硫酸镍(,易溶于水)是一种重要的化工原料,主要应用于石油化工、机械制造、医药、动力电池制造及电镀等行业领域中.利用铜冶炼过程中产生的副产物粗硫酸镍制备的工艺流程如下:已知:①粗硫酸镍主要含有等多种离子;
回答下列问题:
(1)“滤渣1”的主要成分是________ (写化学式);
(2)NaHS作“除铜”沉淀剂的缺点是_______ ;
(3)对萃取剂进行皂化是一种强化萃取的常见方法,“萃镍”时加入HBL110萃取剂的同时加入NaOH溶液对萃取剂进行皂化,可以提高镍萃取率,从平衡移动的角度分析原因_____________ .萃取剂皂化率对金属阳离子的萃取率影响如图所示,皂化率最佳取值为_________ .结合图中信息分析,实际生产中将“滤液A”返回至“萃取”工序的原因为__________________ ;(4)“滤渣2”为黄钠铁矾[化学式为],“除铁”的离子方程式为________ ;
(5)若溶液中,“除”时,缓慢滴加NaF溶液,则先产生的沉淀1是________ (填化学式),当开始共沉淀时,溶液中“沉淀1”是否沉淀完全?____________ (填“是”或“否”);
(6)滴定法测定产品中镍元素含量:取3.00g样品,酸溶后配成100mL溶液,取20.00mL于锥形瓶中,滴入几滴紫脲酸胺指示剂,用浓度为的标准液滴定,重复操作2~3次,平均消耗标准液17.60mL;
已知:ⅰ.;ⅱ.紫脲酸胺:紫色试剂,遇显橙黄色。
①滴定至终点时溶液颜色变化为___________ ;
②样品中镍元素的质量分数为__________ %(保留3位有效数字)。
②HBL110萃取剂是由酯类有机物B与磺酸类有机物HA按一定比例混合组成,萃取原理为:;
③,离子浓度即可认为沉淀完全.回答下列问题:
(1)“滤渣1”的主要成分是
(2)NaHS作“除铜”沉淀剂的缺点是
(3)对萃取剂进行皂化是一种强化萃取的常见方法,“萃镍”时加入HBL110萃取剂的同时加入NaOH溶液对萃取剂进行皂化,可以提高镍萃取率,从平衡移动的角度分析原因
(5)若溶液中,“除”时,缓慢滴加NaF溶液,则先产生的沉淀1是
(6)滴定法测定产品中镍元素含量:取3.00g样品,酸溶后配成100mL溶液,取20.00mL于锥形瓶中,滴入几滴紫脲酸胺指示剂,用浓度为的标准液滴定,重复操作2~3次,平均消耗标准液17.60mL;
已知:ⅰ.;ⅱ.紫脲酸胺:紫色试剂,遇显橙黄色。
①滴定至终点时溶液颜色变化为
②样品中镍元素的质量分数为
更新时间:2024-05-29 15:05:20
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解答题-工业流程题
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【推荐1】用废Ni--MH电池正极材料可制备电子级硫酸镍晶体,其工艺流程如下图所示:
回答下列问题:
(1)废Ni-NH电池正极材料硫酸浸出液中的成分浓度如下表所示:
溶液中c(Ni2+)=_____ mol/L(结果保留四位有效数字)。
(2)在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH),写出反应的离子方程式:___________ 。
(3)“滤液2”中加入NaF可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后,所得“滤液3”中c(Mg2+):c(Ca2+)=0.67,则MgF2的溶度积为______ [已知Ksp(CaF2)=1.10×10-10]。
(4)“除锰”时,(NH4)2S2O8与“滤液3”中的MnSO4反应生成含锰化合物R、硫酸铵及硫酸,若氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,则R的化学式为_____ 。(填字母)
a.MnO2 b.Mn2O3 c.(NH4)2MnO4 d.Mn(OH)3
(5)“除锌”时,Zn2+与有机萃取剂(用HA表示)形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。
①试写出萃取时反应的离子方程式______________ 。
②“除锌”时、锌的萃取率随料液pH变化如右图所示:试分析pH增大时,锌的萃取率有所增大的原因是_____________________ 。
③“操作X”的名称是________________ 。
回答下列问题:
(1)废Ni-NH电池正极材料硫酸浸出液中的成分浓度如下表所示:
成分 | Ni2+ | Fe2+ | Cu2+ | Ca2+ | Mg2+ | Mn2+ | H+ | SO42- |
浓度(mol/L) | c | 0.013 | 0.0007 | 0.0013 | 0.0030 | 0.004 | 0.01 | 1.8 |
(2)在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH),写出反应的离子方程式:
(3)“滤液2”中加入NaF可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后,所得“滤液3”中c(Mg2+):c(Ca2+)=0.67,则MgF2的溶度积为
