高纯度镍是许多有机反应的催化剂。某化学课题组拟以电镀废液(含有NiSO4、CuSO4和FeSO4)为原料,设计提取高纯镍的简单工艺如下(阴离子省略):
难溶电解质 |
NiS |
CuS |
Cu(OH)2 |
Ni(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Ksp或沉淀完全的pH |
1.1×10-21 |
1.3×10-36 |
pH=9 |
pH=9.5 |
pH=3.7 |
注:Ni(OH)2开始沉淀时的pH=7。
(1)加入新制氯水所发生反应的离子方程式为 。
(2)加入NiCO3的目的是 。
(3)在实验室中灼烧所使用的仪器有 。
(4)由氧化镍制备高纯度镍,有两种方案:
方案1:氧化镍溶于稀硫酸,加入足量锌粉,过滤、洗涤、干燥。
方案2:锌与稀硫酸反应产生氢气,氢气还原氧化镍。
制备等质量的镍粉,从消耗原料量、产品纯度、实验安全等角度评价两种方案的优点。
方案1: 。
方案2: 。
(5)方案2所用的氢气可以选用下列装置中的 来制取(填写字母,下同),收集氢气可选用装置 。
(6)若将D装置和E装置相连制取并收集干燥纯净的X气体,则X气体可以是下列气体中的 。装置D中导管a的作用是 。
a.CO2 b.Cl2 c.NO d.SO2
(1)用过量铜片与0.2 mol浓H2SO4共热足够长时间(只考虑铜与浓H2SO4反应,忽略其他副反应),甲认为产生的SO2少于0.1 mol,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
而乙同学认为产生的SO2为0.1 mol,理由是_____________________________________________。
(2)实验证明铜不能在低温下与O2反应,也不能与稀H2SO4共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀H2SO4中并通入空气来制备CuSO4溶液的。铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为___________________________________________________________。
利用铜制备CuSO4的另一种方法可用化学方程式表示为_________________________________________。
以上两种方法________(填“前”或“后”)者好,原因是_____________________。
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
a.四氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
物质 |
SiCl4 |
BCl3 |
AlCl3 |
FeCl3 |
PCl5 |
沸点/℃ |
57.7 |
12.8 |
— |
315 |
— |
熔点/℃ |
-70.0 |
-107.2 |
— |
— |
— |
升华温度/℃ |
— |
— |
180 |
300 |
162 |
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式______________________。
(2)装置A中g管的作用是________;装置C中的试剂是________;装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。
(9分)由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样品进行下列实验(部分产物略去):
(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上层清液,通入CO2,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式)________。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO3溶液,则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是________。
(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)________。
(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H2O2,溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I-时,共转移3 mol电子,该反应的离子方程式是________。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)________。
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4C1等物质
溶解度的差异,以食
盐、氨气、二氧化碳等为原料制得NaHCO3,进而生产出纯碱。以下A、B、C、D四个装置可组装成实验室模拟 “侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验装置。装置中分别盛有以下试剂:B:稀硫酸;C:盐酸、碳
酸钙;D:含氨的饱和食盐水、水
四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g水)表
0℃ |
10℃ |
20℃ |
30℃ |
40℃ |
50℃ |
60℃ |
100℃ |
|
NaCl |
35.7 |
35.8![]() |
36.0 |
36_3 |
36.6 |
37.0 |
37.3 |
39.8 |
NH4HCO3 |
11.9 |
15.8 |
21.0 |
27.0 |
—① |
— |
— |
— |
NaHCO3 |
6.9 |
8.1 |
9.6 |
11.1 |
12.7 |
14.5 |
16.4 |
|
NH4Cl |
29.4 |
33.3 |
37.2[![]() |
41.4 |
45.8 |
50.4 |
55.3 |
77.3 |
(说明:①>35℃NH4HCO3会有分解)
请回答以下问题:
(1)装置的连接顺序应是(填字母)。
(2)A装置中盛放的试剂是,其作用是。
(3)在实验过程中,需要控制D温度在30℃~35℃,原因是。
(4)反应结束后,将锥形瓶浸在冷水中,析出NaHCO3晶体。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质(以化学式表示)
(5)将锥形瓶中的产物过滤后,所得的母液中含有(以化学式表示),加入氯化氢,并进行操作,使NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4C1。
(11分)某课外活动小组欲制取次氯酸钠和氯化钠的混合溶液,为提高次氯酸钠含量,采用如图所示装置。图中瓶乙盛饱和食盐水,瓶丙盛浓硫酸,分液漏斗A中盛浓盐酸。(据资料显示:Cl2与NaOH在不同温度下,产物不同。在较高温度下易生成NaClO3)
试回答:
(1)烧瓶B中盛________,试管C中盛________。
(2)有同学认为可以省去某些装置,你认为怎样:
①能否省去乙装置________(填“能”或“不能”),理由是
________________________________________________________________________;
②能否省去丙装置________(填“能”或“不能”),理由是
_____________________________________________________________________________________。
(3)有同学认为还必须添加某些装置,你认为怎样?________(填“需要”或“不需要”),如果你认为需要,请指出该装置的作用是_______________________________________________。
(4)丁装置中冰水的作用是____________________________________________________________。