高純超微細(xì)草酸亞鐵可用于合成新型鋰電池電極材料,工業(yè)上可利用提取鈦白粉的副產(chǎn)品綠礬(FeSO4?7H2O)通過下列反應(yīng)制備:
FeSO4+2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+(NH42SO4
Fe(OH)2+H2C2O4=FeC2O4+2H2O
(1)綠礬中含有一定量的TiOSO4雜質(zhì).將綠礬溶于稀硫酸,加入鐵粉、攪拌、充分
反應(yīng)并保持一段時(shí)間,過濾,可得純凈的FeSO4溶液.在上述過程中,TiOSO4能與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2TiO3沉淀,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 
;加入鐵粉的作用有
 
、
 

(2)由純凈的FeSO4溶液制取FeC2O4時(shí),需在真空環(huán)境下進(jìn)行,原因是
 
.FeC2O4生成后,為提高產(chǎn)品純度,還需調(diào)節(jié)溶液pH=2,若pH過低,則導(dǎo)致FeC2O4的產(chǎn)率
 
(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).
(3)將含有FeC2O4的混合液過濾,將產(chǎn)品先用水洗滌,再用無水乙醇清洗.無水乙醇的作用是
 
、
 

(4)某研究小組欲從某化工殘?jiān)ㄖ饕煞譃镕e2O3、SiO2、Al2O3)出發(fā),先制備較純凈的FeSO4溶液,再合成FeC2O4.請補(bǔ)充完整由該化工殘?jiān)苽漭^純凈的FeSO4溶液的實(shí)驗(yàn)步驟(可選用的試劑:鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量該化工殘?jiān)屑尤胱懔康南×蛩岢浞址磻?yīng),過濾,
 
,過濾,得到較純凈的FeSO4溶液.
考點(diǎn):物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用,化學(xué)平衡的影響因素,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
專題:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物
分析:(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式;Fe2+具有較強(qiáng)的還原性,F(xiàn)e可以與氫離子反應(yīng)調(diào)節(jié)PH;
(2)Fe2+被具有很強(qiáng)的還原性,含有Fe2+的氫氧化亞鐵、FeC2O4等均容易被空氣中的氧氣氧化,氫氧化亞鐵能與氫離子發(fā)生反應(yīng);
(3)乙醇具有揮發(fā)性,與水相比洗滌后干燥較快,可以降低產(chǎn)品的損耗;
(4)某研究小組欲從某化工殘?jiān)ㄖ饕煞譃镕e2O3、SiO2、Al2O3)出發(fā),先制備較純凈的FeSO4溶液,弄清楚其思路,向一定量該化工殘?jiān)屑尤胱懔考尤胱懔康南×蛩岢浞址磻?yīng),F(xiàn)e2O3、Al2O3均會與硫酸反應(yīng),分別生成Fe2(SO42和Al2(SO42,SiO2不反應(yīng),先過濾把SiO2除去;然后加入過量氫氧化鈉溶液讓鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,從而除掉鋁離子,然后加稀硫酸溶解氫氧化鐵沉淀,最后加鐵粉還原.
解答: 解:(1)反應(yīng)物為TiOSO4和2H2O,已知為產(chǎn)物為H2TiO3,根據(jù)據(jù)原子守恒可知另一產(chǎn)物為硫酸,因此化學(xué)方程式為:TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4;由于Fe2+被具有很強(qiáng)的還原性,容易被氧化為Fe3+,鐵粉的還原性比Fe2+強(qiáng),因此可以防止Fe2+被氧化,另外Fe能與H+反應(yīng)生成Fe2+,降低了氫離子的濃度,
故答案為:TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4;防止Fe2+被氧化、調(diào)節(jié)溶液pH;
(2)由純凈的FeSO4溶液制取FeC2O4時(shí),反應(yīng)中的Fe(OH)2等物質(zhì)具有強(qiáng)還原性,容易被空氣中的氧氣氧化,所以要在真空中進(jìn)行,中間產(chǎn)物Fe(OH)2能與H+,如果溶液酸性過強(qiáng),則會使FeC2O4的產(chǎn)率下降,
故答案為:避免生成的Fe(OH)2等物質(zhì)被氧化;偏低;
(3)無論水洗還是醇洗目的都是除去產(chǎn)品表面吸附的雜質(zhì),乙醇具有揮發(fā)性,與水相比洗滌后干燥較快,可以降低產(chǎn)品的損耗等優(yōu)點(diǎn),
故答案為:除去固體表面的雜質(zhì)、使產(chǎn)品快速干燥、減少產(chǎn)品的損耗等;
(4)向一定量該化工殘?jiān)屑尤胱懔考尤胱懔康南×蛩岢浞址磻?yīng)后,二氧化硅不反應(yīng)過濾除掉,F(xiàn)e2O3、Al2O3均會與硫酸反應(yīng)分別生成Fe2(SO42和Al2(SO42,然后加入過量氫氧化鈉溶液讓鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,過濾得到氫氧化鐵沉淀,然后加稀硫酸溶解氫氧化鐵沉淀,最后加入過量的鐵粉把硫酸鐵還原為硫酸亞鐵,最后過濾掉過量部分的鐵粉,即可得到較純凈的FeSO4溶液,
故答案為:向?yàn)V液中滴加過量的NaOH溶液,過濾,充分洗滌固體,向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解,再加入足量的鐵粉,充分?jǐn)嚢韬螅?
點(diǎn)評:本題考查氧化還原反應(yīng)、離子除雜等相關(guān)知識,突出檢驗(yàn)學(xué)生信息收集、整合、分析問題解決問題的能力,試題開放性強(qiáng),有些答案不唯一,整體難度較大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

