题目内容
【题目】某兴趣小组以废铁屑制得硫酸亚铁铵后,按下列流程制备二水合草酸亚铁(FeC2O4·2H2O),进一步制备高纯度还原铁粉。
已知:FeC2O4·2H2O难溶于水,150℃开始失结晶水;H2C2O4易溶于水,溶解度随温度升高而增大。
请回答:
(1)下列操作或描述正确的是________。
A.步骤②,H2C2O4稍过量主要是为了抑制Fe2+水解
B.步骤③,采用热水洗涤可提高除杂效果
C.步骤③,母液中的溶质主要是(NH4)2SO4和H2C2O4
D.步骤③,如果在常压下快速干燥,温度可选择略高于100℃
(2)如图装置,经过一系列操作完成步骤③中的抽滤和洗涤。请选择合适的编号,按正确的操作顺序补充完整(洗涤操作只需考虑一次):
开抽气泵→a→b→d→________→c→关抽气泵。
a.转移固液混合物;b.关活塞A;c.开活塞A;d.确认抽干;e.加洗涤剂洗涤
抽滤和普通过滤相比,优点是___________________________________________。
(3) 称取一定量的FeC2O4·2H2O试样,用硫酸溶解,
采用KMnO4滴定法测定,折算结果如下:
n(Fe2+)/mol | n( | 试样中FeC2O4·2H2O的质量分数 |
9.80×10ˉ4 | 9.80×10ˉ4 | 0.980 |
由表中数据推测试样中最主要的杂质是____________________。
(4)实现步骤④必须用到的两种仪器是____________________
(供选仪器:a.烧杯;b.坩埚;c.蒸馏烧瓶;d.高温炉;e.表面皿;f.锥形瓶);
该步骤的化学方程式是______________________________________。
(5)为实现步骤⑤,不宜用碳粉还原Fe2O3,理由是________________________________。
【答案】BD c→e→b→d 加快过滤速度(其他合理答案也可) (NH4)2SO4 bd 4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O 产品中含碳杂质
【解析】
硫酸亚铁铵晶体溶解于水,为防止Fe2+的水解,需要加入过量的草酸,生成的草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)难溶于水,可通过抽滤、洗涤并干燥获得,将所得晶体在空气中灼烧,得纯氧化铁(Fe2O3),再用CO还原氧化铁得到还原铁粉;
(1)A.溶解草酸亚铁晶体是需要防止Fe2+水解;
B.H2C2O4易溶于水,溶解度随温度升高而增大,可用热水洗涤草酸亚铁晶体表面的草酸;
C.步骤③,硫酸亚铁铵晶体溶于过量的草酸后,除生成草酸亚铁晶体,还生成可溶于水的硫酸铵;
D.FeC2O4·2H2O在150℃开始失结晶水,除去晶体表面的水份,不宜超过150℃;
(2)步骤③中抽滤操作时,可根据抽滤的基本原理选择操作过程;
(3)可结合电荷守恒分析,溶液中c(Fe2+)与c(C2O4 2-)之间满足电荷守恒,可知杂质中不存在Fe2+或C2O4 2-;
(4)固体灼烧需要在坩埚内进行,据此选择需要的仪器;草酸亚铁和O 2灼烧时生成氧化铁和CO 2,根据电子守恒和原子守恒写出发生反应的化学方程式;
(5)碳粉为固体,多余的碳粉会影响铁粉的纯度。
硫酸亚铁铵晶体溶解于水,为防止 Fe2+ 的水解,需要加入过量的草酸,生成的草酸亚铁晶体 (FeC2O4·2H2O) 难溶于水,可通过抽滤、洗涤并干燥获得,将所得晶体在空气中灼烧,得纯氧化铁 (Fe2O3) ,再用 CO 还原氧化铁得到还原铁粉;
(1)A.Fe2+ 易水解,步骤②,H2C2O4稍过量除抑制 Fe2+ 水解外,最主要的作用是将溶液里的 Fe2+ 完全转化为草酸亚铁晶体,提高原料利用率,故 A 错误;
B. 步骤③,采用热水洗涤可提高草酸的溶解度,提升除杂效果,故 B 正确;
C. 步骤③,经抽滤后,所得滤液中除 (NH4)2SO4 和 H2C2O4外,仍是草酸亚铁的饱和溶液,故 C 错误;
D. 为使FeC2O4·2H2O快速干燥,可使温度高于100 ℃,但须低于150 ℃,故D正确;
故答案为:BD ;
(2)步骤③中抽滤操作的正确操作顺序为开抽气泵 → 转移固液混合物 → 关活塞 A→ 确认抽干 →开活塞A→加洗涤剂洗涤→关活塞 A→ 确认抽干 → 开活塞 A→ 关抽气泵,
正确的顺序为:c→e→b→d;抽滤和普通过滤相比,优点是加快过滤速度;
故答案为:c→e→b→d;加快过滤速度;
(3)由图表数据可知,溶液中已知Fe2+或C2O42-的浓度满足电荷守恒,说明杂质中不存在Fe2+或C2O4 2-,那杂质只能是反应的另一种生成物 (NH4)2SO4,
故答案为:(NH4)2SO4;
(4)固体灼烧需要在坩埚内进行,则所需要的仪器有坩埚及加热所需的高温炉;
草酸亚铁和 O2 灼烧时发生反应的化学方程式为 4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O,
故答案为:bd;4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O;
(5)步骤⑤选用碳粉还原 Fe2O3,多余的碳粉会影响铁粉的纯度,
故答案为:用炭粉还原会进杂质。
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【题目】在一固定体积的密闭容器中,进行下列化学反应:
