(3)CH3OH(l)+O2(g)
CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1
(4)c(Na+)>c(HC2
)>c(H+)>c(C2
)>c(OH-)
(5)CH3OCH3+16OH--12e-
2C
+11H2O
2.(13分)锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域。
以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2,其工艺流程图如下。
已知:
GeO2是两性氧化物;GeCl4易水解,沸点86.6℃。
(1)第①步滤渣主要成分有____________________(填化学式),实验室萃取操作用到的玻璃仪器有________________________。
(2)第③步萃取时,锗的萃取率与V(水相)/V(有机相)(水相和有机相的体积比)的关系如图所示,从生产成本角度考虑,较适宜的V(水相)/V(有机相)的值为
________________________________。
(3)第④步加入盐酸作用是__________________________(答两点即可)。
(4)第⑤步反应的化学方程式是____________________________________。
(5)检验GeO2·nH2O是否洗涤干净的操作是__________________________。
(6)GeO2产品中通常混有少量SiO2。
取样品5.4g,测得其中氧原子的物质的量为0.105mol,则该样品中GeO2的物质的量为________mol。
【解析】
(1)根据题目中的流程可以看出第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2、PbO。
实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。
(2)第③步萃取时,从生产成本角度考虑,由图可知有机萃取剂的用量在V(水相)/V(有机相)的值为8时比V(水相)/V(有机相)的值为4时少,此时萃取率处于较高水平,而有机萃取剂较贵,故V(水相)/V(有机相)的值为8时较适宜。
(3)第④步加入盐酸作用为中和NaOH,作反应物,抑制GeCl4水解。
(4)第⑤步反应的化学方程式为GeCl4+(n+2)H2O
GeO2·nH2O+4HCl。
(5)检验GeO2·nH2O是否洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净。
若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净。
(6)设GeO2的物质的量为xmol,SiO2的物质的量为ymol,2(x+y)=0.105,105x+60y=5.4,解得x=0.05,故该样品中GeO2的物质的量为0.05mol。
答案:
(1)SiO2、PbO 分液漏斗、烧杯
(2)8
(3)中和NaOH,作反应物,抑制GeCl4水解
(4)GeCl4+(n+2)H2O
GeO2·nH2O+4HCl
(5)取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净。
若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净
(6)0.05
【规律技法】解答无机化工流程题的审题步骤及解题思路
(1)审题步骤。
(2)解题思路。
3.(16分)氧化亚铜是大型水面舰艇防护涂层的重要原料。
某小组通过查阅资料,进行如下研究。
Ⅰ.Cu2O的制取
资料:
1.氧化亚铜:
化学式Cu2O,红色至红褐色结晶或粉末,不溶于水及有机溶剂,可溶于稀盐酸、稀硫酸等,在稀硫酸溶液中歧化为二价铜和铜单质。
氧化亚铜在1800℃时分解,在干燥空气中稳定,但在潮湿空气中被慢慢氧化为氧化铜。
氧化亚铜主要用于制造船底防污漆、杀虫剂……
2.葡萄糖还原法制备氧化亚铜:
将葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液混合后进行反应,生成氧化亚铜,条件控制不当时会有少量氧化铜生成。
(1)葡萄糖还原法制Cu2O的化学方程式为___________________。
(2)实验室用此方法制取并获得少量Cu2O固体,需要的玻璃仪器除试管、酒精灯、烧杯外,还需要_______________________________________。
Ⅱ.检验样品中是否含有CuO
方案1:
将制得的Cu2O样品溶于足量稀硫酸。
(3)甲同学认为若溶液变为蓝色,则说明样品中含有CuO杂质。
乙同学认为此推论不合理,用化学用语解释原因________________________。
(4)甲同学通过反思,认为将定性检验改为定量测定便能确定样品中是否含有CuO杂质,应测量的数据是______________。
方案2:
丙同学认为采用如下装置(所加药品均足量)进行实验,通过测定c装置反应后固体的质量以及d装置反应前后增重的质量,可计算,从而确定样品中是否含有氧化铜。
