山西高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-25物质的检测
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一、单选题
1.(2021·山西吕梁·统考一模)现有Na2SO3、Na2SO4混合物样品a g,为了测定其中Na2SO3的质量分数,设计了如下方案,其中明显不合理的是
A.将样品配制成V1 L溶液,取其中25.00 mL用标准KMnO4溶液滴定,消耗标准KMnO4溶液的体积是V2 ml
B.将样品与足量稀盐酸充分反应,生成的气体通过盛有碱石灰的干燥管,测得干燥管增重cg
C.向样品中加足量H2O2,再加足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为b g
D.将样品与足量稀盐酸充分反应后,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为d g
2.(2021·山西吕梁·统考一模)某无色透明溶液中可能存在Br-、、、Al3+、I-、Na+、Cu2+中的若干种。现进行如下实验,得到如下现象:
①向溶液中滴加足量氯水后,溶液变橙色,且有无色气泡冒出;
②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,加入盐酸后沉淀不溶解;
③向所得溶液中继续滴加淀粉溶液,溶液不变蓝色。
已知:5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3
据此可以判断,该溶液中肯定存在的离子组是
A.Na+、、、Br- B.Al3+、Na+、、Br-
C.Al3+、、I-、Br- D.Al3+、Br-、、Cu2+
二、工业流程题
3.(2023·山西·校联考模拟预测)以废钒电池负极电解液(主要化学成分是V3+、V2+、H2SO4) 为原料,回收其中的钒制备V2O5的工艺流程如图所示:
已知:氯酸浓度较高或受热时易发生分解。
回答下列问题:
(1)在“氧化”中低价态钒都转化为,其中V3+转化反应的离子方程式为 ,实际生产中的氧化剂不选择HClO3的原因是 。
(2)“浓缩”至钒溶液质量浓度(折合V2O5质量浓度)为27.3 g·L-1'时,则溶液中c()= mol·L-1。(结果保留1位小数)
(3)pH对沉钒率(η)的影响如图所示,则沉钒时控制钒液合适的pH范围是 ,沉淀产物为2NH4V3O8·H2O,则加(NH4)2SO4沉钒的化学方程式是 。
(4)“过滤”后对沉淀进行洗涤,采用稀(NH4)2SO4作洗涤液的目的是 。检验沉淀已洗涤干净的操作是 。
(5)“煅烧”需要在通风或氧化气氛下进行,其目的是 。
4.(2022·山西太原·统考三模)金属钨具有高熔点、低蒸气压、导热性好等特点,是等离子体材料的最佳候选材料。一种以黑钨矿(也叫钨锰铁矿,主要成分是FeWO4和MnWO4)为原料生产金属钨及含钨产品的工业流程如下图所示:
已知:“水浸”后滤液中的阴离子主要是、、、和 。
(1)“焙烧”前需要将黑钨矿进行粉碎,其目的是 ;已知“滤渣1”主要是Mn3O4和Fe2O3,写出MnWO4发生反应的化学方程式: 。
(2)写出“氧化”时发生反应的离子方程式: 。
(3)“滤渣2”主要是 (填化学式)。
(4)“操作X”是 ,产品 1是 。
(5)已知钨酸钙(CaWO4)微溶于水,钨酸难溶于水,请结合平衡移动原理解释利用盐酸进行“酸解”的原因: 。
(6)在实验室利用碘量法测定产品2中WCl6 [(易溶于CS2)的纯度,实验如下:
①将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中,盖紧称量为ag;开盖并计时1min,盖紧称量为bg;再开盖加入待测样品并计时1min,盖紧称量为cg,则样品的质量为 g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。
②先将上面称量好的样品中的WCl6转化为可溶的Na2WO4通过离子交换柱发生反应: +Ba(IO3)2=BaWO4+2;交换结束后,向所得含的溶液中加入足量酸化的KI溶液,反应完全后用x mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,发生反应:I2+2=2I-+。滴定终点时平均消耗Na2S2O3标准溶液的体积为VmL,则样品中WCl6的质量分数为 ,(列出计算式,无需化简)
5.(2021·山西吕梁·统考一模)可用作选矿剂、催化剂及涂料的颜料。以含钴废渣(主要成分为,还含有等杂质)为原料制备的一种工艺流程如下:
已知:碱性条件下,会转变为沉淀。
(1)“酸浸”时需控制温度在左右,原因是 。
(2)写出通入时发生反应的化学方程式为 。
(3)上述“萃取”过程可表示为。下列说法正确的是___________。
A.可将废渣粉碎以提高酸浸效率 B.“除铝”时,应加入过量的溶液
C.可选择作为萃取剂 D.往萃取后的有机层中加水可获得溶液
(4)“沉钴”时,溶液滴加过快会导致产品不纯,请解释可能原因 。
(5)在空气中煅烧生成钴氧化物和,测得充分煅烧后固体质量为,的体积为(标准状况),则该钴氧化物的化学式为 。
6.(2021·山西临汾·统考二模)叠氮化钠(NaN3)常用作汽车安全气囊及头孢类药物生产等。水合肼还原亚硝酸甲酯(CH3ONO)制备叠氮化钠(NaN3)的工艺流程如下:
已知:i.叠氮化钠受热或剧烈撞击易分解,具有较强的还原性。
ii.相关物质的物理性质如下表:
相关物质
熔点℃
沸点℃
溶解性
CH3OH
-97
67.1
与水互溶
亚硝酸甲酯(CH3ONO)
-17
-12
溶于乙醇、乙醚
水合肼(N2H4·H2O)
-40
118.5
与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿
NaN3
275
300
与水互溶,微溶于乙醇,不溶于乙醚
(1)步骤I总反应的化学方程式为 。
(2)实验室模拟工艺流程步骤II、III的实验装置如图。
①步骤II三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 。该反应放热,但在20℃左右选择性和转化率最高,实验中控制温度除使用冷水浴,还需采取的措施是 。
②步骤II开始时的操作为 (选填字母编号)。步骤III蒸馏时的操作顺序是 (选填字母编号)。
a.打开K1、K2 b.关闭K1、K2 c.打开K3 d.关闭K3 e.水浴加热 f.通冷凝水
(3)步骤IV对B溶液加热蒸发至溶液体积的三分之一,冷却析出NaN3晶体,减压过滤,晶体用乙醇洗涤2~3次后,再 干燥。精制NaN3的方法是 。
(4)实验室用滴定法测定产品纯度。测定过程涉及的反应为:
2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑
Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+
称取2.50 g产品配成250 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,加入V1 mLc1 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液,充分反应后稍作稀释,向溶液中加适量硫酸,滴加2滴邻菲哕啉指示剂,用c2 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗标准溶液V2 mL。
①产品纯度为 。
②为了提高实验的精确度,该实验还需要 。
三、实验题
7.(2023·山西·校联考模拟预测)氯化亚铜(CuCl)可用作催化剂、杀菌剂和脱色剂,实验室制备CuCl实验步骤如下:
回答下列问题:
(1)步骤I中,配制0.50 mol/LCuCl2溶液时,不需要使用下列仪器中的 (填仪器名称)。
(2)步骤Ⅱ中,充分反应后铜元素转化为无色的[CuCl2]-,其发生可逆反应的离子方程式为 。在加Cu粉前,通常加一定量的NaCl固体,其目的是 。
