某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。
(1)提出假设 ①该反应的气体产物是CO2。 ②该反应的气体产物是CO。③该反应的气体产物是______________。
(2)设计方案 如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式:_________________________________。
(4)实验步骤
①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g。
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为_________________________________。
(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:__________________。
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亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,可用ClO2为原料制取。某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。
已知:饱和NaClO2溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时 NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO2)2可溶于水。
利用图所示装置进行实验。
(1)装置①的作用是___________________,装置③的作用是________________。
(2)装置②中制备ClO2的化学方程式为___________________________;装置④中反应生成NaClO2的化学方程式为_____________________。
(3)从装置④反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤为:①减压,55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③__________________;④低于60 ℃干燥,得到成品。如果撤去④中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是______________。
(4)设计实验检验所得NaClO2晶体是否含有杂质Na2SO4,操作与现象是取少量晶体溶于蒸馏水,__________________________________________________________。
(5)为了测定NaClO2粗品的纯度,取10.0 g上述初产品溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液,充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.20 mol·L-1的Na2S2O3标准液滴定,重复2次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00 mL,计算得NaClO2粗品的纯度为_____。(提示:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)。
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常温下,三硫代碳酸钠(Na2CS3)是玫瑰红色针状固体,与碳酸钠性质相近。在工农业生产中有广泛的用途。某小组设计实验探究三硫代碳酸钠的性质并测定其溶液的浓度。
实验一:探究Na2CS3的性质
(1)向Na2CS3溶液中滴入酚酞试液,溶液变红色。用离子方程式说明溶液呈碱性的原因__。
(2)向Na2CS3溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去。该反应中被氧化的元素是__。
实验二:测定Na2CS3溶液的浓度
按如图所示连接好装置,取50.0mLNa2CS3溶液置于三颈瓶中,打开分液漏斗的活塞,滴入足量2.0mol·L-1稀H2SO4,关闭活塞。
已知:Na2CS3+H2SO4=Na2SO4+CS2+H2S↑。CS2和H2S均有毒。CS2不溶于水,沸点46℃,密度1.26g·mL-1,与CO2某些性质相似,与NaOH作用生成Na2COS2和H2O。
(3)盛放碱石灰的仪器的名称是__,碱石灰的主要成分是__(填化学式)。
(4)反应结束后打开活塞K,再缓慢通入热N2一段时间,其目的是_。
(5)C中发生反应的离子方程式是__。
(6)为了计算Na2CS3溶液的浓度,对充分反应后B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重,得8.4g固体,则三颈瓶中Na2CS3的物质的量浓度为__。
(7)分析上述实验方案,还可以通过测定C中溶液质量的增加值来计算Na2CS3溶液的浓度,若反应结束后将通热N2改为通热空气,计算值__(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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实验室需要配制480 mL 3 mol· L—1的NaOH溶液,根据这种溶液的配制情况回答下列问题:
(1)配制上述溶液需要用烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器是__________(填仪器名称)。
(2)用托盘天平称量NaOH固体的质量为_________g,定容时的具体操作为____________________________________________________;
(3)若没有用少量水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将每次洗涤液转入容量瓶的操作,会使结果______(填偏高、偏低、无影响,下同),若定容时采用仰视刻度线,则所配制的溶液浓度将__________;
(4)取100 mL 3 mol· L—1的NaOH溶液,缓慢通入标况下6.72 L的CO2气体。反应的离子方程式为_________________________________________。
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绿矾(FeSO4·7H2O)外观为半透明蓝绿色单斜结晶或颗粒,无气味。受热能分解,且在空气中易被氧化。
I.医学上绿矾可用于补血剂甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe]颗粒的制备,有关物质性质如下:
甘氨酸(NH2CH2COOH) | 柠檬酸 | 甘氨酸亚铁 |
易溶于水,微溶于乙醇,两性化合物 | 易溶于水和乙醇,有强酸性和还原性 | 易溶于水,难溶于乙醇 |
(1)向绿矾溶液中,缓慢加入NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后生成沉淀FeCO3。该反应的离子方程式为_______。
(2)制备(NH2CH2COO)2Fe:往FeCO3中加入甘氨酸(NH2CH2COOH)的水溶液,滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。
①加入柠檬酸溶液一方面可调节溶液的pH促进FeCO3溶解,另一个作用是__。
②洗涤操作,选用的最佳洗涤试剂是_______(填序号)。
A.热水 B.乙醇 C.柠檬酸
II.绿矾晶体受热分解的反应为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O,实验室用图I所示装置验证其分解产物。请回答下列问题:
(1)加热前通入氮气的目的是_______。
(2)实验中观察到装置B现象为_______。
(3)C装置和D装置能否调换_______(填“能”或“否”)。
(4)样品完全分解后,残留物全部为红棕色固体,检验装置A中的残留物含有Fe2O3的方法是_______。
(5)该装置有个明显缺陷是_______。
III.测定绿矾样品中铁元素的含量。
