15mL新煮沸过的蒸馏水进行溶解,立即用0.02000mol·L-1高锰酸钾标准溶液滴定,消耗标准溶液体积的平均值为16.90 mL。(已知:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)
①高锰酸钾标准溶液应盛装在 滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
②获得硫酸亚铁晶体的纯度为 。