(3)在进行制备[CuCl2]- 的实验时,为保持安全的实验环境,可以采取的措施是 。
(4)步骤Ⅲ中,用无水乙醇洗涤沉淀的原因是 。
(5)取2.500 g CuCl产品于锥形瓶中,加入稍过量的FeCl3溶液充分反应,再加50 mL水,以邻菲哕啉作指示剂,用1.000 mol/L Ce(SO4)2标准溶液滴定Fe2+,分析样品中CuCl的含量。
已知:滴定原理: Ce4+ +Fe2+ =Ce3++Fe3+; 邻菲哕啉可分别与Fe3+、Fe2+形成浅蓝色和红色的络离子。
①“再加50mL水”的目的是 。
②滴定终点的现象是 。
③若消耗Ce(SO4)2标准溶液的体积为24.00 mL,该样品中CuCl的质量分数是 。
8.(2023·山西吕梁·统考二模)KI可用作利尿剂、治疗慢性支气管炎,实验室中制备一定量KI的过程及实验装置(加热及夹持装置已省略)如右:
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 ,“碱溶”时,用水浴加热的优点是 。
(2)“碱溶”时,碘发生歧化反应,氧化产物可用于加碘盐的生产中,则“碱溶”时氧化产物与还原产物的物质的量之比为 ,若“碱溶”时,KOH过量,通硫化氢时,写出“还原”时发生反应的离子方程式 。
(3)烧杯中X不可以选用的试剂 。(填标号)
a.NaOH b.CuSO4 c.KMnO4 d.硝酸
(4)为测定KI的纯度,称取0.5g 样品溶于水,然后用0. 0500mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(10I- +2 +16H+ = 5I2+2Mn2+ +8H2O),判断滴定终点的现象是 , 若滴定终点时平均消耗11. 80mL标准溶液,则样品的纯度为 (保留两位有效数字),若滴定终点读数时仰视刻度线,则测定KI纯度的结果 (填 “偏大”或“偏小”)。
(5)某温度时,H2S溶液中H2S、HS-、S2-在含硫粒子总浓度中所占分数δ随溶液pH的变化关系如图,若FeS恰好溶解,溶液中的c(Fe2+)=0.1mol·L-1,c(H2S)=6.0×10-9mol·L-1,应控制溶液pH等于 (已知该温度时,FeS的Ksp为6.0×10-18)。
9.(2023·山西临汾·统考二模)ClO2是新一代高效安全的杀菌剂。由于其浓度过高时易分解。常将其转化成NaClO2晶体以便储运。实验室模拟NaClO2的制备装置如图1所示。
已知:①ClO2易溶于水,熔点为-59°C,沸点为11°C,在碱性溶液中发生反应:2ClO2+2OH-=++H2O;
②图2为NaClO2的溶解度随温度变化曲线,NaClO2在温度高于60°C时易分解生成NaClO3和NaCl。
请回答下列问题:
(1)A为ClO2的发生装置,生成ClO2的化学方程式为 。
(2)H2O2属于 (填“极性”。”非极性”)分子,H2O2在C装置中作 (填“氧化剂”或“还原剂”)。
(3)空气流速过快或过慢,均会降低NaClO2产率,其原因是 。
(4)装置C需要采用冰水浴,其目的是 。
(5)从NaClO2溶液中获得NaClO2晶体的过程中对温度的控制要求较高。具体操作为先减压,将NaClO2溶液加热到 (填字母标号)浓缩,至有晶膜出现时,再在常压下 (填操作),过滤,洗涤,干燥。
A.略低于38℃ B.略高于38℃ C.略低于60℃ D.略高于60℃
(6)为测定所得NaClO2产品的纯度,进行如下实验:
步骤①:称取mg样品于烧杯中,用适量蒸馏水溶解后,加入稍过量的KI晶体,再滴加适量的稀硫酸,充分反应(杂质不与KI反应);
步骤②:将所得溶液转移至500mL容量瓶中,稀释定容;
步骤③:准确移取25.00mL步骤②所得溶液于锥形瓶中,滴加两滴淀粉溶液,用cmol/L的Na2S2O3标准溶液滴定,至恰好完全反应时,消耗Na2S2O3溶液VmL(反应方程式为:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)。
该NaClO2产品的纯度为 %。
10.(2023·山西运城·统考二模)为探究某铁硫簇化合物(用FexSy表示)的组成,某化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置测定样品中铁、硫的含量:
已知: i.样品的主要成分为FexSy,含少量不溶于水、盐酸,且不参与装置C中反应的杂质;
ii. Mn2+在稀溶液中近乎无色。
实验步骤:
①按图连接装置,进行气密性检查,然后装入相应的药品;
②通入氧气并加热,装置C中固体逐渐转变为红棕色;
③待固体完全转化后,取装置D中的溶液6 mL于锥形瓶中,用0.1 mol·L-1的H2C2O4(草酸)溶液滴定。滴定共进行3次,平均消耗草酸溶液5.0 mL(假设装置D中溶液体积反应前后不变);
④取装置C中的残留固体于烧杯中,加入稀盐酸,充分搅拌后过滤;
⑤向滤液中加入足量氢氧化钠溶液,出现沉淀。过滤后取滤渣灼烧,得0.32 g固体。
回答下列问题:
(1)A为O2发生装置,则试剂a、试剂b可以分别是 。
(2)装置E中品红溶液的作用是 。
(3)写出草酸溶液滴定酸性高锰酸钾溶液时反应的离子方程式: 。(→ Mn2+)。
(4)为防止尾气污染,装置F中应加入的试剂是 , 步骤⑤中灼烧滤渣应在 进行(填仪器名称)。
(5)若实验完成时装置E中品红溶液无变化,根据上述实验所得数据,可确定该铁硫簇化合物的化学式为 ,写出该铁硫簇化合物与O2反应的化学方程式: 。
(6)下列操作,可能导致x:y的值偏小的是 (填字母)。
a.步骤⑤灼烧滤渣不够充分
b.配制草酸标准液时,定容操作俯视刻度线
c.滴定时,草酸溶液不小心滴到锥形瓶外几滴
d.放出草酸的滴定管尖嘴部分滴定前无气泡,滴定终点时有气泡
11.(2022·山西晋城·统考二模)Co(III)盐溶液不能稳定存在,以氨为配位剂,可将Co(III)转化为稳定的Co(III)配合物。实验室利用CoCl2、NH3·H2O、NH4Cl、H2O2制备三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3,装置(夹持仪器已省略)如图所示:
实验步骤:
①将研细的6gCoCl2·6H2O晶体、4gNH4Cl固体、适量活性炭催化剂充分混合后加入c中,滴加13.5mL浓氨水使溶液颜色变为黑紫色;
②置于冰水浴中冷却至10℃以下,缓慢滴加13.5mL5%H2O2溶液并不断搅拌;
③转移至60℃热水浴中,恒温加热20min,同时缓慢搅拌;
④将反应后的混合物冷却到0℃左右,抽滤得到三氯化六氨合钴粗产品;
⑤粗产品需要经过热的盐酸溶解、趁热过滤、冷却到0℃左右并滴加浓盐酸洗涤、干燥等操作得到较纯的三氯化六氨合钴。
回答下列问题:
(1)使用仪器a代替分液漏斗滴加液体的优点是 。
(2)步骤①中将固体药品研细,常在 (填仪器名称)中进行。
(3)制取1mol[Co(NH3)6]Cl3,理论上需要H2O2的物质的量为 ,实际上消耗量比理论消耗量要多,其主要原因是 。
(4)CoCl2遇浓氨水生成Co(OH)2沉淀,加入浓氨水前先加入NH4Cl可避免沉淀生成,原因是 (结合必要的离子方程式说明)。
(5)沉淀滴定法测定产品中Cl-的质量分数:
i.准确称取ag步骤⑤中的产品,配制成100mL溶液,移取25mL溶液于锥形瓶中;
ii.滴加少量0.005mol·L-1的K2CrO4溶液作为指示剂,用cmol·L-1的AgNO3溶液滴定至终点;
iii.平行测定三次,消耗AgNO3溶液的体积的平均值为VmL。
已知Ag2CrO4为砖红色沉淀。
①ii中,滴定至终点的现象是 。
②产品中C1-的质量分数是 (列出计算式即可)。
12.(2022·山西晋中·统考二模)钛在医疗领域的应用非常广泛,如:制人造关节、头盖、主动心瓣等。TiCl4是制备金属钛的重要中间体,某小组同学利用如下装置在实验室制备TiCl4 (夹持装置略)。
资料表明:室温下,TiCl4为无色液体,易挥发,高温时能与O2反应,与HCl不发生反应。其他相关信息如下表所示:
物质
熔点/℃
沸点/℃
水溶性
TiCl4
