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(3)下列可用于测定TiO2粒子大小的方法是__________(填字母代号)。
a.核磁共振法
b.红外光谱法
c.质谱法
d.透射电子显微镜法
(4)配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的原因是________________;
使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外,还需要下图中的________(填字母代号)。
(5)滴定终点的现象是________________。
(6)滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为Mg·
mol-1)试样wg,消耗cmol·
L-1NH4Fe(SO4)2标准溶液VmL,则TiO2质量分数表达式为________________。
(7)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
①若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果________。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果________。
3、(18分)
某研究性学习小组为合成1丁醇,查阅资料得知一条合成路线:
CH3CH===CH2+CO+H2
CH3CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2OH;
CO的制备原理:
HCOOH
CO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。
请填写下列空白:
(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯,写出化学反应方程式:
________________________,______________________。
(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是__________,__________;
c和d中盛装的试剂分别是________,________。
若用以上装置制备H2,气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是____________________;
在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
(3)制丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是______(填序号)。
①饱和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③石灰水 ④无水CuSO4 ⑤品红溶液
(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应该采用的适宜反应条件是________。
a.低温、高压、催化剂
b.适当的温度、高压、催化剂
c.常温、常压、催化剂
d.适当的温度、常压、催化剂
(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1丁醇粗品。
为纯化1丁醇,该小组查阅文献得知:
①R—CHO+NaHSO3(饱和)―→RCH(OH)SO3Na↓;
②沸点:
乙醚34℃,1丁醇118℃,并设计出如下提纯路线:
试剂1为________,操作1为______,操作2为________,操作3为________。
4.(18分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为________________________;
得到滤渣1的主要成分为______。
(2)第②步加H2O2的作用是______________,使用H2O2的优点是______________;
调溶液pH的目的是使______________生成沉淀。
(3)用第③步所得CuSO4·
5H2O制备无水CuSO4的方法是______________。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·
18H2O,探究小组设计了三种方案:
甲:
Al2(SO4)3·
18H2O
乙:
丙:
上述三种方案中,______方案不可行,原因是________________________;
从原子利用率角度考虑,______方案更合理。
(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·
5H2O(Mr=250)含量。
取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·
L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-===CuY2-+2H+
写出计算CuSO4·
5H2O质量分数的表达式w=______;
下列操作会导致CuSO4·
5H2O含量的测定结果偏高的是______。
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
5.(2013天津理综,9)(18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。
某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知:
无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。
他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
(1)装置A中反应的化学方程式为______________________。
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。
要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是__________________。
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)________。
(4)装置B中冷水浴的作用为__________________;
装置C的名称为________;
装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:
______________。
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;
过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为____________________。
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为____________________。
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;
②________________________。
6.(18分)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·