称取m g绿矾样品于锥形瓶中溶解后加稀H2SO4酸化,用 c mol·L−1 KMnO4 溶液滴定至终点。耗KMnO4溶液体积如图II所示,(滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4−+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O),该晶体中铁元素的质量分数为_______(用含m、c的式子表示)。
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三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)3•3H2O]是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。某化学小组探究用废铁屑(含少量-2价S元素)为原料制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体。具体流程如图:
已知:①(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O为蓝绿色晶体,FeC2O4·2H2O为难溶于水的黄色晶体,K3Fe(C2O4)3·3H2O为可溶于水、难溶于乙醇的翠绿色晶体。
②25℃时,[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O(aq) K=6.31×10-17。
③[Fe(SCN)]2+(aq)为血红色。
回答下列问题:
(1)三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)3•3H2O]中铁的化合价是_____。
(2)废铁屑中加入10%NaOH并加热的目的是__。
(3)为防止污染空气,反应所产生的“废气”可选择__净化处理。(填选项)
A.H2O B.NaOH溶液 C.盐酸 D.CuSO4溶液
(4)写出浅绿色悬浊液中加入饱和H2C2O4生成黄色沉淀的化学方程式:__。
(5)制备过程中加入6%H2O2的目的是__,温度保持70~80℃,采用的合适加热方式是__。
(6)获得翠绿晶体的操作①是___。
(7)用乙醇洗涤晶体的原因是___。
(8)某同学欲检验所制晶体中的Fe(Ⅲ),取少量晶体放入试管中,加蒸馏水使其充分溶解,再向试管中滴入几滴0.1mol•L-1KSCN溶液。请判断上述实验方案是否可行并说明理由:___。
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某同学探究Mg与NO2的反应产物,通过网络查找相关知识得,Mg与NO2反应可生成MgO和N2,设计如下实验。
(1)实验室利用Cu和浓HNO3制备NO2,选用的装置是_________________(填字母)。发生反应的化学方程式为_________________。
(2)选用如图所示装置完成Mg与NO2的实验。
①装置E的作用为_________________。
②装置D中的现象是_______________;装置F中NaOH溶液的作用为_______________。
③该装置________(填“能”或“不能”)准确测量N2体积,原因为________________。
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Na2SO3是一种重要的化工原料,但较易变质。
(1)实验室中欲检验Na2SO3固体样品是否已经变质,最简单的方法为_________________。
(2)某小组同学欲在实验室测定某Na2SO3样品的纯度。
方案一:通过测定生成SO2的质量,可计算mg Na2SO3固体样品的纯度。利用下列装置进行实验。
①选择装置A和B进行实验时,为使结果更精确还应选择装置_________________,装置A中反应前后通入N2的目的是_________________。
②实验结束后,若测得B装置增重了m1 g,则该Na2SO3固体样品的纯度为__________。
方案二:利用高锰酸钾溶液滴定亚硫酸钠溶液,实现定量测定。称取a g样品,置于烧杯中;加入适量蒸馏水,使样品溶解,然后配制成250 mL溶液;准确量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中;用0. 1 000mol/L的酸性KMnO4溶液进行滴定,经多次滴定,达到滴定终点时,平均消耗20.00 mL溶液。
③反应原理为(用离子方程式表示)_________________。
④滴定时,通常不需要加入指示剂,理由是_________________;达到滴定终点读取数据时,若俯视液面,则测定结果_________________(填“偏高”、“偏低”、“无影响”)。
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甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产上,300~400℃左右分解。
Ⅰ、实验室制取的方法之一是:Ca(OH)2+2HCHO + H2O2= Ca(HCOO)2+ 2H2O + H2↑实验室制取时,将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30-70%的过氧化氢溶液中(投料物质的量之比依次为1∶2∶1.2),最终可得到质量分数98%以上且重金属含量极低的优质产品。
(1)反应温度最好控制_______________(A.60℃左右 B. 200左右 C. 400℃左右),原因是_____________。
(2)制备时在混合溶液中要加入微量硼酸钠抑制甲醛发生副反应外,还要加入少量的Na2S溶液,加硫化钠的目的是 ____________________________。
(3)实验时需强力搅拌45min,其目的是_________________。
(4)结束后需调节溶液呈碱性,其目的是__________________________。
Ⅱ、某研究性学习小组用工业碳酸钙(主要成分为CaCO3;杂质为:Al2O3、FeCO3)为原料,先制备无机钙盐,再与甲酸钠溶液混合制取甲酸钙。结合如图几种物质的溶解度曲线及表中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1. 1 | 3. 2 |
Al3+ | 3. 0 | 5. 0 |
Fe2+ | 5. 8 | 8. 8 |
请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙晶体的实验方案:称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水,配成溶液待用,并称取研细的碳酸钙样品10g待用,用__________溶解碳酸钙样品,调整溶液pH为5,过滤后,将滤液与甲酸钠溶液混合,调整溶液为碱性;充分搅拌,所得溶液经__________、___________洗涤干燥得甲酸钙晶体。(提供的试剂有:a.甲酸钠,b.5mol·L-1硝酸,c. 5mol·L-1盐酸,d. 5mol·L-1硫酸,e. 3%H2O2溶液,f.澄清石灰水)
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KNO3是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤:
(1)反应Ⅰ中,CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2,该反应的化学方程式为________________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是_________________。从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是______________________________。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是:取少量K2SO4样品溶解于水,____________。
(4)整个循环流程中,需不断补充的原料除NH4HCO3外,还有____________ (填化学式)。
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