Ⅰ.二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,其熔點(diǎn)為-59℃,沸點(diǎn)為11.0℃,易溶于水.工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時(shí)反應(yīng)制得.某學(xué)生擬用如圖所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO2
(1)A必須添加溫度控制裝置,除酒精燈、溫度計(jì)外,還需要的玻璃儀器有
 

(2)反應(yīng)后在裝置C中可得NaClO2溶液.已知在溫度低于38℃時(shí)NaClO2飽和溶液中析出晶體是NaClO2?3H2O,在溫度高于38℃時(shí)析出晶體是NaClO2.根據(jù)圖所示的NaClO2的溶解度曲線,請補(bǔ)充從NaClO2溶液中制得NaClO2晶體的操作步驟:①蒸發(fā)結(jié)晶;②
 
;③洗滌;④干燥.
(3)ClO2很不穩(wěn)定,需隨用隨制,用水吸收得到ClO2溶液.為測定所得溶液中ClO2的濃度,進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
①準(zhǔn)確量取ClO2溶液V1 mL加入到錐形瓶中,加適量蒸餾水稀釋,調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0.
②加入足量的KI晶體,靜置片刻.此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
 
;
③加入淀粉指示劑,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定,至終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3溶液V2 mL.則原ClO2溶液的濃度為
 
mol/L(用含字母的代數(shù)式表示).(已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
Ⅱ.將由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42-、Cl-組合形成的三種強(qiáng)電解質(zhì)溶液,分別裝入如圖裝置中的甲、乙、丙三個(gè)燒杯中進(jìn)行電解,電極均為石墨電極.

接通電源,經(jīng)過一段時(shí)間后,測得乙中c電極質(zhì)量增加.常溫下各燒杯中溶液pH與電解時(shí)間t的關(guān)系如圖(忽略因氣體溶解帶來的影響).據(jù)此回答下列問題:
(1)寫出乙燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
 
;
(2)電極f上發(fā)生的電極反應(yīng)為
 

(3)若經(jīng)過一段時(shí)間后,測得乙燒杯中c電極質(zhì)量增加了8g,要使丙燒杯中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài),應(yīng)進(jìn)行的操作是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

元素周期表共有
 
個(gè)周期、
 
個(gè)族,其中含有
 
個(gè)主族、
 
個(gè)副族.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知實(shí)驗(yàn)室制氯氣的化學(xué)方程式為:MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O,其中:
(1)MnO2中Mn元素被
 
.(填“氧化”或“還原”)
(2)HCl中氯原子
 
(填“得到”或“失去”)電子.
(3)反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為
 

(4)標(biāo)出此反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況.MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

一種新型燃料電池,它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中,然后分別向兩極上通丙烷和氧氣,其電池反應(yīng)式為:
 
,通丙烷的電極為
 
極,其對應(yīng)的電極反應(yīng)式為
 
.參加反應(yīng)的
O2和C3H8的物質(zhì)的量比為
 

 已知11g的丙烷氣體完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)的水,放出555.4KJ的熱量,寫出其熱化學(xué)方程式
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

Ⅰ已知:①H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1 
②H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ?mol-1
③C(s)+
1
2
O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJ?mol-1 
④C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)上述反應(yīng)中屬于放熱反應(yīng)的是
 

(2)H2的燃燒熱為
 
,C的燃燒熱為
 

(3)燃燒l0gH2 生成液態(tài)水,放出的熱量為
 

(4)CO的燃燒熱為
 
,其熱化學(xué)方程式為
 

Ⅱ在一定條件下:xA+yB?zC的反應(yīng)達(dá)到平衡.
(1)已知A、B、C都是氣體,在減壓后平衡向逆反應(yīng)方向移動,則x、y、z之間的關(guān)系是
 
;
(2)已知C是氣體,且x+y=z,在增大壓強(qiáng)時(shí),如果平衡發(fā)生移動,則
 
移動.
(填“正向”、“逆向”或“無法判斷”)
(3)已知B、C是氣體,當(dāng)其他條件不變,增大A的物質(zhì)的量時(shí),平衡不移動,則A是
 
態(tài).(填“氣”、“液”或“固”)
(4)加熱后C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,則正反應(yīng)是
 
反應(yīng).(填“吸熱”或“放熱”)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強(qiáng)度均能滿足電解、電鍍要求,即為理想化.①~⑧為各裝置中的電極編號.下列說法錯(cuò)誤的是(  )
A、當(dāng)K閉合時(shí),A裝置發(fā)生吸氧腐蝕,在電路中做電源
B、當(dāng)K斷開時(shí),B裝置鋅片溶解,有氫氣產(chǎn)生
C、當(dāng)K閉合后,整個(gè)電路中電子的流動方向?yàn)棰佟啵虎摺;⑤→④;③→?/span>
D、當(dāng)K閉合后,A、B裝置中pH變大,C、D裝置中pH不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

室溫下向10mL pH=3的醋酸溶液中加入水稀釋后,下列說法正確的是(  )
A、溶液中導(dǎo)電能力增強(qiáng)
B、溶液中c(H+)/c(CH3COOH)增大
C、醋酸的電離程度增大,c(H+)亦增大
D、電離平衡左移

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

化學(xué)與生產(chǎn)生活密切相關(guān),下列說法中正確的是( 。
A、從安全的角度考慮,金屬鈉著火時(shí),應(yīng)立即用水將其撲滅
B、氫氧化鐵溶膠、乙酸與乙醇的混合液、含PM2.5的大氣均為膠體
C、纖維素在人體內(nèi)可發(fā)生水解反應(yīng),故可做人類的營養(yǎng)物質(zhì)
D、石英可用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維

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同步練習(xí)冊答案