(14分)硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.【查阅资料】
(1)硫代硫酸钠(Na2S2O3)易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,受热、遇酸易分解。
(2)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(3)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3(反应方程式为:2Na2S+Na2CO3+ 4SO2===3Na2S2O3+CO2),所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
Ⅱ.【制备产品】实验装置如图所示:
请回答下列问题:
(1)实验步骤:检查装置气密性后,向三颈瓶c中加入Na2CO3和Na2S的混合溶液,再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO2,请写出b中发生反应的化学方程式______________________。待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤c中的混合物,滤液经____________________(填写操作名称)、过滤、洗涤、干燥、得到产品。
(2) 装置A用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
(3)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是____________________。
III.【测定产品纯度】
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。
反应原理为2S2O+I2===S4O+2I-(忽略Na2SO3与I2反应)
(4)滴定至终点时,溶液颜色的变化:_________________________________。
(5)滴定起始和终点的液面位置如图,则产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)______________。
IV.【探究与反思】
(6)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,_______________________________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。.
(12分)A、B、D、E、F为短周期元素,非金属元素A最外层电子数与其周期数相同,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍。B在D中充分燃烧能生成其最高价化合物BD2。E+与D2-具有相同的电子数。A在F中燃烧,发出苍白色火焰,产物溶于水得到一种强酸。回答下列问题:
(1)写出一种工业制备单质F的化学方程式:__________________________________________。
(2)B、D、E组成的一种盐中,E的质量分数为43%,其俗名为___________, 请用离子方程式解释该溶液呈碱性的原因____________________________________________;
(3)实验室用F从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
①向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为_____________ ;
②操作X的名称为___________________。
③已知:5SO+2IO+2H+===I2+5SO+H2O,某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验没有碘单质存在;___________________________________;
另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO。
(实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。)
(10分)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用煤矸石的工艺流程如下图所示。
(1)写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式(任写一个):
。
(2)物质X的化学式为________。“碱溶”时反应的离子方程式为_____________________________。
(3)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得Al(OH)3产品,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续的操作过程是 ,再加入CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3
(4)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向AlCl3饱和溶液中不断通入HCl气体,可析出大量AlCl3·6H2O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因: 。
(8分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产流程如下:
(1)配制KOH溶液时,是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体(该溶液的密度为1.47 g/mL), 它的物质的量浓度是 ____mol/L。
(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是 (填编号).
A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供碱性的环境
D.使副产物KClO3转化为 KclO
(3)从溶液II中分离出K2FeO4后,还得到副产品KNO3、KCl,写出③中反应的离子方程式: 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)与水反应时,生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气
体单质,请写出该反应的离子方程式: 。
(10分) A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物,A是单质。它们之间有如下的反应关系:
(1)若B是气态氢化物,C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染。B与C在一定条件下反应生成的A是大气的主要成分,写出该反应的化学方程式:__________________________________。
(2)若D物质具有两性,②、③反应均要用强碱溶液,④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体。判断单质A的元素在周期表中的位置:__________________。
(3)若A是太阳能电池用的光伏材料。C、D为钠盐,两种物质中钠、氧外的元素为同一主族,且溶液均显碱性。写出②反应的化学方程式:__________________________________。
(4)若A是应用最广泛的金属。④反应用到A,②、⑤反应均用到同一种非金属单质。C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板,写出该反应的离子方程式:__________________________。
(5)若A为淡黄色固体,C、D是氧化物,且C是造成酸雨的主要物质. B与C可反应生成A。请写出B的电子式______________。
A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成,该混合物成分的分析方案如下图所示。
下列分析错误的是( )
A.当m1>m2时,溶液a中的阴离子只有1种
B.生成蓝色溶液的离子方程式为Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
C.要确定混合物中是否含有Al,可取A加入适量稀盐酸
D.当m2-m3=2.96 g时,Fe3O4的质量至少为2.32 g