含硫物质燃烧会产生大量烟气,主要成分是SO2、CO2、N2、O2 。某研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气,并测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率。
回答下列问题:
Ⅰ.模拟烟气的制备
(1)用A装置制SO2,化学反应方程式为 。
(2)用B装置制CO2,使用该装置优点的是 。
(3)将制得的气体与空气充分混合,获得模拟烟气用于后续实验。
II.测定烟气中SO2的体积分数
(4)将部分模拟烟气缓慢通过C、D装置,其中C、D中盛有的药品分别是 、 。(填序号)
①KMnO4溶液;②饱和NaHSO3溶液;③饱和Na2CO3溶液;④饱和NaHCO3溶液
(5)若模拟烟气的流速为amL/min,若t1分钟后,测得量筒内液体体积为VmL,则SO2的体积分数是 。
Ⅲ.测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率(已转化的SO2占原有SO2的百分比)
(6)将模拟烟气通过转化器E装置,E装置中盛有FeCl2、FeCl3的混合溶液,常温下,它可催化SO2与O2的反应,以达到脱硫目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式 ①SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+ ② 。
(7)若模拟烟气仍以amL/min的流速通过转化器E装置,t2分钟后,向E装置中加入酸化的BaCl2溶液得到白色浑浊液,经 、洗涤、 、称量,得到mg固体。若实验的气体体积已折算为标准状况,则该转化器的脱硫效率是 。
Ⅰ:下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置,某同学认为下图B装置进行酯化反应效果比A要好,他的理由是 。
Ⅱ:为了研究同周期元素性质递变规律,某同学设计了如下实验方案:
(1)表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不是对应关系的是:
实验步骤 |
实验现象 |
① 将镁条用砂纸打磨后,放入试管中,加入少量水后,加热至水沸腾;再向溶液中滴加酚酞溶液 |
镁浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”声,随之消失,溶液变成红色。 |
②在盛有冷水的烧杯中滴入几滴酚酞溶液,再将一小块金属钠放入其中 |
有气体产生,溶液变成浅红色 |
③将镁条投入稀盐酸中 |
剧烈反应,迅速产生大量无色气体 |
④将铝条投入稀盐酸中 |
反应不十分剧烈;产生无色气体 |
⑤向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 |
生成白色胶状沉淀,继而沉淀消失 |
(2)由上述实验可得出的结论是:___________
Ⅲ:某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
(1)甲同学的实验应该在___________中进行,才符合化学实验安全性的要求。
(2)乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得,可能是浓硝酸受热分解产生的红棕色气体,请写出浓硝酸受热分解的化学方程式 ,所以他认为应该检验_____________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置如图2所示。
(3)为了减少干扰,对于A装置有下面4种操作方案,其中最合理的是_________。
①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热;
②先加热木炭,再将木炭投入冷浓硝酸;
③先加热木炭,再加入冷浓硝酸;
④先加热浓硝酸,然后将木炭投入其中。
(4)请用平衡移动原理解释B装置的作用_____ _ ___(结合方程式与文字表述)。
(5)若同意碳与浓硝酸反应生成二氧化氮的观点。将C装置所得的悬浊液过滤、洗涤、干燥、冷却、称量,所得固体质量为m克,则被还原的HNO3的质量为: (列出计算表达式即可)。(忽略空气中二氧化碳的影响。相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Ba 137)
FeSO4·7H2O广泛用于医药和工业领域,以下是FeSO4·7H2O的实验室制备流程图。根据题意完成下列填空:
(1)铁屑与稀硫酸反应前,应用10% Na2CO3溶液浸泡几分钟,操作目的是_____,浸泡后,用____(填操作方法)分离并洗涤铁屑。
(2)操作a为_______________。
(3)最后得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
②____________________。
(4) FeSO4·7H2O是某些补血剂的主要成分,实验室要测定某补血剂中铁元素的含量。
I.方案一:可用KMn04溶液进行氧化还原滴定。在配制100mL 1.00 × 10 - 2 mol·L-1的KMnO4溶液时,所用的仪器有天平、药匙、烧杯、玻璃棒,还有___________(填仪器名称)。在配制过程中,下列说法正确的是____________(填序号字母)。
A.KMnO4溶于水不放热,可以直接在容量瓶中溶解 |
B.容量瓶洗涤后不需干燥即可直接用于实验 |
C.定容后摇匀,凹液面低于刻度线,再加水至凹液面最低点与刻度线相平 |
D.如果定容时加水超过刻度线必须毓配制 |
II.方案二:将FeSO4·7H2O最终转化为Fe2O3,测定质量变化,操作流程如下:
①步骤④中一系列操作依次是:过滤、洗涤、______、冷却、称量。
②假设实验过程中Fe无损耗,则每片补血剂含铁元素的质量______g(用含a的代数式表示)。
③若步骤③加入X溶液的量不足,则最后测出每片补血剂含铁元素的质量将______(填“偏大,’.“偏小”或“不变”)。
CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2•6H2O的一种新工艺流程如图:
已知:
①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2↑
②CoCl2•6H2O熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴.
