【題目】工業(yè)廢棄物的資源化回收再利用,可以更大限度地發(fā)揮原材料的價值。某教師在指導學生做研究性學習時,擬利用廢鐵屑在實驗室制備FeSO4溶液,再與等物質(zhì)的量的(NH4)2SO4反應,制備補血劑硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,相對分子質(zhì)量為392]。硫酸亞鐵銨晶體比一般亞鐵鹽穩(wěn)定,在空氣中不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇。
(1)廢鐵屑的凈化:將廢鐵屑投入10%的碳酸鈉溶液中并加熱5~10min,通過傾析法棄去純堿溶液,并用蒸餾水洗凈廢鐵屑,待用。
(2)酸浸凈化后的廢鐵屑:將2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入燒瓶中反應,用如圖所示裝置制備FeSO4溶液。保持溫度70~80℃,適當添加水以補充被蒸發(fā)掉的水分,并控制溶液的pH,至反應無明顯氣泡產(chǎn)生,停止加熱,過濾,稱量殘留固體質(zhì)量。
①反應過程中會產(chǎn)生少量H2S、PH3等氣體,需使用封閉裝置。寫出用CuSO4溶液吸收H2S氣體的化學反應方程式:____________________________
②反應過程中使用過量鐵粉的目的是____________________________
(3)制備(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O:向FeSO4溶液中加入一定質(zhì)量的(NH4)2SO4固體,70~80℃條件下溶解后,趁熱倒入50mL乙醇中,析出晶體。
實驗中,需對過濾出產(chǎn)品的母液(pH<1)進行處理。室溫下,分別取母液并向其中加入指定物質(zhì),反應后的溶液中主要存在的一組離子正確的是_____ (填序號)。
A.通入過量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ
B.加入過量KSCN溶液:K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ
C.加入過量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ
D.加入過量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ
(4)產(chǎn)品純度測定:稱取ag產(chǎn)品溶于水,配制成500mL溶液,取25.00mL待測液,用濃度為cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重復上述操作2次實驗結(jié)果如下:
該產(chǎn)品的純度為____________________________(用含a、c的代數(shù)式表示)。
有同學提出,測定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測定產(chǎn)品的純度,請補充完整實驗方案:稱取約0.4g樣品,溶于70mL水,__________________________________________________,將沉淀移入坩堝,灼燒至恒重,記錄數(shù)據(jù)(實驗中必須使用的試劑有:2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
【答案】CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 避免Fe2+被氧化為Fe3+ D 980c/a×100% 加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,過濾,洗滌沉淀,直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁
【解析】
(2)①實驗室用CuSO4溶液吸收H2S氣體,生成硫酸和硫化銅;
②鐵粉具有還原性,反應過程中使用過量鐵粉的目的是避免Fe2+被氧化為Fe3+;
(3)根據(jù)離子共存的判斷方法進行解析;
(4)第一次與第二次、第三次相差較大,忽略不計,消耗高錳酸鉀溶液的體積為(25.02+24.98)/2mL=25mL,根據(jù)離子反應方程式進行計算;測定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測定產(chǎn)品的純度,具體實驗方案為:稱取約0.4g樣品,溶于70mL水,加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,過濾,洗滌沉淀,直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁,將沉淀移入坩堝,灼燒至恒重,記錄數(shù)據(jù)。
(2)①實驗室用CuSO4溶液吸收H2S氣體,生成硫酸和硫化銅,化學反應方程式為:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,故答案為CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4。
②鐵粉具有還原性,反應過程中使用過量鐵粉的目的是避免Fe2+被氧化為Fe3+,故答案為避免Fe2+被氧化為Fe3+。
(3)據(jù)已知信息可知,母液中主要存在的離子有Fe2+、H+、NH4+、SO42ˉ,
A.通入過量Cl2,溶液中的Fe2+不能大量共存,且主要存在的離子應包括ClO-,故A錯誤;
B.加入過量KSCN溶液,溶液中的Fe3+與SCNˉ不能大量共存,故B錯誤;
C.加入過量NaOH溶液,溶液中的Fe2+與NH4+均不能大量存在,故C錯誤;
D.加入過量NaClO和NaOH的混合溶液,H+與OHˉ發(fā)生中和反應生成水,NH4+以NH3的形式逸出,Fe2+先轉(zhuǎn)化為Fe3+,(2Fe2++ClO-+H2O=2Fe3++Cl-+2OH-),再以Fe(OH)3的形式除去,則反應后的溶液中主要存在的離子為:Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ,故D正確。
故答案為D。
(4)因為第一次與第二次、第三次相差較大,忽略不計,消耗高錳酸鉀溶液的體積為(25.02+24.98)/2mL=25mL,根據(jù)離子反應方程式,得出:n[(NH4)2SO4FeSO46H2O]=5n(KMnO4)=25×10-3×c×5mol,則500mL溶液中含有n[(NH4)2SO4FeSO46H2O]=25×10-3×c×5×500/25mol=2.5cmol,所以該產(chǎn)品的質(zhì)量分數(shù)=2.5c×392/a×100%=980c/a×100%,
測定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測定產(chǎn)品的純度,具體實驗方案為:稱取約0.4g樣品,溶于70mL水,加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,過濾,洗滌沉淀,直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁,將沉淀移入坩堝,灼燒至恒重,記錄數(shù)據(jù);故答案為980c/a×100%;加入2mol/LHCl溶液酸化,滴加BaCl2溶液至沉淀完全,過濾,洗滌沉淀,直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】實驗室用如下圖所示的裝置,模擬工業(yè)用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3·5H2O的過程。