(4)“除锰”时,(NH4)2S2O8与“滤液3”中的MnSO4反应生成含锰化合物R、硫酸铵及硫酸,若氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,则R的化学式为
a.MnO2 b.Mn2O3 c.(NH4)2MnO4 d.Mn(OH)3
(5)“除锌”时,Zn2+与有机萃取剂(用HA表示)形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。
①试写出萃取时反应的离子方程式
②“除锌”时、锌的萃取率随料液pH变化如右图所示:试分析pH增大时,锌的萃取率有所增大的原因是
③“操作X”的名称是
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【推荐2】草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
(1)CoC2O4·2H2O中C的化合价是____________________________ 。
(2)写出浸出过程中Na2SO3与Co2O3发生反应的离子方程式:______________ 。
(3)浸出液中加入NaClO3的目的是____________________________ 。
(4)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀,沉淀除Al(OH)3外,还有的成分是______________ (填化学式),试用离子方程式和必要的文字简述其原理:____________________________ 。
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图,萃取剂的作用是______________ ;其使用的适宜pH范围是______________ 。
A. 2.0〜2.5
B. 3.0〜3.5
C. 4.0〜4.5
(6)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10,当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+) =______________ 。
(7)用m1kg水钴矿(含Co2O360%)制备CoC2O4·2H2O,最终得到产品m2kg,产率(实际产量/理论产量×100%)为____________________________ 。(已知:M(Co2O3)=166,M(CoC2O4·2H2O)=183,仅需列出数字计算式)。
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)CoC2O4·2H2O中C的化合价是
(2)写出浸出过程中Na2SO3与Co2O3发生反应的离子方程式:
(3)浸出液中加入NaClO3的目的是
(4)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀,沉淀除Al(OH)3外,还有的成分是
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图,萃取剂的作用是
A. 2.0〜2.5
B. 3.0〜3.5
C. 4.0〜4.5
(6)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10,当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+) =
(7)用m1kg水钴矿(含Co2O360%)制备CoC2O4·2H2O,最终得到产品m2kg,产率(实际产量/理论产量×100%)为
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【推荐3】卤素的单质和化合物在生产和生活中应用广泛。
(1)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。
①图中四种MgX2的热稳定由小到大的顺序是:_______ 。
②MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g) △H=_______ kJ∙mol-1。
某温度下,在密闭恒容容器中放入一定量MgBr2(s)和Cl2(g)进行该反应,一定时间后不能说明该反应已经达到平衡的是_______ 。(选填序号)。
A.容器内的压强不再改变 B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的颜色不再改变 D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.容器内的固体的质量不再改变
③工业上用金属Mg与I2反应制取MgI2时,常加入少量水,水的作用是_______ 。
④AgBr常用作感光剂和镇静剂,工业制得的AgBr固体常含有AgCl固体。现有含AgCl质量分数为14.35%的AgBr固体100.00g,可用饱和KBr溶液一次性浸泡,恰好溶解除去AgCl固体,需要5.015 mol∙L-1的饱和KBr溶液的体积至少为_______ mL。(保留4位有效数字)(已知常温下Ksp(ABr)=5.418×10-13,Ksp(AgCl)=1.806×10-10)
