某炼铁废渣中含有大量的CuS及少量铁的氧化物,工业上以该废渣和NaCl为原料生产CuCl2·2H2O晶体,其工艺流程中主要涉及焙烧、尾气处理、酸浸、调控溶液pH、过滤、蒸发结晶等。焙烧过程中发生的主要反应为: CuS+2NaCl+2O2 = CuCl2+Na2SO4
请回答下列问题:
(1)焙烧时还有废气产生,其中一种是主要的大气污染物。若在实验室中以碱液吸收处理之,下列A、B、C装置中可行的是________(填字母);若选用甲装置,则烧杯中的下层液体可以是_______。
(2)调控溶液pH时采用pH试纸来测定溶液的pH,则正确的操作方法是___________________ 。
(3)若最后所得的滤液中的阴离子只有S042-和Cl-,则检验滤液中这两种离子的实验操作______ 。
答案:(1)AB 四氯化碳或CCl4
(2)将一小块pH试纸置于干燥洁净的表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,跟标准比色卡对照
(3)取少量滤液,先加入过量的硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀出现,检出SO42-;过滤(或静置)再向滤液(或清液)加入适量的AgNO3溶液,也有白色沉淀出现,检出Cl-(其他合理答案均可)
白云石的主要成分为CaCO3·MgCO3,还含有少量Fe、Si的化合物。实验室以白云石为原料制备Mg(OH)2及CaCO3。步骤如下:
实验过程中需要的数据见下表:
氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH | |
Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
Mg2+ | 9.5 | 11.0 |
请回答下列问题:
(1)溶液A中含有Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①可选择_________(填字母,下同);试剂②可选择_________;试剂③可选择_________。
(A)KMnO4(B)Cl2(C)MgO(D)CaO
(2)若要利用反应过程中生成的CO2,从溶液D中制取CaCO3,需要先通入的一种气体是_______,然后通入CO2。通入CO2气体应选择的最佳装置为_______(填字母)。
(3)根据表中提供的数据判断,Fe(OH)3、Fe(OH)2和Mg(OH)2的溶度积常数由小到大的排列顺序为________________________________。
(4)将制取的Mg(OH)2煅烧得到MgO,然后在还原炉(真空)中,1200℃条件下,用硅铁(铁不参与反应)还原生成镁蒸气。在还原过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图:
煅烧Mg(OH)2所需要的仪器除三角架、酒精灯外,还必须选择___________。MgO与硅铁发生的反应达到平衡后,平衡常数表达式为_______________________。由图可知,还原反应的△H ____0(填“>”或“<”)。
(1)B(1分),CD(2分),D(1分)
(2)NH3(2分),C(2分)
(3)Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Fe(OH)2]<Ksp [Mg(OH)2] (2分)
(4)坩埚(1分),K=[Mg]2(2分),>(2分)
运用化学反应原理研究碳的氧化物的性质具有重要意义。
(1)CO2是一种重要的物质,但其过量排放,可能导致全球气温升高。下列措施不能够有效控制CO2所导致的温室效应的是_________(填序号)
①大力发展低碳产业,提倡低碳生活,依法控制CO2的过量排放
②禁止滥砍滥伐,植树造林,恢复生态
③开发利用各种新型能源代替煤、石油、天然气等化石能源k.s.5.u
④提倡使用脱硫煤、无铅汽油等清洁燃料
(2)常温下,碳酸在水中的电离常数Ka1=4.2×10-7 ,Ka2=5.6×10-11;次氯酸在水中的电离常数Ka =4.7×10-8。写出84消毒液露置在空气中发生反应的离子方程式___________________________。
(3)CO具有还原性,某同学设计图示装置(固定装置及胶管略去)验证CO气体能否与Na2O2反应。
已知:H2C2O4CO2↑+CO↑+H2O,则实验选择的最简单的装置接口连接顺序为________;
若CO能够与Na2O2发生反应,则预测反应产物为____________。实验后用球形干燥管中的固体进行验证可选择的试剂是_______________________________。
(4)已知C(s)+O2(g)=CO2(g),△H=-393.5 kJ·mol -1 ;CO(g)+O2(g)=CO2(g),△H=-283.0 kJ·mol -1,写出CO2 和C(s)反应的热化学方程式___________________。以CO为燃料制作燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入CO,电解质是熔融碳酸盐,放电时负极反应式为______________________。若使用该电池电解饱和食盐水制取1molNaClO,则理论上需要氧气的体积为(标准状况下)________L。
(1)④(1分)
(2)ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO3- (2分) 2HClO2H++2Cl-+O2↑(2分)
(3)abcf(1分) Na2CO3(1分)
稀H2SO4和澄清石灰水或CaCl2溶液(2分)
(4)CO2 (g)+C(s)= 2CO(g) △H=+172.5 kJ·mol -1 (2分)k.s.5.u
CO+ CO32-→2CO2+2e- (2分)
11.2 (2分)
某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A12 03,还含有Si02及铁的氧化物)提取氧化铝做冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:
(1)实验室中制取CO2时,为了使反应随开随用、随关随停,应选用下图中的装置
(填字母代号)。
(2)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有 ;
洗涤沉淀的操作是
(3)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式:
此方案中所用药品的物质的量之比是:= 。
(4)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,
加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出,铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由。
为了探究铁与氯气在一定条件下反应后的固体中铁元素的价态,化学兴趣小组的甲、乙、丙三同学分别进行了如下实验。
(1)甲取少许反应后的固体,加入适量稀硝酸,在所得溶液中滴加KSCN溶液出现血红色,则此时溶液显血红色的离子方程式为_______________________________________。该同学由此得出铁与氯气的反应产物中含有+3价铁的结论。请指出该结论是否合理并说明理由_________________________________________________________。
(2)乙取少许反应后的固体,加入盐酸,溶解、过滤,向滤液中滴加KSCN溶液,溶液呈无色。乙由此得出铁与氯气的反应产物中含有+2价铁的结论。请指出该结论是否合理并说明理由
____________________________________________________________。
(3)丙取11.2g铁粉与氯气反应,将反应后所得固体研碎分成两等份,其中一份用磁铁吸引,吸出的固体质量为1.4g;另一份用水完全溶解后加入足量的硝酸银溶液,所得白色沉淀经洗涤干燥后称重为32.29g。根据以上数据确定反应产物中铁元素的价态是____________(写出计算和推理过程)。
答案:(1)Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 不合理。稀硝酸有强氧化性,若铁为+2价,则被氧化为+3价同样可使溶液变成血红色
(2)不合理。若铁为+3价、铁粉过量,则过量的铁可以将Fe3+还原成Fe2+
(3)+3。因n(Fe) = (5.6-1.4) /56 = 0.075 mol,n(Cl) = 32.29/143.5 = 0.225 mol,所以n(Fe) / n(Cl) = 1/3 ,则反应产物中只有+3价铁
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