(10分)聚合硫酸铁(SPFS)是一种新型的饮用水处理剂和城市污水净化剂,其化学组成可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3 - ]m 。某研究小组将聚合硫酸铁在一定条件下加热完全分解,对所得气体产物和固体产物进行实验探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下试剂完成验证和探究过程(已知SO3的熔点为16.8 ℃)。
试剂:1.0 mol·L-1的盐酸、1.0 mol·L-1的KMnO4溶液、 0.1 mol·L-1的BaCl2溶液、20%的KSCN溶液、品红溶液、蒸馏水、冰水。
(1)聚合硫酸铁中铁元素的化合价是________
(2)固体产物成分的探究
【实验设计】
实验步骤 |
现象 |
步骤1:取适量的固体产物于试管中,加入足量1.0 mol·L-1的盐酸,充分振荡使固体完全溶解。 |
固体溶解,没有观察 到气泡,溶液呈黄色 |
步骤2:取少量步骤1所得溶液于试管中,加入适量20%的KSCN溶液振荡 |
溶液呈血红色 |
步骤3:另取少量步骤1所得溶液于试管中,滴入少量1.0 mol·L-1的KMnO4溶液,振荡。 |
KMnO4的紫红色不褪去 |
【思考与判断】 根据上面的信息,可以确定固体产物的成分是________;
步骤1中发生反应的离子方程式为
(3)气体产物成分的探究(不考虑水蒸气)
【提出假设】 假设1:所得气体的成分是SO3 假设2:所得气体的成分是SO2、O2
假设3:所得气体的成分是
【设计实验方案,验证假设】按下表的实验步骤写出预期现象与结论。
实验操作 |
预期现象与结论 |
步骤1:将少量气体产物通入盛有适量品红溶液的试管中,观察溶液的颜色变化,然后加热再观察溶液的颜色变化 |
① ② |
步骤2:将气体产物缓缓通过浸在冰水中的U形管(如图),然后在U形管中加入适量0.1 mol·L-1的BaCl2溶液,充分振荡 |
结合步骤1中的② |
绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法:
已知:室温下饱和H2S溶液的pH约为3.9,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。
(1)通入硫化氢的作用是:
①除去溶液中的Sn2+离子
②除去溶液中的Fe3+,其反应的离子方程式为;操作II,在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是。
(2)操作IV的顺序依次为:、、过滤、洗涤、干燥。
(3)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
②。
(4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:
a.称取一定质量绿矾产品,配制成250.00mL溶液;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定时,左手把握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视。
②判断此滴定实验达到终点的方法是。
③若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有。
(15分)实验室用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示(加热及夹持装置省略):
制备1,2--溴乙烷可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚。有关数据列表如下:
回答下列问题:
(1)装置A、D中发生主要反应的化学方程式为:;。
(2)装置B中长玻璃管E的作用:。
(3)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是;(填正确选项前的字母)
a.引发反应b.加快反应速度
c.防止乙醇挥发d.减少副产物乙醚生成
(4)在装置C中应加入____,其目的是完全吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)
a.水b.浓硫酸
c.氢氧化钠溶液d.酸性KMnO4溶液
(5)反应过程中应用冷水冷却装置D.其主要目的是:;但又不能过度:冷却(如用冰水),其原因是:;将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在 层(填“上”、“下”)。
(15分)电石的主要成分为CaC2,易与水反应生成C2H2,故C2H2俗称电石气。某同学设计如下方案测定电石中CaC2的纯度(杂质不参加反应)。
实验原理:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑
通过测定生成的气体的体积(标准状况),可确定样品中CaC2的含量。
实验步骤:
①取样品1.2g;
②把1.2 g样品放入气密性良好的气体发生装置,如图所示;
③向样品中滴入水,至不再产生气泡,用量筒排水集气,量筒内液面在360mL处恰与水槽内液面相平
④作为反应器的烧瓶中有24 mL液体。
请回答下列问题:
(1)上述实验所用的玻璃仪器有导管、水槽、、、。
(2)若实验前有1000 mL、500 mL、250 mL的量筒备用,则应选用mL的量筒。
(3)生成气体体积是mL,为保证生成气体体积的准确性,读取量筒刻度时应注意的问题是。
(4)若将C2H2通入KMnO4溶液中,KMnO4溶液的紫红色会变浅,配平并完成化学方程式
若该实验生成的C2H2完全被KMnO4溶液氧化,至少需0.1 mol • L-1的KMnO4溶液mL。
(5)通过以上数据计算,可得样品中CaC2的纯度为。
对叔丁基苯酚工业用途广泛,可用于生产油溶性酚醛树脂、稳定剂和香料等。实验室以苯酚、叔丁基氯[(CH3)3CCl]等为原料制备对叔丁基苯酚。实验步骤如下:反应物和产物的相关数据列表如下:
步骤l:组装仪器,用量筒量取2.2 mL叔丁基氯(过量),称取1.6 g苯酚,搅拌使苯酚完全溶解,并装入滴液漏斗。
步骤2:向X中加入少量无水AlCl3固体作催化剂,打开滴液漏斗旋塞,迅速有气体放出。
步骤3:反应缓和后,向X中加入8 mL水和1 mL浓盐酸,即有白色固体析出。
步骤4:抽滤得到白色固体,洗涤,得到粗产物,用石油醚重结晶,得对叔丁基苯酚1.8 g。
(1)仪器X的名称为。
(2)步骤2中发生主要反应的化学方程式为。该反应过于激烈,放出大量热,常使实验的产率降低,可能的原因是。
(3)图中倒扣漏斗的作用是。苯酚有腐蚀性,能使蛋白质变性,若其溶液沾到皮肤上可用洗涤。
(4)在取用苯酚时发现苯酚冻结在试剂瓶中,可采取的措施为____。
(5)下列仪器在使用前必须检查是否漏液的是(填选项字母)。
A.量筒 |
B.容量瓶 |
C.滴定管 |
D.分液漏斗 |
E.长颈漏斗
(6)本实验中,对叔丁基苯酚的产率为。(请保留三位有效数字)
用下图所示实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是
A.制氨气时,用装置①吸收尾气 |
B.按装置②所示的气流方向收集NH3等 |
C.用图③所示装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体 |
D.用图④所示装置分离CCl4萃取碘水后的混合液 |