(2)将一定量的PCl5(g)在T℃、Po压强下发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),测得平衡时PCl5的分解率为a,求该温度下此反应的平衡常数Kp=_______ 。(用含a的式子表示。其中、、为各组分的平衡分压,如,p为平衡总压,为平衡系统中PCl5的物质的量分数)
(3)向11mL0.40mol∙L-1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液,16分钟时测得生成O2的体积(已折算为标准状况)为44.8mL。资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+,②2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。反应过程中能量变化如图1所示,在图2中画出在0~16分钟内产生O2的物质的量随时间的变化示意图_______ 。
(1)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。
①图中四种MgX2的热稳定由小到大的顺序是:
②MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g) △H=
某温度下,在密闭恒容容器中放入一定量MgBr2(s)和Cl2(g)进行该反应,一定时间后不能说明该反应已经达到平衡的是
A.容器内的压强不再改变 B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的颜色不再改变 D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.容器内的固体的质量不再改变
③工业上用金属Mg与I2反应制取MgI2时,常加入少量水,水的作用是
④AgBr常用作感光剂和镇静剂,工业制得的AgBr固体常含有AgCl固体。现有含AgCl质量分数为14.35%的AgBr固体100.00g,可用饱和KBr溶液一次性浸泡,恰好溶解除去AgCl固体,需要5.015 mol∙L-1的饱和KBr溶液的体积至少为
(2)将一定量的PCl5(g)在T℃、Po压强下发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),测得平衡时PCl5的分解率为a,求该温度下此反应的平衡常数Kp=
(3)向11mL0.40mol∙L-1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液,16分钟时测得生成O2的体积(已折算为标准状况)为44.8mL。资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+,②2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。反应过程中能量变化如图1所示,在图2中画出在0~16分钟内产生O2的物质的量随时间的变化示意图
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解题方法
【推荐1】白炭黑()具有比表面积大和化学性质稳定等特性,广泛应用于塑料、油墨、纸张和药品等领域。工业上以碳酸氢铵、氯化钠为原料,采用以下工艺制备白炭黑:
已知:①碳酸氢铵性质不稳定,35℃以上开始分解,60℃分解完全。
②的水溶液俗称水玻璃,能与氯化铵反应,其化学方程式为。
回答下列问题:
(1)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是___________ (填名称)。
(2)反应Ⅰ温度不宜过低,一般需控制在30~35℃,其原因是___________ 。
(3)上述工艺可得到副产品纯碱,写出制备纯碱的化学方程式___________ 。
(4)“中和”操作中发生反应的离子方程式为___________ 。
(5)“固液分离”后,白炭黑是否洗净,可通过检测最后一次洗出液中是否存在___________ (填离子符号)来判断,检测的具体操作是___________ 。
(6)上述工艺中循环利用的物质有___________ 。
已知:①碳酸氢铵性质不稳定,35℃以上开始分解,60℃分解完全。
②的水溶液俗称水玻璃,能与氯化铵反应,其化学方程式为。
回答下列问题:
(1)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是
(2)反应Ⅰ温度不宜过低,一般需控制在30~35℃,其原因是
(3)上述工艺可得到副产品纯碱,写出制备纯碱的化学方程式
(4)“中和”操作中发生反应的离子方程式为
(5)“固液分离”后,白炭黑是否洗净,可通过检测最后一次洗出液中是否存在
(6)上述工艺中循环利用的物质有
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解题方法
【推荐2】【加试题】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁,铝,铜,镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程,既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(1)上述流程脱硫实现了_______(选填下列字母编号)。
