某同学做元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象(见下表,表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
| 实验步骤 |
实验现象 |
| ①将镁条用砂纸打磨后,放入试管中,加入少量水后,加热至水沸腾;再向溶液中滴加酚酞溶液 |
A.浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”声,随之消失,溶液变成红色 |
| ②向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水 |
B.有气体产生,溶液变成浅红色 |
| ③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中 |
C.剧烈反应,迅速产生大量无色气体 |
| ④将镁条投入稀盐酸中 |
D.反应不十分剧烈;产生无色气体 |
| ⑤将铝条投入稀盐酸中 |
E.生成白色胶状沉淀,继而沉淀消失 |
| ⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 |
F.生成淡黄色沉淀 |
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验内容:(填写与实验步骤对应的实验现象的编号)
| 实验内容 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
⑥ |
| 实验现象(填A~F) |
|
|
|
|
|
|
(2)实验结论: 。
(16分)某实验小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱，并进行以下探究：
（1）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：
| 选择的装置 (填编号) |
实验现象 |
实验结论 |
| 样品含 NaHCO3 |
（2）测定该纯碱样品的纯度：称取m1g样品，置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液。将反应混和物过滤、(填操作)、干燥、称量为m2g。该纯碱样品的纯度为。
（3）该小组同学在0.1 mol/L NaHCO3溶液中滴加酚酞溶液1滴，溶液没有什么变化，但加热后显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去。为探究原因，进行了下列实验：
实验1: 加热0.1 mol/L NaHCO3溶液，测得溶液pH变化如下表
| 温度(℃) |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
80 |
100 |
| pH |
8.3 |
8.4 |
8.5 |
8.9 |
9.4 |
9.6 |
10.1 |
但当温度恢复到10 ℃，测得溶液pH=9.8。
实验2：加热0.1 mol/L NaHCO3溶液，将产生的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。
①用离子方程式表示0.1 mol/L NaHCO3溶液中存在的平衡(除水电离平衡外)、
________________。这两个平衡以__________为主。
②结合实验1、2分析，加热0.1 mol/L NaHCO3溶液，pH增大的原因可能是_____________(答一条)。
(16分)某工业废玻璃粉末含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等。某课题小组设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾。
已知：CeO2不溶于稀硫酸；酸性条件下，Ce3＋易水解，Ce4＋有较强氧化性。
（1）硫酸铁铵矾可净水，其原理是(写离子方程式)。
（2）滤液A的主要成分(填写化学式)。
（3）反应①的离子方程式是。
（4）反应②的化学反应方程式是。
（5）已知制硫酸铁铵矾晶体［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O，式量964］的产率为80%，若加入13.2g(NH4) 2SO4(式量132)，可制得晶体的质量是。
（6）化合物HT可作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，过程表示为：
Ce2(SO4)3 (水层)＋ 6HT(有机层)
2CeT3 (有机层)＋3H2SO4(水层)
分液得到CeT3 (有机层)，再加入H2SO4 获得较纯的含Ce3＋的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是：
(从平衡移动角度回答)。
(15分)高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体。中间产物为锰酸钾[K2MnO4]。下图是实验室模拟制备的操作流程：
相关资料：
①物质溶解度
| 物质 |
KMnO4 |
K2CO3 |
KHCO3网] |
K2SO4 |
CH3COOK |
| 20℃溶解度 |
6.4 |
111 |
33.7 |
11.1 |
217 |
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状：墨绿色结晶。其水溶液呈深绿色，这是锰酸根(MnO42—)的特征颜色。
化学性质：在强碱性溶液中稳定，在酸性、中性和弱碱性环境下，MnO42—会发生歧化反应。
试回答下列问题：
（1）煅烧软锰矿和KOH固体时，不采用石英坩埚而选用铁坩埚的理由是______________；
实验中用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为_______。
（2）实验时，若CO2过量会生成KHCO3，导致得到的KMnO4产品的纯度降低。请写出实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式 ：；
其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂的质量比为_________________________。
（3）由于CO2的通人量很难控制，因此对上述实验方案进行了改进，即把实验中通CO2改为加其他的酸。从理论上分析，选用下列酸中________ ，得到的产品纯度更高。
A．醋酸 B．浓盐酸 C．稀硫酸
（4）工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾，试写出该电解反应的化学方程为_________；
传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生，Mn元素利用率和电流效率都会偏低。有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法：可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图)。
图中A口加入的溶液最好为__________。
使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为_______________。
(14分)铝热反应是铝的一个重要性质。某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁在如图实验装置进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。
（1）取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图装置滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积。试回答下列问题：
①该实验的实验目的是：测量样品中的百分含量(填物质名称)。
②量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成，该仪器的名称为。
③量气管在读数时调节左右管液面相平之前的步骤是________ _。
④装置中使用带平衡管的滴液漏斗代替普通分液漏斗，除了可以平衡压强让液体顺利滴入锥形瓶之外还可以起到降低实验误差的作用。如果装置使用分液漏斗，测量出的该物质百分含量将会(填“偏大”或“偏小”)。
（2）另称取“铁块”样品溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色。为测定该实验所得 “铁块”的成分，实验流程如图所示。
几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
| Fe2＋ |
Fe3＋ |
Al3＋ |
Mg2＋ |
|
| 开始沉淀时的pH |
7.5 |
2.8 |
4.2 |
9.6 |
| 沉淀完全时的pH |
9.0 |
4.0 |
5 |
11 |
①试剂A应选择，试剂B应选择。(填序号)
A．稀盐酸
B．氧化铁
C．H2O2溶液
D．氨水
E．MgCO3固体
②灼烧完全的标志是。
③若最终红色粉未M的质量为12.0 g，则该“铁块”中铁的百分含量是。
高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：
（1）浸出：浸出时温度控制在90℃~95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是，植物粉的作用是。
（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5~5.5；
②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率。写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式。
（3）制备：在30 ℃~35 ℃下, 将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。温度控制35 ℃以下的原因是；该反应的化学方程式为；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是。
（4）计算：室温下，Ksp(MnCO3)=1.8×10-11，Ksp(MgCO3)=2.6×10-5，已知离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，表示该离子沉淀完全。若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度。