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀 2.3 7.5 7.6 3.4
完全沉淀 4.1 9.7 9.2 5.2
请回答下列问题:
(1)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为 (写一点).
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是 ;pH调至 ,a后过滤,再用试剂X将滤液的pH调节至2﹣3,则所用的试剂X为 .
(3)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是 、 和过滤.
(4)制得的CoCl2•6H2O需减压烘干的原因是 .
(5)为测定产品中CoCl2•6H2O含量,某同学将一定量的样品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量.通过计算发现产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是 .
(6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2•6H2O,常将制得的产品溶解于乙醚中,然后 、 (填实验操作)获得纯净的CoCl2•6H2O
Ⅰ.某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3,装置如图所示(气密性已检验,部分夹持装置略):
(1)请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用 。
(2)当D中有大量白色固体析出时,停止实验,将固体过滤、洗涤,取一定量配成样液,并加入BaCl2溶液,出现白色沉淀并有气体产生,其离子方程式是 。
Ⅱ.某课外活动小组欲利用氨气与CuO反应,研究氨气的性质并测其组成,设计了如下实验(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:
(1)仪器b中可选择的试剂为(任意填一种) 。
(2)实验中,装置C中黑色CuO粉末全部转化为红色固体(已知Cu2O也为红色固体),量气管中有无色无味的气体。实验前称取黑色CuO 80g,实验后得到红色固体质量为68g。则红色固体成分的化学式为 。
(3)F中读取气体体积前,应向上或向下移动右管,使得左右两边液面相平,若无此操作,而F中左边液面低于右边液面,会导致读取的气体体积 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(4)要想测得氨气分子中氮、氢原子个数比,实验中应至少测量或读取哪些数据 (填序号)。
a.B装置实验前后质量差mg; b.F装置实验前后液面差VL
c.D装置实验前后质量差mg; d.E装置实验前后质量差mg;
(5)E装置中浓硫酸的作用是 。
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。以含钴单质废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程如下图:
已知:
①CoCl2·6H2O熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
7.6 |
3.4 |
完全沉淀 |
4.1 |
9.7 |
9.2 |
5.2 |
请回答下列问题:
(1)钴与盐酸反应的化学方程式为 。
(2)流程中加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是 ;滤渣中含有的Al(OH)3是良好的阻燃剂,其原理是 ;加盐酸调节pH至2~3的目的是 。
(3)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是 和过滤。
(4)制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是 。
(5)为测定产品中CoCl2·6H2O含量,某同学将119g样品溶于水形成100mL溶液,取25mL于烧杯中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称得质量为28.7g,计算产品中CoCl2·6H2O含量为 (已知CoCl2·6H2O化学式量为238,AgCl为143.5,假设杂质不与AgNO3溶液反应,结果保留两位有效数字)
某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
【查阅资料】经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。
【设计方案】学习小组设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检验装置的气密性;②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;④……;⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)Fe元素的原子结构示意图为______________。FeCl3是___________化合物(填“离子”或“共价”)。
(2)装置A中反应的化学方程式为______________。
(3)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是____________。
(4)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)____________。
(5)装置B中冷水浴的作用为____________;装置C的名称为____________;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂K3[Fe(CN)6]是配位化合物,其配位数为___________,配体为__________。
(6)该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;FeCl3与H2S反应的离子方程式为________________。
硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的工艺流程示意简图:
(1)要将洗出液中的溶质析出,采用的方法是 (填:“蒸发”、“降温”)结晶;蒸发时用到的硅酸盐仪器有 、 、 。
(2)上述流程中加入NaOH溶液,反应的离子方程式为 。
(3)用上述残渣中的氧化铁焊接铁轨,其铝热反应的化学方程式为(并在方程式中用“单线桥”标出电子转移方向和数目) 。
苯甲酸是一种重要的化工原料。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:
草酸(H2C2O4)为易溶于水的固体
