碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等),生产碱式硫酸铁的部分工艺如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
(1)反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。
(2)反应II中加入NaHCO3调节体系的pH在____范围内。
(3)反应III中生成的气体遇空气变红棕色,则III中发生反应的离子方程式是_________ 。
(4)反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量,若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=____mol。
(5)用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小,溶液生成沉淀;若硫酸加入量过大,不利于产品形成,用化学平衡移动原理分析其原因是_________。
(6)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可发生水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式是____________。
(本题共14分)
易溶于水的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]•3H2O可用于摄影和蓝色印刷。以废旧铁屑(含少量CuO、Fe2O3等杂质)为原料的制备流程如下:
(1)操作3发生的氧化还原反应至少有个.操作5中试剂H2O2的作用是·
(2)滤液中主要含FeSO4,需加入少量的H2SO4酸化,目的是.若要使含FeSO4溶液中得到绿矾晶体(FeSO4·7H2O)。必须进行的实验操作是(按顺序填写)。
A.过滤洗涤
B.蒸发浓缩
C.冷却结晶
D.灼烧
E.干燥
(3)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应。
①分解得到的气体产物用如下装置进行实验
装置检查气密性后,先通一段时间N2,其目的为。结束实验时先熄灭酒精灯再通入N2至常温,其目的为.实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊。E中有红色固体生成,则气体产物是.
②分解得到的固体产物含有K2CO3、FeO、Fe,加水溶解、过滤、洗涤、干燥,得到含铁样品。学生甲、乙、丙分别设计了下列三种实验方案对该样品进行物质含量测定。
【甲】
【乙】
【丙】
你认为以上方案中,方案无法确定样品的组成,理由是.
(12分)某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯(含邻硝基甲苯和对硝基甲苯):
反应原理:
实验步骤:
①配制浓硫酸与浓硝酸(体积比按1:3)的混合物(即混酸)40 mL;
②在三颈瓶中加入15 mL甲苯;
③按图所示装好药品,并装好其他仪器;
④向三颈瓶里加入混酸,并不断搅拌(磁力搅拌器已略去);
⑤控制温度约为50℃,反应大约l0min,三颈瓶有大量淡黄色油状液体出现;
⑥分离出一硝基甲苯。
可能用到的有关数据如下:
密度/g·cm-3 |
沸点/℃ |
溶解性 |
|
甲苯 |
0.866 |
110.6 |
不溶于水,易溶于硝基甲苯 |
产品1 |
1.286 |
237.7 |
不溶于水,易溶于液态烃 |
产品2 |
1.162 |
222 |
不溶于水,易溶于液态烃 |
请回答下列问题:
(1)配制40mL混酸的操作是。
(2)冷却水应该从冷凝管(填“a”或“b”)处流入。
(3)如果加热一段时间后发现装置漏气,应该采取的正确操作是。
(4)分离产品的方案如下:
操作1的名称是;操作2必需的玻璃仪器共有种。
(5)若最终得到产品1和产品2的总质量为17.42 g,则一硝基甲苯的总产率是(保留到小数点后两位)。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.【查阅资料】
(1)硫代硫酸钠(Na2S2O3)易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,受热、遇酸易分解。
(2)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(3)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3(反应方程式为:2Na2S+Na2CO3+4SO2 ==3Na2S2O3+CO2),所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
Ⅱ.【制备产品】实验装置如图所示:
请回答下列问题:
(1)实验步骤:检查装置气密性后,向三颈瓶c中加入Na2CO3和Na2S的混合溶液,再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO2,请写出b中发生反应的化学方程式______________________。待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤c中的混合物,滤液经__________________(填写操作名称)、过滤、洗涤、干燥、得到产品。
(2)装置A用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
(3)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是____________________。
III.【测定产品纯度】
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S2O32-+I2===S4O+2I-(忽略Na2SO3与I2反应)
(4)滴定至终点时,溶液颜色的变化:_________________________________。
(5)滴定起始和终点的液面位置如图,则产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)______________。
IV.【探究与反思】
(6)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,____________________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。.
聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→________→________→________→________→f。装置A中发生反应的化学方程式为。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量________,充分反应后,经过滤操作得到溶液Y,再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有________________。
(4)欲测定溶液Y中Fe2+的浓度,需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液,用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
(5)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
某学生为了探究钠与CO2的反应,利用如图装置进行实验.(已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd)
(1)请将上图各装置连接完整(填写装置中字母):c接f,接,接,
接.
(2)若用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2,在加稀盐酸时,发现CaCO3与稀盐酸不能接触,而稀盐酸又不够了,为使反应能顺利进行,可向长颈漏斗中加入的试剂是。
A.NaNO3溶液 | B.CCl4 | C.苯 | D.稀硝酸 |
(3)检查装置气密性并装好药品后,点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹,让CO2充满整个装置,当观察到时再点燃酒精灯。
(4)反应过程中CO2足量,假如反应过程中有下列两种情况,分别写出两种情况下钠与CO2反应的化学方程式.
Ⅰ.装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀,装置①中固体成分只有一种,且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体.。
Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g,充分反应后,将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)CO2气体,且溶液中还有固体残留.。