(12分)工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O),其过程为:
已知:Ⅰ.有关氢氧化物沉淀的pH:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 |
Ⅱ.SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
(1)操作①需要加快反应速率,措施有充分搅拌和 (写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式 。
(2)在步骤②-③的过程中,将溶液的pH由1调节至 ;宜用的试剂为 。
A. 1.5
B. 3.7
C. 9.7
D.氨水
E.氢氧化锶粉末
F.碳酸钠晶体
(3)操作③中所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是 。
A.50~60℃ B.80~100℃ C.100℃以上
(5)步骤⑥宜选用的无机洗涤剂是 。
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硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗名大苏打,可用做分析试剂。它易溶于水,难溶于酒精,受热、遇酸易分解。工业上可用硫化碱法制备,反应原理:2 Na2S + Na2CO3 + 4SO2 = 3 Na2S2O3 + CO2,实验室模拟该工业过程的装置如图所示,回答下列问题:
开启分液漏斗a,使硫酸慢慢滴下,适当调节螺旋夹,使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电磁搅拌器搅动。
(1)b装置的名称是 ,b中反应的离子方程式为____________________。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变为澄清,此浑浊物是____________。
(3)控制b中的溶液的pH接近7,停止通入SO2。若未控制好pH<7,会影响产率,原因是(用离子方程式表示) 。
(4)停止通入SO2后,将c中的溶液抽入d中,d中的试剂为_________________。
(5)将d所得液溶转移到蒸发皿中,水浴加热浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤,洗涤晶体所用的试剂为(填化学式) 。
(6)为检验制得的产品的纯度,该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:。在锥形瓶中加入25mL 0.01mol/L KIO3 溶液,并加入过量的KI酸化,发生下列反应:5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,当达到滴定终点时,消耗Na2S2O3溶液20.00mL,则该产品的纯度是 。(用百分数表示,保留1位小数)
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选考【化学——选修2:化学与技术】(15分)某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中舍有Ni70.0%及一定量的Al、Fe、SiO2和有机物,镍及其化台物的化学性质与铁的类似,但Ni2-的性质较稳定)。
已知:部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH如下表所示,回答下列间题
(1)滤渣a的成分是________,用乙醇洗涤废催化剂的目的是________,从废渣中回收乙醇的方法是________。
(2)为提高酸浸速率,可采取的措施有(答两条)________________。
(3)向A中加人 H2O2时反应的离子方程式为__________.试剂x可以是________。
(4)用方程式表示出由沉淀。制取单质镍的方法_________、________。回收mkg上述废催化剂的过程中,若将溶液pH调整为6时消耗了a kgNi(OH)2 ,从洗涤到得到滤液B的过程中镍的损失率为3%,后几步操作过程中镍的损失率为5%,则最终得到单质镍的质量为________kg(填计算式)。
(5)利用化学镀(待镀件直接置于含有镀层金属的化合物的溶液中)可以在金属、塑料、陶瓷等物品表面镀上一层金属镍或铬等金属,某化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2-,在酸性条件下发生的反应之一如下,请配平该反应。
与电镀相比,化掌镀的最大优点是:________________________________。
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(14分)磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂,实验室可利用SO2与反应制取少量的SO2Cl2。装置如图(有些支持装置省略了)所示。已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69 1℃,遇水能发生剧烈的水解反应,产物之一为氯化氢气体。
(1)仪器E的者称是_______,由B的使用可知SO2与氧气之间的反应居于______(填“放”或“吸”)热反应,仪器C的作用是________________________.
(2)仪器组装完毕后,检验甲装置气密性的方法是____________表明装置气密性良好。
(3)试剂X、Y的组合最好是_________。
(4)戊是贮气装置,则E中的试剂是_________;若缺少装置乙和丁,潮湿的氯气和二氧化硫之间发生反应的化学方程式是___________________________.
