粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质。工业上以粗氧化锌生产硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示: 已知:常温下,溶液中的Fe3+
题型:不详难度:来源:
粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质。工业上以粗氧化锌生产硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示: 已知:常温下,溶液中的Fe3+、Zn2+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为:3.7,6.5,9.7。 请回答下列问题: (1)操作③的名称是 ; (2)加入适量锌粉的作用为 ; (3)加入30%H2O2反应的离子方程式是 ; (4)加入适量Ca(OH)2调节溶液pH,促进Fe3+水解,Fe3+水解反应的平衡常数表达式K= ,Ca(OH)2不能过量的原因是 。 |
答案
(共14分) (1)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥(每个1分,共3分)。 (2)使溶液中的Fe3+转化为Fe2+(2分);除去Cu2+(2分) (3)2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O (3分) (4)c3(H+)/c(Fe3+) (2分); 防止生成Zn(OH)2(2分) |
解析
试题分析:ZnO(CuO、Fe3O4、SiO2)在反应1中SiO2不与H2SO4,过滤(操作①)后得到含Fe3+、Zn2+、Fe2+、H+、SO42-溶液,加入适量锌粉2Fe3++Zn= 2Fe2+ +Zn2+、Cu2++ Zn= Cu +Zn2+,过滤(操作②)后Zn2+、Fe2+、SO42-溶液,加入30%H2O2使Fe2+转化为Fe3+,加入适量Ca(OH)2调节溶液pH,使Fe3+沉淀,可得Zn SO4溶液。 从ZnSO4溶液得到硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)应经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥。 锌粉可以发生2Fe3++Zn= 2Fe2+ +Zn2+、Cu2++ Zn= Cu +Zn2+的反应。 结合题中信息2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O。 由Fe3+ +3H2OFe (OH)3+3H+ K= c3(H+)/c(Fe3+);当Ca(OH)2过量使溶液呈碱性时Zn2+会完全生成Zn(OH)2沉淀。 |
举一反三
用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是
A.用图1所示装置分离有机层和水层 | B.用图2所示装置从食盐水中提取NaCl | C.用图3所示装置用水来吸收HCl | D.用图4所示装置收集并检验氨气 |
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下列关于实验原理或操作的叙述中,正确的是A.可用重结晶法提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾晶体 | B.可摘下几根火柴头,将其浸入水中,所刻后取少量溶液于试管中,滴加硝酸银和稀硝酸以检验其中的氯元素 | C.“硝基苯制备”实验中,将硝酸与苯混合后再滴加浓硫酸 | D.实验时手指不小心沾上苯酚,立即用70℃以上的热水冲洗 |
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下列说法不正确的是A.燃着的酒精灯不慎碰翻失火,应该迅速用湿抹布扑盖 | B.用电子天平称量化学药品时,必须先称小烧杯的质量,再称量加入试剂后的总质量,两者之差即为药品的质量。 | C.制备摩尔盐的过程中,洗涤硫酸亚铁铵晶体时,应用少量酒精洗去晶体表面附着的水分 | D.在适量氯化钴的乙醇溶液中,逐滴加入水至溶液恰好呈粉红色,加热该溶液,结果依次呈现紫色、蓝紫色、蓝色的变化 |
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草酸是一种重要的试剂。下面是利用草酸探究浓度对反应速率影响的实验。 (1)为证明浓度对反应速率的影响,曾有教科书《化学反应原理》设计了如下实验:取两支试管,各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液,分别向其中加入0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液2mL,记录溶液褪色所需时间。 实验中发生反应的离子方程式为: ; 预期现象是: ①溶液的颜色由 色变为 色, ②其中加入 mol·L-1H2C2O4的那支试管中的溶液先变色。 然而实验结果并不尽如人意。实验过程颜色复杂,且褪色先缓慢,后逐渐加快;最大的问题是草酸浓度大,反应速率却更慢。 本实验能否作为课堂实验研究浓度对化学反应速率的影响?适宜的条件是怎样的?某校一研究小组对此进行了探究。下面是他们的实验报告的一部分: 表1 试验安排及结果
实验 编号
| A(KMnO4溶液浓度/mol·L-1)
| B(草酸溶液浓度/mol·L-1)
| C(硫酸溶液浓度/mol·L-1)
| 褪色时间/s
| 1
| 3
| 3
| 1
| 336
| 2
| 1
| 2
| 3
| 82
| 3
| 3
| 1
| 3
| 76
| 4
| 1
| 3
| 2
| 133
| 5
| 2
| 3
| 3
| 102
| 6
| 3
| 2
| 2
| 156
| 7
| 2
| 2
| 1
| 300
| 8
| 2
| 1
| 2
| 115
| 9
| 1
| 1
| 1
| 200
| 应用SPSS16.0对正交试验结果进行方差分析,结果如下表 表2 各因素水平的数据处理结果
| A(KMnO4溶液)
| B(草酸溶液)
| C(硫酸溶液)
| 浓度/mol·L-1
| 0.005
| 0.010
| 0.015
| 0.1
| 0.5
| 0.9
| 6
| 12
| 18
| 平均褪色时间/s
| 138.3
| 172.3
| 189.3
| 130.3
| 179.3
| 190.3
| 278.7
| 134.7
| 86.7
| (2)由表2可知,三因素中, 的浓度(选填“A、B或C”,下空同)对反应速率影响显著,而 的浓度对反应速率的影响不显著。 (3)由表2可知,当高锰酸钾浓度为 mol·L-1、草酸浓度为 mol·L-1时,反应最快。即因素A、B的较适宜实验条件得以确定。 根据以上实验结果,该小组同学继续探究硫酸的浓度是怎样影响本反应速率的,测得如下实验结果: 表3 不同硫酸浓度下的褪色时间
c(H2SO4)/mol·L-1
| 18
| 16
| 14
| 12
| 10
| 8
| 6
| 褪色时间/s
| 67
| 83
| 90
| 103
| 129
| 146
| 200
| (4)根据课堂实验的合适时间,可选溶液的褪色时间约为1分钟和2分钟的两份溶液,即此时硫酸的浓度为 mol·L-1和 mol·L-1,这也有利于观察这两个反应速率的差异。 结论:草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应,可作为课堂实验探究浓度对反应速率的影响。 |
下列关于实验原理或操作的叙述中,不正确的是A.判断皂化反应是否完全,可取反应后的混合液滴入热水中 | B.减压过滤不宜过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀 | C.制备硫酸亚铁铵晶体,需加热至大量晶体析出并剩余少量液体即停止加热 | D.易燃试剂与强氧化性试剂需分开放置,并远离火源;金属着火时.可用细沙覆盖灭火 |
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