【題目】K2SO4是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥,Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。某研究性小組對(duì)K2SO4和Mn3O4的制備展開了系列研究。
Ⅰ.以硫酸工業(yè)的尾氣SO2制備K2SO4的工藝流程如下:
(1)反應(yīng)釜I中發(fā)生的反應(yīng)包括: 2CaCO3 + 2SO2+O2=2_______+2CO2
(2)反應(yīng)釜III:向反應(yīng)II 所得(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反應(yīng)后,經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾 、洗滌、干燥等操作即可制得K2SO4產(chǎn)品。為提高K2SO4產(chǎn)品純度,過濾時(shí)應(yīng)控制反應(yīng)液的溫度范圍為______(填字母序號(hào),如圖為幾種鹽的溶解度曲線)。
A 0℃-10℃ B 20℃-30℃ C 60℃-65℃ D 80℃-90℃
(3)上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是_______;檢驗(yàn)產(chǎn)品K2SO4中不含雜質(zhì)選用的試劑是_____
A AgNO3溶液 B BaCl2溶液 C Ba(NO3)2溶液 DNaOH溶液
Ⅱ.實(shí)驗(yàn)室以SO2氣體為原料制備少量高純Mn3O4的操作步驟如下:
[資料1]亞硫酸(H2SO3)在Mn2+催化作用下被O2氧化為硫酸,硫酸與MnO2在常溫下不易發(fā)生反應(yīng)。
[資料2] MnSO4在空氣中高溫煅燒生成Mn3O4和三氧化硫,當(dāng)溫度超過1000℃時(shí),Mn3O4易被氧化。
(步驟I)制備MnSO4溶液:在三頸燒瓶中(裝置見(如圖)加入一定量MnO2和水,先通氮?dú),再通?/span>SO2和N2混合氣體,攪拌反應(yīng)3小時(shí)。停止通SO2,繼續(xù)反應(yīng)片刻后過濾得MnSO4溶液。
(4)燒杯中石灰乳(有效成分為氫氧化鈣)的作用為____________。
(5)三頸燒瓶中生成MnSO4的反應(yīng)化學(xué)方程式為______________。
(6)步驟I中,先通入氮?dú)獾哪康氖?/span>____________。為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全,在不改變固液投料和通入的SO2和N2比例一定的條件下,可采取的合理措施有:及時(shí)攪拌反應(yīng)液、____________(任寫1條)。
(步驟II)制備MnSO4H2O晶體:利用硫酸錳的溶解度在100℃以上隨溫度升高而急劇降低的原理,采用壓力釜升溫加壓結(jié)晶法后過濾、洗滌、低溫干燥得純凈的MnSO4H2O晶體。
(步驟III)制備Mn3O4固體:準(zhǔn)確稱取101.4mg MnSO4H2O,將MnSO4H2O晶體在空氣中高溫煅燒,下圖是用熱重分析儀測(cè)定煅燒時(shí)溫度與剩余固體質(zhì)量變化曲線。
(7)Mn3O4中的Mn元素有+2,+3價(jià),則Mn3O4中+2價(jià)和+3價(jià)錳的比例為_____
(8)該曲線中A段所表示物質(zhì)的化學(xué)式為____________。
(9)試通過計(jì)算確定反應(yīng)至圖中C點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的剩余固體成分的化學(xué)式____(請(qǐng)寫出計(jì)算過程)。
【答案】CaSO4 D CaCO3 AC 吸收二氧化硫氣體,防止空氣污染 MnO2+SO2=MnSO4 排盡裝置內(nèi)的空氣,防止SO2氣體被氧化為硫酸,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低 控制氣體流速(緩慢通入混合氣體)、控制適當(dāng)?shù)臏囟?/span> 1:2 MnSO4 根據(jù)元素守恒求出m(Mn)=33mg;m(O)=14.4mg,求出MnxOy中的x:y=2:3 并寫出Mn2O3
【解析】
(1)由化學(xué)方程式可知,反應(yīng)前有2個(gè)鈣原子、2個(gè)碳原子、2個(gè)硫原子和12個(gè)氧原子,反應(yīng)后出現(xiàn)了2個(gè)碳原子和4個(gè)氧原子,隔絕質(zhì)量守恒定律,尚缺2個(gè)鈣原子、2個(gè)硫原子和8個(gè)氧原子,則空格處應(yīng)有1個(gè)鈣原子、1個(gè)硫原子和4個(gè)氧原子,所以空格處的化學(xué)式為CaSO4,故填CaSO4。
(2)提高K2SO4產(chǎn)品純度,就是讓硫酸鉀以晶體的形式從溶液中結(jié)晶析出,而其它物質(zhì)均繼續(xù)溶解在溶液中,由溶解度曲線可知,在80℃-90℃時(shí)硫酸鉀與其它物質(zhì)的溶解度相差較大,所以過濾時(shí)應(yīng)控制反應(yīng)液的溫度范圍為80℃-90℃,故填D。