(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是_______ 。
(3)已知:25℃、101kPa时,
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_______ 。
(4)MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是_______ 。
(5)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程,将5 m3(标准状况)含SO2的体积分数为3 %的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终每得到MnO2的质量1 kg,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于MnO2_______ kg。
请回答下列问题:
(1)上述流程脱硫实现了_______(选填下列字母编号)。
A.废弃物的综合利用 | B.白色污染的减少 | C.酸雨的减少 |
(3)已知:25℃、101kPa时,
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是
(4)MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是
(5)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程,将5 m3(标准状况)含SO2的体积分数为3 %的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终每得到MnO2的质量1 kg,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于MnO2
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【推荐3】2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成,Fe、Li、P具有极高的回收价值,具体流程如下:
(1)过程ⅰ生成NaAlO2溶液的离子方程式是________ 。
(2)过程ⅱ中HCl/H2O2的作用是_________ 。
(3)浸出液X的主要成分为Li+、Fe3+、等。过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85℃、反应时间3h条件下,探究pH对磷酸铁沉淀的影响,如下图所示。
①综合考虑铁和磷沉淀率,最佳pH为_________ 。
②当pH>2.5后,随pH增加,磷沉淀率出现了减小的趋势,解释其原因_________ 。
(4)LiFePO4可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应制取,共沉淀反应的化学方程式为__________ 。
(1)过程ⅰ生成NaAlO2溶液的离子方程式是
(2)过程ⅱ中HCl/H2O2的作用是
(3)浸出液X的主要成分为Li+、Fe3+、等。过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85℃、反应时间3h条件下,探究pH对磷酸铁沉淀的影响,如下图所示。
①综合考虑铁和磷沉淀率,最佳pH为
②当pH>2.5后,随pH增加,磷沉淀率出现了减小的趋势,解释其原因
(4)LiFePO4可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应制取,共沉淀反应的化学方程式为
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【推荐1】硫酸锌是木材保存剂的主要成分。某工厂产生的废渣(主要成分为 ZnO,少量 Fe2O3, CuO)可用于制备 ZnSO4,其工艺流程如图所示。
(1)“粉碎”的目的是_____ 。
(2)“浸取”所得溶液的金属阳离子有_____ 和_____ (填离子符号);
(3)“除铁”步骤中加入氨水的化学方程式是_____ ;之后的操作是_____ 在实验室该操作必须用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯和_____ 。
(4)“除铜”时发生反应的化学方程式是_____ 。
(5)将 90g 废渣进行以上流程实验,最终得到 6.4g 铜和 161g 的 ZnSO4,假设废渣中金属元素没有损失,则该废渣中 ZnO 的质量分数是___________ 。
(1)“粉碎”的目的是
(2)“浸取”所得溶液的金属阳离子有
(3)“除铁”步骤中加入氨水的化学方程式是
(4)“除铜”时发生反应的化学方程式是
(5)将 90g 废渣进行以上流程实验,最终得到 6.4g 铜和 161g 的 ZnSO4,假设废渣中金属元素没有损失,则该废渣中 ZnO 的质量分数是
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解题方法
【推荐2】硫酸氧钒()在媒染、医药、电池、玻璃陶瓷等方面有广泛应用,实验室制备的实验装置及过程如下:
已知:实验中的钒分别以(淡黄色)、(蓝色)形式存在。
