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5.鎳是有機(jī)合成的重要催化劑.某化工廠有含鎳催化劑廢品(主要成分是鎳,雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物,少量難溶性雜質(zhì)).某學(xué)習(xí)小組設(shè)計如下流程利用含鎳催化劑廢品制備硫酸鎳晶體:

幾種難溶堿開始沉淀和完全沉淀的pH:
沉淀物開始沉淀完全沉淀
Al(OH)33.85.2
Fe(OH)32.73.2
Fe(OH)27.69.7
Ni(OH)27.19.2
回答下列問題:
(1)溶液①中含金屬元素的離子是AlO2-
(2)用離子方程式表示加入雙氧水的目的2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.雙氧水可以用下列物質(zhì)替代的是A.
A.氧氣           B.漂液          C.氯氣        D.硝酸
(3)操作b調(diào)節(jié)溶液范圍為3.2-7.1,其目的是除去Fe3+
(4)操作a和c需要共同的玻璃儀器是玻璃棒.上述流程中,防止?jié)饪s結(jié)晶過程中Ni2+水解的措施是調(diào)節(jié)溶液pH為2-3.
(5)如果加入雙氧水量不足或“保溫時間較短”,對實驗結(jié)果的影響是產(chǎn)品中混有綠礬.設(shè)計實驗證明產(chǎn)品中是否含“雜質(zhì)”(不考慮硫酸鎳影響):取少量樣品溶于蒸餾水,滴加酸性高錳酸鉀溶液,若溶液紫色褪去,則產(chǎn)品中含有Fe2+

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4.過碳酸鈉(2Na2CO3•3H2O2)俗稱固體雙氧水,被大量用于洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域中.它的制備原理和路線如下:

試回答下列問題:
(1)與過碳酸鈉的用途相關(guān)的化學(xué)性質(zhì)是強(qiáng)氧化性,下列四種物質(zhì)可使過碳酸鈉較快失效的是ABC
A.MnO2      B. H2S    C.稀硫酸    D. NaHCO3
(2)加入NaCl的作用是降低2Na2CO3•3H2O2溶解度,析出更多晶體
(3)工業(yè)純堿中含有Fe3+等雜質(zhì),加入穩(wěn)定劑的作用是與生成穩(wěn)定的配合物.Fe3+的不良影響是催化雙氧水的分解,反應(yīng)方程式為2H2O2$\frac{\underline{\;鐵離子\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
(4)反應(yīng)的最佳溫度控制在15~25℃,溫度偏高時造成產(chǎn)率偏低的可能原因是溫度高時雙氧水易分解,溫度偏低時造成產(chǎn)率偏低的可能原因是溫度低時反應(yīng)慢,而該流程中還是遺漏了一步操作,造成產(chǎn)品產(chǎn)率偏低,這步操作名稱是洗滌.
(5)有人想用過碳酸鈉測定氫溴酸的濃度.若一定量的過碳酸鈉與100mL氫溴酸溶液恰好完全反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生448mL氣體,則所用氫溴酸的濃度為1mol/L(已知:H2O2+2HBr=Br2+2H2O)

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3.Fridel-Crafts反應(yīng)是向苯環(huán)上引入烷基最重要的方法,在合成上有很大的實用價值,該反應(yīng)可以簡單表示如下:ArH+RX$\stackrel{催化劑}{→}$ArR+HX;△H<0(Ar表示苯基).某化學(xué)興趣小組在實驗室先利用叔丁醇與鹽酸反應(yīng)制得叔丁基氯(沸點(diǎn)50.7℃),再利用Fridel-Crafts反應(yīng)原理制備對叔丁基苯酚(熔點(diǎn)99℃).反應(yīng)流程及實驗裝置如圖1所示:

