工业上生产硫酸的原料,一种是黄铁矿,其主要成分为FeS2(S为-1价);另一种是磁黄铁矿,其主要成分是Fe1-xS(S为-2价),式中x通常为0.1~0.2,既含有Fe2+又含有Fe3+。
生产硫酸时将矿石煅烧,发生反应如下:
① 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2
② 4 Fe1-xS + (7-3x) O2 → 2 (1-x) Fe2O3 + 4 SO2
(1)含FeS2 72%的黄铁矿10吨,理论上最多可以生产98%的浓硫酸________吨(矿石中无其他含硫物质)。
(2)若磁黄铁矿Fe1-xS中x=0.1,则Fe1-xS中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为________:1。
(3)煅烧矿石时,为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO2,需通入过量20%的空气(其中N2与O2的体积比为4:1,假设无其他气体成分),计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO2的体积分数(用含x的代数式表示)。
(4)将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐酸,充分反应后测得生成S单质2.4g,FeCl2 0.425mol,且溶液中无Fe3+,计算Fe1-xS中的x值(矿石中其他成分不与盐酸反应)。
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现有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液,某同学设计方案分离三种物质,并检验其中的某些离子和物质。
已知:(1)酸性强弱:HCl>苯甲酸>H2CO3>苯酚> HCO3- (2)部分物理参数如下:
密度 (g·mL-1) | 熔点 (℃) | 沸点 (℃) | 溶解性 | |
苯甲酸 | 1.2659 | 122.13℃ | 249℃ | 微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 |
苯酚 | 1.07 | 40.6 | 181.9 | 易溶于乙醇、乙醚,65℃以上能与水互溶 |
乙醇 | 0.79 | -114.3 °C | 78.5 | 与水混溶,可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂 |
供选择试剂:10%氢氧化钠溶液、0.1mol/L盐酸、0.1mol/LNa2CO3、0.1mol/L NaHCO3、浓溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl3、0.1mol/L BaCl2、CO2、0.1mol/L溴水、澄清石灰水
(1)分离物质流程如下:
①物质C是_____________,操作IV是_____________。
②操作III发生的主要化学反应方程式_________________ _______________________________。
③混合液2中加入生石灰的原因是_______。
(2)该同学检验混合液1中是否含有苯酚和NaHCO3,以证明酸性的强弱。
实验步骤 | 现象和结论 |
①取少量混合液1于试管,滴加________________________, 振荡,静置 | |
②取少量步骤①上层清夜于试管,滴加__________________ ____________________________________________________ | 澄清石灰水变浑浊 说明混合液1含有HCO3- |
③另取少量混合液1于试管,滴加___________________,振荡 | _________________________, 说明混合液1不含有酚羟基 |
(3)称取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固体溶于足量乙醇中,滴加足量饱和NaHCO3溶液,测得放出的CO2(标准状况下,不考虑CO2溶于水)为33.6mL ,则苯甲酸的质量分数为_________________________(只列式,不计算),结果为________。(结果保留1位小数)(苯甲酸的相对分子质量为122,苯酚相对分子质量为94)
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硫酸是重要的化工产品,在基础化学实验中,有着重要的作用。
(1)物质的量浓度为18.4mol/L,质量分数为0.98的浓硫酸吸收水蒸气时,当其质量分数下降到0.87(密度1.8g•cm-3)以下时,则失去干燥能力。 质量分数为0.87的硫酸的物质的量浓度为
________(保留两位小数,下同)。50mL 18.4mol/L的浓硫酸作为干燥剂时,最多可吸水___________g。
(2)工业上以高岭土和硫酸.氨气为原料制取铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]和硫酸铝,反应原理如下(忽略高岭土其他成分与硫酸的反应):
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O…………①
Al2(SO4)3 + H2SO4 + 2NH3 → 2NH4Al(SO4)2 …………②
某工厂欲同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1:1,则投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比是________
(3)硫酸工业上大多用接触法制硫酸(设空气中氧气的体积分数为20%),为使黄铁矿煅烧充分,常通入过量40%的空气,则煅烧后炉气中SO2的体积分数为_____。
