【改编】(12分)聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等)为铝源,制备PFAS的工艺流程如下:
(1)滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式);若通入足量的二氧化碳,滤液的主要溶质为
(填化学式)。
(2)“酸溶Ⅰ”时发生反应的离子方程式为 。
(3)“氧化”时,发生反应的离子方程式是 。“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是 。
(4)酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品中残留过多,使用时产生的不良后果是 。
在一支试管中放入一块很小的铜片,再加入少量浓硫酸,然后把试管固定在
铁架台上。把一小条蘸有品红溶液的滤纸放入带有单孔橡皮塞的玻璃管中。塞紧试管口,在玻璃导管口处缠放一团蘸有Na2CO3溶液的棉花。给试管加热,观察现象。反应一段时间后,停止加热。回答下列问题:
(1)写出a处反应的化学方程式。
(2)试管中的液体反应一段时间后,b处滤纸条的变化为。待试管中反应停止后,给玻璃管放有蘸过品红溶液的滤纸处微微加热,滤纸条的变化为。
(3)待试管中的液体冷却后,将试管上层液体倒去,再将剩余物质慢慢加入水中,可观
察溶液呈色。
(4)玻璃导管口处缠放一团蘸有Na2CO3溶液的棉花所起的作用是,反应
的化学方程式为。
(5)若用浓度为18 mol/L的浓硫酸100 mL与过量的铜片,加热使之反应,则被还原的硫酸(选填“大于”、“等于”或“小于”)0.9 mol 。
影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一:他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L),设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
(1)甲同学研究的实验报告如下表:
实验步骤 |
现象 |
结论 |
①分别取等体积的2 mol/L硫酸于试管中; ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。 |
反应快慢: Mg>Fe>Cu |
反应物的性质越活泼,反应速率越快。 |
该同学的实验目的是研究____________对反应速率的影响;根据控制变量法,要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是保持______________条件相同。
(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用下图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是_____________;应该测定的实验数据是________________________。
实验二:已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在高锰酸钾酸性溶液和草酸溶液反应时,发现开始一段时间,反应速率较慢,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显加快。
(1)针对上述实验现象,某同学认为KMnO4与H2C2O4反应是放热反应,导致溶液温度升高,反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看,你的猜想还可能是______________的影响。
(2)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外,还需要选择的试剂最合理的是______。
A、硫酸钾 B、硫酸锰 C、水 D、氯化锰
某研究性学习小组用FeCl3溶液做“腐蚀液”,制作印刷电路板,其反应原理是:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
【实验探究】
(1)通过《化学1》的学习,知道了有离子参加的化学反应为离子反应。离子反应可用离子方程式表示。请写出2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2反应的离子方程式为:。
(2)若要溶解电路板上3.2g的铜,则至少需要FeCl3物质的量为mol。
(3)使用后失效的“腐蚀液”为废液,验证废液中是否存在Fe3+的试剂是,加入该试剂后,若出现现象,说明废液中还存在Fe3+。
(4)废液中的CuCl2可通过加入足量的,反应后转化成铜且能使所得溶液中含有单一溶质。
(5)回收Cu后的废液,通入足量的Cl2,可以重新获得FeCl3溶液,其反应的化学方程式为。
【实验结论】
利用FeCl3溶液做印刷电路板的“腐蚀液”,不仅废液中的铜可以得到回收,经过处理后的废液还可以重新使用。
【知识拓展】
(6)铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素,虽然人体中通常只含有3~5g铁元素,但铁元素在人体中却发挥着重要作用,人体缺铁会引起疾病。
某探究小组在实验室中用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝,流程如下,回答下列问题:
(1)画出Al的原子结构示意图。
(2)写出反应①中主要成分发生反应的化学方程式:。
(3)写出滤液B中溶质的化学式。
(4)甲同学在实验室中用如左下图装置制备CO2气体,并通入滤液B中制备Al(OH)3时,结果没有产生预期现象。乙同学分析认为:甲同学通入的CO2中含有HCl气体,是导致实验失败的原因。乙同学认为在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加右下图装置可解决这个问题。请在右下图装置的横线上注明试剂名称。
(5)工业上通常以铝土矿提取得到的Al2O3为原料制备无水氯化铝:
该反应中的还原剂是,若制得22.4 L(标准状况下)CO2气体时,则有mol电子发生转移。
海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水的几项综合利用示意图。
按要求回答问题:
(1)浩瀚的海洋是一个巨大的宝库,蕴含有80多种元素,可供提取利用的有50多种。下列物质不需要通过化学变化就能够从海水中获得的是。
A.食盐B.金属钠C.淡水
(2)以电解食盐水为基础制取Cl2、等产品的工业称为“氯碱工业”。
(3)实验室制取氯气的反应原理为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;根据上述实验原理,从下列装置中选择合适的发生装置用于实验室制取少量氯气(填写装置的序号)。
(4)实验室中模拟Br—→Br2的转化,可以通过在KBr溶液中滴加少量新制氯水的实验进行实现。写出Br—→Br2的转化离子方程式为:;氯水不稳定,要现用现配,下列吸收氯气制备氯水的装置最合理的是(选填下列选项的编号字母)。
(5)电解熔融氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁。下列气体中,镁蒸气可以在其氛围中冷却的是 (选填下列选项的编号字母)。
A.Cl2 B.N2 C.Ar D.空气 E.H2