称量一定质量的转移至仪器c中,加入适量的蒸馏水,打开仪器a的活塞滴入过量的硫酸,在85℃搅拌下充分反应;冷却后,打开仪器b的活塞滴入适量的草酸溶液使反应充分进行;反应2h后倒出溶液,抽滤后再将滤液经“一系列”操作,得到固体。
(1)中钒的化合价为___________ 。
(2)使用仪器a之前,首先需要进行的操作是___________ ;仪器c的名称为___________ 。
(3)加入草酸溶液后仪器c中反应的离子方程式为___________ ;当出现___________ 现象时,可判断该反应已充分完成。
(4)“一系列”操作是指:将滤液蒸发浓缩、___________ 、___________ 、洗涤、干燥。
(5)将所得采用烘干法在105℃下完全脱水,失重率达25.0%,则n=___________ (结果保留整数)。
已知:实验中的钒分别以(淡黄色)、(蓝色)形式存在。
称量一定质量的转移至仪器c中,加入适量的蒸馏水,打开仪器a的活塞滴入过量的硫酸,在85℃搅拌下充分反应;冷却后,打开仪器b的活塞滴入适量的草酸溶液使反应充分进行;反应2h后倒出溶液,抽滤后再将滤液经“一系列”操作,得到固体。
(1)中钒的化合价为
(2)使用仪器a之前,首先需要进行的操作是
(3)加入草酸溶液后仪器c中反应的离子方程式为
(4)“一系列”操作是指:将滤液蒸发浓缩、
(5)将所得采用烘干法在105℃下完全脱水,失重率达25.0%,则n=
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【推荐3】某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量,设计实验如下:
①三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水;锥形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液并预加0.30mL 0.01000的碘标准溶液,搅拌。
②以0.2流速通氮气,再加入过量磷酸,加热并保持微沸,同时用碘标准溶液滴定,至终点时滴定消耗了1.00mL碘标准溶液。
③做空白实验,消耗了0.10mL碘标准溶液。
④用适量替代香菇样品,重复上述步骤,测得的平均回收率为95%。回答下列问题:
(1)装置图中仪器b的名称为______ ,侧管c的作用是______ 。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为______(填标号)。
(3)滴定从下列选项选择合适操作并排序:蒸馏水洗涤→加入标准液3~5mL→______ →准备开始滴定(润洗操作只进行一次)。
a.加液至“0”刻度以上2~3mL处
b,倾斜转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁
c.调整液面至“0”刻度,记录读数
d.右手握住滴定管,左手打开活塞快速放液
e.控制活塞,将洗涤液从滴定管下部放出
(4)滴定管使用前首先要______ 。
(5)滴定终点判断依据为______ 。
(6)下列关于滴定的操作及分析,不正确的是______
A.0.30mL标准碘溶液可以用量筒量取
B.滴定时要适当控制滴定速度
C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化
D.滴定管尖嘴可以碰触锥形瓶内壁
E.终点读数时如果俯视测量结果将偏高
(7)若先加磷酸再通氮气,会使测定结果______ (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(8)该样品中亚硫酸盐含量为______ (以计,结果保留三位有效数字)。已知:滴定反应的离子方程式为。
①三颈烧瓶中加入10.00g香菇样品和400mL水;锥形瓶中加入125mL水、1mL淀粉溶液并预加0.30mL 0.01000的碘标准溶液,搅拌。
②以0.2流速通氮气,再加入过量磷酸,加热并保持微沸,同时用碘标准溶液滴定,至终点时滴定消耗了1.00mL碘标准溶液。
③做空白实验,消耗了0.10mL碘标准溶液。
④用适量替代香菇样品,重复上述步骤,测得的平均回收率为95%。回答下列问题:
(1)装置图中仪器b的名称为
(2)三颈烧瓶适宜的规格为______(填标号)。
A.250mL | B.500mL | C.1000mL |
(3)滴定从下列选项选择合适操作并排序:蒸馏水洗涤→加入标准液3~5mL→
a.加液至“0”刻度以上2~3mL处
b,倾斜转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁
c.调整液面至“0”刻度,记录读数
d.右手握住滴定管,左手打开活塞快速放液
e.控制活塞,将洗涤液从滴定管下部放出
(4)滴定管使用前首先要
(5)滴定终点判断依据为
(6)下列关于滴定的操作及分析,不正确的是
A.0.30mL标准碘溶液可以用量筒量取
B.滴定时要适当控制滴定速度
C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化
D.滴定管尖嘴可以碰触锥形瓶内壁
E.终点读数时如果俯视测量结果将偏高
(7)若先加磷酸再通氮气,会使测定结果
(8)该样品中亚硫酸盐含量为
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