硫酸锰在工业上广泛用于制电解猛、合成脂肪酸催化剂等。某科研小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,同时含少量铁、铝等的化合物)制备硫酸锰晶体,其工艺流程如下:
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
pH |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
已知溶液的pH大于9时氢氧化铝又开始溶解。
请回答下列问题:
(1)焙烧时一般需要把矿石粉碎,矿石粉碎的目的是_______________;高温焙烧时在实验室宜选择的主要仪器是______________。
(2)酸浸、过滤后再向滤液中加入MnO2的目的是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,该反应的离子方程式为 。
(3)在氧化的同时需要调节溶液的pH值,应调节pH的范围为 。滤渣A的成分除MnO2外,还有_______________。
(4)滤液得到产品的实验操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。检验产品已洗涤干净的实验操作为______________________________。
(5)工业生产中为了确定需要向滤液中加入多少MnO2粉末,可准确量取10.00mL滤液用0.02mol/L酸性KMnO4溶液滴定,判断滴定终点的方法是 ;若达滴定终点共消耗10.00mL酸性KMnO4溶液,则滤液中Fe2+浓度是______________。
(6)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式为:
__________________________________。
海洋是一座巨大的宝藏,海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和制备金属镁的原料都来自于海水。
Ⅰ.在氯碱工业中,曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水(如图甲所示)。
(1)写出阳极的反应式: 。
(2)图甲中流出的b是 溶液。
(3)石棉隔膜的作用是 。
Ⅱ.随着科技的发展,电解工艺不断革新,电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起,隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。
(1)离子交换膜电解槽(如图乙所示)中⑥、⑦分别是 、 。
(2)已知一个电子的电量是1.602×10-19C,用离子膜电解槽电解饱和食盐水,当电路中通过1.929×105 C的电量时,生成NaOH g。
Ⅲ.下图是工业上生产镁的流程。
(1)写出下列反应的化学方程式:
①沉淀池:
②电解:
(2)整个生产流程中循环使用的物质是 。
(3)简述加热氯化镁的结晶水合物使之脱水转化为无水氯化镁的注意事项: 。
氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有趾Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。(已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑)
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是______________。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先____________,再加入实验药品。接下来的实验操作是______________,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是______________。
(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见___________。
【方案2】用右图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。
(
(4)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是_________________________。
a.CCl4 b.H2Oc.NH4Cl溶液d.
(5)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),则AIN的质量分数__。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(6)步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。
(7)若在步骤③中未洗涤,测定结果将__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究:
操作 |
现象 |
取4g漂粉精固体,加入100mL水 |
部分固体溶解,溶液略有颜色 |
过滤,测漂粉精溶液的pH |
pH试纸先变蓝(约为12),后褪色 |
![]() |
液面上方出现白雾; 稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色; 稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去 |
(1)C12和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程是 。
(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是 。
(3)向水中持续通入SO2,未观察到白雾。推测现象i的白雾由HC1小液滴形成,进行如下实验:
a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;
b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀。
①实验a目的是 。
②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1,理由是 。
(4)现象ii中溶液变为黄绿色的可能原因:随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和C1-发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是 。
(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤,得到沉淀X
①向沉淀X中加入稀HC1,无明显变化。取上层清液,加入BaC12溶液,产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是 。
②用离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因: 。
某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)
(1)MgCO3的分解产物为
(2)装置C的作用是 ,
处理尾气的方法为
(3)将研究小组分为两组,按图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤 |
操作 |
甲组现象 |
乙组现象 |
1 |
取黑色粉末加入稀盐酸 |
溶解,无气泡 |
溶解,有气泡 |
2 |
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液 |
蓝色沉淀 |
蓝色沉淀 |
3 |
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 |
变红 |
无现象 |
4 |
向步骤3溶液中滴加新制氯水 |
红色褪去 |
先变红,后褪色 |
①乙组得到的黑色粉末是
②甲组步骤1中反应的离子方程式为
③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因及其验证方法为
④从实验安全考虑,上图装置还可采取的改进措施是
如图所示,甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒,请回答下列问题:
(1)若两装置中均为CuSO4溶液,反应一段时间后:
①有红色物质析出的是甲装置中的________棒,乙装置中的________棒。
②乙装置中阳极的电极反应式是:_______________________________。
(2)若两装置中均为饱和NaCl溶液:
①写出乙装置中总反应的离子方程式:__________________________________。
②甲装置中碳极的电极反应式是___________ _______,乙装置碳极的电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳极附近,发现试纸变蓝,解释其原因:
_______________________________________________________________________。