某学习小组在实验室制备、分离、提纯苯甲酸,并测定所得样品的纯度,步骤如下:
一、制备苯甲酸
在三颈瓶中加人2.7mL甲苯、100mL水和2~3片碎瓷片,开动电动搅拌器,a中通入流动水,在石棉网上加热至沸腾,然后分批加入8.5g高锰酸钾,继续搅拌约4~5h,直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠,停止加热和搅拌,静置。
二、分离提纯
在反应混合物中加入一定量草酸充分反应,过滤、洗涤,将滤液放在冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化,苯甲酸全部析出后减压过滤,将沉淀物用少量冷水洗涤,挤压去水分后放在沸水浴上干燥,得到粗产品。
三、测定纯度
称取mg产品,配成100mL乙醇溶液,移取25.00mL溶液于锥形瓶,滴加2~3滴酚酞,然后用标准浓度KOH溶液滴定。
请回答下列问题:
(1)装置a的名称是____________,其作用为______________________。
(2)甲苯被高锰酸钾氧化的原理为:
,
请完成并配平该化学方程式。
(3)分离提纯过程中加人的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气体生成。加入草酸的作用是_______,请用离子方程式表示反应原理_________________________。
(4)产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是________________________。
(5)选用下列__________操作,可以将粗产品进一步提纯。(选填字母)
A.溶于水后过滤 | B.溶于乙醇后蒸馏 | C.用甲苯萃取后分液 | D.升华 |
(6)测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是______________。若m=1.200g,滴定时用去0.1200mol· L-1标准KOH溶液20.00mL,则所得产品中苯甲酸的质量分数为_______________。
绿矾(FeSO4·7H2O)广泛用于工农业生产。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生成纯净绿矾的一种方法:
查询资料,得有关物质的数据如下表:
25℃时 |
pH值 |
饱和H2S溶液 |
3.9 |
SnS沉淀完全 |
1.6 |
FeS开始沉淀 |
3.0 |
FeS沉淀完全 |
5.5 |
(1)操作II中,通入硫化氢至饱和的目的是_________________________;在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________________________;
(2)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其洗涤的目的是_________________________;用冰水的原因是_________________________;
(3)次氯酸盐在碱性条件下氧化硫酸亚铁可得高冷净水剂K2FeO4,离子方程式为_______________;
(4)25℃时,将FeSO4·7H2O样品溶于水配成FeSO4溶液,该溶液中的Fe2+在空气中易被氧化成Fe3+,若向完全被氧化后的溶液中滴加NaOH溶液,当滴至溶液的pH=4时,溶液中的c(Fe3+)=________mol/L。[已知该温度下,Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38]
(5)将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空气加热脱水,其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示:
①在100℃时M的化学式为______________________;
②FeSO4·7H2O晶体中有______种不同结合力的水分子。
金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。
请回答下列问题。
(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C===2Fe+2TiO2+CO2↑,钛酸亚铁的化学式为______;钛酸亚铁和浓H2SO4反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成,该反应的化学方程式为_________。
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是___________。此时溶液中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。
氢氧化物 |
Fe(OH)2 |
TiO(OH)2 |
Mg(OH)2 |
Ksp |
8.0×10-16 |
1.0×10-29 |
1.8×10-11 |
①常温下,若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.001 8 mol/L,当溶液的pH等于________时,Mg(OH)2开始沉淀。
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,该反应的离子方程式为____________。
(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的方程式为_______。Mg还原TiCl4过程中必须在1070 K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是_______。除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是______。
(4)在800~1 000 ℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如下图所示。
图中b是电源的________极,阴极的电极反应式为________。
金属钼(Mo)可以增强合金的某些机械性能和耐腐蚀性。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图(已知钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体):
(1)在灼烧钼矿时发生化学反应:2MoS2+7O22MoO3+4SO2,该反应的还原剂是__________。当有1mol MoS2反应时,还原剂失去电子的物质的量为______________。
(2)步骤①中,灼烧钼矿时,用于盛放固体的仪器的名称为______________。
(3)写出步骤②中发生反应的离子方程式______________________________。