- 25
136.4
易水解成白色沉淀,能溶于有机溶剂
CCl4
-23
76.8
难溶于水
请回答下列问题:
(1)实验中起冷凝作用的仪器的名称是 。
(2)装置A中发生反应的离子方程式为 。
(3)装置B的作用是 。
(4)组装好仪器后,部分实验操作步骤如下:①加热装置C中陶瓷管②打开分液漏斗 活塞③关闭分液漏斗活塞④检查装置气密性 ⑤停止加热,充分冷却⑥装入药品,符合题意的操作顺序是 ( 填操作序号)。
(5)装置C中除生成TiCl4外,同时还生成一种有毒气体,该反应的化学方程式为 。
(6)装置D的锥形瓶中可能会有少量CCl4可用 的方法分离除去。
(7)该实验设计略有缺陷,请指出其不足之处: 。
(8)利用如图装置测定所得TiCl4的纯度:取m g TiCl4产品加入烧瓶,向安全漏斗中加入适量蒸馏水,待TiCl4充分反应后,将烧瓶和漏斗中的液体一并转入锥形瓶中,滴加几滴0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液作指示剂(Ag2CrO4呈砖红色),用c mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL。[已知: TiCl4+(2+n)H2O= TiO2·nH2O↓+4HCl;常温下,Ksp(AgCl)=1.8 ×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1. 1×10-12],根据上述数据计算该产品纯度为 (用含m、c和V的代数式表示)。
13.(2022·山西临汾·统考三模)草酸(H2C2O4)及其盐类化合物在化学工业中有重要作用。请回答下列问题:
(1)实验室中可以在50℃左右,用浓硝酸在硝酸汞催化下氧化乙炔(C2H2)气体来制备草酸。其主要装置如下图。
C2H2的电子式为 ;仪器X的名称为 ;装置中浓硝酸的还原产物为NO2,生成草酸的化学方程式为 ,若反应温度高于50℃,生成草酸的速率会减慢,主要原因是 。
(2)三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}为绿色晶体,溶于水,难溶于乙醇,可作有机反应的催化剂。某实验小组用(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为原料制备三草酸合铁酸钾的步骤如下:
①称取5g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体,溶解,加硫酸酸化,搅拌下加入25mL1mol·L-1H2C2O4溶液,静置,析出黄色的FeC2O4·2H2O沉淀,过滤并洗涤沉淀2~3次。
②将上述FeC2O4·2H2O沉淀溶解在10mL饱和草酸钾溶液中,再加入20mL饱和H2C2O4溶液,保持溶液温度40℃左右,缓慢滴加3%H2O2溶液,不断搅拌,沉淀慢慢变为深棕色;加热至沸腾30min,再加入8~9mL草酸溶液,控制pH在3~4,变为绿色透明的三草酸合铁酸钾溶液。
③加热浓缩,缓慢加入95%的乙醇,冷却结晶、过滤,洗涤晶体2~3次,干燥、称量。
其中,生成FeC2O4·2H2O的化学方程式为 ;保持溶液温度40℃所采用的加热方法是 ,加热至沸腾30min的目的是 ;洗涤晶体所用试剂为 。
(3)制得的三草酸合铁酸钾晶体中往往会混有少量草酸。为测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(M=491g/mol)的纯度,进行如下实验:
称取样品10.72g,加稀硫酸溶解后配成100mL溶液。取20.00mL配制的溶液,用浓度为0.2000mol·L-1的KMnO4溶液滴定至终点时消耗KMnO4溶液28.00mL。已知:5H2C2O4+2+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数为 (保留两位小数)。
14.(2022·山西晋中·统考一模)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物,沸点为78.8°C,在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并产生有刺激性气味的气体。实验室合成原理:SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2。其他相关信息如下:①实验室里通常用Na2SO3固体和浓硫酸在不加热时反应制备二氧化硫。②合成氯化亚砜时可能用到的部分装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置乙、丙中相同的仪器名称为 。
(2)实验室制取SOCl2是在三颈烧瓶中合成的,从图中选取合适的装置组成整个装置,所选仪器的连接顺序是:⑥→ →①②← (用“→”或“←”连接各接口,箭头表示气体流向,某些仪器可以多次使用。装置乙用于制取氯气)。
(3)装置甲中冷凝管的进水口为 (填“③”或“④”)。冷凝管上连接的干燥管的作用是:①吸收逸出的Cl2、SO2,防污染;② 。
(4)浓硫酸的作用是 。
(5)该实验制取氯气的离子方程式为 。
(6)实验室对SO2尾气进行处理,下列如图装置中最合适的是 (填标号)。
(7)已知SCl2的沸点为60°C。实验结束后,将三颈烧瓶中液体混合物分离开的实验操作名称是 。若反应中消耗的Cl2的体积为896mL(已转化为标准状况,SO2足量),最后得到纯净的SOCl27.12g,则SOCl2的产率为 (保留两位有效数字)。
15.(2021·山西·统考一模)铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是分析化学常用基准试剂,在生产生活中也有很多重要用途。实验室以NH4HCO3为原料制备铵明钒晶体的过程如图:
请回答下列问题:
Ⅰ.(1)试写出过程Ⅰ的化学方程式 。
(2)过程Ⅱ中加入稀硫酸的目的是 ,若省略该过程,则会导致制得的铵明矾晶体中混有 杂质(填化学式)。
(3)过程Ⅲ获得铵明矾晶体,需进行的实验操作是 、过滤、洗涤、干燥。
Ⅱ.为测定铵明矾晶体纯度,某学生取m g铵明矾样品配成500 mL溶液,根据物质组成,设计了如下三个实验方案(每个方案取用溶液的体积均为50.00 mL)。请结合三个方案分别回答下列问题:
方案一:测定SO的量,实验设计如下:
(4)老师评价这个方案不科学,测得的SO含量将 (填“偏高”或“偏低”),理由是 。
方案二:测定NH的量,实验设计如图所示:
(5)准确测量氨气的体积是实验成功的保证。
①读取量气管的读数时应注意 。
②量气管中所盛液体可以是 (填字母)。
a.水b.乙醇c.苯d.四氯化碳
方案三:测定Al3+的量,实验过程如下:
(6)取50.00 mL待测液,调节溶液pH约为3.5,加入V1mL c1mol/L乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y)标准溶液,加热至沸腾,使Al3+与Na2H2Y迅速反应;待反应完成后调节溶液pH至5~6,加入二甲酚橙指示剂,再用c2mol/L的Zn2+滴定液滴定过量的Na2H2Y,至滴定终点时消耗Zn2+滴定液的体积为V2mL。反应的离子方程式为Al3++H2Y2-=AlY-+2H+,Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+。通过计算确定铵明矾晶体的纯度 。
参考答案:
1.B
【分析】根据KMnO4溶液氧化混合物中的Na2SO3的化学方程式,结合消耗标准KMnO4溶液的量可以计算出Na2SO3的量;将样品与足量稀盐酸充分反应,生成的气体通过盛有碱石灰的干燥管,碱石灰吸收二氧化硫、水蒸气和挥发出的氯化氢,干燥管增重的量不是二氧化硫的质量;H2O2将Na2SO3氧化成硫酸钠,再加足量BaCl2溶液,过滤,称量其质量得出硫酸钡的物质的量,再根据硫原子守恒,硫酸钡的物质的量就是Na2SO3、Na2SO4混合物总物质的量,再结合样品ag,可求出其中Na2SO3的质量分数;样品与足量稀盐酸充分反应消耗了Na2SO3,再加入足量BaCl2溶液与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为d g为硫酸钡质量,根据硫守恒可以计算出硫酸钠的质量,从而可求出其中Na2SO3的质量分数。