試回答下列問題:
(1)步驟①是直接將鹽酸、叔丁醇直于分液漏斗中,振搖一段時間后靜置分液.振搖過程中應(yīng)進(jìn)行放氣操作.步驟②中用飽和食鹽水及飽和碳酸氫鈉的目的是除去叔丁基氯粗產(chǎn)物中的HCl等酸性雜質(zhì)、減少叔丁基氯溶解損耗量.步驟③是要將叔丁基氯粗產(chǎn)品制成精品,實驗操作方法是蒸餾.
(2)步驟④在如圖2所示的裝置中進(jìn)行,若實驗過程中去掉制備裝置中裝有氯化鈣的干燥管,有可能導(dǎo)致的不良后果是水氣進(jìn)入,反應(yīng)物、催化劑等可能失效.
(3)叔丁基氯與苯盼反應(yīng)時適當(dāng)控制溫度是很重要的.若反應(yīng)過程中溫度過高應(yīng)用冷水浴冷卻,否則可能導(dǎo)致的不良后果是反應(yīng)放熱使溫度升高,且生成大量的HCl氣體,若不及時冷卻,叔丁基氯的蒸氣易逸出而影響產(chǎn)率.
(4)常溫下叔丁基氯易變質(zhì)(打開瓶塞時瓶口會有白霧現(xiàn)象>,故實驗中所用的必須現(xiàn)用現(xiàn)配,試寫出叔丁基氯在常溫下變質(zhì)時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(CH33CCl→CH2=C(CH32+HCl↑或(CH33CCl+H2O→(CH33COH+HCl↑.
(5)實驗中得到產(chǎn)品叔丁基苯盼常常不是白色而呈現(xiàn)淺紫色,你認(rèn)為可能的原因是一部分苯酚被空氣中的氧氣所氧化.

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2.某興趣小組擬制備K3[Fe(C2O43]•3H2O晶體
Ⅰ.查閱資料
K3[Fe(C2O43]•3H2O是翠綠色晶體,易溶于水,難溶于乙醇,具有光敏性,光照分解.
110℃失去結(jié)晶水,230℃時分解.K3[Fe(C2O43]•3H2O的摩爾質(zhì)量是491g/moL
Ⅱ.制備產(chǎn)品
實驗步驟如下:
①取27.8gFeSO4•7H2O和K2C2O4反應(yīng)生成草酸亞鐵
②將草酸亞鐵(FeC2O4)和適量K2C2O4的混合溶液置于40℃的恒溫水浴中,逐滴加入 6% H2O2,邊加邊攪拌,使Fe2+充分被氧化.反應(yīng)體系中生成K3[Fe(C2O43]的同時還有部分Fe(OH)3沉淀
③向②所得濁液中加入1mol/LH2C2O4溶液,使溶液變?yōu)榇渚G色
④加熱濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌,干燥,稱量產(chǎn)品的質(zhì)量為ag
請回答下列問題:
(1)第②步需要控制水浴40℃,溫度不能太高的主要目的:避免H2O2分解,若第④步冷卻時間較長,需將溶液置于冷暗處,原因是:防止K3[Fe(C2O43]長時間見光引起分解.
(2)第②步中,為檢驗Fe2+是否已完全被氧化,可選用C.試劑(填字母)
A.NaOH溶液       B.酸性KMnO4溶液     C.K3Fe(CN)6溶液      D.KSCN溶液
(3)請寫出第③步中加入H2C2O4溶液將Fe(OH)3沉淀反應(yīng)生成K3[Fe(C2O43]的化學(xué)反應(yīng)方程式:2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O4→2K3[Fe(C2O43]+6H2O.
(4)步驟④中的實驗操作需要下列儀器中的①③⑥(填儀器的編號).
①酒精燈②燃燒匙③燒杯④廣口瓶⑤研缽⑥玻璃棒
(5)計算產(chǎn)率:$\frac{a}{49.1}$×100% (用a表示).
(6)有同學(xué)為提高產(chǎn)率,避免第④步加熱濃縮過程中K3[Fe(C2O43]的少量分解,依據(jù)查閱的資料提出新的結(jié)晶方案:將步驟③得到的溶液中加入乙醇,過濾,洗滌,干燥,稱量.

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1.肉桂酸是一種香料,具有很好的保香作用,通常作為配香原料,可使主香料的香氣更加清香.實驗室制備肉桂酸的化學(xué)方程式為:

主要試劑及其物理性質(zhì)
名稱分子量性狀密度g/cm3熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃溶解度:克/100ml溶劑
苯甲醛106無色液體1.06-26178-1790.3互溶互溶
乙酸酐102無色液體1.082-73138-14012不溶
肉桂酸148無色結(jié)晶1.248133-1343000.0424
密度:常壓,25℃測定   主要實驗步驟和裝置如下:
Ⅰ.合成:按圖1連接儀器,加入5.3g苯甲醛、10.2g乙酸酐和7.02g無水碳酸鉀.在140~170℃,將此混合物回流45min.
Ⅱ.分離與提純:①將上述合成的產(chǎn)品冷卻后邊攪拌邊加入40ml水浸泡5分鐘,并用水蒸氣蒸餾,從混合物中除去未反應(yīng)的苯甲醛,得到粗產(chǎn)品;②將上述粗產(chǎn)品冷卻后加入40ml 10%的氫氧化鈉水溶液,再加90ml水,加熱活性炭脫色,趁熱過濾、冷卻;③將1:1的鹽酸在攪拌下加入到肉桂酸鹽溶液中,至溶液呈酸性,經(jīng)冷卻、減壓過濾、洗滌、干燥等操作得到較純凈的肉桂酸;
水蒸氣蒸餾:使有機(jī)物可在較低的溫度下從混合物中蒸餾出來,可以避免在常壓下蒸餾時所造成的損失,提高分離提純的效率.同時在操作和裝置方面也較減壓蒸餾簡便一些,所以水蒸氣蒸餾可以應(yīng)用于分離和提純有機(jī)物.回答下列問題:

