题目内容
8.硼镁泥是硼镁矿(主要成分:MgO•B2O3)生产硼砂(Na2B4O7)的废渣,生产原理如下:2MgO•B2O3+Na2CO3+CO2=Na2B4O7+2MgCO3.硼镁泥中的MgCO3是宝贵的镁资源.某研究小组以硼镁泥为原料提取MgSO4•7H2O,设计了如下流程图:各离子开始沉淀和完全沉淀的pH值
离子 | Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Mn2+ | Mg2+ |
开始沉淀~沉淀完全的pH | 2.7~4.1 | 3.7~5.2 | 7.5~9.6 | 8.6~10.1 | 9.6~11.1 |
请回答下列问题:
(1)步骤①可在如图装置中进行,仪器A的名称是三颈烧瓶;
(2)本实验中多次用到抽滤,相比普通过滤,抽滤的优点是速度快、得到的滤渣较干燥;
(3)步骤②中加硼镁泥的作用是消耗多余的硫酸使pH增加到5~6,促使Fe3+、Al3+完全沉淀,NaClO的作用是氧化Fe2+、Mn2+;
(4)步骤③趁热过滤的目的是防止析出MgSO4•7H2O该过程中温度应控制在80℃左右;
(5)步骤④的具体操作:当出现晶膜时即停止加热,其原因是防止MgSO4•7H2O失去结晶水.
分析 (1)根据常见仪器的结构分析;
(2)根据抽滤的特点分析;
(3)操作②加入硼镁泥可以消耗多余的硫酸,促使Fe3+、Al3+完全沉淀;Fe2+、Mn2+在pH较小时不能形成沉淀,所以加氧化剂转化为易分离的物质;
(4)温度太低会析出晶体;由图2可知硫酸镁在80℃左右溶解度最大;
(5)加热溶液当出现晶膜时停止加热,防止温度过高使MgSO4•7H2O失去结晶水.
解答 解:(1)根据图1可知该仪器为三颈烧瓶,故答案为:三颈烧瓶;
(2)抽滤属于减压过滤,过滤时速度快,得到的固体较干燥,故答案为:速度快、得到的滤渣较干燥;
(3)已知Fe3+形成沉淀的pH范围是2.7~4.1,Al3+形成沉淀的PH范围是3.7~5.2,所以操作②加入硼镁泥可以消耗多余的硫酸,调节pH,促使Fe3+、Al3+完全沉淀;由表中数据可知Fe2+、Mn2+在pH较小时不能形成沉淀,所以加氧化剂将其转化为易分离的物质,所以加入NaClO的作用是,氧化Fe2+、Mn2+;
故答案为:消耗多余的硫酸使pH增加到5~6,促使Fe3+、Al3+完全沉淀;氧化Fe2+、Mn2+;
(4)由图2可知硫酸镁在80℃左右溶解度最大所以该过程中温度应控制80℃左右,温度太低会析出晶体,所以要趁热过滤,
故答案为:防止析出MgSO4•7H2O;80;
(5)加热溶液当出现晶膜时停止加热,然后冷却使硫酸镁结晶析出,如果继续加热会因为温度过高使MgSO4•7H2O失去结晶水,而得不到硫酸镁晶体,
故答案为:出现晶膜;防止MgSO4•7H2O失去结晶水.
点评 本题以物质的制备为背景,涉及实验操作、物质的分离等知识点,注意阅读题给信息并充分利用信息进行解答,难度较大.
练习册系列答案
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11.下列说法错误的是( )
A. | Al箔插入稀HNO3中,无现象,说明Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜 | |
B. | 工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al | |
C. | 日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用 | |
D. | 铝制容器可盛装浓H2SO4 |
16.现有三种实验装置,如图,要制备硝基苯,应选用( )
A. | 装置A | B. | 装置B | C. | 装置C | D. | 都不行 |
13.正丁醛是一种重要的化工原料.肥西中学高二某化学兴趣小组在老师的指导下利用如图装置合成正丁醛.发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2O$→_{H_{2}SO_{4}加热}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$HCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
实验步骤如下:
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.在A
中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,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2.0g.
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,简述理由不能,浓硫酸溶于水放出大量热,容易发生迸溅伤人.
(2)上述装置图中,B仪器的名称是分液漏斗,D仪器的名称是直形冷凝管.
