工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO2的催化氧化及其SO3的吸收。请回答下列几个有关硫酸工业中的几个问题。
(1)生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料,在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为:2FeSO4·7H2O Fe2O3 + SO2↑+ SO3↑+ 14H2O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验,并检验生成的硫酸和二氧化硫(加热装置已略去)。其中b为干燥的试管。下列关于该反应说法正确的是( )
A.若将反应后的三种气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4 |
B.b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H+和SO42— |
C.为检验反应的另一种生成物,试管c中应加入的试剂为NaOH溶液 |
D.b中所得到的硫酸的质量分数为29.5% |
(2)从沸腾炉中出来的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室,其主要目的是__________。
(3)接触室中热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的,如气、液热交换时通常使用的仪器是______________。
(4)接触室中主要反应是SO2的催化氧化,在生成硫酸的过程中,钒触媒(V2O5)所以能加快二氧化硫氧化的速度,除了具有吸附作用外,有人认为反应过程中还产生了一连串的中间体(如图)。c步的化学方程式可表示为_______________________。
(5) 工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。将尾气通入粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液中,经过一系列处理后得到一种相对分子质量为172的化工原料J。试写出J的化学式_________。
I.蒸馏是对混合物进行分离提纯的一种重要方法,其装置如图I。
(1)仪器a的名称是 。
(2)已知CCl4的沸点为76.7℃,甲苯的沸点为110.6℃。若要从它们的混合物中分离出CCl4,应将温度控制在 。
II.实验室需用230mL0.46 mol·L-1的稀硫酸,用质量分数为98%的浓硫酸(密度为1.84g·cm-3)来配制,则:
(1)需要量取该浓硫酸的体积为 mL;
(2)实验所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还有 ;
(3)配制过程中部分步骤和操作如图所示:将上述实验步骤A—F按实验过程先后次序排列 。操作ABE用到了一种共同仪器,该仪器上标有:①温度、②浓度、③规格、④压强、⑤刻度线这五项中的 。(填数字符号)
(4)该同学实际配制得到的浓度为0.45 mol·L-1,可能的原因是
A.量取浓H2SO4时仰视刻度 |
B.容量瓶洗净后未经干燥处理 |
C.没有将洗涤液转入容量瓶 |
D.定容时仰视刻度 |
某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤见下图。
请回答:
(1)步骤①和②的操作相同,其名称是________________。
(2)步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了防止__________________,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应__________________,用余热使水分蒸干。
(3)猜想和验证,补充完整相应的操作、现象和结论:
猜想 |
验证的操作 |
现象 |
结论 |
猜想Ⅰ:固体A中含有BaCO3 |
取少量固体A于试管中,先滴入 ,再滴入Na2SO4溶液 |
有气泡放出,无白色沉淀 |
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猜想Ⅱ:最后制得的NaCl晶体中还有Na2SO4 |
取少量NaCl晶体溶于试管中的蒸馏水, |
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猜想Ⅱ成立 |
实验室欲用NaOH固体配制1.0 mol/L的NaOH溶液240 mL;
(1)配制溶液时,一般可以分为以下几个步骤:
①称量 ②计算 ③溶解 ④摇匀 ⑤转移 ⑥洗涤 ⑦定容 ⑧冷却 ⑨摇动
其正确的操作顺序为_________。本实验必须用到的仪器有天平、药匙、玻璃棒、烧杯、________________。
(2)某同学欲称量NaOH的质量,他先用托盘天平称量烧杯的质量,天平平衡后的状态如下图所示。烧杯的实际质量为________g,要完成本实验该同学应称出________g NaOH。
(3)使用容量瓶前必须进行的一步操作是________。
(4)在配制过程中,其他操作都是正确的,下列操作会引起误差偏高的是________。
A.转移溶液时不慎有少量洒到容量瓶外面 |
B.定容时俯视刻度线 |
C.未冷却到室温就将溶液转移到容量瓶并定容 |
D.定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置后,液面低于刻度线,再加水至刻度线 |
下图是中学化学中常用于混合物的分离和提纯的装置,请根据装置回答问题:
(1)从氯化钠溶液中得到氯化钠固体,选择装置 (填代表装置图的字母,下同);除去自来水中的Cl﹣等杂质,选择装置 ;从碘水中分离出I2,选择装置 ,该分离方法的名称为 。
(2)装置A中①的名称是 ,冷却水的方向是______________,温度计水银球的位置是在 ;装置B在分液时装置中的液体不能顺利滴下,原因是______________________。
(3)从碘水中得到碘时,不能选用的试剂是____________
A.酒精 B.苯 C.四氯化碳
若选则试剂X(密度小于水的密度)从碘水中提取碘时,充分振荡、静置后,下层液体的颜色为 。
某小组同学为比较酸性条件下NO3-、SO42-、Fe3+的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检验)。
实验记录如下:
实验操作 |
实验现象 |
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I |
打开活塞c,将过量稀HNO3加入装置B中,关闭活塞c |
B中浅绿色溶液立即变为深棕色;一段时间后,溶液最终变为黄色。 |
II |
用注射器取出少量B装置中的溶液,加入KSCN溶液 |
溶液变为红色。 |
III |
打开活塞b,向A装置中加入足量硫酸,关闭活塞b |
A中产生气体;B中有气泡,液面上有少量红棕色气体生成。 |
IV |
一段时间后,用注射器取出少量B装置中的溶液,…… |
…… |
V |
打开活塞a,通入一段时间空气 |
———— |
请回答下列问题:
(1)保存Fe(NO3)2溶液时,常加入铁粉,目的是(用化学方程式表示)________。
(2)实验I中,发生反应的离子方程式是________。
(3)资料表明,Fe2+能与NO结合形成深棕色物质[Fe(NO)]2+: Fe2+ + NO[Fe(NO)]2+
用平衡移动原理解释实验I中溶液由深棕色变为黄色的原因是________________________。
(4)分析实验现象,同学们得出了结论。则:
① 实验IV的后续操作是________________,观察到的现象是________________。
② 由实验得出的结论是_______________________。
(5)实验反思
① 实验操作V的目的是_______________________________________。
② 实验操作III,开始时B中溶液的颜色并无明显变化,此时溶液中发生反应的离子方程式是________。
③ 有同学认为装置中的空气会干扰实验结论的得出,应在实验前通一段时间的氮气。你是否同意该看法,理由是________________________________________。