16.( 12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为 MgCO 3,含少量 FeCO 3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
( 1) MgCO 3 与稀硫酸反应的离子方程式为 ________。
( 2)加入 H 2 O 2 氧化时,发生反应的化学方程式为________ 。
( 3)滤渣 2的成分是____________(填化学式)。
( 4)煅烧过程存在以下反应:
2 MgSO 4+ C= 2 MgO+ 2 SO 2↑+ CO 2↑
MgSO 4+ C= MgO+ SO 2↑+ CO↑
MgSO 4+ 3 C= MgO+ S↑+ 3 CO↑
利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
① D中收集的气体可以是________(填化学式)。
② B中盛放的溶液可以是__________(填字母)。
a. NaOH溶液 b. Na 2 CO 3溶液 c.稀硝酸 d. KMnO 4溶液
③ A中得到的淡黄色固体与热的 NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+ 4,写出该反应的离子方程式:____________。
答案:( 1) MgCO 3+ 2 H+= Mg 2++ CO 2↑+ H 2 O
( 2) 2 FeSO 4+ H 2 O 2+ H 2 SO 4= Fe 2( SO 4) 3+ 2 H 2 O
( 3) Fe (OH) 3
( 4)① CO② d③ 3 S+ 6 OH- 2 S 2-+ SO 3 2-+ 3 H 2 O
解析:该流程的原理是用硫酸溶解菱镁矿,除去不溶物得到 MgSO 4、 FeSO 4的混合溶液,加氧化剂将 Fe 2+氧化为 Fe 3+,调节 pH加碱除去 Fe 3+,得到纯净的 MgSO 4,然后还原热解 MgSO 4得到 MgO。
( 1)书写离子方程式注意电荷守恒、物质的拆分。
( 2) H 2 O 2可将 Fe 2+氧化为 Fe 3+,本身被还原为 H 2 O。
( 3)调节 pH加氨水的目的是将 Fe以 Fe( OH) 3的形式除去。
( 4)根据题中要求,对气体分步吸收或收集,则考虑到 CO 2、 SO 2都可以被碱吸收,因此要利用 SO 2的还原性,先将 SO 2氧化吸收,再吸收 CO 2,最后收集 CO。
A中淡黄色固体为 S,与热的 NaOH溶液反应最高价态为+ 4的产物是 Na 2 SO 3,根据氧化还原反应原理,则另一产物是 Na 2 S。
17.( 15分)化合物 A(分子式为 C 6 H 6 O)是一种有机化工原料,在空气中易被氧化。 A的有关转化反应如下(部分反应条件略去):
已知:①
②
( R表示烃基, R′和 R″表示烃基或氢)
( 1)写出 A的结构简式:_________。
( 2) G是常用指示剂酚酞。写出 G中含氧官能团的名称:______________和___________。
( 3)某化合物是 E的同分异构体,且分子中只有两种不同化学环境的氢。写出该化合物的结构简式:___________ (任写一种)。
( 4) F和 D互为同分异构体。写出反应 E→ F的化学方程式:______________。
( 5)根据已有知识并结合相关信息,写出以 A和 HCHO为原料制备的合成路线流程图________________(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
答案:( 1)
( 2)(酚)羟基酯基( 3)或
( 4)
( 5)
解析: A是化工原料在空气中易被氧化,根据分子式可判断 A为, A与氢气加成得到的 B为,结合 C生成 E的变化及信息①,可知 C的结构为,结合信息②,可知 D为, F是 D的同分异构体,结合 E中含有羟基,则 F为。
( 3)注意题中的条件只有 2种氢,而且没有说明有环,因此只要符合要求即可。
( 4)根据醇的消去反应, E在浓硫酸作用下可得到 F。
( 5)以苯酚和甲醛为原料制备,先将苯酚加氢生成环己醇,然后利用题中信息,将环己醇的羟基用 Br取代制成格氏试剂即,和甲醛反应,氧化得到最终产物。
18.( 12分)硫酸镍铵[( NH 4) x Ni y( SO 4) m· nH 2 O]可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成,进行如下实验:①准确称取 2. 3350 g样品,配制成 100. 00 mL溶液 A;②准确量取 25. 00 mL溶液 A,用 0. 04000 mol· L -1的 EDTA( Na 2 H 2 Y)标准溶液滴定其中的 Ni 2+(离子方程式为 Ni 2++ H 2 Y 2-= NiY 2-+ 2 H+),消耗 EDTA标准溶液 31. 25 mL;③另取 25. 00 mL溶液 A,加足量的 NaOH溶液并充分加热,生成 NH 3 56. 00 mL(标准状况)。
( 1)若滴定管在使用前未用 EDTA标准溶液润洗,测得的 Ni 2+含量将_____________ (填“偏高”、或“偏低”或“不变”)。
( 2)氨气常用__________检验,现象是___________。
( 3)通过计算确定银硫酸镍铵的化学式__________________(写出计算过程)。
答案:( 1)偏高( 2)湿润的红色石蕊试纸试纸颜色由红变蓝
( 3) n( Ni 2+)= 0. 04000 mol· L -1× 31. 25 mL× 10 -3 L· mL -1= 1. 250× 10 -3 mol
n( NH 4+)= = 2. 500× 10 -3 mol
n( SO 4 2-)= == 2. 500× 10 -3 mol
m( Ni 2+)= 59 g· mol- 1× 1. 250× 10 -3 mol= 0. 07375 g
m( NH 4+)= 18 g· mol- 1× 2. 500× 10 -3 mol= 0. 04500 g
m( SO 4 2 -)= 96 g· mol -1× 2. 500× 10 -3 mol= 0. 2400 g
n( H 2 O)== 1. 250× 10 -2 mol
x: y: m: n= n( NH 4+): n( Ni 2+): n( SO 4 2 -): n( H 2 O)= 2:1:2:10
硫酸镍铵的化学式为( NH 4) 2 Ni( SO 4) 2· 10 H 2 O
解析:( 1)滴定管未润洗,则标准液被稀释,所用标准液体积偏大,计算出的 Ni 2+含量偏大。
( 2)检验氨气一般用湿润的红色石蕊试纸,现象是试纸变蓝。
( 3)根据所消耗的 EDTA的量可计算出样品中 Ni的物质的量,根据加碱产生的氨气的量可计算出样品中 NH 4+的物质的量,根据物质的电中性原则,可由 Ni 2+、 NH 4+计算出样品中 SO 4 2 -的物质的量,根据样品中 Ni 2+、 NH 4+、 SO 4 2 -的质量及样品总质量可计算出水的质量和物质的量,从而确定 Ni 2+、 NH 4+、 SO 4 2 -、 H 2 O的物质的量之比,写出化学式。