(14分)为研究盛装浓硫酸的铁质材料(碳素钢)与浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
[实验]取一铁钉放入一定体积浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为x中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应选用 (选填序号)
KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液 c.浓氨水 d.酸性:KMn04溶液
②为分析气体成分,乙同学取448mL(标准状况)气体Y通人足量溴水中,发生的反应式 为:Br2+SO2+2H20====2HBr+H2S04,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥 固体2.33 g
[提出猜想]
分析上述实验中SO2的体积分数的结果,同学们认为Y中还可能含有其它气体并作如下
猜测:
猜想一:Y气体中可能含有H2;
猜想二:
猜想三:
[设计实验,验证猜想]
为验证以上猜想,同学们准备用下列装置设计探究实验(装置可重复使用,夹持仪器省
略)。
(1)实验装置连接次序为A→ → →F → →F
(2)装置B中试剂作用是 。
(3)猜想一的理由是 (用化学方程式表示)。
(4)如果猜想一成立,预计实验现象应该是 。
磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。
部分物质的相关性质如下:
熔点/℃ |
沸点/℃ |
备注 |
|
白磷 |
44 |
280.5 |
|
PH3 |
-133.8 |
-87.8 |
难溶于水,具有还原性 |
SiF4 |
-90 |
-86 |
易水解 |
回答下列问题:
(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的 %。
(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为:。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石,最多可制得85℅的商品磷酸 吨。
(3)如图(b)所示,热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是: (填化学式) ,冷凝塔1的主要沉积物是: 冷凝塔2的主要沉积物是:
(4)尾气中主要含有 ,还含有少量PH3、H2S和HF等,将尾气先通入纯碱溶液,可除去 ;再通入次氯酸钠溶液,可除去 (均填化学式)
(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是: 。
某学习小组利用下列装置进行 CO2与饱和 Na2CO3溶液反应制备 NaHCO3。
(1)选取必要的实验装置,正确的连接顺序为 (填序号)。
(2)为确定制得的固体样品是纯净的 NaHCO3,小组同学提出下列实验方案:
甲方案:将样品溶液与饱和澄清石灰水反应,观察现象。
乙方案:将样品溶液与 BaCl2溶液反应,观察现象。
丙方案:测定 pH 法。
丁方案:热重分析法。
①判定甲方案 (填“可行”或“不可行”)。
②为判定乙方案的可行性,某同学用 NaHCO3分析纯配制的溶液,与 BaCl2溶液等体积混合进行实验,结果如下。
(i)此实验已可说明乙方案是不可行的。请结合以下数据,并通过计算说明产生浑浊的原因。答:__________________________________________________________。
[已知:0.1mol·L-1NaHCO3溶液电离出的 c(CO32-) 为0.0011mol·L-1,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]
(ii)产生浑浊的离子方程式_______________________________________。
③使用 pH 计测定的丙方案是______________________________________________。
④进行丁方案实验,得到不同升温速率下的热重曲线如下图。
(i)样品的纯度为_________________。
(ii)升温速率对实验结果______________(填“有较大”、“有较小”或“没有”)影响。
(Ⅰ)(1)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.实验室用如图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式____________________________________________.
②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________.
③若右图装置中的电源为甲醇-空气-KOH 溶液的燃料电池,则电池负极的电极反应式:__________________________________________,净化含1mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH______mol.
(Ⅱ)化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3-的原理如下图所示。
(1)电源正极为 (填A或B),阴极反应式为 。
(2)电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为 g。
如图1是盛硫酸的试剂瓶上的标签的部分内容,现实验需要0.5 mol•L-1H2SO4溶液480mL,若由你来配制所需溶液,请根据实验室已有的仪器和药品情况回答下列问题:
(1)容量瓶应如何检漏____________________________________;
(2)实验中除量筒、烧杯外还需要的其他仪器________________;
(3)计算所需浓硫酸的体积约为______mL;若将该硫酸与等体积的水混合,所得溶液中溶质的质量分数__________49%(填“<”、“=”或“>”)。
(4)下列操作会引起所配溶液浓度偏大的是_______(填字母)。
A.用量筒量取浓硫酸时,仰视量筒的刻度
B.向容量瓶中转移时,溶液未冷却
C.定容时仰视刻度线
D.定容后倒置摇匀后再正立时,发现液面低于刻度线
(5)温度计、量筒、滴定管的一部分如图2所示,下述读数(虚线所指刻度)及说法正确的是_____(填字母).A.①是量筒,读数为2.5mLB.②是量筒,读数为2.5mLC.③是滴定管,读数为2.5mLD.①是温度计,读数为2.5℃
铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中,工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如图1.
(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性.
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为______________________(注明试剂、现象);
②由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、___________、_________、洗涤;
(2)新型铝空气电池具有比能量大、质量轻、无毒和危险性等优点.Al电极易被NaOH溶液腐蚀,这是该电池目前未能推广使用的原因之一,电极被腐蚀的离子方程式为
(3)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命.图3为铝材表面处理的一种方法
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,原理是___________________________(用离子方程式表示).为将碱洗槽液中铝元素以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的___________
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,则阳极电极反应为______________;取少量废电解液,加入NaHCO3,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是______________.(用离子方程式表示)。