其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1 000 | 1 200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
则下列有关叙述不正确的是 ( )
A. 该反应为吸热反应
B. 可测量容器总压变化来判定化学反应是否达到平衡
C. 若在某平衡状态时,c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),此时的温度为830℃
D. 若平衡时两种反应物的转化率相等,则起始投入时n(CO2):n(H2)=1:1
【题目】将X逐渐加入(或通入)到一定量Y溶液中,产生沉淀的质量与加入X的物质的量关系如图,
符合图中情况的一组物质是
A | B | C | D | |
X | Ba(HCO3)2 | Na2CO3 | KOH | CO2 |
Y | NaOH | CaCl2 | Mg(HSO4)2 | 石灰水 |
A.AB.BC.CD.D
【题目】用0.2000 mol/L的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作可分为如下几步:
①用蒸馏水洗涤碱式滴定管,注入0.2000 mol/L的标准NaOH溶液至“0”刻度线以上;②固定好滴定管并使滴定管尖嘴充满液体;③调节液面至“ 0”或“0”刻度线稍下,并记下读数;④量取20.00 mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入3滴甲基橙溶液;⑤用标准液滴定至终点,记下滴定管液面读数。⑥重复以上滴定操作2-3次。请回答:
(1)以上步骤有错误的是(填编号)____________________
(2)步骤④中,量取20.00 mL待测液应使用_________________(填仪器名称)
(3)步骤⑤滴定时眼睛应注视______________________________;判断到达滴定终点的依据是:______________________________________。
(4)以下是实验数据记录表
滴定 次数 | 盐酸体积 (mL) | NaOH溶液体积读数(mL) | |
滴定前 | 滴定后 | ||
1 | 20.00 | 0.00 | 18.10 |
2 | 20.00 | 0.00 | 16.20 |
3 | 20.00 | 0.00 | 16.16 |
从表中可以看出,第1次滴定记录的NaOH溶液体积明显多于后两次的体积,其可能的原因是__________
A. 锥形瓶装液前,留有少量蒸馏水 B. 滴定结束时,仰视读数
C.滴定前滴定管尖嘴无气泡,滴定结束有气泡 D.锥形瓶用待测液润洗
E. NaOH标准液保存时间过长,有部分变质
(5)根据表中记录数据,通过计算可得,该盐酸浓度为: ____________mol/L
【题目】正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO ,反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/℃ | 密度/(g·cm-3) | 水中溶解性 | |
正丁醇 | 117.2 | 0.810 9 | 微溶 |
正丁醛 | 75.7 | 0.801 7 | 微溶 |
实验步骤如下:将6.0 g Na2Cr2O7放入100 mL烧杯中,加30 mL水溶解,与5 mL浓硫酸形成混合溶液,将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸气出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90~95 ℃,在E中收集90 ℃以下的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77 ℃馏分,产量2.0 g。
回答下列问题:
(1)实验中,Na2Cr2O7溶液和浓硫酸添加的顺序为___________________________。
(2)加入沸石的作用是________________________________________________。
若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是______________________________。
(3)上述装置图中,D仪器的名称是________,E仪器的名称是________。
(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是________。
(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,正丁醛在_______________层(填“上”或“下”)。
(6)反应温度应保持在90~95 ℃,其原因是__________________________________、__________________________________________________。
(7)本实验中,正丁醛的产率为________%(结果保留两位小数)。