【详解】混合物中的Na2SO3与KMnO4溶液发生氧化还原反应,根据得失电子守恒根据消耗标准KMnO4溶液V2 mL计算Na2SO3的物质的量,再求其质量,可求出其中Na2SO3的质量分数,A正确;样品与足量稀盐酸充分反应将Na2SO3转化为二氧化硫气体,通过测定二氧化硫的质量来计算亚硫酸钠的质量,从而求出其中Na2SO3的质量分数,碱石灰吸收二氧化硫、水蒸气和挥发出的氯化氢,干燥管增重的量不是二氧化硫的质量,无法计算Na2SO3的质量分数,B错误;H2O2将Na2SO3氧化成硫酸钠,再加足量BaCl2溶液,过滤,称量其质量得出硫酸钡的物质的量即为b/233mol,再根据硫原子守恒,硫酸钡的物质的量就是Na2SO3、Na2SO4混合物总物质的量为b/233mol,再结合样品ag,设Na2SO3为xmol,Na2SO4为ymol列方程组得:126x+142y=a, x+y=b/233,可解出x,再求其质量,可求出其中Na2SO3的质量分数,C正确;样品与足量稀盐酸充分反应消耗了Na2SO3,再加入足量BaCl2溶液与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为d g为硫酸钡质量,根据硫守恒可以计算出硫酸钠的质量为d/233×142g,Na2SO3的质量为(a-d/233×142)g,从而可求出其中Na2SO3的质量分数,D正确。
故选B。
【点睛】本题主要考查了Na2SO3、Na2SO4混合物中亚硫酸钠含量的测定,主要利用亚硫酸钠的还原性设计实验,考查知识的迁移能力、设计和评价实验方案的能力
2.A
【分析】从无色透明溶液排除有色离子,氯水具有强氧化性,可能氧化还原性离子Br-或I-;加入足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,加入盐酸后沉淀不溶解,说明生成了硫酸钡沉淀,可能是被氧化成;向所得溶液中继续滴加淀粉溶液,溶液不变蓝色,说明没有碘单质存在,可能是原溶液中不含I-或含有I-被氧化成碘单质,又发生5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3,不能确定I-存在,由此分析。
【详解】Cu2+为蓝色,由于是无色透明溶液,Cu2+一定不存在;
①向溶液中滴加足量氯水后,溶液变橙色,说明溶液中含有Br-,且有无色气泡冒出,说明溶液中含离子,和Al3+会生成沉淀,溶液中不含Al3+;
②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,加入盐酸后沉淀不溶解,说明产生了硫酸钡沉淀,说明溶液中含离子;
③向所得溶液中继续滴加淀粉溶液,溶液不变蓝色,可能是碘离子氧化成单质碘,进一步单质碘被氧化成碘酸根离子5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3,溶液中不含I-,所以溶液不变色,不能确定I-存在;故溶液中肯定存在的离子组是、、Br-,由于溶液显电中性,溶液中含有Na+;肯定存在的离子组是Na+、、、Br-,不能确定I-存在,Al3+、Cu2+一定不存在,答案选A。
3.(1) 3V3++ +3H2O=3 +Cl-+6H+ HClO3易分解,不及NaClO3稳定;HClO3 会提高体系酸度,从而增加后续NaOH的用量
(2)0.3
(3) 2.0~2.5 (NH4)2SO4+ 3(VO2)2SO4+ 5H2O = 2NH4V3O8·H2O↓+4H2SO4
(4) 降低2NH4V3O8·H2O的溶解度,减少洗涤时的损耗 取少量最后一次的洗涤液于试管中,加过量Ba(NO3)2溶液,充分反应后静置,向上层清液中继续加AgNO3溶液,不出现浑浊,则证明沉淀已洗涤干净
(5)防止NH3将V2O5还原,导致产品纯度降低
【分析】废钒电池负极电解液(主要化学成分是V3+、V2+、H2SO4),加入NaClO3氧化,生成,再加入硫酸铵得到沉淀2NH4V3O8·H2O,过滤后煅烧得到五氧化二钒。据此作答。
【详解】(1)酸性条件下,V3+转化为的离子方程式为:3V3++ +3H2O=3 +Cl-+6H+;由于H氯酸浓度较高或受热时易发生分解,不及NaClO3稳定,不利于储存运输,同时HClO3 是酸,会增大溶液的酸性,,从而增加后续NaOH的用量,所以实际生产中的氧化剂不选择HClO3;
(2)“浓缩”至钒溶液质量浓度(折合V2O5质量浓度)为27.3 g·L-1时,即c(V2O5)= 27.3 g·L-1÷182g/mol=0.15mol/L,根据钒元素守恒,则溶液中c()=2c(V2O5)=0.15mol/L×2=0.3mol/L;
(3)根据图示, pH范围是2.0-2.5时,沉钒率(η)最高;沉钒时的反应物是(NH4)2SO4和(VO2)2SO4,沉淀产物为2NH4V3O8·H2O,则反应的化学方程式为(NH4)2SO4+ 3(VO2)2SO4+ 5H2O = 2NH4V3O8·H2O↓+4H2SO4;
(4)用稀(NH4)2SO4作洗涤液的目的是为了降低2NH4V3O8·H2O的溶解度,减少洗涤时的损耗;检验沉淀已洗涤干净即检验是否含有Cl-,操作是取少量最后一次的洗涤液于试管中,加过量Ba(NO3)2溶液,充分反应后静置,向上层清液中继续加AgNO3溶液,不出现浑浊,则证明沉淀已洗涤干净;
(5)煅烧时受热分解产生NH3,氨气具有较强的还原性,容易将V2O5还原,导致产品纯度降低,所以需要在通风或氧化气氛下进行,目的是防止NH3将V2O5还原,导致产品纯度降低。
4.(1) 增大反应物的接触面积,加快化学反应速率,使反应充分进行 6MnWO4+6Na2CO3+O26Na2WO4+6CO2 +2Mn3O4
(2)+ ClO-=+ Cl-
(3)H2SiO3
(4) 灼烧 金属钨或W
(5)溶液中存在沉淀溶解平衡: CaWO4 (s) Ca2+ (aq) + (aq),加入盐酸后H+与生成更难溶的物质,c ( )减小,使得平衡正向移动
(6) c+a-2b
【分析】黑钨矿(主要成分为FeWO4、MnWO4)中加入纯碱、通入氧气后粉碎焙烧,生成CO2,“水浸”后滤液中的阴离子主要是、、、和, “氧化”步骤中用NaClO溶液将氧化为,氧化后的溶液中加入稀盐酸调节pH后过滤,得到滤渣2为H2SiO3,滤液中加入MgCl2溶液将生成Mg3(PO4)2和Mg3(AsO4)2沉淀而除去,过滤得到滤液1,向滤液1中加入CaCl2溶液在生成CaWO4沉淀,滤液2和过滤的沉淀,向沉淀中加入盐酸进行酸解,将CaWO4转化为H2WO4,经过高温灼烧得到WO3,WO3经高温还原可得产品1为单质钨W,或者经氯化可得产品2为WCl6,据此分析回答问题。
【详解】(1)“焙烧”前需要将黑钨矿进行粉碎,其目的是增大反应物的接触面积,加快化学反应速率,使反应充分进行,已知“滤渣1”主要是Mn3O4和Fe2O3, 即MnWO4与Na2CO3和O2发生反应生成Mn3O4、Na2WO4和CO2,根据氧化还原反应配平可得该反应的化学方程式为:6MnWO4+6Na2CO3+O26Na2WO4+6CO2 +2Mn3O4,故答案为:增大反应物的接触面积,加快化学反应速率,使反应充分进行;6MnWO4+6Na2CO3+O26Na2WO4+6CO2 +2Mn3O4;
(2)由分析可知,“氧化”步骤中用NaClO溶液将氧化为,故“氧化”时发生反应的离子方程式为:+ ClO-=+ Cl-,故答案为:+ ClO-=+ Cl-;
(3)由分析可知,“滤渣2”主要是H2SiO3,故答案为:H2SiO3;
(4)由分析可知,“操作X”是灼烧,产品 1是单质钨或W,故答案为:灼烧;单质钨或W;
