(18分)含硫物质燃烧会产生大量烟气,主要成分是SO2、CO2、N2、O2。某研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气,并测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率。
回答下列问题:
I.模拟烟气的制备
(1)用A装置制SO2,其化学反应方程式为 。
(2)用B装置制CO2,使用该装置优点的是 。
(3)将制得的气体与空气充分混合,获得模拟烟气用于后续实验。
II.测定烟气中SO2的体积分数
(4)将部分模拟烟气缓慢通过C、D装置,其中C、D中盛有的药品分别是 、 。(填序号)
①KMnO4溶液 ②饱和NaHSO3溶液 ③饱和Na2CO3溶液 ④饱和NaHCO3溶液
(5)若模拟烟气的流速为a mL/min,若t1分钟后,测得量简内液体体积为V mL(已折算为标准状况),则SO2的体积分数是 。
III.测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率(已转化的SO2占原有SO2的百分比)
(6)将模拟烟气通过转化器E装置,E装置中盛有FeCl2、FeCl3的混合溶液,常温下,它可催化SO2与O2的反应,以达到脱硫目的。写出SO2与FeCl3溶液参与反应过程的离子方程式 。
(7)若模拟烟气仍以a mL/min的流速通过转化器E装置,t2分钟后,向E装置中加入酸化的BaCl2溶液得到白色浑浊液,经 、洗涤、 、称量,得到mg固体。若实验的气体体积已折算为标准状况,则该转化器的脱硫效率是 。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。已知 NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出固体是无水NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。
完成下列填空:
(1)组装好仪器后,检查装置气密性的操作是。
(2)装置①中用NaClO3、Na2SO3和浓H2SO4反应制得ClO2,写出该反应的化学方程式,装置③发生反应的离子方程式为。
(3)装置③反应后的溶液中还含有少量NaOH杂质,从该溶液获得无水NaClO2晶体的操作步骤为:①50℃左右蒸发结晶;②;③用50℃左右的温水洗涤;④低于60℃干燥,得到成品。步骤③中用50℃左右的温水洗涤的原因是。
(4)①准确称取所得亚氯酸钠样品10.0g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应。将所得混合液配成250mL待测溶液。
②取25.00mL待测液,用2.0 mol·L-1Na2S2O3标准液滴定(I2 +2S2O32-→2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为。重复滴定3次,测得数据如下表所示。则该样品中NaClO2的质量分数为。
(5)在实验过程中,下列操作会使实验结果偏高的是
a.读取标准液体积时,开始时平视读数,结束时仰视读数
b.配制250mL待测液时,定容后摇匀发现液面下降,又补加水重新达到刻度线
c.盛装待测液的滴定管注液前未用待测溶液润洗
d.盛装标准液的滴定管尖嘴处滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
(6)已知常温下Ka(HClO2)=1×10-2、 Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,则0.1mol/L的HClO2溶液与0.05mol/L的NaOH溶液等体积混合所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为。
现有下列仪器或用品:①铁架台(含铁圈、各种铁夹);②锥形瓶;③滴定管(酸式与碱式);④烧杯(若干个);⑤玻璃棒;⑥天平(含砝码);⑦滤纸;⑧量筒;⑨漏斗。有下列药品:①NaOH固体;②0.1000mol/L的标准NaOH溶液;③未知浓度的盐酸;④Na2CO3溶液。试回答以下问题。
(1)做酸碱中和滴定时,还缺少的试剂是。
(2)小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时,他往两支试管均加入4mL 0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和2mL 0.1mol/L H2C2O4(乙二酸)溶液,振荡,A试管置于热水中, B试管置于冷水中,记录溶液褪色所需的时间。褪色所需时间tAtB(填“>”、“=”或“<”)。
写出该反应的离子方程式。
(3)实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品,小明利用这个反应的原理来测定其含量,具体操作为:
①配制250 mL溶液:准确称量5.000g乙二酸样品,配成250mL溶液。
②滴定:准确量取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中,加少量酸酸化,将0.1000 mol·L-1 KMnO4溶液装入(填“酸式”或“碱式”)滴定管,进行滴定操作。
在实验中发现,刚滴下少量KMnO4溶液时,溶液紫红色并没有马上退去。将锥形瓶摇动一段时间后,紫红色才慢慢消失;再继续滴加时,紫红色就很快褪色了,可能原因是;
当,说明达到滴定终点。
③计算:重复上述操作2次,记录实验数据如下表。则消耗KMnO4溶液的平均体积为mL,此样品的纯度为。(已知H2C2O4的相对分子质量为90)
序号 |
滴定前读数 |
滴定后读数 |
1 |
0.00 |
20.01 |
2 |
1.00 |
20.99 |
3 |
0.00 |
21.10 |
④误差分析:下列操作会导致测定结果偏高的是。
A.未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B.滴定前锥形瓶有少量水