(3)從流程圖中可知,碳酸鈣開始是反應(yīng)物,后面是生成物,所以能夠循環(huán)利用的物質(zhì)是CaCO3,故填CaCO3;
檢驗(yàn)產(chǎn)品K2SO4中不含雜質(zhì),即硫酸鉀中不含氯化銨,可通過檢驗(yàn)氯離子來證明,方法是取少量樣品加水溶解,先加入足量的 Ba(NO3)2溶液排除硫酸根離子的干擾,然后取上層清液再加入AgNO3溶液,無明顯現(xiàn)象,故填AC。
(4)石灰乳能與二氧化硫反應(yīng),防止二氧化硫排放到空氣中污染空氣,故填吸收二氧化硫氣體,防止空氣污染。
(5)反應(yīng)是二氧化錳與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸錳,故反應(yīng)的化學(xué)方程式寫為:MnO2+SO2=MnSO4。
(6)反應(yīng)時(shí)先通入氮?dú)饽軌蚺艃羧萜髦械目諝,避免二氧化錳與氧氣反應(yīng)生成硫酸,降低硫酸錳的生產(chǎn)率,故填排盡裝置內(nèi)的空氣,防止SO2氣體被氧化為硫酸,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低;
控制氣體流速,能夠延長(zhǎng)物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)間,從而提高生成物的轉(zhuǎn)化率,也可以控制適當(dāng)?shù)臏囟,即適當(dāng)提高反應(yīng)的溫度,但反應(yīng)物均為氣體,溫度也不宜太高,故填控制氣體流速(緩慢通入混合氣體)、控制適當(dāng)?shù)臏囟取?/span>
(7)Mn3O4中的Mn元素有+2,+3價(jià),氧元素的化合價(jià)為-2價(jià),根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為零,則Mn3O4中+2價(jià)和+3價(jià)錳的比例為1:2,故填1:2。
(8)由圖及題文可知,A段前是MnSO4H2O晶體在空氣失去結(jié)晶水的過程,固體的質(zhì)量逐漸減少,所以A段所表示物質(zhì)是硫酸錳,其化學(xué)式為MnSO4,故填MnSO4。
(9)解:101.4mg MnSO4H2O中錳元素的質(zhì)量為101.4mg××100%=33mg
對(duì)應(yīng)C點(diǎn)物質(zhì)中的氧元素的質(zhì)量為47.4mg33mg=14.4mg
則物質(zhì)中的錳原子與氧原子的個(gè)數(shù)比為:=2:3
所以該物質(zhì)的化學(xué)式為Mn2O3,故填Mn2O3。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】分析處理圖表中的信息是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方法。
(1)如表是KNO3、NaCl在不同溫度下的溶解度(單位:g/100g水)
溫度(℃) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
KNO3 | 13.3 | 20.9 | 32 | 45.8 | 64 | 85.5 | 110 | 138 | 169 | 202 | 246 |
NaCl | 35.7 | 35.8 | 36 | 36.3 | 36.6 | 37 | 37.3 | 37.8 | 38.4 | 39 | 39.8 |
Ⅰ.20℃時(shí),NaCl的溶解度是_____g。
Ⅱ.30℃時(shí),KNO3溶液的最大濃度(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù))為_____(只列計(jì)算式,不需要計(jì)算結(jié)果)。
Ⅲ.KNO3 中含少量氯化鈉時(shí),提純硝酸鉀的一般方法是_____。
Ⅳ.根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)可知,KNO3和NaCl在某一溫度時(shí)具有相同的溶解度X,則X的取值范圍是_____。
(2)如圖是對(duì)20℃一定質(zhì)量的甲的溶液進(jìn)行恒溫蒸發(fā)結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)過程,請(qǐng)回答。
Ⅰ.蒸發(fā)前原溶液是_____(填“飽和”或“不飽和”)溶液。n的數(shù)值是_____。
Ⅱ.依據(jù)上述實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為甲的溶解度隨溫度變化的趨勢(shì)是_____(填字母)。
A 隨溫度升高而增大 B 隨溫度升高而減小 C 無法判斷
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用所學(xué)知識(shí)回答下列問題。
(1)圖1表示的是某物質(zhì)發(fā)生某變化的微觀示意圖,發(fā)生該變化的條件是_____(填一個(gè))
(2)按圖2方式量取了20mL水用于稀釋濃硫酸,稀釋后的實(shí)際濃度_____稀釋后的理論濃度(填>、<或=)。
(3)按圖3稱量3.0g氯化鈉(1g以下用游碼)。實(shí)際稱得的氯化鈉的質(zhì)量_____3.0g(填>、<或=)。
