题目内容
某实验小组对普通锌锰废干电池内的黑色固体进行探究,设计如下方案:
己知:I、普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。
II、氢氧化锌为白色粉末,不溶于水,溶于酸、强碱溶液和氨水。
请回答以下问题:
(1)②操作的名称是___________。
(2)某同学猜想溶液A的成分含有NH4Cl和ZnCl2,请你设计一个实验方案,验证其猜想正确,要求在答题卡上按下表格式写出实验操作、预期现象和结论。
限选试剂:蒸馏水、2moL·L-1 HCI 、2 moL·L-1 HNO3 、2 moL·L-1 NH3·H2O、6 moL·L-1 NaOH、0.1 moL·L-1 KSCN、0.1 moL·L-1 BaCl2、0.1 moL·L-1 AgNO3、紫色石蕊试液、红色石蕊试纸
实验操作 | 预期现象 | 结论 |
步骤1:各取少量溶液A分装a、b、c三支试管,往a试管,__ __________________________ | 有白色沉淀产生 | 说明溶液A含有Cl- |
步骤2:往b试管,__________ __________________________ | ______________________ | _______________________ |
步骤3:往c试管,__________ __________________________ | 先产生_______________, 后____________________ | 说明溶液A含有Zn2+ |
(3)取少量固体c放入试管,滴加入双氧水,观察到有气体产生,写出该反应的化学方程式:_______________。
(4)为测定废干电池中二氧化锰的质量分数,进行下面实验:准确称取ag废千电池固体,溶于稀硫酸,加入碘化钾溶液,充分反应后,用bmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定,用淀粉作指示剂,滴定至终点,重复实验,平均消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积为vmL,则废电池中二氧化锰的质量分数的计算表达式为:________________________________。
(滴定有关反应:MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O;I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
解析试题分析:(1)依题意,普通锌锰废干电池内的黑色固体加足量蒸馏水溶解时,得到固液不相溶的混合物,二氧化锰不溶于水,氯化铵、氯化锌是可溶性盐,则操作②为过滤,将①所得混合物分离为溶液A和固体B,A的主要成分是氯化铵、氯化锌,B的主要成分是二氧化锰;(2)检验溶液A的主要成分,就是设计实验方案检验是否存在氯离子、铵根离子和锌离子,氯离子常用稀硝酸和硝酸银溶液检验,铵根离子常用热氢氧化钠溶液和湿润的红色石蕊试纸检验,锌离子常用氢氧化钠或氨水检验;步骤1:各取少量溶液A分装a、b、c三支试管,往a试管,滴加适量0.1mol?L-1AgNO3和2moL?L-1 HNO3溶液,产生白色沉淀,说明溶液A含有Cl-;步骤2:往b试管, 加入适量6moL?L-1NaOH、加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近,湿润的红色石蕊试纸变蓝色,说明溶液A含有NH4+;步骤3:步骤3:往c试管,逐滴加入2moL?L-1NH3·H2O 或 6moL?L-1NaOH至过量,先产生 白色沉淀,后白色沉淀溶解,说明溶液A含有Zn2+;(3)二氧化锰固体受热不能分解,则固体C的成分是二氧化锰,双氧水在二氧化锰催化下,分解反应速率增大,生成水和氧气;(4)依题意,由于n=c?V,则硫代硫酸钠的物质的量为bv×10—3mol;由于I2+2S2O32-=2I-+S4O62-中各物质的系数之比等于物质的量之比,则每次滴定消耗的I2为 bv/2×10—3mol;由于MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O中各物质的系数之比等于物质的量之比,则样品中MnO2为 bv/2×10—3mol;由于二氧化锰的式量为87,m=n?M,则样品中MnO2的质量为87bv/2×10—3g;由于样品的质量为ag,则样品中MnO2的质量分数的表达式为87bv/2a×10—3×100%。
考点:考查探究实验方案的设计和化学计算,涉及混合物分离提纯的方法、设计多种离子的检验方案、过氧化氢的分解反应方程式、测定二氧化锰样品的纯度、滴定、物质的量浓度、溶液体积、物质的量在化学方程式计算中的应用、摩尔质量、质量、质量分数等。
碳酸钠俗称纯碱,其用途很广。实验室中,用碳酸氢铵和饱和食盐水可制得纯碱。各物质在不同温度下的溶解度见表。
温度℃ 溶解度 溶质 g/100g水 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
NaCl | 35.8 | 36.0 | 36.3 | 36.6 | 37.0 | 37.3 | 37.8 |
NH4HCO3 | 15.8 | 21.0 | 27.0 | | | | |
NaHCO3 | 8.2 | 9.6 | 11.1 | 12.7 | 14.4 | 16.4 | |
NH4Cl | 33.3 | 37.2 | 41.4 | 45.8 | 50.4 | 55.2 | 60.2 |
实验步骤
Ⅰ、化盐与精制:①粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO42-)溶解;②加入足量NaOH和Na2CO3溶液,煮沸;③过滤;④加入盐酸调pH至7。
Ⅱ、转化:①将精制后的食盐溶液温度控制在30~35℃之间;在不断搅拌下,加入研细的碳酸氢铵;保温,搅拌半小时;②静置, a 、 b ;③得到NaHCO3晶体。