(1)合成肉桂酸的實驗需在無水條件下進(jìn)行,實驗前儀器必須干燥的原因是乙酸酐易水解.實驗中為控制溫度在140~170℃需在BD中加熱.
A.水     B.甘油(沸點(diǎn)290℃)    C.砂子    D.植物油(沸點(diǎn)230~325℃)
(2)圖2中裝置a的作用是產(chǎn)生水蒸氣,裝置b中長玻璃導(dǎo)管要伸入混合物中的原因是使混合物與水蒸氣充分接觸,有利于提純?nèi)夤鹚,水蒸氣蒸餾后產(chǎn)品在三頸燒瓶(填儀器名稱);
(3)趁熱過濾的目的防止肉桂酸鈉結(jié)晶而析出堵塞漏斗;
(4)加入1:1的鹽酸的目的是使肉桂酸鹽轉(zhuǎn)化為肉桂酸,析出肉桂酸晶體過濾后洗滌,洗滌劑是水;
(5)5.3g苯甲醛、10.2乙酸酐和7.02g無水碳酸鉀充分反應(yīng)得到肉桂酸實際3.1g,則產(chǎn)率是41.9%(保留3位有效數(shù)字).

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20.某化學(xué)探究小組擬用銅片制取Cu(NO32,并探究其化學(xué)性質(zhì).
(一)他們先把銅粉放在空氣中灼燒,在與稀HNO3反應(yīng)制取硝酸銅.
(1)如果直接用銅屑與HNO3反應(yīng)來制取硝酸銅,可能導(dǎo)致的兩個不利因素是生成等物質(zhì)的量的硝酸銅,消耗硝酸原料多、且產(chǎn)生污染物氮氧化物.
(2)實驗中銅粉應(yīng)該放在坩堝(填“蒸發(fā)皿”、“坩堝”或“燒杯”)中灼燒.欲從反應(yīng)后的溶液中得到硝酸銅晶體,實驗操作步驟按順序分別蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾.
(二)為了探究Cu(NO32熱穩(wěn)定性,探究小組用下圖中的裝置進(jìn)行實驗.(圖中鐵架臺、鐵夾和加熱設(shè)備均略去)
往左試管中放入研細(xì)的無水Cu(NO32晶體并加熱,觀察到左試管中有紅棕色氣體生成,最終殘留黑色粉末;用U型管除去紅棕色氣體,在右試管中收集到無色氣體.
(1)紅棕色氣體是NO2
(2)當(dāng)導(dǎo)管口不再有氣泡冒出時,停止反應(yīng),這時在操作上應(yīng)注意先把導(dǎo)氣管移出水面,然后熄滅火焰.
(3)探究小組判斷Cu(NO32的分解屬于氧化還原反應(yīng),產(chǎn)物除了紅棕色氣體和黑色固體外,進(jìn)一步分析、推斷,分解產(chǎn)物中一定還含有O2 ,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Cu(NO32═2CuO+4NO2↑+02↑.
(三)為了探究Cu(NO32在酸性條件下跟鐵單質(zhì)的反應(yīng).他們?nèi)∫恢г嚬,加入Cu(NO32溶液,滴入適量稀硫酸酸化,再加入一定量鐵粉,實驗后沒有固體殘留物質(zhì).
(1)反應(yīng)中最先起氧化作用的是HNO3;
(2)該探究小組對反應(yīng)后溶液中鐵元素的價態(tài)進(jìn)行探究,他們設(shè)計了實驗方案,并進(jìn)行實驗.請在答題卡上按下表格式補(bǔ)充寫出實驗操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論.

實驗操作步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1:觀察樣品
溶液呈藍(lán)綠色,不能(填“能”或“不能”確定產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài).

步驟2:取少量溶液,滴加酸性KMn4溶液
若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺,則說明產(chǎn)物中含+2價鐵元素,若KMnO4溶液不褪色或不變淺,則說明產(chǎn)物中不含+2價鐵元素
步驟3:另取少量溶液,滴加KSCN溶液
若溶液變?yōu)檠t色,說明產(chǎn)物中含+3價的鐵元素;若溶液顏色無明顯變化,則說明產(chǎn)物中不含+3價的鐵元素.

