实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下,气体混合的装置如图甲所示,合成氨的装置如图乙所示,氨吸收和氨氧化的装置如图丙所示。
(1)已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。则制取氮气的装置为_______(从上图A、B、C中选择,下同),制取氢气的装置为_______。
(2)甲装置的作用除了使气体充分混合外,还有①___________________、②_____________________。
(3)乙装置发生反应的化学方程式为_________________________。其中催化剂为Fe粉,它能否用Fe2O3代替?说明理由。___________________________________________________________。
(4)丙装置吸收一段时间氨气后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入到锥形瓶内,可观察到:有红棕色气体和白烟生成,请用化学方程式说明催化氧化后,产生以上现象的原因:___________________;__________________________,_________________________________。
化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
(1)碳与浓硝酸反应的方程式。甲同学的实验应该在_____中进行,才符合化学实验安全性的要求。
(2)乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得,所以他认为甲同学观点是错误的,他的理由是(用化学方程式表示),所以他认为应该检验(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置如图2所示。
(3)请用平衡移动原理解释B装置的作用(结合方程式与文字表述)。
(4)C装置中出现的现象是,经检测C的溶液中还含有少量氮元素,只以NO3-形式存在,写出生成该离子的离子方程式。
某地煤矸石经预处理后主要含SiO2(61%)、Al2O3(30%)和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等。某实验小组利用其提取Al(OH)3。
(1)“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为。为提高“酸浸”时铝浸出率,可采取的措施之一是。
(2)“氧化”的目的是。检验Fe3+已水解完全的方法是。
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2和。
(4)①上述流程中可循环利用的物质的化学式是。
②“转化”时主要反应的离子方程式为。
(5)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH)3,从氧化后的溶液开始,若只用纯碱一种试剂,后续操作是。
某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论:运用类比的思想,既然
氨气具有还原性,氨气能否象H2那样还原CuO呢?他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列研究:
(一)制取氨气
(1)实验室用装置A可快速制取氨气,写出反应的化学方程式。
(二)实验探究
该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物,实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)图如下:
(2)该装置在设计上有一定的缺陷,为确保实验结果的准确性,你对该装置的改进措施是。
(3)利用改进后的装置进行实验,观察到CuO变为红色物质,无水CuSO4变蓝,同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式。
(三)问题讨论
(4)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知Cu2O是红色粉末,在酸性溶液中,Cu+能自身发生氧化还原反应生成Cu2+和Cu。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O:。
(5)在解决了问题(1)后,又有同学提出:Cu2O与CuO的热稳定性哪个更强?于是他们进行了如下实验:取98 g Cu(OH)2固体,加热到80℃~100℃时,得到黑色固体粉未,继续加热到1000℃以上,黑色粉未全部变成红色粉未A。冷却后称量,A的质量为72 g。
据此可推得A为,请写出上述过程中发生反应的两个化学方程式,由此得到的结论是。
(16分)锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:
(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是。
(2)净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,试写出该反应的离子方程式。
(3)90℃时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图。pH值中等时,虽有利于Fe2+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为3~4时的原因是。
(4)滤渣3的主要成份为(填化学式)。
(5)碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,二是。
实验室从含碘废液(含有H2O 、CCl4、I2、I-等)中回收碘,操作过程如下:
(1)向废液中加入Na2SO3溶液,发生“还原”反应的离子方程式为。
(2)“氧化”操作在三颈烧瓶中进行(如图一),将溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2。实验用水浴控制在40℃左右的较低温度下进行的原因是。
(3)某研究小组用图二装置对Cl2与KI溶液的反应进行探究,发现通入Cl2一段时间后,KI溶液变为黄色,继续通入Cl2,则溶液黄色变浅,最后变为无色。研究小组对所得无色溶液中碘元素的存在形态提出了以下假设:
假设一:没有I2形态;假设二:没有I-形态;假设三:有IO3-形态。
①请设计实验证明假设一成立(试剂自选)。
实验操作 |
预期现象 |
结论 |
假设一成立 |
②若假设三成立,请写出生成IO3-的离子方程式。
(4)该研究小组还进行了对加碘盐中KIO3含量测定的如下实验:
①准确称取加碘盐m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的KI,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250.00mL待测溶液。移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉试液,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,重复3次,测得平均值为V mL。
已知:IO3-+ 5I-+6H+ =3H2O+3I2,I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-。测定时,判断达到滴定终点的现象为。由测定数据可求得该样品中含KIO3的质量分数为(用含m、c、V的代数式表示,Mr(KIO3)=214)。
②在滴定操作正确无误的情况下,用此种测定方法测得的结果往往偏高,其原因是受空气的影响,请用离子方程式表示产生这一影响的原因。