(4)在步骤③中需要加入过量硝酸,检验硝酸过量的操作为_________________。
(5)某同学拟选用如下装置,用氢气还原三氧化钼,同时检验该反应的氧化产物,根据要求回答下列问题。
①若两次使用到C装置,则装置D中所盛的药品是___________(填试剂名称)。
②根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞后_________→_________→_________→_________(请按正确的顺序填入下列步骤的代号)。
a.收集气体并检验其纯度 b.停止加热,充分冷却
c.加热反应一段时间 d.关闭分液漏斗活塞,停止通氢气
(6)化学分析中,常用沉淀法测定金属的含量。若称取三氧化钼粗产品m g,用浓氨水溶解后,再滴加足量的硝酸使其完全转化为钼酸沉淀,此时消耗0.2 mol/L HNO3溶液250mL ,则粗产品中三氧化钼的含量为 (请用含m的表达式表示)。
硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”,又称为“海波”,可用于照相业作定型剂,也可用于纸浆漂白作脱氧剂,它易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解,工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备,某实验模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图:
实验具体操作步骤为:
①开启分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,适当调节分液漏斗的滴速,使反应产生的SO2气体均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,微沸
②直至析出的浑浊不再消失,并控制溶液的PH接近7时,停止通入SO2气体
③趁热过滤,将滤液加热浓缩,冷却析出Na2S2O3•5H2O
④在经过滤、洗涤、干燥.得到所需产品
(1)写出仪器A的名称 ,步骤④中洗涤时,为了减少产物的损失的试剂可以是
(2)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中不能让溶液PH<7,请用离子方程式解释原因
(3)最后得到的产品可能含有反应Na2SO4杂质,请设计实验检测产品中是否存在Na2SO4(已知BaS2O3不溶于水),简要说明实验操作.现象和结论
(4)测定产品纯度
①准确称取1.00g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂用0.1000mol•L﹣1碘的标准溶液滴定,反应原理为2S2O32﹣+I2=S4O32﹣+2I﹣,滴定起始和终点的滴定管液面位置如图则消耗碘的标准溶液体积为 mL,产品的纯度为 %
②若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数的测量结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(5)Na2S2O3常用于脱氧剂,在溶液易被Cl2氧化SO42﹣,该反应的离子方程式为 .
(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用,某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾:
(1)聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂,微溶于乙醇,其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷,请提出改进意见: ;
浓缩时向其中加入一定量的乙醇,加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH,所加试剂Y为 ;溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响(如图1所示),试分析pH过小(pH<3)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因: 。
(2)明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料,试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线,补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂:废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精):向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生, ,得到明矾晶体。
二氧化氯(ClO2)在常温下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中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 。
(2)A必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、 ;
B装置必须放在冰水浴中,其原因是 。
(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤:① ;② ;③洗涤;④干燥。
(4)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,进行了下列实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL,稀释成100.00 mL试样;量取V1mL试样加入到锥形瓶中;
步骤2:用稀硫酸调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;
步骤3:加入淀粉指示剂,用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。(已知2 Na2S2O3+ I2=Na2S4O6+ 2NaI)
①配制100 mL c mol/LNa2S2O3标准溶液时,用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有: 。
②滴定过程中至少需进行两次平行测定的原因是 。
③写出步骤2中发生反应的离子方程式 。
④原ClO2溶液的浓度为 g / L(用步骤中的字母代数式表示)。
⑤若滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果 。
若滴定开始仰视读数,滴定终点时正确读数,则测定结果 。
(填“偏高”“偏低”或“不变” )