5H2O
反应原理:
Na2SO3(aq)+S(s)
Na2S2O3(aq)
实验步骤:
①称取15gNa2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80mL蒸馏水。
另取5g研细的硫粉,用3mL乙醇润湿,加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示,部分夹持装置略去),水浴加热,微沸60分钟。
③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·
5H2O,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。
回答问题:
(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是________________________________________
(2)仪器a的名称是________,其作用是__________________________。
(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是________________。
检验是否存在该杂质的方法是_______________________________________________________。
(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子反应方程式表示其原因:
______________________________________。
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取Wg产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.1000mol·
L-1碘的标准溶液滴定。
反应原理为:
2
+I2===
+2I-
(5)滴定至终点时,溶液颜色的变化:
__________________________。
(6)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为________mL。
产品的纯度为(设Na2S2O3·
5H2O相对分子质量为M)________。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
(7)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成
,常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为______________________________。
7.(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)
,反应中H2O2的作用是________________。
写出操作①的名称:
________________。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)
与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
操作②用到的主要仪器名称为________,其目的是(填序号)________。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。
若操作③使用下图装置,图中存在的错误是___________
_________________________________________。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。
阴极析出铜,阳极产物是________。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是____________________。
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是________。
循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是___________________________________________。
答案解析
1、(18分)
(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种
(2)Cl2NaOHNaClO
(3)富集溴元素
(4)Br2+SO2+2H2O====4H++
+2Br-强酸对设备的严重腐蚀
(5)①冷凝管②Br2腐蚀橡胶③控制温度计b的温度,并收集59℃时的馏分④深红棕色分液(或蒸馏)
解析:
(2)电解NaCl溶液的产物有H2、Cl2、NaOH,若发生反应Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O,则产物为H2和NaClO。
(5)提纯溴的实验中,要注意Br2的沸点高低,溴的沸点低于100℃,应采用水浴加热,并通过温度计控制温度。
除去Br2(液)中少量Cl2,加NaBr溶液后,Br2在水中溶解度不大,出现分层现象,可分液得到纯溴,亦可采用再次蒸馏的方法。
2、(18分)
(1)TiCl4+(x+2)H2O
TiO2·
xH2O↓+4HCl
(2)取少量最后一次水洗液,滴加AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净
(3)d (4)抑制NH4Fe(SO4)2水解 ac
(5)溶液变为红色且半分钟内不褪色
(6)
(或
%)
(7)①偏高 ②偏低解析:
(2)应该检验最后一次水洗液中是否含有Cl-;
(3)核磁共振法是测定H原子种类及数目比,红外光谱是测官能团的,质谱法主要是测有机物的相对分子质量,只有d符合;
(4)配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的作用是抑制NH4Fe(SO4)2水解,定容时需要胶头滴管;
(5)NH4Fe(SO4)2溶液电离生成Fe3+,Fe3++Ti3+===Fe2++Ti4+,当Ti3+反应完后,继续滴加NH4Fe(SO4)2溶液,就会生成红色Fe(SCN)3;
(6)n(Fe3+)=n(Ti3+)=n(TiO2)=c×
V×
10-3mol,m(TiO2)=c×
M×
10-3g;
(7)NH4Fe(SO4)2溅出,配制的溶液浓度偏低,消耗的标准液体积V偏大,结果偏高;
如图,俯视读数,可知使标准液体积V读数偏大,结果偏低。
3、(18分)
(1)Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
CH3CH(OH)CH3
CH2===CHCH3↑+H2O
(2)恒压 防倒吸 NaOH溶液 浓H2SO4
分液漏斗、蒸馏烧瓶
(3)④⑤①②③(或④⑤①③②)
(4)b
(5)饱和NaHSO3溶液 过滤 萃取 蒸馏
(1)根据所给药品可知,用锌和稀盐酸反应制备氢气,用2丙醇在浓硫酸加热条件下发生消去反应制备丙烯。
(2)因为a连接分液漏斗和烧瓶,故a具有恒压作用,使漏斗内的液体顺利流下,由b装置导气管长短可知b装置是为了防止倒吸,因为甲酸易挥发,所以制备的CO中一定含有甲酸,可用NaOH溶液除去,d中盛有浓硫酸,用于干燥CO;
若用以上装置制备氢气,因为是液体与固体不加热制备气体的反应装置,所以必须用到的玻璃仪器是分液漏斗和蒸馏烧瓶;
要收集干燥的氢气,不能用排水法收集,则应该用向下排空法收集氢气。