(4)将上述炉气经净化除尘后直接送入接触室,气体体积减少了5%(同温同压下测定),试计算SO2的转化率
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聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)n(SO4)m·xH2O]是一种新型高效净水剂,广泛应用于工业污染水的处理。
(1)聚合硫酸铝铁能够净水的原因是
(2)AlaFeb(OH)m(SO4)n•xH2O中a、b、m、n的代数关系式为_______________________。
(3)为了测定聚合硫酸铝铁的组成,进行如下实验:
步骤一:准确称取8.810g样品溶于150mL 0.100mol•L-1稀硫酸,恰好完全反应后,加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体10.485g;
步骤二:另取相同质量的样品,溶于过量的氢碘酸,以磁力搅拌机搅拌,充分反应后,以0.500mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至浅黄色,滴入几滴淀粉溶液,再滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL.(已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)
①步骤二中使用磁力搅拌器进行搅拌的目的是________________________。
②通过计算确定聚合硫酸铝铁的化学式(写出计算过程)。
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在标准状况下,取甲、乙、丙各30.0mL相同浓度的盐酸,然后分别慢慢加入组成相同的镁铝合金粉末,得下表中有关数据(假设反应前后溶液体积不发生变化):
请回答:
(1)甲组实验中,盐酸(选填“过量”、“适量”或“不足量”,下同)_________;乙组实验中盐酸______________。
(2)盐酸的物质的量浓度为_____________。
(3)合金中Mg. Al的物质的量之比为_______________。
(4)丙实验之后,向溶液中加入一定量1.00mol/LNaOH溶液,能使合金中的铝粉恰好完全溶解,再过滤出不溶性固体,求所得滤液中溶质的物质的量浓度(要求写出计算过程)
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(9分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40 mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值:________(列出计算过程);
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品;采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在实验中,FeCl2可用铁粉和________反应制备,FeCl3可用铁粉和________反应制备;
(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为________________;
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用MnO2,和浓HCl反应制Cl2,当有0.4molHCl被氧化时,生成的Cl2全部用石灰水吸收,则(1)生成多少Cl2mol(2)可制得漂白粉多少克?
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已知用MnO2与浓盐酸反应制Cl2时,当溶液中盐酸浓度降为4mol·L-1时即不再有Cl2产生。常用浓盐酸浓度为12mol·L-1。实验中用MnO2与浓盐酸反应制Cl2时,消耗浓盐酸的体积(ml)与MnO2质量关系如图所示。试根据上述信息分析回答:
(1)用8.7gMnO2与100mL浓盐酸反应可产生Cl2多少mL(标准状况)?
某同学最终只收集到2000mLCl2(标准状况),若装置的气密性没有问题,则可能的原因是________
________。
(2)由题中信息计算将8. 7gMnO2完全消耗,需浓盐酸的体积为多少?
(3)而实际实验中消耗盐酸的体积为________mL,可能原因是:________
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在标准状况下,把体积为V L的氯气通入300mL 1mol/L的KI溶液中,充分反应后,将溶液蒸干,灼烧,得到31.5g残渣。试计算:
(1)通入氯气的体积为多少升?
(2)生成KCl的质量为多少克?
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将MnO2与FeSO4溶液、硫酸充分反应后过滤,将滤液加热至60℃后,再加入Na2CO3溶液,最终可制得碱式碳酸锰[aMnCO3·bMn(OH)2·cH2O]。
(1)用废铁屑与硫酸反应制备FeSO4溶液时,所用铁屑需比理论值略高,原因是 ,反应前需将废铁屑用热Na2CO3溶液浸泡,其目的是 。
(2)为测定碱式碳酸锰组成,取7.390 g样品溶于硫酸,生成CO2 224.0 mL(标准状况),并配成500 mL溶液。准确量取10.00 mL该溶液,用0.0500 mol·L-1 EDTA(化学式Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Mn2+(原理为Mn2+ +H2Y2-=MnY2-+2H+),至终点时消耗EDTA标准溶液28.00 mL。通过计算确定该样品的化学式。(写出计算过程)
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