(5)装置a中所加的酸是________(填化学式),装置e中碱石灰的作用是_____
_______________________。
(6)点燃装置c中酒精灯之前需进行的操作是__________________。
(7)熄灭酒精灯之后,仍需通一段时间H2至试管冷却,原因是____________。
【解析】
(1)葡萄糖含有醛基,能还原新制氢氧化铜制备Cu2O。
(2)反应后过滤得到Cu2O,还需仪器有漏斗、玻璃棒。
(3)Cu2O也能与硫酸反应生成CuSO4和Cu,溶液变蓝色,Cu2O+H2SO4
CuSO4+Cu+H2O。
(4)根据反应生成的Cu可以计算出样品中Cu2O的质量,结合样品的质量,可以判断是否含有CuO。
(5)装置a为制取H2,选择稀硫酸。
d测定的是反应生成的水,则e中碱石灰的作用是防止空气中水蒸气进入d。
(6)点燃装置c中酒精灯之前,要先通入一段时间H2,排出装置中空气,并检验H2的纯度。
(7)熄灭酒精灯之后,通一段时间H2至试管冷却,是为了防止铜在高温下被氧化为CuO。
答案:
(1)CH2OH(CHOH)4—CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH2OH(CHOH)4—COONa+Cu2O↓+3H2O
(2)漏斗、玻璃棒 (3)Cu2O+H2SO4
CuSO4+Cu+H2O
(4)Cu2O样品的质量、反应后剩余固体(Cu)的质量
(5)H2SO4 防止空气中的水进入d装置,导致m(H2O)测定不准确
(6)打开K1,关闭K2,通一段时间氢气后验纯,打开K2,关闭K1
(7)防止生成的Cu单质在高温下又被氧气氧化为CuO,导致测定数据不准确
【规律技法】化学实验方案设计的思路
【加固训练】查资料得知有些硫酸盐在500℃以上开始按下式分解:
硫酸盐
金属氧化物+SO2↑+SO3↑+O2↑,有人猜测硫酸亚铁可能也是如此分解,并设计一验证性实验。
(注:
忽略气体吸收过程中的热效应)实验用到的仪器如下图所示:
使用精密实验仪器,加热一段时间后,测得数据及有关结果如下:
Ⅰ.准确称取6.08g无水FeSO4;
Ⅱ.装置F总质量在实验结束时增加了0.16g,且其溶液中只有一种溶质;
Ⅲ.测出量筒中水的体积后,折算成排水的气体,在标准状况下的体积为112mL。
试回答下列问题:
(1)使用所有仪器,按装置从左至右的方向,各仪器接口连接顺序为①⑨⑩
____________③________②(填序号)。
(2)装置F的作用是______________________________。
(3)装置D的作用是______________________________。
(4)通过计算,推断出该条件下反应的化学方程式为______________。
(5)本题测量气体体积时的注意事项是
①__________________________,②__________________________,③待气体冷却到室温时再读数。
(6)若将上面连接中的装置F去掉,则本实验是否还能进行?
_______________
_____________________________。
(若能,请填写可能还需要测量什么数据;若不能,请说明理由)
【解析】
(1)根据装置F中的试剂知装置F是吸收SO3的,F增加的质量是吸收的SO3的质量与放出的等物质的量的SO2的质量差,E、B装置相结合是测量气体体积的装置,通过量筒中水的体积可以知道反应放出的氧气体积,D中浓硫酸可干燥气体,C中碱石灰能吸收SO2,综合可知装置的顺序是A、F、D、C、E、B,接口顺序是①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②。
(2)根据分析知装置F的作用是吸收SO3放出等物质的量的SO2。
(3)浓硫酸是常用的干燥剂,装置D的作用是干燥SO2和O2。
(4)1molSO3与1molSO2的质量差为16g,装置F总质量在实验结束时增加了0.16g,说明反应生成的SO3物质的量是0.01mol;在标准状况下的氧气体积为112mL,即得到氧气0.005mol;6.08g无水FeSO4的物质的量是6.08g÷
152g·mol-1=0.04mol;利用铁元素守恒得生成Fe2O3的物质的量是0.02mol;通过质量守恒即可计算生成SO2的物质的量是0.03mol,反应方程式为8FeSO4
4Fe2O3+6SO2↑+2SO3↑+O2↑。
(5)本题测量气体体积时的注意事项是视线要与凹液面最低处保持水平,读数时B、E两仪器内液面要相平。
(6)若将上面连接中的装置F去掉,由于D中的浓硫酸也能吸收SO3,仍然能完成实验,还需测量装置D反应前后的质量变化值。
答案:
(1)⑥⑤ ④⑧⑦
(2)吸收SO3放出等物质的量的SO2
(3)干燥SO2和O2
(4)8FeSO4
4Fe2O3+6SO2↑+2SO3↑+O2↑
(5)视线要与凹液面最低处保持水平 读数时B、E两仪器内液面要相平(答案无先后顺序)
(6)能,还需测量装置D反应前后的质量变化值