(3)注意检验的是四种气体,要先检验水的存在;
因为SO2的存在会干扰CO2的检验,所以应该先检验SO2并除去SO2,再检验CO2,SO2与丙烯均能与酸性KMnO4溶液反应,所以不能用酸性KMnO4溶液除SO2气体,只能用饱和Na2SO3溶液除去SO2生成NaHSO3,故正确的顺序应该是④⑤①②③(或④⑤①③②)。
(4)因为合成正丁醛的反应是气体化学计量数减小的反应,故可以采用高压,加快反应速率且增大了转化率;
由于合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,高温会使原料气的转化率降低,所以要采用适当的温度来提高反应速率,故答案是b。
(5)根据信息可知,试剂1是饱和亚硫酸氢钠溶液,再采取操作1即过滤的方法得到1丁醇;
加入乙醚是萃取了其中的1丁醇,故操作2是萃取,根据乙醚和1丁醇的沸点相差较大,可推知操作3是蒸馏。
4.答案:
(1)Cu+4H++2
Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2
3Cu2++2NO↑+4H2O Au、Pt
(2)将Fe2+氧化为Fe3+ 不引入杂质,对环境无污染 Fe3+、Al3+
(3)加热脱水
(4)甲 所得产品中含有Fe2(SO4)3杂质 乙
(5)
c
(1)由于加入的为稀硫酸、浓硝酸,可确定与Cu反应的为硝酸,发生的离子反应为Cu+4H++2
===Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2
3Cu2++2NO↑+4H2O,Au与Pt不与酸反应。
(2)分析滤液中的离子为Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+,与氧化剂H2O2反应的只有Fe2+,所以加H2O2的目的为氧化Fe2+为Fe3+,便于在调节pH时使其沉淀出来。
用H2O2的优点为不引入新杂质,对环境无污染;
调节pH的目的是使Fe3+和Al3+生成沉淀。
(3)用CuSO4·
5H2O制备CuSO4,只需加热脱水即可。
(4)由滤渣2[Fe(OH)3、Al(OH)3]制取Al2(SO4)3·
18H2O,甲方案中的Fe3+未除去,所得产品中含Fe2(SO4)3,不可行。
三个方案中乙方案原子利用率更高,可获得更多的产品。
(5)未干燥的锥形瓶对滴定无影响;
滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡,使消耗的标准液读数变小,结果偏低,可与EDTA标准液反应的干扰离子的存在消耗更多标准液,结果偏高。
5.答案:
(1)2Fe+3Cl2
2FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热
(3)②⑤
(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品 干燥管
K3[Fe(CN)6]溶液
(5)
(6)2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
(7)Fe2+-e-===Fe3+
(8)FeCl3得到循环利用
(1)装置A中反应的方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3。
(2)由于无水FeCl3加热易升华,第④步操作可在沉积的FeCl3固体下方加热,使沉积的FeCl3进入收集器。
(3)为防止FeCl3潮解采取的措施有②和⑤。
(4)装置B中冷水浴的作用是冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品。
装置C的名称为干燥管。
用K3[Fe(CN)6]溶液检验FeCl2是否失效,若未失效则生成蓝色沉淀,若失效则无明显现象。
(5)用NaOH溶液吸收多余的Cl2。
(6)由题意可写出FeCl3与H2S反应的离子方程式2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+。
(7)电解FeCl2溶液时,阳极电极反应式为:
Fe2+-e-===Fe3+。
(8)该实验另一个显著的优点为FeCl3得到循环利用。
6.(18分)答案:
(1)使硫粉易于分散到溶液中
(2)冷凝管 冷凝回流(3)Na2SO4
取少量产品溶于过量稀盐酸,过滤,向滤液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则产品中含有Na2SO4
(4)
+2H+===S↓+SO2↑+H2O
(5)由无色变蓝色
(6)18.10
×
100%
(7)
+4Cl2+5H2O===2
+8Cl-+10H+
(2)球形冷凝管或冷凝管,作用是冷凝回流蒸馏水、乙醇等易挥发性物质。
(3)Na2SO3易被氧气氧化为Na2SO4,检验
即可。
(4)发黄说明有单质S生成,依据
中S的化合价为+2可知另一产物为SO2,配平即可。
(5)滴定终点时,I2不再发生反应,则溶液由无色变为蓝色且半分钟不变色。
(6)V(I2)=18.10mL,消耗n(I2)=1.81×
10-3mol,
n(Na2S2O3)=3.62×
10-3mol。
w(Na2S2O3·
5H2O)=
转化为
,Cl2被还原为Cl-,第1步
+Cl2―→
+Cl-,第2步化合价守恒可得
+4Cl2―→
+Cl-,第3步配平除H、O之外其他元素
+4Cl2―→2
+8Cl-,第4步用H+配平电荷
+8Cl-+10H+,第5步补水配“H”可得
+8Cl-+10H+。
7.解析:
(1)Cu转化为Cu(NH3)
,化合价升高,发生氧化反应,故H2O2作氧化剂,将Cu氧化。
从图中可以看出,经过操作①得到溶液和残渣,故操作①是过滤。
(2)铜氨溶液中的Cu(NH3)
与有机物RH反应生成NH3和NH4Cl及溶解在有机层中的CuR2,故反应的离子方程式为Cu(NH3)
+2RH===2NH3+2NH
+CuR2。
操作②得到溶液和有机层,故该操作是分液,用到的主要仪器是分液漏斗。
其目的是使铜元素与水溶液中的物质分离,富集铜元素。
(3)根据反应Ⅲ可以判断出CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH。
图中的错误是分液漏斗的尖端未紧靠烧杯内壁,分液漏斗中的液体太多。
(4)电解CuSO4溶液,阳极是水放电,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,故阳极产物是O2和H2SO4。
将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤即得胆矾晶体。
(5)反应Ⅲ消耗H2SO4,操作④电解CuSO4溶液产生H2SO4,实现了H2SO4的循环使用。
反应Ⅰ中H2O2将铜氧化为Cu2+,Cu2+与NH3产生Cu(NH3)
,因为NH3溶于水,溶液显碱性,如果c(OH-)过高,会产生Cu(OH)2沉淀,为了防止产生Cu(OH)2沉淀,在反应Ⅰ中加入了NH4Cl。
答案:
(1)作氧化剂 过滤
(2)Cu(NH3)
+2RH===2NH
+2NH3+CuR2 分液漏斗 ab
(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多
(4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤
(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀
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