铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用.
(一)用铁屑与硫酸反应制备FeSO4
已知4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O。FeSO4在水中的溶解度见图。
(1)首先,将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。此步骤中,分离出液体的方法通常不用过滤,使用的操作是____________(填写操作名称)。
(2)向处理过的铁屑中加入适量的硫酸,在一定温度下使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得FeSO4溶液。此处:硫酸浓度应选择
A.浓硫酸 | B.10moL/L硫酸 | C.3moL/L硫酸 | D.任意浓度硫酸; |
温度宜控制在______;加热的同时需适当补充水,原因是 。反应中应保持n(Fe)/n(H2SO4) 1(填“<”、“>”或“=”)。
(3)亚铁盐在空气中易被氧化,但形成复盐可稳定存在。如“摩尔盐”,即硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O],就是在FeSO4溶液中加入少量稀H2SO4溶液,再加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得。过程中稀硫酸的作用是 。
(二)用含有少量Al的废铁屑制备Fe2(SO4)3其操作流程及有关资料如下:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
(4)加NaHCO3时,混合液pH值应控制在_______________________。
(5)反应Ⅱ中反应的离子方程式是:___________________。
(6)实际生产中,将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X,混合后重新通入反应Ⅱ中,该设计的目的是________,气体X与NO配比的比例是_____________。
分某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究,测定其中镁的质量分数,他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案:
方案一:铝镁合金测定生成气体的体积
方案二:铝镁合金测定生成气体的体积
方案三:铝镁合金溶液
称量灼烧产物的质量。
(1)写出方案一中发生反应的离子方程式 。
(2)实验小组根据方案=设计了两个实验装置,如下圈(图中的铁架台已省略)。
你认为选择 (选填甲或乙)装置进行实验更合理,误差更小。
(3)用方案三进行实验时,除了称量灼烧产物质量外,还需称量的是 。
(4)拓展研究:在向铝镁合金溶于盐酸后的溶液中加入过量溶液时,生成沉淀的质量与加入
溶液体积的关系可用数轴关系表示:
请你判断,根据上图数轴申的数据能否求出合金中镁的质量分数?_______(选填“能”或“不能”)
下列①②两题选一题作答。
①若不能求出合金中镁的质量分数,请说明理由 。
②若能求出合金中镁的质量分数,则镁的质量分数为 。
Ⅰ、甲醛是深受关注的有机化合物。甲醛含量的测定有多种方法,例如:在调至中性的亚硫酸钠溶液中加入甲醛水溶液,经充分反应后,产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,然后用已知浓度的硫酸滴定氢氧化钠。
(1)将4.00 mL甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,用浓度为1.100 mol ·L―1的硫酸滴定,至终点时耗用硫酸20.00 mL。甲醛水溶液的浓度为 mol ·L―1。上述滴定中,若滴定管规格为50mL,甲醛水溶液取样不能超过 mL。
(2)甲醛可和新制氢氧化铜的反应发生反应的化学方程式通常表示如下:HCHO + 2Cu(OH)2HCOOH + Cu2O↓ + 2H2O在该反应中体现了甲醛的 (填“氧化性”、“还原性”)每1mol甲醛参加反应转移的电子数为 个。甲醛中的碳的杂化方式为 。(填sp、sp2、sp3)
Ⅱ、硝酸在工业及科研上常用于物质的制备。
实验室常用稀硝酸与铜反应制取干燥且较纯的一氧化氮,现设计如下实验。按下图连接好装置并检查气密性,在A中加入0.5g碳酸钙粉末,再加入20.0 mL 5.0 mol ·L―1的稀硝酸,片刻后塞上胶塞,将铜丝插入稀硝酸中。
① 从右图中选择合适的装置接入上图虚线框中,则a接 、 接b(填连接的字母)。
② 当观察到 现象时,表明NO已收集满,立即将铜丝抽离液面。
铁触媒(铁的某氧化物)是工业合成氨的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。
方案一:用下列流程测定铁触媒的含铁量,确定其组成。
(1)步骤④后面需用 (填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。
(2)因为通入Cl2不足量,“溶液B”中还含有 会影响测定结果。
(3)因为通入Cl2过量且加热煮沸不充分,“溶液B”中可能含有Cl2。请设计实验方案检验Cl2,完成下列实验报告。限选试剂:0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL·L-1KSCN溶液
实验操作 |
实验现象与结论 |
方案二:用下列实验方法测定铁触媒的含铁量,确定其组成。
(4)“干燥管C”的作用是 。
(5)称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后,测得“干燥管B”增重11.0g,则该铁触媒的化学式可表示为 。(相对原子质量:C-12 O-16Fe-56)
三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]×3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1 盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 ,现象是 。
(2)固体产物中铁元素存在形式的探究。
① 提出合理假设
假设1:全部是铁单质;
假设2: ;
假设3: 。
② 设计实验方案证明你的假设
③ 实验过程
根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1: |
部分固体不溶解 |
步骤2: |
|
步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN。 |
三乙酸甘油酯是一种优良的溶剂、定香剂和增塑剂。实验室制备三乙酸甘油酯的反应原理、实验装置及相关数据如下:
![]() |
物质 |
相对 分子质量 |
密度/g·cm-3 |
沸点/℃ |
水中 溶解性 |
甘油 |
92 |
1.2636 |
290 (分解) |
溶 |
|
乙酸 |
60 |
1.0492 |
118 |
溶 |
|
三乙酸甘油酯 |
218 |
1.1596 |
258 |
不溶 |
实验步骤:
步骤1.在500mL反应器中加入200g冰醋酸,92g甘油和100mL苯,开动搅拌器,慢慢从插温度计口加入3mL浓硫酸后,缓缓加热并回流1h,停止加热。
步骤2.用5%碳酸钠溶液洗涤,再用水洗涤,最后加入无水氯化钙。
步骤3.先进行常压蒸馏收集75~85℃馏分。
步骤4.将常压馏分再进行减压蒸馏,收集128~131℃/933Pa馏分,最终得产品176g。
(1)步骤1先开搅拌器后加浓硫酸的目的是 ;冰醋酸过量的目的是 。
(2)用5%碳酸钠溶液洗涤的主要目的是 ;加无水氯化钙的目的是 。
(3)最后用减压蒸馏而不用常压蒸馏其原因是 。
(4)本次实验产率为 。