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直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe2(OH) n (SO4) 3-n/2]m (n>2 , m≤10)的实验流程如下:
已知:盐基度=n(OH-)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH-)、n(Fe)分别表示PFS中OH-和Fe3+的物质的量。所得产品若要用于饮用水处理,需达到盐基度指标为 8.0%~16.0%。
(1)实验加入硫酸的作用是 。取样分析Fe2+浓度,其目的是 。
(2)用pH试纸测定溶液pH的操作方法为 。若溶液的pH偏小,将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数 。(填“偏高”、“偏低”、“无影响”)
(3)氧化时控制反应温度为50~60℃的原因是 。
(4)聚合反应的原理为m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2]
[Fe2(OH)n(SO4)
3-n/2 ] m,则水解反应的化学方程式为 。
(5)产品盐基度的测定方法:
Ⅰ 称取m g固体试样,置于400 mL聚乙烯烧杯中,加入25 mL盐酸标准溶液,再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水,摇匀,盖上表面皿。
Ⅱ 室温下放置10 min,再加入10 mL氟化钾溶液,摇匀,掩蔽Fe3+,形成白色沉淀。
Ⅲ 加入5滴酚酞指示剂,立即用物质的量浓度为c mol·L-1的氢氧化钠标准液滴定至终点,消耗体积为V ml。
Ⅳ 向聚乙烯烧杯中,加入25 mL盐酸标准溶液,再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水,摇匀,盖上表面皿。然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验,消耗氢氧化钠标准液的体积为V0 ml。
①达到滴定终点的现象为 。
②已知试样中Fe3+的质量分数为w1,则该试样的盐基度(w)的计算表达式为 。
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“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性,是生产中常用的金属材料之一。镀锌层犹如铁皮的保护层,这层膜的厚度及均匀度也成了判断镀层质量的重要指标。某研究性学习小组为了测定镀锌铁皮的厚度,设计了下面的实验方案:
方案一:取三块镀锌铁皮(A、B、C,截自同一块镀锌铁皮),将镀锌铁皮A放入烧杯中,加入40 mL 6 mol·L-1盐酸,反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮,待锌镀层反应完全时,立即将未反应的铁皮取出,洗涤、小心烘干、称量。将B、C重复上面的实验。
(1)锌镀层完全反应的标志是
________________________________________________________________________。
(2)如何检验铁片已经洗净
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该小组的实验数据记录及数据处理如下,完成下列表格。(锌的密度为7.14 g/cm3)
|
|
数据记录 |
数据处理 |
||||
|
镀锌铁皮 |
长度/cm |
宽度/cm |
镀锌铁皮质量/g |
铁皮质量/g |
锌镀层厚度(单侧)/cm |
锌镀层平均厚度(单侧)/cm |
|
A |
5.00 |
4.90 |
4.460 |
4.313 |
4.201×10-4 |
|
|
B |
5.10 |
5.00 |
4.421 |
4.267 |
4.229×10-4 |
|
|
C |
5.20 |
5.00 |
4.640 |
4.467 |
4.660×10-4 |
计算镀锌铁皮锌镀层平均厚度(单侧)________cm。本实验中产生误差的地方可能有哪些(任意列举两
种)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
方案二:已知锌与强碱溶液反应的离子方程式为:Zn+2OH-+2H2O===[Zn(OH)4]2-+H2↑。某同学按下图装置设计了测定镀锌铁皮镀层厚度的实验方案,将单侧面积为S cm2、质量为m g的镀锌铁皮放入6 mol·L-1 NaOH溶液中。回答下列问题。
![]()
(4)装置中导管a的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:①记录C的液面位置;②待B中不再有气体产生并恢复至室温;③由A向B中滴加足量NaOH溶液;④上下移动C,使干燥管和C中液面相平。上述操作的顺序是
____________________________________________________(填序号)。
(6)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL(实验条件下的气体摩尔体积为Vm L·mol-1)。则镀锌铁皮的厚度为
________________________________________________________cm。(写出数学表达式)
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已知:将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。
①向其中滴加双氧水,发生反应:H2O2+2H++2Iˉ =2H2O+I2;
②生成的I2立即与试剂X反应,当试剂X消耗完后,生成的 I2 才会遇淀粉变蓝因此,根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间,即可推算:H2O2+2H++2Iˉ = 2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):
|
编号 |
往烧杯中加入的试剂及其用量(mL) |
催化剂 |
开始变蓝时间(min) |
||||
|
0.1 mol·Lˉ1 KI溶液 |
H2O |
0.01 mol·Lˉ1 X 溶液 |
0.1mol·Lˉ1 双氧水 |
1 mol·L1 稀盐酸 |
|||
|
1 |
20.0 |
10.0 |
10.0 |
20.0 |
20.0 |
无 |
1.4 |
|
2 |
20.0 |
m |
10.0 |
10.0 |
n |
无 |
2.8 |
|
3 |
10.0 |
20.0 |
10.0 |
20.0 |
20.0 |
无 |
2.8 |
|
4 |
20.0 |
10.0 |
10.0 |
20.0 |
20.0 |
5滴Fe2(SO4)3 |
0.6 |
(1)已知:实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2Iˉ = 2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m= ,n= 。
(2)已知,I2与X完全反应时,两者物质的量之比为1∶2。按表格中的X和KI的加入量,加入V(H2O2)>________,才确保看到蓝色。
(3)实验1,浓度c(X)~ t的变化曲线如图,若保持其它条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出实验3、实验4,c(X) ~ t的变化曲线图(进行相应的标注)。
(4)实验4表明:硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂 (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
(5)环境友好型铝—碘电池已研制成功,已知电池总反应为:2Al(s)+3I2(s)
2AlI3(s)。含Iˉ传导有机晶体合成物作为电解质,该电池负极的电极反应为:________________________,充电时Al连接电源的___________极。
(6)已知:N2H4(l) +2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(g) △H1= -640kJ/mol
H2O(l)=H2O(g) △H2=+44.0kJ/mol
则0.25mol 液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 。
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