【化学—选修2:化学与技术】
金属钒素有“合金维生素”之称,普通钢中加入少量的钒(V)能极大地改善钢的弹性和强度。工业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2)中的钒的主要流程如下:
回答下列问题:
(1)滤渣l的主要成分是________________;
(2)步骤②中发生反应的离子方程式为________________;
(3)步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)
VOSO4+(水层)+2HA2(有机层)VOA2(有机层)+H2SO4(水层),则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是________________;萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有______和_____;
(4)该工艺流程中,可以循环利用的物质除了氨气以外,还有____________;
(5)调节溶液pH,可将(VO2)SO4转变成NH4VO3沉淀;25℃时,当PH为1.7~1.8时,钒沉淀率为98.8%;假设其它各步反应都完全进行,已知KC1O3的还原产物是KCl,若每消耗1moiKC1O3,理论上可回收金属钒___________g(计算结果保留一位小数)。
某化学兴趣小组需100 mL某物质的量浓度的FeSO4溶液作标准试剂,现有外观颜色发黄的硫酸亚铁晶体、浓硫酸、稀盐酸、KMnO4溶液、溴水、KSCN溶液、石蕊、酚酞及中学化学常用化学仪器,实验过程如下:
Ⅰ.配制FeSO4溶液
(1)下列关于FeSO4溶液配制操作步骤的合理顺序为A→B→ (填字母)。
A.在盛适量水的烧杯中滴加少量浓H2SO4后搅拌均匀并冷却到室温
B.称取一定质量的FeSO4晶体样品
C.将样品溶于已配制的稀H2SO4中,用玻璃棒搅拌至样品充分溶解
D.过滤后,将滤液转移到容量瓶中,加水稀释至指定刻度
E.往硫酸亚铁溶液中加入稍过量的铁粉,充分搅拌,静置一段时间至不再有气体冒出为止
(2)回答下列问题:
①将样品溶于稀H2SO4,而不直接溶于水的理由是 。
②在配制硫酸亚铁溶液时,需加入铁粉的理由是 。
Ⅱ.标定FeSO4溶液的浓度
(1)用滴定管量取20.00 mL FeSO4溶液放入锥形瓶中,用0.10 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点,耗去KMnO4溶液20.00 mL,若生成物中Mn元素全部呈+2价,滴定反应的离子方程式为 ,据此可测得FeSO4溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)滴定时选用 (A.石蕊B.酚酞C.不用指示剂,填字母)为指示剂,理由是 。
某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
Ⅰ.利用如图所示装置探究金属的防护措施,实验现象是锌电极不断溶解,铁电极表面有气泡产生。
(1)写出负极的电极反应式:_______ _____。
(2)某学生认为,铁电极可能参与反应,并对产物作出假设:
假设1:铁参与反应,被氧化生成Fe2+;
假设2:铁参与反应,被氧化生成Fe3+;
假设3:__________________________。
(3)为了探究假设1、2,他采取如下操作:
①取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于试管中,加入过量铁粉;
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,未见蓝色沉淀生成;
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液,未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是________________________。
(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀,请再举一例防护钢铁腐蚀的措施_____________。
Ⅱ.利用如图所示装置做电解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液实验。
实验记录:
A.阳极上有黄绿色气体产生,该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示:Cl2氧化性大于IO);
B.电解一段时间以后,阴极表面除有铜吸附外,还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
(1)分析实验记录A中试纸颜色变化,用离子方程式解释:①___ _______;②___________。
(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________________(写化学式)
某研究性学习小组模拟工业生产过程进行试验。请回答下列问题:
(1)用如图所示的装置向500—600℃的铁屑中通入氯气制取无水氯化铁的实验中,实验开始前应如何检查装置的气密性 。
(2)用如图装置向炽热铁屑中通入氯化氢制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取 。若仍用D的装置进行尾气处理,存在的问题是 、 。
若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3。欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先 ,再点燃C处的酒精灯。
(3)从明矾[KAl(SO4)2•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下:
①反应①的化学方程式是
②从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 步骤③的化学方程式是
③焙烧a吨明矾(摩尔质量为b g/mol),若SO2的转化率为96%,可生产质量分数为98%的H2SO4质量为 吨(列出计算表达式)。
甲、乙、丙三位同学分别进行如下实验:
(1)甲同学配制100 mL 0.5mol·L-1的氯化钠溶液。甲同学的基本操作如下,请你帮他把正确的顺序排出来 :(填字母)
(2)乙同学配制100 mL 0.5mol·L-1的稀硫酸。
①若采用18 mol·L-1的浓硫酸配制溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、 、____ 、胶头滴管。
②乙同学的如下操作中,使所配溶液的物质的量浓度偏小的是 :
a.准确量取2.7mL浓硫酸,小心地倒入盛有少量水的烧杯中,搅拌均匀
b.待溶解后立即转移到100 mL容量瓶中
C.用少量的稀硫酸将容量瓶洗涤2~3次
d.向容量瓶中加水至超过刻度线,用胶头滴管吸出后再定容至100mL。
③定容的正确操作是_________________________。
(3)丙同学:室温时,取10 mL乙同学所配硫酸溶液,向其中加水至100 mL,再用PH试纸测其PH的正确操作是_____________ __。若他测得PH为2,你认为可能的原因是 (只写一条)
硫酸亚铁铵又称莫尔盐,是浅绿色晶体。它在空气中比一般亚铁盐稳定,是常用的Fe2+试剂。某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐,并测定其组成,他们进行了以下实验。
Ⅰ.莫尔盐的制取,请回答下列问题。
(1)废铁屑中含氧化铁,无需在制备前除去,理由是________________、_______________(用离子方程式回答),实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸,倾倒出液体,用水洗净铁屑。从以下仪器中选择组装,完成该操作必需的仪器有__________(填编号)。
①铁架台 ②玻璃棒 ③广口瓶 ④石棉网 ⑤烧杯 ⑥漏斗 ⑦酒精灯
(2)步骤2中加热方式 (填“直接加热”﹑“水浴加热”或“沙浴”);必须在铁屑少量剩余时,进行热过滤,其原因是
II.莫尔盐组成的测定
①将摩尔盐低温烘干后,称取7.84 g加热至100℃失去结晶水,质量变为5.68 g。
②选择下图所示的部分装置连接起来,检查气密性后,将上述5.68g固体放入A装置的锥形瓶中,再向锥形瓶中加入足量NaOH浓溶液,充分吸收产生的气体并测出气体质量为0.68 g。
③向A中加入适量3%的H 2 O 2溶液,充分振荡后滤出沉淀,洗净、干燥、灼烧后,测得其质量为1.6 g。
根据上述实验回答下列问题。
(3)步骤②中,选择的装置是A接_________接___________(填代号),A装置中未使用分液漏斗的理由是____________________。
(4)根据上述实验数据计算,摩尔盐中n(NH4+):n(Fe2+):n(SO42-):n(H2O)=_____________