16.工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]的工藝流程如下:

已知:部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
開始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列問題:
(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氫氧化物沉淀),該工藝中“攪拌”的作用是使反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)充分進(jìn)行.
(2)生產(chǎn)中堿式硫酸鐵溶液蒸發(fā)時(shí)需要在減壓條件下的原因是防止蒸發(fā)時(shí)溫度過高,堿式硫酸鐵進(jìn)一步水解生成Fe(OH)3
(3)反應(yīng)Ⅱ中的離子方程式為Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O或Fe2++H2O+NO2-=Fe(OH)2++NO↑+H+,在實(shí)際生產(chǎn)中,反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)通入O2循環(huán)使用產(chǎn)物以減少NaNO2的用量,O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO).(用化學(xué)方程式表示)
(4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵.根據(jù)我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品中不得含有Fe2+及NO3-.為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+,應(yīng)使用的試劑為D.(填寫字母)
A.溴水    B.KSCN溶液    C.NaOH溶液    D.酸性KMnO4溶液.

分析 廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等,將過量廢鐵屑加入稀硫酸中,發(fā)生反應(yīng) Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反應(yīng)I中加入NaHCO3并攪拌,調(diào)節(jié)溶液的pH,發(fā)生反應(yīng)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以濾渣中成分是Al(OH)3,過濾得到硫酸亞鐵,向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性條件下,NaNO2和FeSO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO,將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵,以此解答該題.

解答 解:廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等,將過量廢鐵屑加入稀硫酸中,發(fā)生反應(yīng) Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反應(yīng)I中加入NaHCO3并攪拌,調(diào)節(jié)溶液的pH,發(fā)生反應(yīng)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以濾渣中成分是Al(OH)3,過濾得到硫酸亞鐵,向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性條件下,NaNO2和FeSO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO,將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵,
(1)備硫酸亞鐵,應(yīng)與硫酸鋁分離,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al(OH)3,要避免生成應(yīng)Fe(OH)2沉淀,根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之間將鋁離子轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,而亞鐵離子不能生成沉淀,所以控制pH在4.4~7.5之間,攪拌的目的為使反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)充分進(jìn)行,
故答案為:調(diào)節(jié)PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氫氧化物沉淀);使反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)充分進(jìn)行;
(2)減小壓強(qiáng),可降低沸點(diǎn),可防止蒸發(fā)時(shí)溫度過高,堿式硫酸鐵進(jìn)一步水解生成Fe(OH)3
故答案為:防止蒸發(fā)時(shí)溫度過高,堿式硫酸鐵進(jìn)一步水解生成Fe(OH)3
(3)酸性條件下,亞硝酸鈉具有氧化性,能將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原生成NO,所以反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,氧氣和與NO反應(yīng),進(jìn)一步與水反應(yīng)生成硝酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2   3NO2+H2O=2HNO3+NO),
故答案為:Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O 或Fe2++H2O+NO2-=Fe(OH)2++NO↑+H+;2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2   3NO2+H2O=2HNO3+NO);
(4)亞鐵離子具有還原性,能被強(qiáng)氧化劑氧化生成鐵離子,反應(yīng)過程中顏色變化明顯的效果最佳,
A.溴水為橙紅色,溴將亞鐵離子氧化為鐵離子,溶液呈黃色,顏色變化不明顯,故A不選;            
B.KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng),沒有顏色變化,故B不選;      
C.NaOH溶液和亞鐵離子反應(yīng)生成白色沉淀,鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀,掩蓋氫氧化亞鐵顏色,故C不選;      
D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色,現(xiàn)象明顯,故D選;
故答案為:D.

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離和提純,側(cè)重考查學(xué)生獲取信息及利用信息能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力,注意題給信息的靈活運(yùn)用,知道常見離子的檢驗(yàn)方法及現(xiàn)象,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.化學(xué)反應(yīng)終點(diǎn)的判斷是化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié).下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)終點(diǎn)的判斷不正確的是( 。
A.向BaCl2溶液中加入足量Na2CO3溶液后,靜置,向上層清澈中繼續(xù)滴加Na2CO3溶液,若無(wú)沉淀,說明Ba2+已經(jīng)完全沉淀
B.淀粉在稀硫酸的作用下水解后,加NaOH溶液使溶液呈堿性,加入新制Cu(OH)2,加熱,若有磚紅色沉淀生成,說明淀粉已經(jīng)完全水解
C.將NaSO4•10H2O晶體置于坩堝內(nèi)加熱,稱量,并重復(fù)上述操作,若相鄰兩次稱量的結(jié)果相同,說明硫酸鈉已全部失去結(jié)晶水
D.用酸式滴定管向滴有酚酞的NaOH溶液中滴加HCl溶液,若滴入最后一滴HCl溶液后紅色剛好褪去,且30s內(nèi)顏色不復(fù)原,說明NaOH已完全中和

