草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。回答下列问题:
I.兴趣小组对草酸亚铁晶体的分解产物进行实验和探究。探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。
(1)提出假设
假设一:___________; 假设二:全部是FeO ; 假设三:FeO和Fe混合物。
(2)设计实验方案证明假设三。
实验步骤 |
现象与结论 |
步骤1:向试管中加入少量固体产物,再加入足量 ,充分震荡 |
若溶液颜色明显改编,且有 生成,则证明有铁单质存在 |
步骤2:将步骤1中得到的浊液过滤,并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色 |
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步骤3:去步骤2得到少量固体与试管中,滴加 |
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限选试剂:稀盐酸、新制的氯水、0.1mol.L-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。
Ⅱ.兴趣小组在文献中查阅到,FeC2O4·2H2O受热分解时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示,写出加热到400℃时,FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为:_______________
根据图象,如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热,最终残留黑色固体的质量大于0.4g。某同学由此得出结论:假设二不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:______________________。
某化学实验小组需用480 mL 0.5 mol/L的硫酸铜溶液,请回答下列问题:
(1)如果用胆矾(CuSO4·5H2O)来配制,需用胆矾的质量为________g。
(2)下面是配制硫酸铜溶液过程中的5个操作步骤:①向盛有胆矾的烧杯中加入20 mL蒸馏水使其溶解;②继续往容量瓶中加蒸馏水,至液面距刻度线1~2 cm处;③将烧杯中的溶液沿玻璃棒注入500 mL容量瓶中;④向烧杯中加入少量的蒸馏水,洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次后移入容量瓶中,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀;⑤改用胶头滴管加蒸馏水至刻度线,盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。正确的操作顺序为__________________(填序号)。
(3)上述操作中,①、③都用到玻璃棒,其作用分别为________、________。
(4)下列操作会导致所配硫酸铜溶液物质的量浓度偏低的是________(填序号,下同);对所配溶液物质的量浓度无影响的是________。
①在烧杯中搅拌溶液时,有少量液体溅出
②定容摇匀后,发现溶液液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度线
③容量瓶使用前未进行干燥
④所使用的容量瓶刚用某种浓度的硫酸铜溶液润洗过
⑤定容后,塞好瓶塞摇匀,装入用蒸馏水洗净的试剂瓶中
⑥没有洗涤溶解时所用的烧杯和玻璃棒
有一包白色固体,可能含有CaCO3、Na2SO4、KNO3、CuSO4、BaCl2五种物质中的一种或几种。现进行如下实验:
①取少量固体粉末,加入盛有足量水的烧杯中,充分搅拌静置后,底部白色沉淀,上层为无色溶液;
②继续往烧杯中加入足量稀硝酸,白色沉淀完全消失;并有气泡产生。
③取少量②中溶液滴加Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀硝酸,沉淀不溶解。
(1)根据以上实验现象可知,该白色固体中一定含有 ,(填化学式,下同)一定不含有 ,可能含有 。
(2)上述实验②过程中所发生反应的离子方程式为:__________________________。
CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,还原性Fe2+>Cl->Co2+;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴。
回答下列问题:
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式 ;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式 。
(3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为 、 。
(4)“操作1”中包含的基本实验操作,它们依次是 和过滤、减压烘干。
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是 ;其使用的最佳pH范围是 。.
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5
C.4.0~4.5 D.5.0~5.5
将绿矾(FeSO4•7H2O)隔绝空气条件下加强热分解,已知产物全部为氧化物,为探究绿矾分解的反应产物,某同学进行了以下实验:
【实验一】为探究固体产物中铁元素的价态,该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应的溶液,进行以下猜想和实验:
猜想 |
实验操作 |
预期现象 |
猜想一:铁元素只显 价 |
① 取溶液样品,滴入KSCN溶液; ②取溶液样品,滴入稀酸性KMnO4溶液 |
加入KSCN溶液无明显现象 稀酸性KMnO4溶液颜色 |
猜想二:铁元素只显 价 |
加入KSCN溶液呈 色; 稀酸性KMnO4溶液颜色无变化 |
|
猜想三:铁元素显+2,+3价 |
加入KSCN溶液呈血红色; 稀酸性KMnO4溶液颜色褪色 |
【实验二】为进一步探究该反应的产物,进行了如下图所示的实验:
(1)实验开始时,点燃C处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2,其目的是 。
(2)饱和NaHCO3的作用是 ,其水溶液呈碱性的原因(用离子方程式解释) 。
(3)该组同学称取了55.6克绿矾按如图装置进行试验,待绿矾分解完全后,E瓶中只出现白色沉淀且质量为23.3克;C中固体产物加入足量稀硫酸中,固体产物全部溶解,取溶液样品,加入KSCN,溶液呈血红色,取另一份溶液,加入酸性KMnO4,不褪色。根据这些实验现象和数据,可以得知绿矾分解的化学方程式为 。
(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是 。
乙酰苯胺是常用的医药中间体,可由苯胺与乙酸制备。反应的化学方程式如下:
有关化合物的物理性质见下表:
化合物 |
密度(g.cm-3) |
溶解性 |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
乙酸 |
1.05 |
易溶于水、乙醇 |
17 |
118 |
苯胺 |
1.02 |
微溶于水,易溶于乙醇 |
-6 |
184 |
乙酰苯胺 |
- |
微溶于冷水,可溶于热水,易溶于乙醇 |
114 |
304 |
合成:
方案甲:采用装置甲(分馏柱的作用类似于石油分馏中的分馏塔)。在圆底烧瓶中加入5.0 mL苯胺、7.4mL乙酸,加热至沸,控制温度计读数100 ~ 105℃, 保持液体平缓流出,反应40 min后停止加热。将圆底烧瓶中的液体趁热倒入盛有100 mL水的烧杯,冷却后有乙酰苯胺固体析出,过滤得粗产物。
方案乙:采用装置乙,加热回流,反应40 min后停止加热。其余与方案甲相同。
提纯:
甲乙两方案均采用重结晶方法。操作如下:
①加热溶解→②活性炭脱色→③趁热过滤→④冷却结晶→⑤过滤→⑥洗涤→⑦干燥
装置甲装置乙
请回答:
(1)仪器a的名称是 ,b处水流方向是 (填“进水”或“出水”)。
(2)合成步骤中,乙酰苯胺固体析出后,过滤分离出粗产物。留在滤液中的主要物质是 。
(3)提纯过程中的第③步,过滤要趁热的理由是 。
(4)提纯过程第⑥步洗涤,下列洗涤剂中最合适的是 。
A.蒸馏水 B.乙醇 C.5%Na2CO3溶液 D.饱和NaCl溶液
(5)从投料量分析,为提高乙酰苯胺产率,甲乙两种方案均采取的措施是 ;实验结果表明方案甲的产率较高,原因是 。