【分析】
A中制备二氧化硫,B中用浓硫酸进行干燥,C中探究二氧化硫与镁的反应,D用碱吸收尾气。C与D之间装置中2H2SO3+O2=2H2SO4,酸性增强。
【详解】(1)装置A制备二氧化硫,Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O) ;
(2)装置B用于干燥二氧化硫,装置B中所盛入的药品是浓硫酸;
(3)D用于吸收尾气,仪器a的名称是球形干燥管,其作用是防止倒吸;
(4)实验完毕后观察到石棉绒上有黄色物质生成,说明发生了SO2+2Mg 2MgO+S反应,将石棉绒及其附着物投入到稀盐酸中,会产生具有臭鸡蛋气味的气体,说明 含有MgS,则镁与SO2除发生SO2+2Mg 2MgO+S反应外,还发生的反应是 Mg+S △ MgS ;
(5)①液体X必须密度大于水,且二氧化硫在其中溶解度小,故选C。
②实验完毕后,通过分液可将互不相溶的两层液体分开;
③通入空气将亚硫酸氧化成硫酸,pH减小,反应方程式为2H2SO3+O2=2H2SO4。
9.ZrO2常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为 ZrSiO4,还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下流程制取。
已知:① ZrSiO4能与烧碱反应生成Na2ZrO3和Na2SO3,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子 Fe3+ Al3+ ZrO2+
开始沉淀pH 1.9 3.3 6.2
沉淀完全pH 3.0 5.2 8.0
(1)“熔融”过程中,ZrSiO4发生反应的化学方程式是_________________________________,滤渣I的化学式为______________________。
(2)“氧化”过程中,发生反应的离子方程式是_________________________________,调“pH=a”时,a的范围是_________________________________。
(3)为得到纯净的ZrO2,滤渣Ⅱ要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________。
(4)滤渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2•xZr(OH)4。取干操后的滤渣Ⅲ 37.0g,煅烧后可得到24.6gZrO2。则x等于______________________;“调pH=8.0”时,所发生反应的离子方程式为_______
【答案】 (1). ZrSiO4+4NaOH Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O (2). H2SiO3 (3). 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4). 5.2≤a<6.2 (5). 取少许最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀,说明已洗净 (6). 1 (7). 2ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2•Zr(OH)4↓
【解析】
【分析】
锆英砂主要成分为 ZrSiO4,还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质,加NaOH熔融,ZrSiO4转化为Na2SiO3和Na2ZrO3,氧化铝转化为NaAlO2,SiO2转化为Na2SiO3,Fe2O3不反应,再加过量盐酸酸浸,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+,Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀,偏铝酸钠转化为氯化铝、氧化铁转化为氯化铁,FeCO3转化Fe2+,滤液中含有ZrO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+,Na+、Cl-等,加双氧水,将Fe2+氧化为Fe3+,加氨水调节pH为5.2~6.2,使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀,过滤,滤液中主要含有ZrO2+等,再加氨水调节pH≥8.0,使ZrO2+转化为Zr(OH)4沉淀,过滤、洗涤、干燥得到Zr(OH)4,加热分解即可得到ZrO2。
根据方程式计算滤渣的组成。
【详解】(1)“熔融”过程中,加NaOH熔融,ZrSiO4转化为Na2SiO3和Na2ZrO3,ZrSiO4发生反应的化学方程式是:ZrSiO4+4NaOH Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2O ;
加过量盐酸酸浸,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+,Na2SiO3与HCl生成硅酸沉淀,滤渣I的化学式为: H2SiO3;
(2)加双氧水,将Fe2+氧化为Fe3+,加氨水调节pH为5.2~6.2,使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀,而ZrO2+不沉淀,“氧化”过程中,发生反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,调“pH=a”时,a的范围是 5.2≤a<6.2;
(3)为得到纯净的ZrO2,滤渣Ⅱ要用水洗,滤渣Ⅱ中可能含有氯离子,检验沉淀是否洗涤干净的方法是取少许最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀,说明已洗净;
(4)根据方程式:
Zr(CO3)2•xZr(OH)4=(x+1)ZrO2+2CO2+2xH2O
211+159x 123(x+1)
37.0g 24.6g
x=1
“调pH=8.0”时,所发生反应的离子方程式为2ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2•Zr(OH)4↓。
【点睛】本题考查混合物的分离和提纯,侧重考查学生分析问题、解答问题能力,解题关键:明确流程图中各个步骤发生的反应及溶液中存在的微粒,知道常见离子的检验方法及实验现象.
10.甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物,发生的反应有:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-99kJ•mol-1
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2
相关物质的化学键键能数据如下:
化学键 C=O H-H C-O H-O C-H