绿矾(FeSO4•7H2O)是硫酸法生产太白粉的主要副产物,可用于制备Fe2O3,复印用Fe3O4粉、还原铁粉等,开发利用绿矾工艺是一项十分有意义的工作。某研究性小组展开了系列研究。
Ⅰ制备Fe2O3
【资料一】
(1)无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体。
(2)绿矾(FeSO4•7H2O)高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物。
(3)SO2是无色有窒息性臭味的有毒气体,能使品红溶液褪色。
甲同学用如下装置制备Fe2O3并验证绿矾受热分解的其他产物;
实验过程中发现:A中有 色固体生成,B中无水硫酸铜变蓝,C中U形管内有无色晶体(SO3)析出,D中品红溶液褪色,装置E的作用是 ,绿矾高温分解的化学方程式为 。
Ⅱ制备Fe3O4
乙同学模拟生产复印用Fe3O4粉的实验流程如下:
【资料二】Fe(OH)2是一种白色难溶于水的固体,在空气中易被氧化。
FeSO4溶液中加入NaOH溶液,反应的化学方程式依次为① ,②4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3.由沉淀a获得Fe3O4的化学方程式为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3═Fe3O4+4H2O
若制取Fe(OH)2,采取的实验操作是:向盛有5mL新制FeSO4溶液的试管中加入10滴植物油,然后用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液(驱赶O2),胶头滴管的正确使用方法是 (填字母)。
Ⅲ制备还原铁粉
制备还原铁粉的工业流程如下:
(1)操作1的名称是 ,NH4HCO3和FeSO4溶液反应的化学方程式为 。
(2)若将14.06g粗还原铁粉(假设粗还原铁粉中杂质仅含少量FexC)在氧气流中完全反应,得到0.22gCO2,将相同质量的粗还原铁粉与足量稀硫酸反应,得到0.48gH2(FexC与稀硫酸反应不产生H2)。试通过计算确定FexC的化学式(请写出计算过程) 。
(3)粗还原铁粉经加工处理后变成纯还原铁粉,纯还原铁粉和水蒸气在高温条件下也可制得四氧化三铁,同时生成一种气体。其装置如图所示:
SAP材料吸水性强,湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气。实验开始一段时间后,观察到在肥皂液中有大量的气泡产生,此气泡用火柴即能点燃,同时有肥皂泡飘到空中。生成的气体是 ,干燥的SAP材料作用是 。
某实验小组用KClO3和MnO2制取氧气,然后从制取后的残留固体中回收MnO2并用于实验室制取氯气(Cl2 )。部分实验装置如图所示。回答下列问题:
(1)写出装置Ⅰ中制取O2 的化学反应方程式: 。
(2)将制取氧气后的残留固体冷却、转移、 (填操作名称)、过滤、洗涤和干燥,即回收到MnO2.过滤装置Ⅱ中,仪器M的名称是 。
(3)将回收到的MnO2用于实验室制取Cl2.反应原理为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,实验装置为Ⅲ和Ⅳ,实验时,将a口连接 (填“b”或“c”)口收集Cl2,收集到的Cl2中的杂质有 (填化学式)。
(4)洁厕灵(主要成分为盐酸)与“84”消毒液(主要成分为NaClO)混合也会反应生成Cl2:2HCl+NaClO═R+Cl2↑+H2O,生成物R的化学式为 。
洁厕灵是常用的陶瓷清洗液,某同学对某品牌洁厕灵的有效成分含量进行探究。向一锥形瓶中加入100g该品牌的洁厕灵,再加入足量的溶质质量分数为8%的NaHCO3溶液120g,反应结束后溶液的总质量是215.6g。试计算下列问题:
[知识卡片]洁厕灵有效成分是HCl,洁厕灵中其它成分均不跟NaHCO3反应。
(1)产生的二氧化碳质量为 克。
(2)该品牌洁厕灵中HCl的质量分数是多少?(写出计算过程。)
阅读短文后回答下列问题。
燃料电池(Fuelcell),是一种使用燃料进行化学反应产生电能的装置,最早于1839年由英国的Grove发明。燃料的选择性非常多,包括纯氢气(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然气,甚至于现在运用最广泛的汽油,都可以作为燃料电池的燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力,已被公认是二十一世纪必然的趋势。2017年,我国共有8个品牌的10款车型燃料电池汽车在产,总产量为1272辆,2018年国产燃料电池汽车已经超过3000辆。
燃料电池是以特殊催化剂作电极使燃料与氧气发生反应,生成二氧化碳和水。因其不需推动涡轮等发电器具,也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水,所以能量转换效率高达70%左右,足足比一般发电方法高出了约40%;优点还不只如此,其二氧化碳排放量比一般方法低许多,且水又是无害的生成物,所以燃料电池是一种高效、低污染装置。
燃料电池主要由正极、负极、电解质溶液和外部电路4部分组成,其正极和负极分别通入燃料气和氧气(空气),负极上燃料气放出电子,外电路传导电子到正极并与氧气结合生成离子,在电场作用下,离子通过电解质转移到负极上再与燃料气进行反应,最后形成回路产生电能。与此同时,因为燃料自身的反应及电池存在的内阻,燃料电池也要排出一定的热量,以保持电池恒定的工作温度。如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图。
(1)燃料电池是将 能转化为电能的装置。
(2)下列说法错误的是
A.化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等
B.燃料电池可以广泛用于新能源汽车
C.氢燃料电池汽车所需要的H2可电解水生成
D.燃料电池都要排放CO2气体
(3)写出甲醇完全燃烧的化学方程式 。
(4)甲烷燃料电池释放能量的总反应化学方程式是 。
某化学兴趣小组用实验室常用药品(或溶液)对“NaOH溶液与稀盐酸是否恰好完全反应”进行探究。
[知识卡片]:氯化钠溶液显中性,氯化铜易溶于水。
[实验探究]:
(1)方案Ⅰ:某同学先向试管中加入约2mLNaOH溶液,再滴入几滴酚酞溶液,溶液变红。然后慢慢滴入稀盐酸,边滴边振荡,直至溶液恰好变为无色。
①实验结论 。
②从微观的角度分析,该反应的实质是 。
③在滴入稀盐酸的过程中,若观察到有少量气泡出现。请分析产生气泡的可能原因 (用化学方程式表示)。
(2)方案Ⅱ:
实验步骤 |
实验现象 |
结论 |
取2mLNaOH溶液于试管中,滴入一定量的稀盐酸,振荡后加入镁条 |
若 |
稀盐酸过量 |
若没有明显现象 |
NaOH溶液与稀盐酸恰好完全反应 |
[实验反思]:
(3)另有同学提出方案Ⅱ不能证明NaOH溶液与稀盐酸恰好完全反应,其原因是 。
(4)除以上方案外,下列哪些物质单独使用,也能证明“NaOH 溶液与稀盐酸是否恰好完全反应” (填序号)。
A.铜片 B.pH试纸 C.氧化铜 D.紫色石蕊试液
向部分变质的NaOH溶液中逐滴滴加稀盐酸,产生气体质量与所加稀盐酸质量关系如图所示:
(1)完全反应后,产生气体的质量是 g。
(2)当滴加稀盐酸至图中A点时,溶液中含有的溶质是 。
(3)计算所加稀盐酸中溶质的质量分数。(写出规范的计算过程)。