錐形瓶C中發(fā)生反應:
①Na2S+H2O+SO2→Na2SO3+S
②2H2S+SO2→3S↓+2H2O
③S+Na2SO3Na2S2O3
(1)儀器組裝完成后,關(guān)閉兩端活塞,向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱,若__________________,則整個裝置氣密性良好。裝置D的作用是_________。裝置E中為_________溶液。
(2)裝置B可用于觀察SO2的生成速率,其中的液體最好選擇_________。
a.飽和食鹽水 b.飽和Na2SO3溶液 c.飽和NaHSO3溶液 d.飽和NaHCO3溶液
錐形瓶C的溶液中含有Na2S和過量的Na2SO3.已知反應③的速率是三個反應中最慢的,則錐形瓶C中反應達到終點的現(xiàn)象是__________。
(3)反應結(jié)束后,錐形瓶C的溶液中除含Na2S2O3,還可能含Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì)。用所給試劑設計實驗,檢測錐形瓶C的溶液中是否存在Na2SO4(供選擇的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液)簡要說明實驗操作,現(xiàn)象和結(jié)論:_________________。
(4)實驗前錐形瓶C溶液中含有0.08molNa2S和0.04molNa2SO3,反應結(jié)束后經(jīng)一系列操作,得到純凈的Na2S2O3·5H2O晶體19.11g,則Na2S2O3·5H2O產(chǎn)率是_________(Na2S2O3·5H2O式量248)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3DZn)可以高效沉積ZnO的特點,設計了采用強堿性電解質(zhì)的3DZn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是
A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高
B.放電過程中OH通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)
C.充電時陰極反應為ZnO(s)+H2O(l) +2e= Zn(s)+2OH(aq)
D.放電時正極反應為NiOOH(s)+H2O(l) +e =Ni(OH)2(s)+OH(aq)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】(10分)鉛蓄電池是常用的化學電源,其電極材料分別是Pb和PbO2,電解液為稀硫酸。放電時,該電池總反應式為:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。請根據(jù)上述情況判斷:
(1)該蓄電池的負極材料是_________,放電時發(fā)生_________(填“氧化”或“還原”)反應。
(2)該蓄電池放電時,電解質(zhì)溶液的酸性_________(填“增大”、“減小”或“不變”),電解質(zhì)溶液中陰離子移向_________(填“正”或“負”)極。
(3)已知硫酸鉛為不溶于水的白色固體,生成時附著在電極上。試寫出該電池放電時,正極的電極反應_______________________________________(用離子方程式表示)。
(4)氫氧燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點,其能量密度高于鉛蓄電池。若電解質(zhì)為KOH溶液,則氫氧燃料電池的負極反應式為____________________。該電池工作時,外電路每流過1×103 mol e-,消耗標況下氧氣_________m3。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某溫度下氣體反應達到化學平衡,平衡常數(shù)。恒容時,若溫度適當降低,F的濃度增加。下列說法正確的是
A.恒容時,向容器中充入稀有氣體,反應速率不變
B.增大c(A)、c(B),K增大
C.該反應的化學方程式為2E(g)+F(s)A(g)+2B(g)
D.正反應為放熱反應
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【題目】已知反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在一定溫度和壓強下于密閉容器中,反應達到平衡時,下列敘述正確的是
A. 升高溫度,K增大B. 減小壓強,n(CO2)增大
C. 充入一定量的氮氣,n(H2)不變D. 更換高效催化劑,CO的轉(zhuǎn)化率增大
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【題目】2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆與吉野彰這三位被稱為“鋰電池之父”的科學家,以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域作出的突出貢獻。如圖是一種最新研制的聚合物鋰電池,a極為含有Li、Co、Ni、Mn、O等元素組成的混鹽,電解質(zhì)為一種能傳導Li+的高分子復合材料,b極為鑲嵌金屬鋰的石墨烯材料,反應原理為:LixC6+Li3-xNiCoMnO6C6+Li3NiCoMnO6。下列說法正確的是( )
A.充電時,Li+向電池的a極移動
B.放電時,電池的負極反應為LixC6-xe-=xLi++C6
C.充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個,兩極材料質(zhì)量變化相差0.7g
D.該電池若采用鹽酸、稀硫酸等酸性溶液作為電解質(zhì)溶液,工作效率會更高
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【題目】向80mL 0.1molL-1稀HNO3溶液中加入銅粉和鐵粉混合物,固體完全溶解,在反應后溶液中滴加硫氰化鉀溶液,溶液沒有出現(xiàn)血紅色。銅粉和鐵粉混合物的質(zhì)量可能是
A.0.168gB.0.184gC.0.192gD.0.200g
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【題目】已知A是由兩種陽離子和一種陰離子組成的鹽,且常用作凈水劑,B是一種常見的兩性氫氧化物。試根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系回答有關(guān)問題:
(1)試判斷:B為___,F為___;
(2)寫出沉淀B與鹽酸反應的離子方程式___;
(3)根據(jù)上述關(guān)系寫出鹽A的化學式___。
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