题目内容
【题目】某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用,专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体(CuSO4·5H2O),其实验方案如下:
请回答下列问题:
(1)过滤用的玻璃仪器有___________________________________________________。
(2)在滤液C转化为沉淀Ⅱ的过程中盐酸的用量不易控制,可改为通CO2气体,写出滤液C中通入过量CO2的离子方程式:______________________________________________。
写出由沉淀Ⅱ转化为AlCl3溶液的离子方程式:_____________________________。
(3)小组成员经过检测,发现制得的绿矾不纯,试分析其主要含有哪些杂质:_______________________________,要想由沉淀Ⅰ最终制得纯度较高的绿矾,应如何改进___________________________________
(4)小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂,在滤渣B中加入稀硫酸和H2O2来制备胆矾晶体,则该反应的总化学方程式为_______________________________。
(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的盐酸改为烧碱,重新设计方案,也能最终制得三种物质,你认为第二种方案相对于第一种方案________(填“更合理”或“不合理”),理由是________________________。
【答案】烧杯、漏斗、玻璃棒 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 氯化钠、硫酸钠、硫酸铁 向溶液D中加入足量铁粉,反应后过滤,再将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可得纯度较高的绿矾 Cu+H2O2+H2SO4+3H2O=CuSO4·5H2O(或Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O) 更合理 前一种方案操作步骤多、时间长、消耗试剂量大
【解析】
合金铝、铁、铜加入足量盐酸溶解后过滤,得到滤液A为氯化铝、氯化亚铁,加入足量氢氧化钠溶液过滤得到滤液C为偏铝酸钠溶液,加入适量盐酸过滤得到氢氧化铝沉淀,氢氧化铝加入盐酸溶解生成氯化铝溶液;沉淀Ⅰ为氢氧化亚铁,加入硫酸生成硫酸亚铁,溶液D蒸发结晶得到绿矾晶体;
(1)根据过滤实验用到的仪器来回答;
(2)滤液C中含有偏铝酸钠,通入过量CO2生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,沉淀Ⅱ为氢氧化铝,与盐酸反应转化为AlCl3溶液;
(3)制得的绿矾不纯,部分亚铁离子被氧化为铁离子,要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾,需要向D溶液中加入过量铁粉还原铁离子过滤后溶液通过操作得到晶体;
(4)铜、稀硫酸、双氧水的性质来判断反应的发生,并结合质量守恒定律写出该反应的化学方程式;
(5)根据实验中的酸和碱的量的情况来对比回答。
合金铝、铁、铜加入足量盐酸溶解后过滤,得到滤液A为氯化铝、氯化亚铁,加入足量氢氧化钠溶液过滤得到滤液C为偏铝酸钠溶液,加入适量盐酸过滤得到氢氧化铝沉淀加入盐酸溶解生成氯化铝溶液;沉淀Ⅰ为氢氧化亚铁,加入硫酸生成硫酸亚铁溶液D蒸发结晶得到绿矾晶体;
(1)过滤实验用到的仪器有:滤纸、铁架台、铁圈、烧杯、玻璃棒和漏斗,故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)滤液C中含有偏铝酸钠,通入过量CO2生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,沉淀Ⅱ为氢氧化铝,与盐酸反应转化为AlCl3溶液,反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+═Al3++3H2O;
(3)发现制得的绿矾不纯,含有氯化钠、硫酸钠、硫酸铁,是因为亚铁离子被氧化为铁离子,要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾,需要向D溶液中加入过量铁粉还原铁离子为亚铁离子,过滤得到溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到绿矾晶体;
(4)铜与浓硫酸反应生成有毒有污染的二氧化硫气体,若铜先和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,该过程原料利用率高,所以途径②最佳,Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体,反应方程式为:Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO45H2O(或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O;
(5)在实验原方案中,需要的是适量的酸,且步骤繁琐,这很难控制,改用烧碱,首先分离出来铝,然后加入硫酸,分离出铁,最后得铜的化合物,故比较合理。
【题目】直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应:______________。
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是________________________
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO3﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:
n(SO﹣):n(HSO﹣) | 91:9 | 1:1 | 1:91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
①上表判断NaHSO3溶液显______性,用化学平衡原理解释:____________
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):____________
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),
b.c(Na+)> c(HSO3-)> c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)= c(SO32-)+ c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是_______________。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:__________
【题目】X、Y、Z、W为四种常见的短周期元素。其中Y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍,它们在周期表中的相对位置如图所示:
X | Y | |
Z | W |
请回答以下问题:
(1)W在周期表中位置___;
(2)X和氢能够构成+1价阳离子,其电子式是___,Y的气态氢化物比Z的气态氢化物的沸点高,缘故是___;
(3)X的最高价氧化物的水化物与其氢化物能化合生成M,M的晶体类型为___,M的水溶液显酸性的缘故是___(用离子方程式表示)。
(4)①Y和Z可组成一种气态化合物Q,Q能与W的单质在潮湿环境中反应,反应的化学方程式是___。
②在一定条件下,化合物Q与Y的单质反应达平衡时有三种气态物质,反应时,每转移4mol电子放热190.0kJ,该反应的热化学方程式是___。