NiSO4•6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图:
请回答下列问题:
(1)溶解废渣常用一定浓度的稀硫酸,用浓硫酸配制一定浓度的稀硫酸用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有: 。
(2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液,目的是除去Cu2+、Zn2+,写出除去Cu2+的离子方程式: 。
(3)在40℃左右,用6%的H2O2氧化Fe2+,再在95℃时加入NaOH调节pH,除去铁和铬。此外,除去铁还常用NaClO3作氧化剂,在较小的pH条件下水解,最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。下图是温度—pH与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域(已知25℃时,Fe(OH)3的Ksp = 2.64×10−39)。下列说法正确的是______(选填序号)。
a.FeOOH中铁为+2价
b.若在25℃时,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4时除去铁,此时溶液中c(Fe3+)=2.64×10−27
c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+离子方程式为:6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
d.工业生产中常保持在85~95℃生成黄铁矾钠,此时水体的pH约为1.2~1.8
(4)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是_________________。
(5)确定步骤④中Na2CO3溶液足量,碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是 。
(6)操作Ⅰ的实验步骤依次为:【实验中可选用的试剂:6mol•L-1的H2SO4溶液,蒸馏水、pH试纸】。
①__________________________________;
②__________________________________;
③ ;
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干。
(13分)某学习小组利用下列装置进行CO2与饱和Na2CO3溶液反应制备NaHCO3实验
(1)选取必要的实验装置,正确的连接顺序为______(填序号)
(2)为确定制得的固体样品是纯净的NaHCO3 小组同学提出下列实验方案:
甲方案:将样品溶液与饱和澄清石灰水反应,观察现象。
乙方案:将样品溶液与BaCl2 观察现象。
丙方案:测定PH法
丁方案:热重分析法
①判定甲方案______(填“可行”或“不可行”)
②为判断乙方案的可行性,某同学用分析纯的NaHCO3配制的溶液,与BaCl2溶液等体积混合进行实验,结果如下。
NaHCO3溶液 BaCl2溶液 |
0.2mol/L |
0.1mol/L |
0.02mol/L |
0.2mol/L |
浑浊 |
浑浊 |
少许浑浊 |
0.1mol/L |
浑浊 |
少许浑浊 |
无现象 |
0.02mol/L |
少许浑浊 |
无现象 |
无现象 |
(i)此实验可说明乙方案是不可行的。请结合以下数据,并通过计算说明产生浑浊的原因。答:______。[已知:0.1 mol·L-1NaHCO3溶液电离出的c(CO32-)为0.0011 mol·L-1,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]
(ⅱ)产生浑浊的离子方程式为_________________。
③使用pH计进行测定的丙方案是______________。
④进行丁方案实验,测得样品在不同升温速率下 的热重曲线如图。
请填空:
(i)样品的纯度为___________。
(ⅱ)升温速率对实验结果_______(填“有较大”、“有较小”或“没有”)影响。
(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:
现称取研细的黄铜矿样品1.150 g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe2O3、FeO和SO2气体,实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05000mol·L-1标准碘溶液进行滴定,初读数为0.10 mL,末读数如右图所示。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2 + 21O2 8Cu + 4FeO + 2Fe2O3 + 16SO2,若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。
(2)装置a的作用是 。
A.有利于空气中氧气充分反应 | B.除去空气中的水蒸气 |
C.有利于气体混合 | D.有利于观察空气流速 |
(3)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是 。
(4)滴定时,标准碘溶液所耗体积为 mL。用化学方程式表示滴定的原理: 。
(5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。
铝是自然界中含量最高的金属元素,以铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3)为原料通过以下途径制备氯化铝晶体和绿矾晶体:
(1)X是__________,操作I是_______。
(2)Z是_____,检验溶液E中含有金属阳离子的实验方法是_______________________。
(3)操作Ⅱ的主要实验步骤是边滴加____(填试剂名称)边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
(4)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(5)铝电池性能优越,海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料,海水为电解质溶液,构成电池的其正极反应式为_______________________________;与铅蓄电池相比.释放相同电量时,所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)=____________。
(6)测定绿矾产品中Fe2+含量的实验步骤:
a.称取5.7g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01mol•L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积为40mL(滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)。
①计算上述产品中FeSO4•7H2O的质量分数为________;
②若用上述方法测定的产品中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___________(只回答一条即可)。
高纯度的单质硅是信息产业的核心资源,没有硅就没有你喜欢的计算机。在地壳中含有大量的硅元素,含量仅次于氧,但自然界中没有游离的硅,硅元素全部是以化合态的形式存在的。工业上主要是利用碳与二氧化硅在高温下反应制备粗硅,某校化学兴趣小组对该反应中气体产物的成分进行探究。
(1)该兴趣小组对气体产物的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:气体产物只有CO;
假设二:____________________;
假设三:_____________________。
……
(2)为探究气体的成分,该兴趣小组设计了如下实验装置:
已知:PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为:CO+PdCl2+H2O=CO2+2HC1 +Pd↓(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊);
为避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰,实验时要求通入足够长时间的氮气。
供选试剂:澄清石灰水、PdCl2溶液、浓硫酸、NaOH溶液。
①装置B的作用是______________;
②请你根据上述装置,设计实验验证假设一,写出实验步骤和结论(解答时要求指明C、D中所选试剂的名称):
实验步骤(不要求写出具体操作过程) |
实验预期现象和结论 |
(3)有人认为,气体产物的成分与两种反应物的质量之比有关。为了探究炭粉不足时生成物中气体的成分,反应物中炭粉与二氧化硅的质量之比的最大比值是_________。
(4)资料表明,炭粉过量时会生成副产物SiC,若生成物中Si与SiC的物质的量之比为1:2(假定气体产物只有CO),写出该反应的化学方程式:________________________。
氨基甲酸铵是一种用途广泛的化工原料。有关它的资料如下:①常温下,在干燥的空气中稳定,遇水或潮湿空气则生成碳酸铵或碳酸氢铵;②熔点58℃,59℃则可分解成NH3和CO2气体;③在密封管内加热至120℃~140℃时失水生成尿素[CO(NH2)2];④酸性溶液中迅速分解;⑤合成氨基甲酸铵原理为:
(1)写出氨基甲酸铵在密封管内加热至1200C~1400C生成尿素的反应方程式:_______________
(2)滴液漏斗与容器A相连的导管的作用是 ,容器A内可用 (填药品名称)代替NaOH固体,仪器B名称________;盛放药品是:________。
(3)合成氨基甲酸铵的反应在一定条件下能自发进行,该反应的反应热ΔH_____0(填“>” “=”或“<”)(4)有同学建议该CO2发生装置直接改用“干冰”,你认为他的改进有何优点:(回答二点)
①________________;②________________
(5)该实验装置中有明显导致实验失败的隐患有:(指出主要二处)
①________________;②________________