21.(14分)红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基本化工原料,在印染工业、电镀工业和皮革工业中作助剂,在化学工业和制药工业中也用作氧化剂,应用十分广泛。
(1)实验室中红矾钠可用铬铁矿(主要成分:FeO·Cr2O3)利用以下过程来制取。
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①步骤I中反应的化学方程式为:
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该反应的化学平衡常数的表达式为 ,在常温下该反应速度极慢,下列措施中不能使反应速率增大的是 。
A.升高温度 B.将原料粉碎
C.增加纯碱的用量 D.通入过量的空气
②步骤Ⅱ中所得溶液显碱性,其中除含有Na2CrO4外还含有铝、硅元素的化合物,它们的化学式可能是 、 。
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7~8并煮沸,其目的是 。
④步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为: 。
(2)将红矾钠与KCl固体按1:2(物质的量之比)混合溶于水后经适当操作可得到K2Cr2O7晶体。请填写表中空格,完成上述过程。
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序号 |
实验步骤 |
简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置) |
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① |
溶解 |
将混合物放入烧杯中,加水,充分搅拌直到固体不再溶解。 |
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② |
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③ |
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④ |
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⑤ |
过滤、干燥 |
得到K2Cr2O7晶体。 |
20.(9分)某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)。
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实验选用细铜丝、98.3% H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品,铜丝被卷成螺旋状,一端没入浓H2SO4中,另一端露置在液面上方。
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。
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根据上述材料回答下列问题:
(1)A试管上方的长导管的作用是 ;D、E两支试管中CCl4的作用是
。
(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失。写出淡黄色固体消失的化学反应方程式: 。
(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。你的猜想是: 。
(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是 (写化学式)。