Ⅲ、制纯碱:将得的NaHCO3放入蒸发皿中,在酒精灯上灼烧,冷却到室温,即得到纯碱。
完成下列填空:
(1)“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是 。
(2)“转化”的离子方程式是 。
(3)“转化”过程中,温度控制在30~35℃之间的加热方式是 ;为什么温度控制在30~35℃之间? 。
(4)a、b处的操作分别是 、 。
(5)实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO3,为测定纯碱的纯度,用电子天平准确称取样品G克,将其放入锥形瓶中用适量蒸馏水溶解,滴加2滴酚酞,用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变,滴定过程中无气体产生,所用盐酸的体积为V1 mL。此时发生的反应为:CO32- + H+ →HCO3-
①样品中碳酸钠质量百分含量的表达式是 。
②向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙,用同浓度的盐酸继续滴定至终点,所用盐酸的体积为V2mL。滴定终点时溶液颜色的变化是 ;根据实验数据,如何判断样品含有NaHCO3 。
现从锌制品加工企业回收的废渣(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)来制取氧化锌,流程如下:
有关氢氧化物完全沉淀的pH见下表:
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 6.7 | 8.0 |
(l)在酸浸过程中,要提高锌元素的浸出率,可以采取 措施。
(2)上述流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。
(3)在“除杂I”步骤中,将溶液调至pH=4的目的是 。在“除杂II”后,溶液的pH约为6,则此步过滤时滤渣中含有 。
(4)在“碳化合成”中,生成的产物之一为碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],同时放出CO2,请写出该反应的化学方程式 。
(5)从滤液中提取NaNO3晶体的操作步骤为 。
(6)在实验室如何洗涤过滤出的碱式碳酸锌? 。
NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应:ClO-+Cl-+2H+ = Cl2↑+H2O,某学习小组拟研究消毒液(主要成分为NaCl和NaClO)的变质情况。
(1)此消毒液中NaClO可吸收空气中的CO2生成NaHCO3和HClO而变质。写出化学反应方程式 。
(2)取适量消毒液放在试管中,加入足量一定浓度的硫酸,有气体放出。通过以下装置检验气体的成分可以判断消毒液是否变质。
限选试剂:98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L-1 KI-淀粉溶液、1.0 mol·L-1NaOH、澄清石灰水、饱和NaCl溶液
请完成下列实验方案。
所加试剂 | 预期现象和结论 |
试管A中加足量① ; 试管B中加1%品红溶液; 试管C中加② 。 | 若A中溶液变蓝色,B中溶液不退色,C中溶液变浑浊。则消毒液部分变质; ③ 则消毒液未变质; ④ 则消毒液完全变质。 |
(3)用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下:
①量取 25.00mL消毒液放入锥形瓶中,加入过量的a mol·L-1 Na2SO3溶液b mL;
②滴定分析。将c mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 (填酸式或碱式)滴定管中;KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色,且保持半分钟内红色不退时,停止滴定,记录数据。重复滴定实验2次,平均消耗酸性KMnO4溶液v mL;
滴定过程中涉及的反应有:NaClO + Na2SO3 = NaCl+ Na2SO4 ;
2KMnO4 + 5Na2SO3+ 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O
③计算。消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1(用含a、b、c、v的代数式表示)。
二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,是一种黄绿色的气体,易溶于水。实验室可用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料来制备ClO2,其流程如下:
(1)写出电解时发生反应的化学方程式: 。
(2)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 。(填字母)
A.饱和食盐水 | B.碱石灰 | C.浓硫酸 | D.水 |
①装置中玻璃液封管的作用是 ; 。
②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式 。
③滴定终点的现象是: 。
④测得通入ClO2的质量m(ClO2)= 。(用含c、V的代数式表示)(已知:ClO2的相对分子质量为67.5)
(4)设计实验来确定溶液X的成分,请补充完成实验步骤和现象。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
① | | 溶液X中含有Na+ |
② | | 溶液X中含有Cl- |
下列有关实验装置的说法中正确的是
A.用图1装置制取干燥纯净的NH3 |
B.用图2装置实验室制备Fe(OH)2 |
C.用图3装置可以完成“喷泉”实验 |
D.用图4装置测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积 |