题目内容
【题目】高纯氧化镁具有优良的性能,广泛应用于各种材料。以某厂工业废液(主要成分为MgCl2,含有少量Fe2+、Fe3+、Mn2+等)为原料制备高纯氧化镁的流程如下:
若要求产品尽量不含杂质,而且生产成本较低,请根据下表提供的数据作答。
25℃时,生成氢氧化物沉淀的pH | 原料价格表 | ||||
物质 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | 物质 | 价格/(元·吨-1) | |
Mg(OH)2 | 10.0 | 11.0 | 漂液(含25.5% NaClO) | 450 | |
Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 | 双氧水(含30% H2O2) | 2400 | |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 | 烧碱(含98% NaOH) | 2100 | |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 | 纯碱(含99.5% Na2CO3) | 600 |
(1)漂液中NaClO的电子式为_________________;双氧水中H2O2的结构式为___________。
(2)25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=_____________。
(3)“氧化”时,所加试剂X的最佳选择为________________,该步反应的离子方程式为____________。
(4)试剂Y的俗称为__________;“调节pH=9.8”的目的为___________________。
(5)“煮沸”时,反应的化学方程式为_______________________。
(6)常温下,取一定量的试剂Z,加水稀释成1.0 L 0.2 mol·L-1的溶液;再向其中缓慢通入0.05 mol气体A充分反应后,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________。
【答案】 或
1.0×10-11 漂液 ClO- +2 Fe2++2H+= Cl- +2 Fe3++ H2O 烧碱 使Fe3+和Mn2+完全转化为氢氧化物沉淀过滤除去,而Mg2+不形成沉淀 MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑ c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-) >c(H+)
【解析】(1)漂液中NaClO是离子化合物,电子式为;双氧水是共价化合物,H2O2的结构式为H-O-O-H。(2) Mg(OH)2完全沉淀时pH=11,则25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=10-5×(10-3)2=1.0×10-11。(3)漂液的价格最经济,所以“氧化”时,所加试剂X的最佳选择为漂液,该步反应的离子方程式为ClO- +2Fe2++2H+=Cl- +2Fe3++ H2O。(4)由于不能引入杂质,试剂Y应该是NaOH,俗称为烧碱;根据表中数据可知“调节pH=9.8”的目的为使Fe3+和Mn2+完全转化为氢氧化物沉淀过滤除去,而Mg2+不形成沉淀。(5) 滤渣2中含有碳酸镁,需要转化为氢氧化镁,因此“煮沸”时,反应的化学方程式为MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑。(6)Z是碳酸钠,A是CO2,因此常温下,向1.0 L 0.2 mol·L-1的溶液中缓慢通入0.05 mol气体A充分反应后得到0.1mol碳酸氢钠和0.15mol碳酸钠,溶液显碱性,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)。
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【题目】苯甲酸乙酯(C9H10O2)稍有水果气味,用于配制香水香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体、溶剂等。其制备方法为:
已知:
颜色、状态 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3) | 相对分子质量 | |
苯甲酸* | 白色片状晶体 | 249 | 1.2659 | 122 |
苯甲酸乙酯 | 无色澄清液体 | 212.6 | 1.05 | 150 |
乙醇 | 无色澄清液体 | 78.3 | 0.7893 | 46 |
环己烷 | 无色澄清液体 | 80.8 | 0.7318 | 84 |
*苯甲酸在 100℃会迅速升华。
实验步骤如下:
①在 100mL 圆底烧瓶中加入 12.20g 苯甲酸、25mL乙醇(过量)、20mL 环己烷,以及 4mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按右图所示装好仪器,并在分水器中预先加入水,使水面略低于分水器的支管口,控制温度在 65~70℃加热回流 2h。反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”(沸点62.6℃)蒸馏出来。在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水,注意保持分水器中水层液面原来的高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中。
②反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞。继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热。
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性。
④用分液漏斗分出有机层,水层用 25mL 乙醚萃取分液,然后合并至有机层。加入氯化钙,对粗产物进行蒸馏,低温蒸出乙醚后,继续升温,接收 210—213℃的馏分。
⑤检验合格,测得产品体积为 11.43mL。
回答下列问题:
(1)装置 X 的作用是_________;进水口为_________(a或者b)。
(2)步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是_________。
(3)步骤②中应控制馏分的温度在_________。
A.65~70℃ B.78~80℃ C.85~90℃ D.215~220℃
(4)若 Na2CO3加入不足,在步骤④蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是_________。
(5)该实验的产率为_________。