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某化学兴趣小组欲制备摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]并探究其分解...

某化学兴趣小组欲制备摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]并探究其分解产物。查到如下信息:

摩尔盐可由FeSO4溶液与(NH4)2SO4溶液混合制备;该物质能溶于水、不溶于乙醇,在空气中能逐渐被氧化;100℃开始分解,且分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。

I.制备摩尔盐

(1)向新制的FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体,加热,实验过程中最好采用___________加热方式。

(2)蒸发浓缩、冷却结晶使摩尔盐结晶析出,晶体过滤后用_____________洗涤。

(3)该小组用滴定法测产品纯度。现称取a g该产品于锥形瓶中,加蒸馏水溶解,用0.1000mol/L酸性KMnO4溶液滴定,到达滴定终点时,消耗KMnO4溶液20.00 mL,则该产品的纯度为____________

II.探究摩尔盐受热分解的产物

(4)验证分解产物中含有氨气和水蒸气,并探究残留固体成分。

所选用装置的正确连接顺序为___________(可选部分仪器,填装置的字母序号)

A中固体完全分解后变为红棕色粉末,设计实验证明A中残留固体仅为Fe2O3,而不含FeOFe3O4______________________

(5)探究分解产物中的硫氧化物,按ADBF的顺序连接装置,进行实验。

①D装置中试剂的作用是____________________________________________

实验过程中,仅B中有沉淀生成,其他实验证明摩尔盐受热分解除上述产物外,还有N2生成。写出摩尔盐受热分解的化学方程式__________________________________________

 

热水浴 乙醇 A→E→F→C 取少量A中残留固体加入适量稀硫酸使其完全溶解,向溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液不褪色,则残留固体是Fe2O3而不含FeO和Fe3O4; 检验是否含有SO3,并防止SO2和NH3一同进入D装置生成白色沉淀,干扰SO3的检验 2[(NH4)2Fe(SO4)2·6 H2O] Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+17H2O 【解析】 I.(1)摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]不稳定,在温度超过100℃时分解; (2)摩尔盐能溶于水、不溶于乙醇; (3)根据5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知:5[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]~~~5Fe2+~~MnO4-,滴定时消耗的KMnO4物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol,则(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物质的量为5×0.002mol=0.01mol,由此计算该产品的纯度; II.(4)①实验I验证分解产物中含有氨气和水蒸气,选择装置A先通入氮气排净装置中的空气,加热分解硫酸亚铁铵,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等,通过装置E中无水硫酸铜检验生成的水,再通过装置F中的足量碱石灰除去水蒸气、硫的氧化物,通过装置C检验氨气的生成,通入后溶液变红色说明生成气体中含氨气; ②设计实验利用亚铁离子具有还原性可以使酸性高锰酸钾溶液褪色设计; (5) ①检验SO3气体并排除SO2的干扰; ②实验过程中,D中无沉淀,而B中有沉淀生成,说明分解产物中含有SO2,而没有SO3。 I.(1)摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]不稳定,在温度超过100℃时分解,则实验过程中最好采用热水浴加热方式; (2)摩尔盐能溶于水、不溶于乙醇,则晶体过滤后用乙醇洗涤; (3)根据5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知:5[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]~~~5Fe2+~~MnO4-,滴定时消耗的KMnO4物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol,则(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物质的量为5×0.002mol=0.01mol,该产品的纯度为=; II.(4)①实验I验证分解产物中含有氨气和水蒸气,选择装置A先通入氮气排净装置中的空气,加热分解硫酸亚铁铵,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等,通过装置E中无水硫酸铜检验生成的水,再通过装置F中的足量碱石灰除去水蒸气、硫的氧化物,通过装置C检验氨气的生成,通入后溶液变红色说明生成气体中含氨气,所选用装置的正确连接顺序为A→E→F→C; ②设计实验证明A中残留固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4,设计实验利用亚铁离子具有还原性可以使酸性高锰酸钾溶液褪色设计,取少量A中残留固体加入适量稀硫酸使其完全溶解,向溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液不褪色,则残留固体是Fe2O3而不含FeO和Fe3O4; (5)①利用D装置中盛装的酸性BaCl2溶液可的作用是检验是否含有SO3,并防止SO2和NH3一同进入D装置生成白色沉淀,干扰SO3的检验; ②实验过程中,D中无沉淀,而B中有沉淀生成,说明分解产物中含有SO2,而没有SO3,说明(NH4)2Fe(SO4)2受热分解生成氨气、二氧化硫、氧化铁、水,还有N2产生,结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为2[(NH4)2Fe(SO4)2·6 H2O] Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+17H2O 。  
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考点分析:
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过氧化钙可用于治理赤潮、应急供氧等。已知:过氧化钙,为白色或淡黄色结晶粉末,难溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,常温下干燥品很稳定,能溶于稀酸生成过氧化氢。某小组同学探究过氧化钙的制法和性质:

(1)甲、乙两位同学设计的过氧化钙实验室制法如下,其中产率较低的是______(AB)

方法A   Ca (OH)2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2H2O  

方法B   CaCl2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2HCl

方法A所得产品中纯度不高,所含杂质主要是 ___________(填化学式)

如果不加入稳定剂,则两种方法都需在5℃以下进行实验,原因可能是______________

(2)丙同学认为CO2SO2与过氧化钙的反应原理相同,丁同学认为SO2具有较强的还原性,而CO2没有,故而反应原理不相同。他们设计了如下实验装置,通过测量装置E中所得气体体积判断反应情况:

