某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。
【探究目的】探究该焰火原料的组成
【资料检索】①Mg2+检验方法:取2滴待检液,加入2滴2mol·L-1NaOH溶液,再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料(对硝基苯偶氮苯二酚)。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色,表示待检液中含有Mg2+。Ag+、Cu2+、Fe3+、NH4+会妨碍Mg2+检出
②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,其他的常见不溶碱难溶于氯化铵
③很多合金是金属互化物,有确定的化学组成
【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类;②测定焰火原料的化学式
【实验探究】
(1)甲同学进行了初步试验,实验步骤和实验现象如下。请填写下表。
试验序号 |
实 验 步 骤 |
实 验 现 象 |
结 论 |
① |
取少量该焰火原料加入冷水 |
无明显现象 |
________________ |
② |
取少量该焰火原料加入稀盐酸 |
完全溶解,有大量气体 |
_________________ |
(2)乙同学取甲第②组实验的溶液,加入镁试剂(Ⅰ)染料,得出合金中不含镁。
乙的结论________________(选填“正确”或“错误”)。判断理由为
(3)丙同学设计实验方案,确定焰火原料中的金属种类,实验记录如下。
由丙的实验记录可知,该焰火原料是由_______和_________两种金属组成的合金;实验中滤液加入足量
氢氧化钠溶液后需煮沸,煮沸的理由是______________________________。
(4)丁同学利用丙同学的结论,设计如下图所示的实验步骤,确定合金组成。
问题讨论:
①能确定合金组成的数据组有______________(填写选项字母);
A.m、n B.m、y C.n、y
②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,试在下图中作出y随x变化的曲线;
③当y=8.5mol时,该合金是一种金属互化物,其化学式为________________
亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂。探究小组开展如下实验,回答下列问题:
实验Ⅰ:制取NaClO2晶体:按下图装置进行制取。
已知:NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O,高于38℃时析出NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)用50%双氧水配制30%的H2O2溶液,需要的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、烧杯外,还需要(填仪器名称);
(2)装置C的作用是;
(3)装置B内生成的ClO2气体与装置D中混合溶液反应生成NaClO2,生成NaClO2的反应方程式为。
(4)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是;
(5)反应后,经以下步骤可从装置D的溶液获得NaClO2晶体。请补充完整操作iii。
i.55℃蒸发结晶;
ii.趁热过滤;
iii.;
iv.低于60℃干燥,得到成品。
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定
(6)上述实验制得的NaClO2晶体中含少量Na2SO4。产生Na2SO4最可能的原因是;
a. B中有SO2气体产生,并有部分进入D装置内
b. B中浓硫酸挥发进入D中与NaOH中和
c. B中的硫酸钠进入到D装置内
NaClO2中含少量Na2SO4可用重结晶的方法提纯。下列有关物质的提纯方案不正确的是
被提纯的物质 [括号内物质是杂质] |
除杂试剂 |
除杂方法 |
|
a |
CO(g) [CO2(g)] |
NaOH溶液、 浓H2SO4 |
洗气 |
b |
NH4Cl(aq) [Fe3+(aq)] |
NaOH溶液 |
过滤 |
c |
Cl2(g) [HCl(g)] |
饱和食盐水、浓H2SO4 |
洗气 |
d |
Na2CO3(s) [NaHCO3(s)] |
— |
加热 |
(7)测定样品中NaClO2的纯度。测定时进行如下实验:
准确称一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生如下反应:ClO2-+ 4I-+4H+ =2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100mL待测溶液。
取25.00mL待测溶液,加入淀粉溶液做指示剂,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL(已知:I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-)。
①确认滴定终点的现象是;
②所称取的样品中NaClO2的物质的量为(用含c、V的代数式表示)。
(19分)实验室可用NaClO3制取ClO2气体,再由ClO2制得NaClO2,实验装置如图所示:回答下列问题:
(1)仪器a的名称为__________;B中H2O2发生___________反应(填“氧化”、“还原”或“非氧化还原”);装置C的作用是___________。
(2)该实验必须使NaClO3稍微过量,目的是_________________。
(3)为使ClO2气体能被均匀、充分吸收,操作时应注意_______________________。
(4)NaOH吸收ClO2尾气,生成物质的量之比为1:1的两种阴离子,一种为,则另一种为____________。
(5)证明NaClO2具有氧化性的方法是:将B中溶液加热除去H2O2,加入__________(填序号,下同)酸化,再加入____________检验。
①稀HNO3②稀H2SO4③K2SO3溶液
④BaCl2溶液 ⑤FeCl2溶液⑥KSCN溶液
(6)25℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO2溶液和CH3COONa溶液,两溶液中_____________
(填“>”“<”或“=”;已知HC1O2的电离常数为1.1×10-2mol·L-1,CH3COOH的电离常数为1.7×10-5mol·L-1)若要使两溶液的pH相等应___________(填序号)
a.向NaClO2溶液中加适量水
b.向NaClO2溶液中加适量NaOH固体
c.向CH3COONa溶液中加CH3COONa固体
d.向CH3COONa溶液中加适量的水
(16分)一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[A1Fe(OH)nC1(6-n)]m,应用非常的广泛。
(1)为测定PAFC中Al的含量,采用如图所示流程进行。
回答下列问题:
①步骤I中的试剂A是______________(填“氨水”或“氢氧化钠溶液”)。
②步骤III的离子方程式为__________________________________________。
③实验室进行“灼烧”时所需的陶瓷仪器有__________________________。
④溶液2中存在的电荷守恒式为_________________________________;向溶液2中滴加少量NaOH镕液,则______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)C和某一金属在高温下发生反应可用于焊接钢轨,其化学反应方程为______________;某同学在实验室中进行此反应,反应结束后将所得固体溶于足量的稀硫酸,滴加KSCN溶液无明显现象,由此该同学确定该固体混合物中无Fe2O3,他的判断是否正确?________(填“是”或“否”);其理由是____________(用离子方程式解释)。
氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中A1N的含量,某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
【方案l】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AIN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是 。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先 ,再加入实验药品。接下来的实验操作是 ,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是 。
(3)若去掉装置B,则导致测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见 。
【方案2】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为 。
(5)步骤③的操作是 。A1N的纯度是 (用m1、m2表示)。
废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧黄铜(Cu、Zn合金,含少量杂质Fe)制备胆矾晶体(CuSO4·5H2O)及副产物ZnO。制备流程图如下:
已知:Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似,pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[zn(OH)4]2-。下表列出了几种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1.0mol·L-1计算)。
请回答下列问题:
(1)加入ZnO调节pH=a的目的是 ,a的范围是 。
(2)由不溶物E生成溶液D的化学方程式为 。
(3)滤液A中加入H202反应的离子方程式为 。
(4)由溶液D制胆矾晶体包含的主要操作步骤是 。
(5)下列试剂可作为Y试剂的是 。
A.ZnO | B.NaOH | C.Na2CO3 | D.ZnSO4 |
若在滤液C中逐滴加入盐酸直到过量,则产生的现象是 。