(5)已知钨酸钙(CaWO4)微溶于水,钨酸难溶于水,溶液中存在沉淀溶解平衡: CaWO4 (s)Ca2+ (aq) +(aq),加入盐酸后H+与生成更难溶的物质,c ()减小,使得平衡正向移动,故可以利用盐酸进行“酸解”,故答案为:溶液中存在沉淀溶解平衡: CaWO4 (s)Ca2+ (aq) +(aq),加入盐酸后H+与生成更难溶的物质,c ()减小,使得平衡正向移动;
(6)①根据题意可知,1min挥发的CS2的质量为(a-b)g,开盖加入待测样品并计时1min后,质量为cg,则样品的质量为[c-b+(a-b)]g=(c+a-2b)g,故答案为:(c+a-2b);
②先将上面称量好的样品中的WCl6转化为可溶的Na2WO4通过离子交换柱发生反应: +Ba(IO3)2=BaWO4+2;交换结束后,向所得含的溶液中加入足量酸化的KI溶液,反应方程式为:+5I-+6H+=3I2+3H2O, 反应完全后用x mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,发生反应:I2+2=2I-+,滴定终点时平均消耗Na2S2O3标准溶液的体积为VmL,根据上述分析可找到关系式为:WCl6~~2~6I2~12,故有n(WCl6)=n()=xmol/L×V×10-3L=xV×10-3mol,则样品中WCl6的质量分数为,故答案为:。
5.(1)温度过低反应速率减慢;温度过高,溶解度降低
(2)
(3)A
(4)溶液滴加过快,会导致局部碱性过强而产生
(5)
【分析】以含钴废渣(主要成分为,还含有等杂质),“酸浸”时由于二氧化硫具有还原性溶液中得到CO2+,硫酸铝、硫酸锌等,加入碳酸钠调节pH值,生成氢氧化铝除去铝离子,加入萃取剂,萃取锌离子,在有机层加入稀硫酸得到硫酸锌,在水相中加入碳酸钠,可生成CoCO3固体,据此分析解题。
【详解】(1)“酸浸”时温度过高,二氧化硫溶解度降低,温度过低化学反应速率减慢,故答案为:温度过低反应速率减慢;温度过高,溶解度降低;
(2)加入硫酸酸浸并通入二氧化硫可发生,故答案为:;
(3)A.将废渣粉碎可以增大反应的接触面积加快反应速率,以提高单位时间内的酸浸效率,故A正确;
B.“除铝”时,入过量的溶液会让会转变为沉淀,故溶液不能过量,故B错误;
C.根据方程(水层)+2HX(有机层)(有机层)可知,不可选用四氯化碳作为萃取剂,故C错误;
D.由(水层)+2HX(有机层)(有机层)可知,往萃取后的有机层中加水不可获得溶液,故D错误;
答案选A;
(4)“沉钴”时,溶液滴加过快,会导致局部碱性过强而产生导致产品不纯,故答案为:溶液滴加过快,会导致局部碱性过强而产生;
(5)的体积为0.627L(标准状况),,由化学式可知,则氧化物中,则,所以钴氧化物的化学式为:,故答案为:。
6. 2NaNO2+2CH3OH+H2SO4=Na2SO4+2CH3ONO↑+2H2O CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH=NaN3+CH3OH+3H2O 缓慢通入CH3ONO气体 ad(da) cbfe(bcfe) 真空低温(隔绝空气,低温干燥) 重结晶 补充平行实验(重复滴定2~3次)
【分析】根据流程:NaNO2与甲醇、70%稀硫酸反应得到CH3ONO,加入NaOH水合肼溶液反应:CH3ONO+N2H4•H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O,得到的A溶液为NaN3,混有水合肼、NaOH、CH3OH,蒸馏A将甲醇分离,得到B溶液,将其结晶、抽滤、洗涤、干燥得到产品。计算n[(NH4)2Ce(NO3)6],n[(NH4)2Fe(SO4)2],结合滴定过程,叠氮化钠和六硝酸铈铵反应,剩余的六硝酸铈铵,向溶液中加适量硫酸,用c2 mol•L-1(NH4)2Fe(SO4)2(硫酸亚铁铵)标准滴定溶液滴定过量的Ce4+,结合化学方程式定量关系计算;为了提高实验的精确度,氧化还原反应滴定实验一般要用平行实验,求平均值。
【详解】(1)步骤I总反应亚硝酸钠和甲醇在酸性条件下生成CH3ONO和硫酸钠,化学方程式为2NaNO2+2CH3OH+H2SO4=Na2SO4+2CH3ONO↑+2H2O。故答案为:2NaNO2+2CH3OH+H2SO4=Na2SO4+2CH3ONO↑+2H2O;
(2)①步骤II三颈烧瓶中发生反应CH3ONO加入NaOH水合肼溶液生成NaN3和CH3OH,化学方程式为CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH=NaN3+CH3OH+3H2O。该反应放热,但在20℃左右选择性和转化率最高,实验中控制温度除使用冷水浴,还需采取的措施是缓慢通入CH3ONO气体,降低反应速率,防止温度升高过快。故答案为:CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH=NaN3+CH3OH+3H2O;缓慢通入CH3ONO气体;
②步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作是在三颈瓶中进行,制备叠氮化钠的操作是打开K1、K2,关闭K3;步骤Ⅲ中溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是:关闭K1、K2→打开K3→水浴加热、通冷凝水或打开K3→关闭K1、K2→水浴加热、通冷凝水,故步骤II开始时的操作为ad(da)(选填字母编号)。步骤III蒸馏时的操作顺序是cbfe(bcfe)(选填字母编号)。故答案为:ad(da);cbfe(bcfe);
(3)步骤IV对B溶液加热蒸发至溶液体积的三分之一,冷却析出NaN3晶体,减压过滤,晶体用乙醇洗涤2~3次后,再真空低温(隔绝空气,低温干燥)干燥。精制NaN3的方法是重结晶,使混合在一起的杂质彼此分离。故答案为:真空低温(隔绝空气,低温干燥);重结晶;
(4)①计算n[(NH4)2Ce(NO3)6],n[(NH4)2Fe(SO4)2],结合滴定过程,叠氮化钠和六硝酸铈铵反应,剩余的六硝酸铈铵,向溶液中加适量硫酸,用c2 mol•L-1(NH4)2Fe(SO4)2(硫酸亚铁铵)标准滴定溶液滴定过量的Ce4+,结合化学方程式定量关系计算:n[(NH4)2Ce(NO3)6]=c1V1×10-3mol,n[(NH4)2Fe(SO4)2]=c2V2×10-3mol,与NaN3反应的n[(NH4)2Ce(NO3)6]=c1V1×10-3mol-c2V2×10-3mol=(c1V1-c2V2)×10-3mol,
ω==,产品纯度为。故答案为:;
②为了提高实验的精确度,氧化还原反应滴定实验一般要用平行实验,求平均值,该实验还需要补充平行实验(重复滴定2~3次)。故答案为:补充平行实验(重复滴定2~3次)。
7.(1)碱式滴定管
(2) Cu2++Cu+4Cl- 2[CuCl2]- 增大Cl-的浓度,使平衡: Cu2+ +Cu+4Cl- 2[CuCl2]-正向移动,提高CuCl的产率
(3)在通风橱中进行实验(或其它合理答案)
(4)减少CuCl的损失,且易于干燥
(5) 稀释锥形瓶中的溶液,便于观察颜色的突变 滴入最后半滴Ce(SO4)2标准溶液,溶液恰好由红色变为浅蓝色,且半分钟内不变色 95.52%
【分析】以0.50 mol/LCuCl2溶液、铜粉、HCl为反应物,在磁力搅拌下充分反应生成[CuCl2]-,倒入水中,析出CuCl晶体,经过洗涤、干燥最终得到氯化亚铜(CuCl)。据此作答。
【详解】(1)配制一定物质的量浓度的CuCl2溶液时,需要托盘天平、容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒,不需要碱式滴定管;
(2)反应物为CuCl2溶液、铜粉、HCl,产物为[CuCl2]-,根据的是电子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为Cu2++Cu+4Cl- 2[CuCl2]-;在加Cu粉前,通常加一定量的NaCl固体,是为了增大Cl-的浓度,使上述平衡往正向移动,生成更多的[CuCl2]-;
(3)由于HCl易挥发,为保持安全的实验环境,一般在通风橱中进行实验;
