【解题指南】解答本题时应按照以下流程:
(1)(2)
【解析】(1)在第①步反应之前,通入氩气的目的是除去装置中的空气,防止氢气与空气中的氧气发生反应、防止硼氢化钠与水反应;钠性质活泼,与空气中的物质能反应,故保存在煤油中,取用金属钠用到的实验用品有镊子、小刀、滤纸、玻璃片。
(2)该反应中Na的化合价由0→＋1,H的化合价由0→－1,根据得失电子相等知Na与H2的物质的量之比是2∶1,由此配平,化学计量数分别是1、2、4、2、1、2。
(3)步骤②得到溶液和硅酸钠固体,因此是过滤操作,步骤③得到硼氢化钠固体和异丙胺液体,异丙胺是有机物,沸点低,故该步操作分离的方法是蒸馏。
(4)每消耗3.8 g,即0.1 mol NaBH4(s),放热21.6 kJ,则消耗1 mol NaBH4(s),放热216 kJ,NaBH4(s)＋2H2O(l)煤油 镊子 滤纸 (2)1 2 4 2 1 2 (3)过滤 蒸馏 (4)NaBH4(s)＋2H2O(l)
NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH=－216 kJ·mol
－1
NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH=－216 kJ·mol。
－1
答案:(1)除去装置中的空气和水蒸气
【误区提醒】(1)解答本题的“分出NaBH4并回收溶剂,采用的方法是”容易答成蒸发结晶或过滤,其实异丙胺是有机物,沸点低,故应该采取蒸馏的方法分离; (2)书写热化学方程式时要注意物质的状态、反应热的数值和单位。
12．(2015·全国卷Ⅰ·27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为
Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式 。 为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。 (2)利用 的磁性,可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是 (写化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是 。 然后再调节溶液的pH约为5,目的是 。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式
为 。
(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程 。
【解析】(1)Mg2B2O5·H2O与硫酸反应,根据提示除生成硼酸外,只能生成硫酸镁。为增大反应速率,可采取粉碎矿石、加速搅拌或升高温度的方法。
(2)具有磁性的物质是Fe3O4,不溶于酸的物质是二氧化硅和生成的硫酸钙。
(3)加入硫酸后溶液中含有亚铁离子和铁离子,亚铁离子不易除去,所以用H2O2把亚铁离子氧化为铁离子,调节pH约为5,使铁离子和铝离子转化为氢氧化物沉淀除去。 (4)通过前面除杂,没有除去的离子只有镁离子,所以杂质只能是硫酸镁。
(5)NaBH4中四个氢原子以硼原子为中心形成四个共价键,五个原子形成一个阴离子和钠离子结合。
(6)硼酸和镁反应生成硼单质,镁只能是氧化镁,另外还有水生成,配平方程式即可。 答案:(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4(2)Fe3O4 SiO2和CaSO4
(3)将Fe氧化为Fe 使Al和Fe形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸镁 (5)Na[(6)2H3BO3
＋
2＋
3＋
3＋
3＋
2MgSO4＋2H3BO3 升高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
H] B2O3＋3H2O,
2B＋3MgO
2＋
2＋
3＋
－
B2O3＋3Mg
13．(2015·山东高考·31)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca、Mg、Fe等杂质),实验室
利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是 。 实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的 。 a.烧杯 b.容量瓶 c.玻璃棒 d.滴定管 (2)
开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Ca 11.9 13.9 2＋Mg 9.1 11.1 2＋Fe 1.9 3.2 3＋加入NH3·H2O调节pH=8可除去 (填离子符号),滤渣Ⅱ中含 (填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是 。 已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10,Ksp(CaC2O4)=2.3×10
(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba的含量,实验分两步进行。
2＋
－7
－9
已知:2Cr＋2H
＋
Cr2＋H2O Ba＋Cr
2＋
BaCrO4↓
－1
步骤Ⅰ:移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0mL。
步骤Ⅱ:移取ymL BaCl2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待
Ba完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的 (填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为 mol·L,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba
＋
－1
2
2＋
－1
浓度测量值将 (填“偏大”或“偏小”)。
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)配制一定质量分数的溶液和配制一定物质的量浓度的溶液所用的仪器不一样; (2)注意整个化工流程的分析和应用。
【解析】(1)充分研磨可以增大反应物的接触面积,提高反应速率;因为配制的盐酸溶液浓度以质量分数表示,可以计算出浓盐酸的体积和水的体积,所以使用烧杯作为容器进行稀释,用玻璃棒搅拌。
