二氧化氯(ClO2)可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO2的工艺主要包括:①粗盐精制;②电解微酸性NaCl溶液;③ClO2的制取。工艺流程如下图:
⑴ 粗食盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的试剂X,X是 (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,其原因是 。(已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10;Ksp(BaCO3)=5.1×10-9)
⑵上述过程中,将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO2。电解时生成的气体B是 ;反应Ⅲ的化学方程式为 。
⑶ ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了以下实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,稀释成100 mL试样。
步骤2:量取V1mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置30分钟。(已知:ClO2+I-+H+—I2+Cl-+H2O 未配平)
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
① 准确量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃仪器是 。
② 滴定过程中,至少须平行测定两次的原因是 。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为 mol·L-1(用含字母的代数式表示)。
四氧化三铁是一种常用的磁性材料,纯净的四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。下图是氧化沉淀法生产Fe3O4工艺流程示意图:
已知:①工业绿矾中的杂质不溶于水,不参与反应;②Fe(OH)2 +2Fe(OH)3 =Fe3O4 +4H2O 。
请回答下列问题:
(1)铁的常见氧化物中可用作颜料的化学式是 。
(2)加水溶解过程中,实验室通常使用的玻璃仪器有 ,操作A的名称是 ,与加水溶解的过程中用到不同的玻璃仪器是 。
(3)在工艺流程中,通入适量空气氧化时的化学方程式为 。
(4)由溶液B获得该副产品要经历以下步骤,请排出正确的操作顺序是 (填字母编号),得到副产品的化学式为 。
a.过滤 b.加热浓缩 c.结晶 d.冷却 e.洗涤
(5)Fe3O4与稀硝酸恰好完全反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是 ;
(2)检验“水洗”是否合格的方法是 ;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是(写出两种):
① ;
② 。
(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤:
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
【已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-】
①CaO2的质量分数为 (用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能 (填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是 。
新型材料纳米级Fe粉具有超强的磁性,能用作高密度磁记录的介质以及高效 催化剂等。
I.实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如下:
(1)固体加热脱水通常要通入 。
(2)生成纳米级Fe的化学方程式为 。
Ⅱ.在不同温度下,纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同:温度低于570℃时生成FeO,高于570℃时生成。甲同学用下图所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证固体产物。
(3)B中收集到的气体是 (填名称),C装置的作用是 。
(4)乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分,进行了下列实验:
乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为该结论不正确,他的理由是 (用离子方程式表示)。
(5)丁同学称取5.60gFe粉,反应一段时间后,停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后,称得质量为6.88g。然后将冷却后的固体物质与足量FeCl3溶液充分反应,消耗0.08molFeCl3。丁同学实验的固体产物为 。
氢化钙(CaH2)固体是一种储氢材料,是登山运动员常用的能源提供剂。钙在加热时能与氮气、氢气反应。氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取,下图是模拟制取装置。
(1)下列关于氢化钙的叙述正确的是 (选填序号)。
a.氢化钙中阴离子的半径小于Li+的半径
b.氢化钙的式量小于溴化氢,因此前者的熔点小于后者
c.氢化钙也能与盐酸反应生成氢气
d.氢气常用作还原剂,只具有还原性
(2)上图A装置中制备氢气所用的酸溶液最好选用 (选填序号)。
a.稀盐酸 b.稀硫酸 c.稀硝酸 d.均可以
(3)装置D中竖直导管的作用是 。
(4)为了确认进入装置C的氢气已经干燥,可在B、C之间再接一装置,该装置中加入的试剂是 。加热C装置前要对H2验纯,验纯的操作是 。
(5)甲同学认为只要装置合理、操作规范就可以排除生成 (选填序号)。
a.Ca3N2 b.CaO c.Ca(OH)2
(6)乙同学用下图装置测定制得的氢化钙的纯度。他称取48g样品,与足量的水反应,恒温时,注射器量出产生的气体为48.16 L(已换算为标准状况)。假设钙只与氢气发生了反应,请根据乙同学的实验数据计算氢化钙的纯度(写出计算过程) 。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌,亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠(NaClO3)等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下:
(1)提高“反应1”反应速率的措施有 。(回答一点即可)
(2)“反应1” 的离子方程式是 。
(3)“反应2”的氧化剂是 ,该反应的化学方程式为 。
(4)采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”,原因是 。
(5)某学习小组用碘量法测定粗产品中亚氯酸钠的含量,实验如下:
