某化学兴趣小组为了测定某铁碳合金中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了下图所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略),请据此项回答相应问题。
Ⅰ探究浓硫酸的某些性质
(1)按图示连接装置,检查装置的气密性,称量E的质量。
(2)将a g铁碳合金样品放入A中,再加入适量的浓硫酸。仪器A的名称为____________,
未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象,其原因是:____ ___。
(3)点燃酒精灯一段时间后,A、B中可观察到明显现象。
A中开始发生反应的化学方程式为:2Fe +6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ +6H2O
和______________________________________ (写化学方程式)。
B中的现象是_________,由此可得到浓硫酸具有_______性,C装置的作用 。
(4)随着反应的进行,A中还可能发生某些离子反应。写出相应的离子方程式__ __。
(5)反应一段时间后,从A中逸出气体的速率仍然较快,除因温度较高,反应放热外,还可能的原因是_____________________________________。
Ⅱ测定铁的质量分数
(6)待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重。E增重b g。
铁碳合金中铁的质量分数为_____________________(写表达式),为使实验数据更为精确,可在装有碱石灰的干燥管后加入________________________________。
工业上利用软锰矿(主要成分为MnO2,同时含少量铁、铝等的化合物)制备硫酸锰的常见流程如下:
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
pH |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
(1)一氧化锰用硫酸酸浸时发生的主要反应的离子方程式为_________________。酸浸后加入MnO2将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其目的是___________。
(2)滤渣A的成分除MnO2外,还有_______________。
(3)MnO2是制造碱性锌锰电池的基本原料,放电时负极的电极反应式为________。工业上以石墨为电极电解酸化的MnSO4溶液生产MnO2,阳极的电极反应式为_________,当阴极产生4.48L(标况)气体时,MnO2的理论产量为______g。
(4)锰的三种难溶化合物的溶度积:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,则上述三种难溶物的饱和溶液中,Mn2+浓度由大到小的顺序是_______>_______>_______(填写化学式)。
【化学与技术】将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO4·2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
(1)本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外,还需要______________等原料。
(2)石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式为_____________。
(3)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还含有 (填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料。
(4)检验过滤Ⅰ所得滤液中含有CO32-的方法是_____________________________。
(5)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是_______。
a.熔点较低(29℃熔化) b.能导电
c.能制冷d.无毒
(6)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是 。
硫酸亚锡(SnSO4)、四氯化锡(SnCl4)常用于印染和电镀工业。
(1)某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
已知:酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化;SnCl2极易水解。
①SnCl2酸溶后加入Sn粉的作用是 。
②步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器除烧杯外还有 ;步骤Ⅳ中需要洗涤固体SnO中含有的杂质,检验SnO中的Cl-是否洗涤干净的操作为 。
③步骤Ⅴ涉及到的操作有:a.过滤 b.洗涤 c.蒸发浓缩 d.冷却结晶 e.低温干燥,则其正确的操作顺序为 。
(2)实验室拟用以下装置,用熔融的金属锡与干燥纯净的氯气制取无水SnCl4(SnCl4熔点-33℃,沸点114.1℃,遇潮湿空气极易水解),此反应过程放出大量的热。
①装置C中应加入试剂为___________;仪器E的名称为____________________。
②反应开始生成SnCl4时,可以先熄灭_____(填字母序号)处的酒精灯,理由是________。
③该实验装置设计尚存在缺陷,改进的方法是(包括仪器、试剂及连接位置等)______________。
【改编】亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。工业设计生产NaClO2的主要流程如下:
(1)气体b的化学式是 ,若装置III中生成49gA,则生成A的电极反应共 (填“失去”或“得到”)电子物质的量为 。
(2)I中反应的离子方程式是 。
(3)通电电解前,检验III中阴离子的方法和步骤是 。
(4)为防止II中制备的NaClO2被还原成NaCl,应选合适的还原剂,除双氧水外,
还可以选择的还原剂是 (填字母编号)。
a.Na2O2 b.FeCl2 c.Na2S
(5)常温时,HClO2的电离平衡常数Ka=1.0710-2mol·L-1,II中反应所得NaClO2溶液(含少量NaOH)的pH=13,则溶液中
= 。
(6)气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池,用该电池电解200 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有 、 。
(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是 (填下列各项中序号)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是 (填下列各项中序号)。
a.FeCl3固体 b.CuCl2固体 c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为:
第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为 。
②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是 ,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是 (填下列各项中序号)。
A、一阶段 b、二阶段c、三阶段d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行的一项操作是 。
b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为 溶液。
c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g,在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g,则原矿样中CuS的质量分数为 。