某化学兴趣小组需100 mL某物质的量浓度的FeSO4溶液作标准试剂,现有外观颜色发黄的硫酸亚铁晶体、浓硫酸、稀盐酸、KMnO4溶液、溴水、KSCN溶液、石蕊、酚酞及中学化学常用化学仪器,实验过程如下:
Ⅰ.配制FeSO4溶液
(1)下列关于FeSO4溶液配制操作步骤的合理顺序为________(填字母)。
A.在盛适量水的烧杯中滴加少量浓H2SO4后搅拌均匀并冷却到室温
B.称取一定质量的FeSO4晶体样品
C.将样品溶于已配制的稀H2SO4中,用玻璃棒搅拌至样品充分溶解
D.过滤后,将滤液转移到容量瓶中,加水稀释至指定刻度
E.往硫酸亚铁溶液中加入稍过量的铁粉,充分搅拌,静置一段时间至不再有气体冒出为止
(2)回答下列问题:
①将样品溶于稀H2SO4,而不直接溶于水的理由是__________________________。
②在配制硫酸亚铁溶液时,需加入铁粉的理由是__________________________。
Ⅱ.标定FeSO4溶液的浓度
(1)用移液管量取20.00 mL FeSO4溶液放入锥形瓶中,用0.10 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴至终点,耗去KMnO4溶液20.00 mL,若生成物中Mn元素全部呈+2价,滴定反应的离子方程式为______________,据此可测得FeSO4溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
(2)滴定时选用________(A.石蕊 B.酚酞 C.不用指示剂,填字母)为指示剂,滴定终点颜色变化是_________________________________。
【实验化学】硫酸锌是一种重要的工业原料。在实验室从粗锌(含有少量的铅)与稀硫酸反应后的废液中提取硫酸锌的主要操作步骤如下:
步骤1:将废液过滤,调节滤液的pH约为2,过滤,将滤液加热浓缩,制得较高温度下的饱和溶液,冷却结晶得到粗制晶体。
步骤2:①在烧杯中用蒸馏水溶解步骤1得到的晶体,滴加少量稀硫酸,水浴加热至晶体全部溶解。
②停止加热,让其自然冷却、结晶。
③抽滤,用少量无水乙醇洗涤晶体1~2次,得精制晶体。
(1)废液中含有的不溶性杂质是________。
(2)步骤1中调节滤液pH约为2,可加入的物质是________(填字母)。
a.NH3·H2Ob.ZnOc.ZnCO3d.NaOH
(3)步骤1中对滤液加热浓缩时,当________时,停止加热。
(4)步骤2中滴加少量稀硫酸的目的是____。
(5)抽滤装置如图所示,仪器B的名称是________。仪器C的作用是____________。
(6)用少量无水乙醇洗涤晶体的目的是________。
(15分)CaO2难溶于水,溶于酸生成过氧化氢,在医药上用作杀菌剂、防腐剂等。
Ⅰ.CaO2制备原理:Ca(OH)2(s)+H2O2(aq)=CaO2(s)+2H2O(l);ΔH<0
不同浓度的H2O2对反应生成CaO2产率的影响如下表:
H2O2/% |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
CaO2/% |
62.40 |
63.10 |
63.20 |
64.54 |
62.42 |
60.40 |
(1)分析题给信息,解释H2O2浓度大于20%后CaO2产率反而减小的原因:____。
Ⅱ.过氧化钙中常含有CaO杂质,实验室可按以下步骤测定CaO2含量。
步骤1:准确称取0.04~0.05 g过氧化钙样品,置于250 mL的锥形瓶中;
步骤2:分别加入30 mL蒸馏水和2 mL盐酸(3 mol·L-1),振荡使之溶解;
步骤3:向锥形瓶中加入5 mL KI溶液(100 g·L-1);
步骤4:用硫代硫酸钠标准溶液滴定,至溶液呈浅黄色,然后________,用硫代硫酸钠标准溶液继续滴定,________,记录数据;
步骤5:平行测定3次,计算试样中CaO2的质量分数。滴定时发生的反应为2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI。
(2)过氧化钙溶解时选用盐酸而不选用硫酸溶液的原因是____。
(3)加入KI溶液后发生反应的离子方程式为____。
(4)请补充完整实验步骤4中的内容:____________;____________。
Ⅲ.测定含有CaO杂质的CaO2含量的实验方法较多,某同学设计了仅用稀盐酸一种药品(仪器可任选)较为准确地测出CaO2含量的实验,请你帮该同学列出所需仪器清单(实验用品和用于固定的或连接的仪器可不写)。
(5)仪器:________________________。
(12分)锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:
(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是____。
(2)净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,写出该反应的离子方程式:____。
(3)90℃时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如右图所示。pH较小时,虽有利于Fe2+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为3~4时的原因是____________________________。
(4)滤渣3的主要成分为________(填化学式)。
(5)碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式:____;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,二是____________。
【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分。
B.[实验化学]卷心菜中含有丰富的维生素C,维生素C在酸性溶液中能被碘氧化。某实验小组通过如下实验对卷心菜中维生素C的含量进行测定。
第一步:配制维生素C标准溶液。将5片100 mg的维生素C药片碾碎、溶解,配成250 mL标准溶液。
第二步:制取卷心菜汁。取50 g新鲜的卷心菜,捣烂,加水充分搅拌,用下图所示装置抽滤制得卷心菜汁50 mL。
第三步:标准溶液中维生素C含量的测定。移取20.00 mL维生素C标准溶液于锥形瓶中,加入1 mL 0.1 mol·L-1盐酸酸化,加入2滴淀粉试液作指示剂,用0.010 mol·L-1碘水滴定到终点,记录消耗碘水的体积。重复上述操作两次,消耗碘水的平均体积为V1。
第四步:卷心菜汁中维生素C含量的测定。移取20 mL卷心菜汁于锥形瓶中,加入1 mL 0.1 mol·L-1盐酸酸化,加入2滴淀粉试液作指示剂,用0. 010 mol·L-1碘水滴定到终点,记录消耗碘水的体积。重复上述操作两次,消耗碘水的平均体积为V2。
(1)与过滤相比,抽滤的优点是 。抽滤所用的滤纸应略 (填“大于”或“小于”)布氏漏斗内径,将全部小孔盖住。
(2)移取20.00 mL待测液选用的仪器是 ,滴定终点溶液的颜色呈 色。
(3)上述滴定过程滴定速度要快,否则将会使测得的维生素C的含量偏低,其可能的原因是 。
(4)1kg卷心菜中所含维生素C相当于 片上述维生素药片。(用含V1、V2的代数式表示)
将某黄铜矿(主要成分为CuFeS2)和O2在一定温度范围内发生反应,反应所得固体混合物X中含有CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3及少量SiO2等,除杂后可制得纯净的胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。
(1)实验测得温度对反应所得固体混合物中水溶性铜(CuSO4)的含量的影响如图所示。生产过程中应将温度控制在左右,温度升高至一定程度后,水溶性铜含量下降的可能原因是。
(2)下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。实验中可选用的试剂和用品:稀硫酸、3 % H2O2溶液、CuO、玻璃棒、精密pH试纸。
①实验时需用约3 %的H2O2溶液100 mL,现用市售30%(密度近似为1g•cm—3)的H2O2来配制,其具体配制方法是。
②补充完整由反应所得固体混合物X制得纯净胆矾晶体的实验步骤:
第一步:将混合物加入过量稀硫酸,搅拌、充分反应,过滤。
第二步:。
第三步:,过滤。
第四步:、冷却结晶。
第五步:过滤、洗涤,低温干燥。
(3)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐,该过程反应的离子方程式为。