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(2)①结合题干信息可知钛液Ⅰ中有FeSO4、Fe2(SO4)3、TiOSO4,加入试剂A后结晶过滤时得到FeSO4·7H2O,因此应加入铁粉使Fe2(SO4)3转化为FeSO4。钛液Ⅰ中含有TiOSO4,温度高于90℃会水解生成H2TiO3沉淀,在过滤操作中会被除去,导致TiO2收率下降。
②少量酸洗后的H2TiO3,加KSCN无现象,再加入H2O2出现微红色,说明原溶液中存在Fe2+。H2TiO3表面附着的Fe2+经氧化、水解生成Fe(OH)3而附着在H2TiO3表面,无法洗去,所以H2TiO3煅烧后会因含有Fe2O3而发黄。
答案:(1)干燥管 浓硫酸 检验装置气密性 ②③① 蒸馏 (2)①铁粉 钛液Ⅰ中含有TiOSO4,温度高于90℃会水解生成H2TiO3沉淀,在过滤操作中会被除去,导致TiO2收率下降 ②Fe2+ Fe2O3
18.(2013·新课标全国卷Ⅱ·26)正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。
发生的反应如下: CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下: 正丁醇 正丁醛 沸点/℃ 117.2 75.7 - 21 -
密度/(g·cm-3) 0.810 9 0.801 7 水中溶解性 微溶 微溶
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实验步骤如下:
将6.0 g Na2Cr2O7放入100 mL烧杯中,加30 mL水溶解,再缓慢加入5 mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90~95℃,在E中收集90℃以下的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77℃馏分,产量2.0 g。 回答下列问题:
(1)实验中,能否将
Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理
由 。
(2)加入沸石的作用是 。若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是 。
(3)上述装置图中,B仪器的名称是 ,D仪器的名称是 。
(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是 (填正确答案标号)。 a.润湿 b.干燥 c.检漏 d.标定
(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在 层(填“上”或“下”)。 (6)
反
应
温
度
应
保
持
在
90~95
℃
,
其
原
因
是 。 (7)本实验中,正丁醛的产率为 %。
【解题指南】解答本题需要根据题目中的相关信息进行分析解答,同时需要了解
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一些常见的实验操作,如蒸馏,会计算产物的产率。
【解析】(1)将重铬酸钠溶液和浓硫酸混合时,相当于对浓硫酸进行稀释。若将重铬酸钠溶液加到浓硫酸中,水的密度比浓硫酸小,会引起液滴飞溅,造成危险。 (2)实验装置中沸石的作用是防止溶液暴沸。若加热后发现未加沸石,应该停止加热,等溶液冷却后再加入沸石。
(3)装置中B仪器叫分液漏斗,D仪器叫直形冷凝管。 (4)分液漏斗使用前必须进行的操作是检查是否漏液。
(5)由题意知正丁醛微溶于水,密度比水小,所以分液时水在下层,正丁醛在上层。 (6)反应时温度保持在90~95℃,既可以保证正丁醛变成蒸汽及时分离出去,同时还可以避免正丁醛被继续氧化。
(7)若4.0 g的正丁醇完全反应产生的正丁醛应为4.0÷74×72=3.89 g,则正丁醛的产率应为2.0÷3.89×100%=51%。
答案:(1)不能,易迸溅 (2)防止暴沸 冷却后补加
(3)分液漏斗 直形冷凝管 (4)c (5)下 (6)既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化 (7)51
19.(2013·新课标全国卷Ⅱ·27)氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下: 工业ZnO滤液
浸出液滤液
滤饼
ZnO
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。 回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式
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为 ;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 。 (2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。 (4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2,取干燥后的滤饼11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于 。 【解题指南】解答本题要注意以下3点: (1)根据流程图理清各步操作的目的及变化。 (2)注意题中信息:pH约为5,Ni(Ⅱ)不能被氧化。 (3)洗涤沉淀时,明确沉淀上可能有哪些杂质。
【解析】本题的各步操作目的及变化是:工业级氧化锌中含有铁、锰、镍等杂质,第一步加入稀硫酸可以溶解氧化锌,同时让铁、锰、镍转化为金属阳离子;第二步在浸出液中加入酸性高锰酸钾溶液,可以除去Fe2+和Mn2+,将它们转化为沉淀除去,此时滤液中剩余Zn2+和Ni2+;第三步加入锌粉,可以置换出金属镍而除去;第四步向滤液中加入碳酸钠溶液可以将Zn2+转化为碳酸锌沉淀;第五步将碳酸锌沉淀煅烧即可得到纯净的氧化锌固体。
(1)反应②中除去的杂质离子是Fe2+和Mn2+,发生反应的离子方程式为 Mn
+3Fe2++7H2O
3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+,2Mn
+3Mn2++2H2O
5MnO2
↓+4H+
在加高锰酸钾之前,若溶液的pH较低,则铁离子和锰离子不能生成沉淀而除去。
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(2)反应③的反应类型是置换反应,过滤所得的滤渣中除了过量的锌外还有置换出来的金属镍。
(3)反应④过滤出的沉淀在用蒸馏水洗涤后,若已经洗涤干净则滤液中不含硫酸根离子,因此只需要加入硝酸酸化的硝酸钡溶液即可检验沉淀是否洗涤干净。 (4)第五步煅烧发生反应的方程式为 ZnCO3·xZn(OH)2
(x+1)ZnO+CO2↑+xH2O
125+99x 81(x+1) 11.2 g 8.1 g
列比例式(125+99x)÷[81(x+1)]=11.2 g÷8.1 g,解得x=1。 答案:(1)Fe2+和Mn2+ Mn+3Fe2++7H2O2Mn+3Mn2++2H2O
3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ ，
5MnO2↓+4H+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无
法除去铁和锰杂质 (2)置换反应 镍 (3)取少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净 (4)1 20.(2013·广东高考·33)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。 ①下列收集Cl2的正确装置是 。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。 ③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。
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