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19.加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末,常溫下很穩(wěn)定,加熱至560℃開始分解.在酸性條件下碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑,可與碘化物、亞硫酸鹽等還原性物質(zhì)反應(yīng).工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下:

(1)已知步驟①反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)為:6I2+11KClO3+3H2O═6KH(IO32+5KCl+3Cl2↑,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為KCl、Cl2;
(2)參照下表碘酸鉀的溶解度,操作③得到碘酸鉀晶體,你建議的方法是降溫結(jié)晶.
 溫度/℃ 20 40 60 80
 KIO3g/100g水 8.08 12.6 18.3 244.8
(3)①已知:KIO3+5H2SO4═3K2SO4+3I2,I2+2S2O${\;}_{3}^{2-}$═2I-+S4O${\;}_{6}^{2-}$
測定加碘食鹽中碘的含量,學(xué)生甲設(shè)計的實驗步驟如下:
a.準(zhǔn)確稱取wg食鹽,加適量蒸餾水使其完全溶解;
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入過量KI溶液,使KIO3與KI反應(yīng)完全;
c.以淀粉為指示劑,逐滴加入物質(zhì)的量濃度為2.00×10-3mol•L-1的Na2S2O3溶液10.0mL,恰好反應(yīng)完全.則加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{0.01}{3w}$mol•kg-1(以含w的代數(shù)式表示).
②學(xué)生乙又進(jìn)行了下列實驗:
 操作步驟 實驗現(xiàn)象
 取1g純凈的NaCl,甲3mL水配制溶液 溶液無變化
 滴入5滴淀粉溶液和1mL0.1mol.L-1KI溶液,振蕩 溶液無變化
 然后再滴入1滴1mol.L-1的H2SO4,從發(fā)振蕩 溶液變藍(lán)色
請推測實驗中產(chǎn)生藍(lán)色現(xiàn)象的可能原因,用離子方程式表示4I-+4H++O2=2I2+2H2O.
根據(jù)學(xué)生乙的實驗結(jié)果,請對學(xué)生甲的實驗結(jié)果作出簡要評價:偏大,過量的I-會被空氣中的O2氧化為I2
(4)某學(xué)習(xí)小組對加碘鹽進(jìn)行如下實驗:取一定量某加碘鹽(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+),用適量蒸餾水溶解,并加稀鹽酸酸化,將所得溶液分為3份.第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色;第二份試液中加足量KI固體,溶液顯淡黃色,用CCl4萃取,下層溶液顯紫紅色;第三份試液中加入適量KIO3固體后,滴加淀粉試劑,溶液不變色.
①根據(jù)上述實驗現(xiàn)象,加碘鹽中可能含有的物質(zhì)中不能確定的是Mg2+
②第二份試液中加入足量KI固體后,反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++2I-=2Fe2++I2、IO3-+5I-+6H+═3I2+3H2O.

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18.高錳酸鉀[KMnO4]是常用的氧化劑.工業(yè)上以軟錳礦(主要成分是MnO2)為原料制備高錳酸鉀晶體.中間產(chǎn)物為錳酸鉀[K2MnO4].如圖1是實驗室模擬制備的操作流程:

相關(guān)資料:
①物質(zhì)溶解度
物質(zhì)KMnO4K2CO3KHCO3K2SO4CH3COOK
20℃溶解度6.411133.711.1217
②錳酸鉀[K2MnO4]
外觀性狀:墨綠色結(jié)晶.其水溶液呈深綠色,這是錳酸根(MnO42-)的特征顏色.
化學(xué)性質(zhì):在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定,在酸性、中性和弱堿性環(huán)境下,MnO42-會發(fā)生歧化反應(yīng).
試回答下列問題:
(1)煅燒軟錳礦和KOH固體時,不采用石英坩堝而選用鐵坩堝,實驗中用鐵坩堝煅燒暴露在空氣中的固體混合物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(2)實驗時,若CO2過量會生成KHCO3,請用離子方程式表示實驗中通入適量CO2時導(dǎo)致體系中KMnO4產(chǎn)品純度降低的原因:3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-;
(3)工業(yè)上一般采用惰性電極電解錳酸鉀溶液制取高錳酸鉀,試寫出該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式2K2MnO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2KMnO4+H2↑+2KOH;
傳統(tǒng)工藝采用無膜電解法由于副反應(yīng)發(fā)生,Mn元素利用率和電流效率都會偏低.有同學(xué)聯(lián)想到離子交換膜法電解飽和食鹽水提出改進(jìn)方法:可用陽離子交換膜分隔兩極區(qū)進(jìn)行電解(如圖2).圖中A口加入的溶液最好為KOH溶液.使用陽離子交換膜可以提高M(jìn)n元素利用率的原因為陽離子交換膜防止錳酸根進(jìn)入陰極區(qū)被還原.