(5)反应结束后,将丙中混合物分离开的实验操作是_________。若反应中消耗的氯气的体积为896 mL(已转化为标准状况,SO2 足量),最后得到纯净的磺酰氧3.3g,则磺酰氯的产率为_________(保留三位有效数字)。
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氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等,实验室制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下:
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。
②四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。
(1)过滤所需要的主要玻璃仪器有________,加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为________。
(2)加入BaCl2的目的是除去SO42-,如何检验SO42-已沉淀完全?答:________。
(3)加入NaClO3饱和溶液发生反应为:MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl↓再进一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为:①________;②________;③________;④过滤、洗涤。
(4)产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定:
步骤1:准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2:取10 mL于锥形瓶中,加入10 mL稀硫酸和20 mL 1.000 mol·L-1的
FeSO4溶液,微热。
步骤3:冷却至室温,用0.100 mol·L-1 K2Cr2O7 溶液滴定至终点,此过程中反应的离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
步骤4:将步骤2、3重复两次,平均消耗K2Cr2O7 溶液15.00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式:________
②产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为________。
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I.某兴趣小组利用下图装置测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量,图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时,立即关闭活塞A。
(1) C中导管末端连接一个多孔球泡D,可以提高实验的准确度,其理由是_____________。
(2) C中发生反应的离子方程式 。
(3) C中溶液蓝色消失后,没有及时关闭活塞A,测得的SO2含量 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
II.实验室常用Na2SO3固体与浓硫酸反应制取SO2 :
(4) 现有已制得SO2的饱和溶液,请利用此溶液(其他试剂任选),设计一个简单实验,比较SO2与Fe2+ 还原性的强弱(要求:写出实验步骤、现象和结论) 。
(5) 某研究小组测定部分变质的Na2SO3固体样品中Na2SO3的含量:
① 取a克Na2SO3固体样品配制成100mL溶液,取10.00mL该溶液于锥形瓶中,加入几滴淀粉溶液作指示剂,0.0100mol/L碘水进行滴定,滴定终点现象为 ,记录数据,重复滴定2次,平均消耗碘水20.00mL。
② 计算:样品中亚硫酸钠的质量分数为 。
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(15分)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↑
② CoCl2·6H2O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 |
(1)在上述工艺中,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_______________________。
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是________________________。
(3)操作Ⅰ包含3个实验基本操作,它们依次是____________________和过滤。
(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干时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,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2·6H2O,通常先将产品溶解在乙醚中,除去不溶性杂质后,再进行 _操作。
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锌是一种常用金属,镓(Ga)的化合物氮化镓(GaN)是制造LED的重要材料,被誉为第三代半导体材料。
I.镓(Ga)是火法冶炼锌过程中的副产品,镓与铝同主族且相邻,化学性质与铝相似。
(1)Ga的原子结构示意图为___________________;
(2) GaN可由Ga和NH3在高温条件下制取,该反应的化学方程式_______________。
(3)下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是____________
A.常温下,Ga可与水剧烈反应放出氢气
B.一定条件下,Ga可溶于盐酸和氢氧化钠
C.一定条件下,Ga2O3可与NaOH反应生成盐
D.Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到
II.锌的冶炼方法有火法和湿法。工业上利用锌焙砂(主要含Zn0、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)湿法制取金属锌的流程如图所示:
已知:Fe的活泼性强于Ni
(4)ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3,ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式为____ _。
(5)净化I操作分为两步:第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化;第二步是控制溶液pH,只使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是________________________。
(6)净化II中加入Zn的目的是_______________________。
(7)常温下,净化I中,如果要使c(Fe3+) < 10-5 mol/L,则应控制溶液pH的范围为_____________。已知:Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38;lg5=0.7
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(14分)某化学小组拟利用下列流程测定某草酸亚铁样品(含有少量草酸,不含结晶水和其他杂质)中FeC2O4的含量。
已知几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示
Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | |
开始沉淀时的pH | 7.5 | 2.8 | 4.2 | 9.6 |
沉淀完全时的pH | 9.0 | 4.0 | 5 | 11 |
试回答下列问题:
(1)用2 mol/L H2SO4溶液溶解草酸亚铁样品而不用蒸馏水直接溶解的原因是 ,加热至70℃左右,立即用KMnO4溶液滴定至终点。发生反应的离子方程式为2MnO4- + 5H2C2O4 +6H+ =2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O和 。
(2)保温放置30min的目的是 。
(3)证明反应Ⅰ完全的实验操作或现象为 。
(4)已知常温下Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36,废液中c(Fe3+)= mol·L-1。
(5)灼烧充分的标志是 。
(6)样品中FeC2O4的含量为 。
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实验室用图示装置制备KClO溶液,再与KOH、Fe(NO3)3溶液反应制备高效净水剂K2FeO4。
<查阅资料>Cl2与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO,在较高温度下则生成KClO3;
K2FeO4易溶于水,微溶于浓KOH溶液,在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定。
(1)仪器a的名称: ;装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是 。
(2)装置B吸收的气体是 ,装置D的作用是 。
(3)C中得到足量KClO后,将三颈瓶上的导管取下,依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液,水浴控制反应温度为25℃,搅拌1.5 h,溶液变为紫红色(含K2FeO4),该反应的离子方程式为 。再加入饱和KOH溶液,析出紫黑色晶体,过滤,得到K2FeO4粗产品。
(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,其提纯步骤为:
①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中。
②过滤。
③ 。
④搅拌、静置、过滤,用乙醇洗涤2~3次。
⑤在真空干燥箱中干燥。
(5)称取提纯后的K2FeO4样品0.2200 g于烧杯中,加入强碱性亚铬酸盐溶液,反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性,配成250 mL溶液,取出25.00 mL放入锥形瓶,用0.01000 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,重复操作2次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液30.00 mL。涉及主要反应为:
Cr(OH)4-+FeO42- = Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-
2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+ = 6Fe3++2Cr3++7H2O
则该K2FeO4样品的纯度为 。
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