C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视
水杨酸甲酯又叫冬青油,是一种重要的有机合成原料。某化学小组用水杨酸()和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率。
实验步骤:
Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入6.9 g (0.05 mol)水杨酸和24 g(30 mL,0.75 mol)甲醇,向混合物中加入约10 mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,沸点为85℃,该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5 mL浓硫酸,摇动混匀,加入1~2粒沸石,组装好实验装置,在85~95℃下恒温加热反应1.5小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分,得水杨酸甲酯4.5g。
常用物理常数:
名称 |
分子量 |
颜色状态 |
相对密度 |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
水杨酸甲酯 |
152 |
无色液体 |
1.18 |
-8.6 |
224 |
水杨酸 |
138 |
白色晶体 |
1.44 |
158 |
210 |
甲醇 |
32 |
无色液体 |
0.792 |
-97 |
64.7 |
请根据以上信息回答下列问题:
(1)仪器A的名称是,制备水杨酸甲酯时,最合适的加热方法是。
(2)实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是。
(3)反应结束后,分离甲醇的操作是。
(4)洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是,第二次水洗的主要目的是。
(5)检验产品中是否含有水杨酸的化学方法是。
(6)本实验的产率为___________(保留两位有效数字)。
锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下:
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Mg(OH)2 |
开始沉淀pH |
2.7 |
3.7 |
9.6 |
完全沉淀pH |
3.7 |
4.7 |
11 |
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
50 |
75 |
100 |
Li2CO3的溶解度/g |
1.539 |
1.406 |
1.329 |
1.181 |
0.866 |
0.728 |
请回答下列问题:
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:__________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式:________________________。
(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用_____(选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是__________。
(5)将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体,其作用是______________
(6)本实验在电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是_____。
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献.他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.有关反应的化学方程式为:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
回答下列问题:
(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是(填字母标号)。
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(2)某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计的方案实验。
(Ⅰ)一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
试回答下列有关问题:
①乙装置中的试剂是。
②丁装置的作用是。
(Ⅱ)另一位同学用图中戊装置(其它装置未画出)进行实验。
①实验时,须先从a管通入气体(填气体分子式),再从b管通入气体(填气体分子式)。
②有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置,理由是。
(3)“纯碱中常常会混有少量氯化钠。”某研究性学习小组以一包纯碱(只考虑含氯化钠)为研究对象,探究纯碱样品中碳酸钠的含量:
称取1.840 g小苏打样品(含少量NaCl),配置成250 mL溶液,取出25.00 mL用0.1000mol·L-1盐酸滴定,消耗盐酸21.50 mL。
①实验中所需要的定量仪器除滴定管外,还有。
②样品中NaHCO3质量分数为。
(4)将一定质量小苏打样品(只考虑含少量NaCl)溶于足量盐酸,蒸干后称量固体质量,也可测定小苏打的含量。若蒸发过程中有少量液体溅出,则测定结果。(选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)