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17.亞鐵氰化鉀(K4Fe(CN)6,黃血鹽)在實驗室、電鍍、食品添加劑及醫(yī)學(xué)上可用于冶療鉈(Tl)中毒、燒制青花瓷時可用于繪畫等有廣泛用途.一種用含NaCN廢水合成黃血鹽的主要工藝流程如圖1:

(1)NaCN的電子式為
(2)根據(jù)平衡移動原理實驗室常用K4Fe(CN)6溶液檢驗Fe3+,生成難溶鹽KFe[Fe(CN)6],生成的鹽又可用于治療Tl2SO4中毒,試寫出上述反應(yīng)的離子方程式為K++[Fe(CN)6]4-+Fe3+=KFe[Fe(CN)6]↓.
(3)流程圖中加入碳酸鈉溶液主要目的是除去其中的Ca2+
(4)相同溫度下溶解度:Na4[Fe(CN)6]>K4[Fe(CN)6](選填:“>”、“=”、“<”).
(5)五羰基鐵[Fe(CO)5]相當(dāng)活潑,吸收H2生成四羰基鐵酸[H2Fe(CO)4],四羰基鐵酸與NaOH反應(yīng)生成的四羰基鐵酸二鈉水溶液呈堿性. 四羰基鐵酸在水溶液中的電離方程式為H2Fe(CO)4?HFe(CO)4-+H+,HFe(CO)4-?Fe(CO)42-+H+
(6)工業(yè)上常采用如圖2所示的電解裝置,利用鐵的化合物將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉(zhuǎn)化為可利用的硫.通電電解,然后通入H2S時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2S═2[Fe(CN)6]4-+2HCO3+S↓. 電解過程中陰極區(qū)溶液的pH變大(填“變大”、“變小”或“不變”).
(7)常溫下,用氧缺位鐵酸鋅ZnFe2Oy可以消除NOx污染,使NOx轉(zhuǎn)變?yōu)镹2,同時ZnFe2Oy轉(zhuǎn)變?yōu)?ZnFe2O4.若2mol ZnFe2Oy與足量NO2反應(yīng)可生成0.5mol N2,則y=3.

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16.近年來,硫化銅礦的濕法冶煉已經(jīng)取得很大的進(jìn)展.現(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的濕法冶煉法,其工藝流程如1圖所示:

溫度、固液比、反應(yīng)時間、氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響,下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖2-圖5所示)

(1)根據(jù)實驗以及工業(yè)生產(chǎn)的實際要求,從圖2-圖5中得出的最佳工藝條件為(從下表中選出序號)A.
反應(yīng)溫度/℃固液比c(Cl-)/mol•L-1反應(yīng)時間/h
A951:5.50.86
B1001:5.50.77
C1101:60.98
(2)上述流程從溶液中得到純凈的FeSO4•7H2O晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、用冰水洗滌、用乙醇淋洗、干燥.用乙醇淋洗的目的是:由于乙醇易揮發(fā),晶體容易干燥.
(3)副產(chǎn)品FeSO4•7H2O樣品的純度可用滴定法進(jìn)行測定,實驗步驟如下:
步驟1:稱取5.800g綠礬產(chǎn)品,經(jīng)溶解、定容等步驟準(zhǔn)確配制250mL溶液.
步驟2:從上述容量瓶中量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中,
步驟3:用硫酸酸化的0.0100mol/L KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),記錄消耗KMnO4溶液體積
步驟4:重復(fù)步驟2、步驟3一至兩次.
①步驟1中用到的玻璃儀器有:燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和250mL容量瓶,步驟2量取溶液所用儀器是酸式滴定管.
②寫出步驟3反應(yīng)的離子方程式5Fe2++MnO-4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O:
③數(shù)據(jù)處理:
滴定次數(shù)待測溶液的體積/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積
滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL
125.00mL0.0240.01
225.00mL0.7040.71
325.00mL0.2039.20
計算上述樣品中FeSO4•7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.86%.
④不考慮操作誤差,用上述方法測定的樣品中FeSO4•7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低(填偏低、偏高或無影響).

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同步練習(xí)冊答案