铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯:
已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH,见下表:
|
Fe3+ |
Fe2+ |
Cu2+ |
氢氧化物开始沉淀时的pH |
1.9 |
7.0 |
4.7 |
氢氧化物完全沉淀时的pH |
3.2 |
9.0 |
6.7 |
请回答下列问题:
(1)加入氧化剂的目的是 。
(2)最适合作氧化剂X的是 。
A.K2Cr2O7 B.NaClO C.H2O2 D.KMnO4
(3)加入的物质Y是 。
(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的? (填“能”或“不能”)。若不能,试解释原因 。
(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体? (填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,回答该如何操作? 。
(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是 。
肉桂酸是一种香料,具有很好的保香作用,通常作为配香原料,可使主香料的香气更加清香。实验室制备肉桂酸的化学方程式为:
反应物和产物的部分性质如表所示:
名称 |
分子量 |
性状 |
密度g/cm3 |
熔点℃ |
沸点℃ |
溶解度:克/100ml溶剂 |
||
水 |
醇 |
醚 |
||||||
苯甲醛 |
106 |
无色液体 |
1.06 |
-26 |
178 |
0.3 |
互溶 |
互溶 |
乙酸酐 |
102 |
无色液体 |
1.082 |
-73 |
138 |
12 |
溶 |
不溶 |
肉桂酸 |
148 |
无色固体 |
1.248 |
133 |
300 |
0.04 |
24 |
溶 |
主要实验步骤:
Ⅰ合成:按图甲连接仪器,加入5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.0g无水碳酸钾。再加入几粒固体X,控制温度在140~170℃,将此混合物回流45min。
Ⅱ分离与提纯:
①将上述合成的产品冷却后边搅拌边加入40ml水浸泡5分钟,并用水蒸气蒸馏,从混合物中除去未反应的苯甲醛,得到粗产品
②将上述粗产品冷却后加入40ml 10%的氢氧化钠水溶液,再加90ml水,加热活性炭脱色,趁热过滤、冷却;
③将1:1的盐酸在搅拌下加入到肉桂酸盐溶液中,至溶液呈酸性,经冷却、过滤、洗涤、
干燥等操作得到较纯净的肉桂酸4.5克;
请回答下列问题:
(1)固体X的作用是防止暴沸,X的名称是
(2)图甲装置中冷凝管的作用是
(3)图乙装置中玻璃管的作用是仪器D的名称是
(4)合成肉桂酸的实验需在无水条件下进行,实验前仪器必须干燥。实验中为控制温度在140~170℃需在中加热(请从下列选项中选择)。
A.水 B.甘油(沸点290℃) C. 砂子 D.植物油(沸点230~325℃)
(5)本实验中,肉桂酸的产率为
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
Ⅰ.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。
Ⅱ.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡, Sn相对原子质量为119
回答下列问题:
(1)锡原子的核电荷数为50,与碳元素属于同一主族,锡元素在周期表中的位置是。
(2)操作Ⅰ是。
(3)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,请用平衡移动原理解释原因。
(4)加入Sn粉的作用有两个:①调节溶液pH②。
(5)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子反应方程式是。
(6)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是。
(7)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):
①将试样溶于盐酸中,发生的反应为:Sn + 2HCl===SnCl2 + H2↑;
②加入过量的FeCl3;
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定生成的Fe2+,发生的反应为:
6FeCl2 + K2Cr2O7 + 14HCl ===6FeCl3 + 2KCl + 2CrCl3 +7H2O
取1.226 g锡粉,经上述各步反应后,共用去0.100 mol/L K2Cr2O7溶液32.0 ml。锡粉中锡的质
量分数是。
(12分)三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一种光敏材料,在110 ℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量,某实验小组做了如下实验:
(1)铁含量的测定
步骤一:称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250 mL溶液。
步骤二:取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳,同时,MnO被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉,加热至黄色刚好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时,溶液仍呈酸性。
步骤三:用0.010 mol·L-1KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液20.02 mL,滴定中MnO被还原成Mn2+。
重复步骤二、步骤三操作,滴定消耗0.010 mol·L-1 KMnO4溶液19.98 mL。
请回答下列问题:
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是称量、______、转移、洗涤并转移、________、摇匀。
②步骤二中加入锌粉的目的是________________。
③写出步骤三中发生反应的离子方程式:____________。
④实验测得该晶体中铁的质量分数为________。
(2)结晶水的测定
将坩埚洗净,烘干至恒重,记录质量;在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体,称量并记录质量;加热至110 ℃,恒温一段时间,置于空气中冷却,称量并记录质量;计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误:________;__________。
(14分)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
探究一
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是。
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应选用(选填序号)
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液 c..浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO2
的体积分数为。
探究二
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含少量的H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置B中试剂的作用是。
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是(用化学方程式表示)。
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于(选填序号)。
a. A之前 b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是。
氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为;
在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是;
(2) 反应③的反应类型为,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有;
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干操后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于 。