①试剂B的作用是____________________

②若实验中SO2足量,且与过氧化钙充分反应,取反应后的固体进行探究,以验证过氧化钙与SO2反应的生成物。若SO2未被氧化,则反应的化学方程式为:______________________________

③装置E中收集到的氧气体积为V L(已换算成标准状况下),若SO2完全被氧化,则V =______

(3)某工厂利用电石渣(主要成分为氢氧化钙)生产过氧化钙的生产流程如下:

用上述方法制备过氧化钙(CaO2·8H2O)搅拌步骤的化学方程式是______________

②某小组釆用单变量法确定温度、H2O2浓度对产率的影响,结果如下,则实际生产应选择的适宜条件为__________

H2O2 %

30%

25%

20%

15%

10%

5%

产率

60.40

62.42

64.54

63.20

63.10

62.40

温度()

50

40

30

20

10

0

产率

43.24

52.80

64.54

63.80

60.45

52.40

 

 

 

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过氧乙酸(),是一种高效消毒剂,它可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得,实验装置和步骤如下

在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓硫酸的混合物,再缓缓加入适量30%的双氧水;

不断搅拌并控制装置B中混合液的温度为2030℃至反应结束;

接入仪器C和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品。

回答下列问题:

(1)仪器C的名称是_______,仪器C中冷水流入口是_______ (“a”“b”)

(2)为更好地控制反应温度,应采用的加热方法是______________

(3)生成过氧乙酸的化学方程式为_________________

(4)实验测得产物过氧乙酸的百分含量随反应物比例和反应时间的变化数据如下表。由表中数据可知,反应物最佳比例(CH3COOH/H2O2)_______,最佳反应时间约_______

(5)产品中过氧乙酸浓度的测定:取2.00mL过氧乙酸产品试样,加水稀释成100mL;从中取出5.00mL,逐滴滴加酸性KMnO4溶液至溶液恰好呈粉红色,以除去残余的H2O2;再加入稍过量的KI溶液,发生反应CH3COOOH2I2HI2CH3COOHH2O;反应完全后,滴入几滴淀粉溶液,用0.1000mol·L1Na2S2O3标准液滴定至终点(反应式为2S2O32I2S4O622I),消耗14.30mLNa2S2O3标准液。则产品中过氧乙酸的物质的量浓度是________mol·L1 (保留2位小数)

 

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连二亚硫酸钠(Na2S2O4),也称为保险粉,Na2S2O4易溶于水,难溶于乙醇,具有极强的还原性,易被空气氧化,在碱性介质中稳定。其阴离子的结构如图所示:。某科研小组制备并探究其性质。

.制备Na2S2O4(加热等辅助仪器略去)

1Na2S2O4中硫元素的化合价为_______

2)连接好装置后,检查其气密性良好的操作是____________________

3)添加药品、再次连接好装置:

第一步,将A中生成的气体通往B中进行反应,在B装置生成连二亚硫酸锌的化合反应方程式为__________

第二步,加入NaOH溶液,于2835℃下反应生成Na2S2O4,该步反应的离子方程式为_____________

第三步,将第二步的混合物过滤,并向滤液中加入固体NaCl,冷却至20℃,便有Na2S2O4晶体析出。

第四步,将第三步所得混合物经________(填操作名称)、________(填写乙醇”)洗涤,得到纯净的Na2S2O4晶体。

4)装置C的作用是 _______________

.探究Na2S2O4的稳定性

5)隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3Na2S2O3SO2,但科研小组没有做到完全隔绝空气,得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是______________。(可选试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、KMnO4溶液)

 

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烯烃是重要的有机化工原料。实验室主要用浓硫酸或浓磷酸作催化剂使醇脱水制取烯烃。某同学使用环己醇脱水制备环己烯。设计方案如下:

(一)主要仪器和试剂

仪器:50mL圆底烧瓶、分馏柱、直形冷凝管、10mL量筒、分液漏斗、100mL锥形瓶、蒸馏头、接液管。

试剂:10.0g(10.4mL0.1mol)环己醇、5mL浓磷酸、氯化钠、无水氯化钙、5%碳酸钠水溶液。

(二)查阅实验所涉及的反应物、催化剂、产物的各种物理性质,列表如下:

化学物质

相对分子

质量

相对密度/

g·cm-3

沸点/

溶解性

环己醇

100

0.96

161.1

稍溶于水

磷酸(85%)

98

1.83

213

易溶于水

环己烯

82

0.89

83.3

微溶于水

 

(三)实验流程

请回答:

1)加热过程中,若忘记加沸石,应如何操作?___

2)将粗产品分去水层所需要用到的主要实验仪器是___

3)本实验用浓磷酸代替浓硫酸的优点:___

4)该实验的主要副产物为___(填物质名称)

5)在提纯环己烯时,用等体积的饱和食盐水,而不用水的原因是___。加入34mL5%碳酸钠溶液的目的是___

6)水浴蒸馏最后得到7.0g产品,则反应的产率为___(保留2位有效数字)

 

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工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3Al2O3MgOCaO等杂质)制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下(已知Na2SO3能还原Fe3Co3)

回答下列问题:

(1)在加入盐酸进行酸浸时,能提高酸浸速率的方法有______________(任写2)

(2)“酸浸后加入Na2SO3钴的存在形式为Co2,产生Co2反应的离子方程式为________

(3)溶液a中加入NaClO的作用是___________________________________

(4)沉淀a的成分是__________(写化学式),操作2的名称是_______________

(5)溶液d中的金属离子只有Co2Na两种,则溶液c中加入NaF溶液的作用是________

(6)在空气中缎烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为12.05gCO2的体积为6.72L(标准状况),则此反应的化学方程式为____________________________

 

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