(4)圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,a管所收集到氣體的質(zhì)量與b管所收集到氣體的質(zhì)量比為_____。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某干燥劑含有CaO、NaOH和CaCl2中的兩種物質(zhì),為探究其成分,設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)流程回答相關(guān)問題。
(1)溶液a一定顯________性。
(2)白色固體b一定是_______(填化學(xué)式)。
(3)加入過量的稀HNO3的目的是_____________________。
(4)現(xiàn)象c:①若無白色沉淀,干燥劑成分為_________________。
②若有白色沉淀,干燥劑成分為___________________。
(5)稀HNO3溶液能否用稀HCl溶液替代_________________(填“能”或“不能”)。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】只含Fe、O兩種元素的黑色固體14.4g進(jìn)行如下圖所示的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,稱得裝置C質(zhì)量增加了8.8g。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,下列說法正確的是(假設(shè)各個(gè)反應(yīng)均完全。已知FeO為黑色;CO中混有雜質(zhì)CO2和H2O;堿石灰可吸收CO2和H2O)
A. 實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先點(diǎn)燃酒精噴燈
B. 若無A裝置,黑色固體中Fe元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大
C. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,可確定玻璃管中的黑色固體一定是FeO
D. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)關(guān)閉K1、K2,可防止B中固體被氧化
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】明德中學(xué)的化學(xué)興趣小組學(xué)習(xí)了氣體的制取和收集后,對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行總結(jié),請(qǐng)你一起參與,并完成下面題目?jī)?nèi)容:
(1)寫出儀器①名稱:_____;
(2)實(shí)驗(yàn)室用雙氧水來制取并收集一瓶較純的氧氣,應(yīng)選擇的裝置組合是_____,發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式是_____;
(3)若用F裝置收集氫氣,則氫氣應(yīng)從_____口通入(填“a”或“b”)。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示,將液體X加入到集氣瓶中與固體Y作用,觀察到氣球逐漸變大,如表中液體X和固體Y的組合,符合題意的是( 。
① | ② | ③ | ④ | ⑤ | |
X | 稀鹽酸 | 水 | 水 | 雙氧水 | 水 |
Y | 鐵粉 | 氫氧化鈉 | 氯化鈉 | 二氧化錳 | 硝酸銨 |
A. ①②⑤ B. ①③④ C. ①②④ D. ②③⑤
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用化學(xué)用語表示:
①三個(gè)氮原子________;②兩個(gè)亞鐵離子_____;③負(fù)二價(jià)的硫元素_______;④ 菱鐵礦的主要成分_____。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有一瓶因保存不當(dāng)而部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體,為測(cè)定其成分,稱取10g樣品配成溶液,向其中滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%的稀鹽酸,只放出二氧化碳?xì)怏w且質(zhì)量與加入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系如右圖所示.試求:
(1)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量是___g?
(2)樣品與足量的稀鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈉的質(zhì)量是___g?
(3)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___?
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