(4)无水乙醇能降低CuCl的溶解度,且乙醇易挥发,所以用无水乙醇洗涤沉淀的原因是减少CuCl的损失,且易于干燥;
(5)①邻菲哕啉可分别与Fe3+、Fe2+形成浅蓝色和红色的络离子,滴定终点的颜色变化是溶液恰好由红色变为浅蓝色,为了便于观察颜色的突变,加水稀释;
②根据滴定原理Ce4+ +Fe2+ =Ce3++Fe3+:当滴入最后半滴Ce(SO4)2标准溶液,溶液恰好由红色变为浅蓝色,且半分钟内不变色,即到达滴定终点;
③取2.500 g CuCl产品于锥形瓶中,加入稍过量的FeCl3溶液充分反应,再加50 mL水,以邻菲哕啉作指示剂,用1.000 mol/L Ce(SO4)2标准溶液滴定Fe2+,分析样品中CuCl的含量。
根据滴定原理得出滴定关系: CuCl~ Fe2+~Ce4+;若消耗Ce(SO4)2标准溶液的体积为24.00 mL,该样品中CuCl的质量分数=。
8.(1) 三颈烧瓶 受热均匀,便于控制
(2) 1:5 3H2S+ =I- +3S↓+3H2O
(3)d
(4) 溶液变为紫色且半分钟内不褪色(滴入最后半滴酸性KMnO4溶液) 98% 偏大
(5)6
【分析】碘加入KOH溶液在60℃进行碱溶,所得溶液通入硫化氢进行还原得到S单质和料液,操作Ⅰ为蒸发浓缩、冷却结晶得到KI晶体;实验中通过稀硫酸和硫化亚铁反应制备硫化氢气体,通入三颈烧瓶中与碘、KOH进行碱溶,并进行尾气吸收防止污染空气;
【详解】(1)根据仪器的构造可知,仪器a的名称是三颈烧瓶,“碱溶”时,用水浴加热的优点是受热均匀,便于控制;
(2)“碱溶”时,碘发生歧化反应,氧化产物可用于加碘盐的生产中,则发生的反应为3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,故“碱溶”时氧化产物KIO3与还原产物KI的物质的量之比为1:5,若“碱溶”时,KOH过量,通硫化氢时,碘酸钾与硫化氢反应生成硫和碘化钾,则 “还原”时发生反应的离子方程式为3H2S+ =I- +3S↓+3H2O;
(3)烧杯中的溶液用于吸收未反应的硫化氢气体,以免污染空气,硫化氢与NaOH、CuSO4 、KMnO4均能反应且不产生污染性气体,而硝酸与硫化氢虽能反应但却生成NO,造成污染,故X不可以选用的试剂为d,答案选d;
(4)滴定终点的现象是滴入最后半滴酸性KMnO4溶液时,溶液变为紫色且半分钟内不褪色;
若滴定终点时平均消耗11. 80mL标准溶液,根据反应10I- +2 +16H+ = 5I2+2Mn2+ +8H2O可知,样品的纯度为=98%;
若滴定终点读数时仰视刻度线,则所加蒸馏水偏多,标准KMnO4浓度偏小,滴定时消耗的体积偏大,故测定KI纯度的结果偏大;
(5)H2S的电离方程式为、,由图可知,pH=7时,c(H2S)=c(HS-),则Ka1==c(H+)=110-7;pH=13时,c(S2-)=c(HS-),则Ka2==c(H+)=110-13;若FeS恰好溶解,则需要使c(Fe2+)·c(S2-)=Ksp(FeS),Ka1·Ka2==10-710-13=10-20;所以c(S2-)==,c(Fe2+)·c(S2-)==6.0×10-18,则c(H+)=1.010-6mol/L,故pH=6。
9.(1)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O
(2) 极性 还原剂
(3)空气流速过慢,ClO2不能及时被稀释,导致浓度过高而分解;空气流速过快,ClO2不能在C装置中充分反应
(4)液化ClO2使其易被充分吸收:防止反应放出的热量使H2O2分解,减慢反应速率:防止温度过高使NaClO2分解降低产率和产品纯度
(5) C 冷却至略高于38℃结晶
(6)或
【分析】A中NaClO3固体和Na2SO3固体中加入70%硫酸,通入空气,NaClO3被Na2SO3还原生成ClO2,ClO2浓度过高时易发生分解,空气的一个作用是将ClO2稀释,防止发生分解,装置B为安全瓶、起防倒吸的作用,C中在碱性条件下用过氧化氢还原ClO2 生成NaClO2溶液,D为尾气处理装置同时可防止倒吸,从NaClO2溶液中提取晶体时,结合NaClO2的溶解度曲线和NaClO2在温度高于60℃时易分解生成NaClO3和NaCl可知,将NaClO2溶液加热至略低于60℃蒸发浓缩、冷却至温度略高于38℃结晶、过滤、洗涤、干燥,即得到NaClO2晶体。
【详解】(1)A中NaClO3被Na2SO3还原,在H2SO4参与下生成ClO2、Na2SO4,化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。
(2)H2O2中正负电荷重心不重叠,属于极性分子,C装置中,ClO2生成了NaClO2,氯元素化合价降低,则H2O2中氧元素化合价升高生成O2,H2O2在C装置中作还原剂。
(3)反应中通入空气的目的是将二氧化氯气体赶到装置C中与过氧化氢和氢氧化钠混合溶液反应制备亚氯酸钠,同时起到稀释作用,防止二氧化氯浓度过大而爆炸,则空气流速过快或过慢均会降低NaClO2产率的原因是:空气流速过慢,ClO2不能及时被稀释,导致浓度过高而分解;空气流速过快,ClO2不能在C装置中充分反应。
(4)装置C中双氧水把ClO2 还原为NaClO2,过氧化氢受热易分解,已经NaClO2在温度高于60°C时易分解生成NaClO3和NaCl,ClO2易溶于水,熔点为-59°C,沸点为11°C,液化后更有利于充分反应,故装置C需要采用冰水浴,其目的是液化ClO2使其易被充分吸收;防止反应放出的热量使H2O2分解,减慢反应速率;防止温度过高使NaClO2分解降低产率和产品纯度。
(5)结合NaClO2的溶解度曲线,从NaClO2溶液中获得NaClO2晶体总体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,根据信息②,蒸发水分同时要防止分解,只能减压蒸发,将NaClO2溶液加热到略低于60℃浓缩,为防止析出NaClO2·3H2O晶体,应该冷却至略高于38℃结晶,趁热过滤,故具体操作为先减压,将NaClO2溶液加热到略低于60℃浓缩,故选C,至有晶膜出现时,再在常压下冷却至略高于38℃结晶,过滤,洗涤,干燥。
(6)产品中加入足量酸化的KI溶液,发生ClO+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O,用Na2S2O3标准液滴定时,发生2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,可得关系式:NaClO2~2I2~4Na2S2O3,可知25.00mL溶液中n(NaClO2)=n(Na2S2O3)=×V×10-3L×cmol/L,则该NaClO2产品的纯度=%,答案为或。
10.(1)H2O、Na2O2或H2O2、MnO2
(2)检验SO2是否被酸性高锰酸钾溶液完全吸收
(3)5H2C2O4 +2+6H+=10CO2↑+2Mn2+ +8H2O
(4) NaOH溶液 坩埚
(5) Fe4S5 Fe4S5 +8O22Fe2O3+5SO2
(6)bd
【分析】装置A制备氧气,C中通入氧气,发生氧化还原反应生成二氧化硫,且固体变为红色,则生成氧化铁,生成的二氧化硫被D中高锰酸钾吸收,根据高锰酸钾的量可测定二氧化硫,E中品红可检验二氧化硫是否被完全吸收,F为尾气处理装置,避免污染环境,以此解答该题。
【详解】(1)装置A固体和液体不加热制备氧气,可以选用H2O、Na2O2或H2O2、MnO2;
(2)二氧化硫可以被高锰酸钾吸收,用装置E来检验,故装置E中品红试液的作用是检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收;
(3)草酸被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳,同时高锰酸钾被还原为锰离子,离子方程式为:5H2C2O4 +2+6H+=10CO2↑+2Mn2+ +8H2O;
(4)二氧化硫会引起大气污染,为了避免尾气污染,装置F中应加入NaOH溶液;对固体进行灼烧应该在坩埚中进行,故骤⑤中灼烧滤渣应该在坩埚中进行;