(3)分液漏斗使用前必须进行的操作是c(填正确答案标号).
a.润洗b.干燥 c.查漏
(4)反应温度应保持在90-95℃,其原因是保证正丁醛及时蒸出,促使反应正向进行,又可尽量避免其被进一步氧化.
(5)正丁醇的同分异构体有许多种,请写出符合下列条件的正丁醇的同分异构体:(1)含有与正丁醇相同的官能团;(2)一定条件下能被氧化成醛.(CH3)2CHCH2OH
(6)本实验中正丁醛的产率为51%.
CH3CH2CH2CH2O$→_{H_{2}SO_{4}加热}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$HCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/.c | 密度/(g•cm-3) | 水中溶解性 | |
正丁醇 | 117.2 | 0.8109 | 微溶 |
正丁醛 | 75.7 | 0.8017 | 微溶 |
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.在A
中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,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2.0g.
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,简述理由不能,浓硫酸溶于水放出大量热,容易发生迸溅伤人.
(2)上述装置图中,B仪器的名称是分液漏斗,D仪器的名称是直形冷凝管.
(3)分液漏斗使用前必须进行的操作是c(填正确答案标号).
a.润洗b.干燥 c.查漏
(4)反应温度应保持在90-95℃,其原因是保证正丁醛及时蒸出,促使反应正向进行,又可尽量避免其被进一步氧化.
(5)正丁醇的同分异构体有许多种,请写出符合下列条件的正丁醇的同分异构体:(1)含有与正丁醇相同的官能团;(2)一定条件下能被氧化成醛.(CH3)2CHCH2OH
(6)本实验中正丁醛的产率为51%.
20.TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料.实验室利用反应TiO2(s)+2CCl4(g)→TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下,制取TiCl4实验装置示意图如下:
有关性质如下表
(1)仪器A的名称是干燥管,装置E中的试剂是浓硫酸.
(2)反应结束前依次进行如下操作:①停止通氮气 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温.正确的顺序为②③①(填序号).
(3)欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是蒸馏.
(4)使用冰水混合物的目的是冷却TiCl4气体.
(5)TiCl4 遇到湿空气发生强烈的水解,其中一种物质是H2TiO3,试写出该水解反应方程式TiCl4+3H2O═H2TiO3↓+4HCl.
(6)实验室用含量为97%的TiO210克,用上述方法制备TiCl4,最终得到19.8克的产品,则TiO2的转化率为85.95%.
有关性质如下表
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 其他 |
CCl4 | -23 | 76 | 与TiCl4互溶 |
TiCl4 | -25 | 136 | 遇潮湿空气产生白雾 |
(2)反应结束前依次进行如下操作:①停止通氮气 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温.正确的顺序为②③①(填序号).
(3)欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是蒸馏.
(4)使用冰水混合物的目的是冷却TiCl4气体.
(5)TiCl4 遇到湿空气发生强烈的水解,其中一种物质是H2TiO3,试写出该水解反应方程式TiCl4+3H2O═H2TiO3↓+4HCl.
(6)实验室用含量为97%的TiO210克,用上述方法制备TiCl4,最终得到19.8克的产品,则TiO2的转化率为85.95%.
17.实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}(浓)}$CH2=CH2+H2O,CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚.用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据如表:
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是d;(填正确选项前的字母,下同)
a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入c,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去;
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在下层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用b洗涤除去;
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚,可用蒸馏的方法除去;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是冷却可避免溴的大量挥发;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的凝固点较低(9℃),过度冷却会使其凝固而使气路堵塞.
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}(浓)}$CH2=CH2+H2O,CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚.用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据如表:
乙醇 | 1,2-二溴乙烷 | 乙醚 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/g•cm-3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | -130 | 9 | -116 |
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是d;(填正确选项前的字母,下同)
a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入c,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去;
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在下层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用b洗涤除去;
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚,可用蒸馏的方法除去;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是冷却可避免溴的大量挥发;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的凝固点较低(9℃),过度冷却会使其凝固而使气路堵塞.
18.科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路:调节亚硝酸盐废水酸碱性,使其pH>12,然后加入适量的铝粉、搅拌,生成可进入大气循环的气体,从而实现预期目的.下列判断错误的是( )
A. | 处理过程中,PH减小 | B. | 废水处理中,亚硝酸盐被还原 | ||
C. | 废水处理时铝单质转化为AlO2- | D. | 铝粉颗粒大小影响废水处理的速率 |