(2)根据流程图和表中数据,加入NH3·H2O调pH为8,只有Fe完全沉淀,故可除去Fe;加入NaOH调pH=12.5,Mg完全沉淀,Ca部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;根据Ksp(BaC2O4)=1.6×10可知,H2C2O4过量时Ba转化为BaC2O4沉淀,BaCl2·2H2O产品的产量会减少。
(3)“0”刻度位于滴定管的上方;与Ba反应的Cr则Ba浓度为
2＋
－1
2＋
－7
2＋
2＋
2＋
3＋
3＋
的物质的量为(V0b－V1b)/1 000 mol,
mol·L;根据计算式,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,故需
2＋
消耗的盐酸减少,即V1减小,则Ba浓度测量值将偏大。 答案:(1)增大接触面积从而使反应速率加快 a、c
(2)Fe Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少 (3)上方
偏大
3＋
14．(2015·四川高考·9)(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探
究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
－1
实验1:连接装置A－B－C－D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol·L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol·LNaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无S(1)仪器X的名称是 。
。
－1
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是 (填字母编号)。 a.盛装0.200 0 mol·LNaOH溶液 b.用0.200 0 mol·LNaOH溶液润洗 c.读数、记录 d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是 mol。
实验2:连接装置A－D－B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有S进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。 (4)检验装置
D
内溶液中有
S
,无
S
的实验操作和现象
是 。 (5)装置B内溶液吸收的气体是 。
(6)(NH4)2SO4在400℃分解的化学方程式是 。 【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)硫酸钡难溶于盐酸,但是亚硫酸钡能溶于盐酸; (2)二氧化硫和氨气与水反应生成亚硫酸铵固体。
【解析】(2)滴定操作时,应按照查漏、清洗、润洗、装液、调整液面、读数的顺序进行,故其操作的正确顺序为dbaec。
(3)品红溶液不褪色,说明气体产物中无SO2。滴定后溶液中无Smol,则消耗盐酸0.03 mol,吸收气体0.03 mol。
(4)亚硫酸钡在稀盐酸中溶解,并放出SO2,而硫酸钡不溶于稀盐酸。可以向溶液中滴加氯化钡溶液,然后滴加稀盐酸,若先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解,则证明溶液中有亚硫酸根离子而没有硫酸根离子。
(5)由题意,(NH4)2SO4完全分解,导气管内的白色固体为(NH4)2SO3,装置D中为Na2SO3溶液,则气体产物中有SO2、NH3、H2O。又因气体产物中无氮氧化物,则产物中应有N2。装置B只能吸收气体产物中的NH3。
(6)根据信息,在此条件下硫酸铵分解生成二氧化硫、水、氨气以及氮气,即3(NH4)2SO4
4NH3↑＋3SO2↑＋N2↑＋6H2O。
答案:(1)圆底烧瓶 (2)dbaec (3)0.03 mol
(4)取D内液体少许于试管中,先滴加氯化钡溶液,然后滴加稀盐酸,若先生成白色沉淀后沉淀完全溶解,释放出有刺激性气味的气体,这证明溶液中有亚硫酸根离子而没有硫酸根离子 (5)氨气 (6)3(NH4)2SO4
4NH3↑＋3SO2↑＋N2↑＋6H2O
15．(2015·天津高考·9)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:
,说明气体产物中无SO3。
则所吸收的气体应为氨气。气体装置B盛有0.035 mol盐酸,由滴定结果可知,剩余盐酸0.005
,无S
。
－1
－1
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3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Cu在水中的溶解度 (3)
2＋
,反应中H2O2的作用是 。
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使用右图装置,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)流程中有三处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 。 【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)注意观察流程图中各个步骤的条件及产物名称。 (2)电解池产物的分析要注意在阴、阳极离子的放电顺序。 【解析】(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3(2)根据流程图可知,Cu(NH3子方程式为Cu(NH3
＋2RH
,Cu被氧化,则反应中H2O2的作用是作氧化剂,
操作①是把滤渣和液体分离,所以该操作为过滤。
与有机物RH反应生成CuR2和氨气、氯化铵,所以该反应的离2N
＋2NH3＋CuR2,操作②是把NH3和NH4Cl溶液与有机层分
离,所以为分液操作,需要的主要仪器为分液漏斗;铜元素富集在有机层,所以该操作的目的是富集铜元素,使铜元素与水溶液中的物质分离,答案选a、b。
(3)CuR2中R元素为－1价,所以反应Ⅲ是有机物溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH,操作③使用的分液操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内液体过多。 (4)以石墨作电极电解CuSO4溶液,阴极析出铜,阳极为阴离子氢氧根放电,阳极产物有O2和