(5)滴定时消耗草酸溶液的体积为5.0mL,根据关系式计算:6mL溶液中未反应的MnO的物质的量为: ,30mL溶液中未反应的高锰酸钾的物质的量为,装置D中反应消耗的高锰酸钾的物质的量为: ,根据关系式计算生成二氧化硫,0.32g固体是Fe2O3,n(Fe)= ,所以n(Fe):n(SO2)= :=4:5,该铁硫簇结构的化学式为Fe4S5;
(6)a.步骤⑤灼烧滤渣不够充分,则所测固体残渣质量偏大,比值x:y偏大,a错误;
b.配置草酸标准液时,定容操作俯视刻度线,则所配草酸标准溶液浓度偏大,滴定时草酸体积偏小,则所测二氧化硫物质的量偏大,比值x:y偏小,b正确;
c.滴定时,草酸溶液不小心滴到锥形瓶外一滴,所测草酸体积偏大,则所测二氧化硫物质的量偏小,比值x:y偏大,c错误;
d.放出草酸的滴定管尖嘴部分滴定前无气泡,滴定终点时有气泡,则消耗的草酸溶液体积偏小,则所测二氧化硫物质的量偏大,比值x:y偏小,d正确;
故选bd。
11.(1)平衡压强,便于液体顺利滴下
(2)研钵
(3) 0.5mol 由于受热时H2O2分解导致H2O2有损失
(4)加入NH4Cl会使溶液中的浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离(),使溶液中OH-浓度降低,避免生成Co(OH)2沉淀
(5) 当滴入最后一滴AgNO3溶液时,溶液中出现砖红色沉淀,且半分钟内不消失
【分析】该实验是利用CoCl2、NH3·H2O、NH4Cl、H2O2反应来制备三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3,经实验步骤①-⑤反应最终制得较纯的三氯化六氨合钴,根据具体实验步骤分析解答。
【详解】(1)仪器a为恒压滴液漏斗,代替分液漏斗滴加液体的优点是:平衡压强,便于液体顺利滴下;
故答案为:平衡压强,便于液体顺利滴下。
(2)将固体药品研细,常在研钵中进行;
故答案为:研钵。
(3)根据氧化还原反应规律可知,制取1mol[Co(NH3)6]Cl3时转移1mol电子,理论上需要0.5molH2O2,但由于受热时H2O2分解导致H2O2有损失,所以实际上消耗量比理论消耗量要多;
故答案为:0.5mol,由于受热时H2O2分解导致H2O2有损失。
(4)CoCl2遇浓氨水会生成Co(OH)2沉淀,加入浓氨水前先加入NH4Cl会使溶液中的浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离(),使溶液中OH-浓度降低,避免生成Co(OH)2沉淀;
故答案为:加入NH4Cl会使溶液中的浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离(),使溶液中OH-浓度降低,避免生成Co(OH)2沉淀。
(5)实验用AgNO3溶液滴定Cl-,用K2CrO4溶液作为指示剂,滴定至终点是当滴入最后一滴AgNO3溶液时,溶液中出现砖红色沉淀,且半分钟内不消失;根据溶液中Ag+与Cl-反应关系式可知,n (Cl- )= n (Ag+)=c×V×10-3×4mol,所以产品中C1-的质量分数是;
故答案为:当滴入最后一滴AgNO3溶液时,溶液中出现砖红色沉淀,且半分钟内不消失;。
12.(1)(球形)冷凝管
(2)2+16H+ +10Cl- =2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O
(3)干燥氯气;平衡压强,防堵塞
(4)④⑥②①⑤③
(5)TiO2 +2Cl2 +2C TiCl4+ 2CO
(6)蒸馏
(7)没有处理CO尾气的装置;装置D与装置E之间没有干燥吸水装置
(8) (或)
【分析】本实验中装置A为制备氯气的发生装置,反应原理为:2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,装置B为干燥Cl2,同时长玻璃导管还能平衡压强,防止堵塞,由于TiCl4与HCl不反应,故不需要除去杂质HCl,装置C为制备TiCl4的反应装置,根据题干信息可知,反应原理为:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,装置D为收集TiCl4,其中的冷凝管是冷凝回流TiCl4, E装置为吸收过量的Cl2,进行尾气处理,据此分析解题。
【详解】(1)由题干实验装置图可知,实验中起冷凝作用为装置D中球形冷凝管,故答案为:球形冷凝管;
(2)由分析可知,装置A中发生反应的反应方程式为:2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,故该反应的离子方程式为2+16H+ +10Cl- =2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O,故答案为:2+16H+ +10Cl- =2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O;
(3)由分析可知,装置B的作用是干燥氯气、平衡压强,防堵塞,故答案为:干燥氯气、平衡压强,防堵塞;
(4)气体制备实验中组装仪器后和添加药品之前需检查气密性,组装好仪器后,部分实验操作步骤顺序依次为:④检查装置气密性⑥装入药品KMnO4,②打开分液漏斗活塞开始产生Cl2,以排空整个装置中的空气,当E中出现黄绿色气体时,①加热装置C中陶瓷管开始制备TiCl4,⑤停止加热,充分冷,③关闭分液漏斗活塞,故答案为:④⑥②①⑤③;
(5)由分析可知,装置C中除生成TiCl4外,同时还生成一种有毒气体即CO,该反应的化学方程式为TiO2 +2Cl2 +2CTiCl4+ 2CO,故答案为:TiO2 +2Cl2 +2C TiCl4+ 2CO;
(6)TiCl4和CCl4的沸点不同,故装置D的锥形瓶中可能会有少量CCl4可用蒸馏的方法分离除去,故答案为:蒸馏;
(7)由题干实验装置图可知,实验装置中没有处理CO尾气的装置,装置D与装置E之间没有干燥吸水装置,容易是E中的水分进入E中引起TiCl4水解,故答案为:没有处理CO尾气的装置;装置D与装置E之间没有干燥吸水装置;
(8)根据已知反应TiCl4+(2+n)H2O= TiO2·nH2O↓+4HCl,AgNO3+HCl=AgCl+HNO3可知,n(TiCl4)=n(HCl)=n(AgNO3)=c mol·L-1×c×10-3L=2.5cV×10-4mol,根据上述数据计算该产品纯度为= (或),故答案为: (或)。
13.(1) 球形冷凝管 C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O 温度高于50℃,硝酸会大量挥发和分解,使其浓度降低
(2) (NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2NH4HSO4 水浴加热(或热水浴) 使过量的H2O2分解,以防其氧化草酸根(或草酸) 95%的乙醇(或乙醇)
(3)91.60%
【分析】本题是一道常见无机物的制备类型的实验题,首先在三颈烧瓶中用乙炔和硝酸,硝酸汞反应制备草酸,第二问为用草酸和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O反应制备三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O},以此解题。
【详解】(1)C2H2为共价化合物,电子式为 ;仪器X为球形冷凝管;C2H2被硝酸氧化为草酸,本身还原为NO2,故反应的化学方程式为C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O;若反应温度高于50℃,硝酸会大量挥发和分解,使其浓度降低,故反应温度高于50℃,生成草酸的速率会减慢。
(2)(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体溶解在水中,然后加入硫酸酸化,再加入草酸溶液,发生复分解反应产生FeC2O4·2H2O沉淀,该反应的化学方程式为(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2NH4HSO4,要保持溶液温度为40℃,就需便于控制温度,应采取的加热方式为水浴加热;