a.准确称取所得亚氯酸钠样品mg于小烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250mL待测溶液。(已知:ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-)
b.移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,重复2次,测得平均值为V mL 。
(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①达到滴定终点时的现象为 。
②该样品中NaClO2的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示,结果化成最简。)
Ⅰ.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取并收集ClO2。
(1)A必须添加温度控制装置,除酒精灯、温度计外,还需要的玻璃仪器有 。
(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知在温度低于38℃时NaClO2饱和溶液中析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据上右图所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤: ① 蒸发结晶;② ;③ 洗涤;④ 干燥。
(3)ClO2很不稳定,需随用随制,用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:① 准确量取ClO2溶液V1mL加入到锥形瓶中,加适量蒸馏水稀释,调节试样的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶体,静置片刻。此时发生反应的离子方程式为: ;③ 加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定,至终点时消耗Na2S2O3溶液V2 mL。则原ClO2溶液的浓度为 mol/L(用含字母的代数式表示)。(已知2 Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI)
Ⅱ.将由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42-、Cl- 组合形成的三种强电解质溶液,分别装入下图装置
中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图(忽略因气体溶解带来的影响)。据此回答下列问题:
(1)写出乙烧杯中发生反应的化学方程式 ;
(2)电极f上发生的电极反应为 ;
(3)若经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了8g,要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态,应进行的操作是 。
组同学发现84消毒液与洁厕剂(主要成分为盐酸)室温下混和有Cl2生成,于是尝试在实验室利用该反应原理制取Cl2。
(1)若用次氯酸钙、浓盐酸为原料,利用下图装置制取Cl2。装置中仪器a的名称为 。甲同学想证明Cl2溶于水有酸性物质生成,将发生装置产生的气体直接通入适量水中,并加入NaHCO3粉末,有无色气泡产生。乙同学认为不合理,理由是 。又知:室温下H2CO3的电离常数K1=4.2×10-7,K2=5.6×10-11,则pH为8.0的NaHCO3溶液中[CO32-]:[HCO3-]= 。
(2)经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。设计如下装置制备无水FeCl3。
①下列操作步骤的正确排序为 (填字母)。
A.体系冷却后,停止通入Cl2 |
B.通入干燥的Cl2赶尽装置中的空气 |
C.在铁屑下方加热至反应完成 |
D.用干燥的H2赶尽Cl2 |
E.检验装置的气密性
②该实验装置存在的明显缺陷是 。
(3)世界环保联盟要求ClO2逐渐取代Cl2作为自来水消毒剂。
已知:NaCl+3H2ONaClO3+3H2,
2NaClO3+4HCl=2C1O2+Cl2+2NaCl+2H2O。
有关物质性质:
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
C1O2 |
-59 |
11 |
Cl2 |
-107 |
-34.6 |
ClO2的生产流程示意图:
该工艺中,需要补充的物质X为 (填化学式),能参与循环的物质是 (填化学式)。从ClO2发生器中分离出ClO2可采用的方法是 。
碱式碳酸铜和氯气都是用途广泛的化工原料。
(1)工业上可用酸性刻蚀废液(主要成分有Cu2+、Fe2+、Fe3+、H +、Cl−)制备碱式碳酸铜,其制备过程如下:
已知:Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:
物质 |
Cu(OH)2 |
Fe (OH)2 |
Fe (OH)3 |
开始沉淀pH |
4.2 |
5.8 |
1.2 |
完全沉淀pH |
6.7 |
8.3 |
3.2 |
①氯酸钠的作用是 ;
②反应A后调节溶液的pH范围应为 。
③第一次过滤得到的产品洗涤时,如何判断已经洗净? 。
④造成蓝绿色产品中混有CuO杂质的原因是 。
(2)某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。
①实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,所用仪器需要检漏的有 。
②若C中品红溶液褪色,能否证明氯气与水反应的产物有漂白性,说明原因 。此时B装置中发生反应的离子方程式是___________ _____。
③写出A溶液中具有强氧化性微粒的化学式 。若向A溶液中加入NaHCO3粉末,会观察到的现象是 。
实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4二主要流程如下:
⑴制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式 。
⑵如图所示,过滤操作中的一处错误是 。判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 。高温焙烧时,用于盛放固体的仪器名称是 。
⑶在25℃下,向浓度均为0.01 mol・L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成_______沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式_______ ______________
(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Al(OH)3]=3×10 -34。)
⑷无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是 ; F中试剂的作用是 ;用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为 。