H2O2作氧化剂将亚铁离子氧化为Fe2+,为防止过量的H2O2氧化草酸根,影响产物生成,要将溶液加热煮沸,故加热至沸30 min目的是使H2O2全部分解,除去过量H2O2;
由于三草酸合铁酸钾{ K3[Fe(C2O4)3]·3H2O }为绿色晶体,溶于水,难溶于乙醇,因此洗涤时可用95%的乙醇,洗去盐表面的杂质离子的同时,还可以防止产品溶解损失;
(3)消耗高锰酸钾溶液的物质的量为0.2000mol·L-1×0.028L=0.0056mol,根据5H2C2O4+2+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,可得H2C2O4的物质的量为0.014mol,质量为0.014mol×90g/mol=1.26g,故100mL溶液中H2C2O4的质量为6.3g,设样品中含有草酸x mol,含有三草酸合铁酸钾y mol,则① 90x+491y=10.72;根据5H2C2O4+2+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知n(H2C2O4)=n()=××0.2×28×10-3mol=70×10-3mol,则② x+3y=14×10-3mol;联立两个方程可得y=0.02mol,则m(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)=0.02×491=9.82g,则样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数=。
14.(1)分液漏斗
(2) ⑫→⑪→⑨→⑩ ⑩←⑨←⑦
(3) ③ 防止水蒸气进入装置与SOCl2反应
(4)干燥产生的氯气和二氧化硫
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)③
(7) 蒸馏 75%
【分析】实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,实验结束后,将三颈烧瓶中混合物蒸馏得到产品。
(1)
装置乙中仪器有铁架台、酒精灯、石棉网、烧瓶和分液漏斗,装置丙中仪器有锥形瓶和分液漏斗,因此装置乙、丙中相同的仪器名称为:分液漏斗。
(2)
依据分析可知,实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水吸收HCl,用浓硫酸干燥氯气,二氧化硫气体由亚硫酸钠和浓硫酸制备,同理用浓硫酸干燥制得的二氧化硫气体,干燥纯净的氯气和二氧化硫在三颈烧瓶中由活性炭催化反应制得SOCl2,SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,SOCl2易水解,氯气和二氧化硫会污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,整个装置所选仪器的连接顺序是:⑥→⑫→⑪→⑨→⑩→①②←⑩←⑨←⑦。
(3)
为使冷却效果更好,装置甲中冷凝管的水应下口进上口出,即进水口为③;氯气和二氧化硫污染空气,不能直接排放,故冷凝管上连接的盛有碱石灰的干燥管,吸收逸出的氯气和二氧化硫防止污染空气,同时也防止水蒸气进入装置与SOCl2反应。
(4)
浓硫酸具有吸水性,用来干燥产生的氯气和二氧化硫。
(5)
该实验中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(6)
①中洗气时应长管进短管出,①错误;②中二氧化硫不易溶于饱和亚硫酸氢钠溶液,②错误;③中二氧化硫难溶于四氯化碳,上升时被氢氧化钠溶液吸收,③正确;④中漏斗完全浸入溶液中,不能起到防倒吸的作用,④错误;综上分析,答案选③。
(7)
已知氯化亚砜沸点为78.8°C,SCl2的沸点为60°C,所以采用蒸馏的方法即可将之分离;消耗氯气的物质的量为=0.04mol,由方程式SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2可知,生成0.08molSOCl2,则SOCl2的产率为:≈75%。
15. 2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4 除去溶液A中剩余的HCO Al(OH)3 蒸发浓缩,冷却结晶 偏高 铵明钒中混有硫酸钠 保持量气管两侧液面相平;眼睛平视量气管内液体的凹液面 cd %
【分析】Ⅰ.NH4HCO3饱和溶液加入稍过量的饱和Na2SO4溶液,利用NaHCO3溶解度较小,NH4HCO3和Na2SO4发生复分解反应:2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4,过滤后滤液中含有硫酸铵、硫酸钠和一定量的NaHCO3,加入稀硫酸调节溶液pH=2,可除去HC,最后加入硫酸铝溶液制取铵明钒晶体。
Ⅱ.方案一是利用氯化钡测定溶液中的SO的量,由此求出铵明矾晶体的量;
方案二是使用量气管量取产生的氨气体积,利用氨气的体积和铵明钒晶体的化学式,求出铵明钒晶体的质量,再除以样品的质量,即可求出样品的纯度;
方案三是用乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y)标准溶液测定Al3+的量,由此求出铵明矾晶体的含量。
【详解】Ⅰ.(1)根据以上分析过程Ⅰ为NH4HCO3和Na2SO4发生复分解反应,反应的化学方程式为2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4,故答案为:2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4;
(2)过程Ⅱ中加入稀硫酸的可除去溶液A中剩余的HCO,使之生成CO2,得到含有(NH4)2SO4、H2SO4和少量Na2SO4的溶液,若省略该过程,溶液中还有一定量的HC,加入Al2(SO4)3,Al3+会HCO与发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀,导致制得的铵明矾晶体中混有Al(OH)3,故答案为:除去溶液A中剩余的HCO;Al(OH)3;
(3)过程Ⅲ为从溶液中获得铵明矾晶体的过程,则需进行的实验操作是蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;
Ⅱ.(4)方案一是利用氯化钡测定溶液中的SO的量,由此求出铵明矾晶体的量,由于铵明钒中混有硫酸钠,测得的SO含量将偏高,故答案为:偏高;铵明钒中混有硫酸钠;
(5)①一定温度下,气体体积与压强有关,所以读取量气管的读数时应注意保持量气管两侧液面相平,同时眼睛平视量气管内液体的凹液面,避免造成读数误差,故答案为:保持量气管两侧液面相平;眼睛平视量气管内液体的凹液面;
②方案二是使用量气管量取产生的氨气体积,利用氨气的体积和铵明钒晶体的化学式,求出铵明钒晶体的质量,实验成功的关键是尽可能不让氨气溶于量气管中的液体,由于氨气易溶于水和乙醇,不溶于苯和四氯化碳,故选cd,故答案为:cd;
(6)根据反应的离子方程式:Al3++H2Y2-=AlY-+2H+,Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+,50.00mL待测液中含n(Al3+)=n(H2Y2-)-n(Zn2+)=(c1V110-3- c2V210-3)mol,则mg铵明矾样品配成的500mL溶液中含n(Al3+)=(c1V110-3- c2V210-3)mol=(c1V110-2- c2V210-2)mol,铵明矾晶体的质量=(c1V110-2- c2V210-2)mol453g/mol=4.53(c1V1- c2V2)g,铵明矾晶体的纯度=100%=%。
故答案为:%。
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