⑸将Mg、Cu组成的3.92g混合物投入过量稀硝酸中,充分反应后,固体完全溶解时收集到还原产物NO气体1.792L(标准状况),向反应后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为 g。
TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g) TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下:
有关物质性质如下表:
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
其他 |
CCl4 |
-23 |
76 |
与TiCl4互溶 |
TiCl4 |
-25 |
136 |
遇潮湿空气产生白雾 |
仪器A的名称是________。装置E中的试剂是________。反应开始前依次进行如下操作:组装仪器、________、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括:①停止通N2 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。正确的顺序为________(填序号)。欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是________。
(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:
酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
简要工艺流程如下:
①试剂A为________。钛液Ⅰ需冷却至70 ℃左右,若温度过高会导致产品TiO2产率降低,原因是__________________________________________
②取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是____________________(填化学式)。
X、Y、Z、W均为10电子的分子或离子。X有5个原子核。通常状况下,W为无色液体。它们之间转化关系如图所示,请回答:
(1)工业上每制取1molZ要放出46.2 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)工业制取Z的化学平衡常数K与T的关系如下表:
T/K |
298 |
398 |
498 |
…… |
K/(mol·L—1)—2 |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
…… |
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1 K2(填写“>”“=”或“<”)
②恒温固定体积的容器中,下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是 (填序号字母)。
A.容器内各物质的浓度之比为化学计量数比
B.混合气体密度保持不变
C.容器内压强保持不变
D.混合气体相对分子质量保持不变
(3)某化学小组同学模拟工业生产制取HNO3,设计下图所示装置,其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球。
①A中发生反应的化学方程式是 。
②B中浓H2SO4的作用是 。
(4)写出D装置中反应的化学方程式 。
(5)a中通入空气的作用 。
氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
生成氢氧化物沉淀的pH
|
Mg(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
开始沉淀时 |
9.4 |
6.3 |
1.5 |
完全沉淀时 |
12.4 |
8.3 |
2.8 |
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加氨水调节溶液的PH范围为 。
(3)滤渣2 的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↓+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液是 (填字母)。
a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硫酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38oC时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38oC时析出晶体是NaClO2,高于60oC时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。装置②反应容器为三颈烧瓶。
完成下列填空:
(1)组装好仪器后,检查整套装置气密性的操作是: 。
(2)装置②中产生ClO2的化学方程式为 。
装置④中发生反应的离子方程式为 。
(3)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为:
①减压,55oC蒸发结晶;② ;③ ;④低于60oC干燥,得到成品。
(4)目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①上图是用石墨作电极,一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2的示意图。则阳极产生C1O2的电极反应为 。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol。
(5)准确称取所得亚氯酸钠样品l0 g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+C1-)。将所得混合液配成250 mL待测溶液。配制待测液需用到的定量玻璃仪器是 ;取25.00 mL待测液,用2.0mol·L-1Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为 。重复滴定2次,测得Na2S2O3溶液平均值为20.00 mL。该样品中NaClO2的质量分数为 。
氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸;在空气中迅速被氧化成绿色;见光则分解,变成褐色;下图是工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程如下:
|
|
1 |
2 |
3 |
空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积(ml) |
0.75 |
0.50 |
0.80 |
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(ml) |
24.65 |
24.75 |
24.70 |
④数据处理:计算得CuCl的纯度为____________。(平行实验结果相差不能超过0.3%)