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5.草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水.草酸晶體(H2C2O4•2H2O)無(wú)色,熔點(diǎn)為101℃,易溶于水,受熱脫水、升華,170℃以上分解,分解方程式為:H2C2O4$\stackrel{加熱}{→}$H2O+CO2↑+CO↑.請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)(可選用下列裝置,要求操作簡(jiǎn)單,現(xiàn)象明顯,保證安全).

(1)通過實(shí)驗(yàn)證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO2,選用的裝置有AGDC,證明有CO2生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D有氣泡冒出,澄清石灰水變渾濁.如果選用裝置G其主要作用是冷凝分解產(chǎn)物中的草酸,防止干擾CO2的檢驗(yàn)(不選G不用作答).
(2)①證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO,要求看到至少兩個(gè)明顯現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)中選用的裝置的合理連接順序?yàn)锳、F、D、B、H、D、C(裝置可重復(fù)使用).裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是CuO.②能證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO的現(xiàn)象H中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的D中澄清石灰水變渾濁.
(3)已知:碳酸電離常數(shù)為:K1=4.4×l0-7,K2=4.7×l0-11.寫出Na2CO3溶液中滴加少量草酸溶液的離子方程式2CO32-+H2C2O4=C2O42-+2HCO3-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.現(xiàn)有五種物質(zhì)A、B、C、D、E,其中有一種是堿,四種是鹽,溶于水后電離可以產(chǎn)生下表中的離子:
陽(yáng)離子Na+     H+     Ba2+
陰離子OH-    CO32-    SO42-
為鑒別它們,分別完成以下實(shí)驗(yàn),其結(jié)果如下:
①A溶液與B溶液反應(yīng)生成無(wú)色氣體X,氣體X可以和C溶液反應(yīng)生成沉淀E,沉淀E可與B溶液反應(yīng),但反應(yīng)很快停止;
②B溶液與 C溶液反應(yīng)生成白色沉淀D,沉淀D不溶于稀硝酸.
請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,填空:
(1)寫出下列物質(zhì)的名稱:X二氧化碳.
(2)鑒別B在溶液中產(chǎn)生的陰離子的實(shí)驗(yàn)操作方法是取少量生B的溶液于試管,先加入鹽酸,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,則溶液中含有SO42-
(3)完成以下水溶液中的反應(yīng)的離子方程式:
A溶液與B溶液反應(yīng):CO32-+2H+=CO2↑+H2O
B與C反應(yīng)至溶液呈中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-=2H2O+BaSO4
(4)D 與E的混合物ag,加入足量鹽酸,反應(yīng)完畢生成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的氣體 bL,則D在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{(22.4a-197b)}{22.4a}$×100%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生產(chǎn)、生活中具有重要作用.
(1)利用NH3的還原性可消除氮氧化物的污染,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:
H2O(l)═H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(l)△H4
則△H4=-2317kJ•mol-1
(2)使用NaBH4為誘導(dǎo)劑,可使Co2+與肼在堿性條件下發(fā)生反應(yīng),制得高純度納米鈷,該過程不產(chǎn)生有毒氣體.
①寫出該反應(yīng)的離子方程式:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O;
②在納米鈷的催化作用下,肼可分解生成兩種氣體,其中一種能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán).若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí),混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如下圖1所示,則N2H4發(fā)生分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3N2H4N2+4NH3;為抑制肼的分解,可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度(任寫一種).

(3)在微電子工業(yè)中NF3常用作半導(dǎo)體、液晶和薄膜太陽(yáng)能電池等生產(chǎn)過程的蝕刻劑,在對(duì)硅、氮化硅等材料進(jìn)行蝕刻時(shí)具有非常優(yōu)異的蝕刻速率和選擇性,在被蝕刻物表明不留任何殘留物,對(duì)表面物污染.工業(yè)上通過電解含NH4F等的無(wú)水熔融物生產(chǎn)NF3,其電解原理如上圖2所示.
①a電極為電解池的陽(yáng)(填“陰”或“陽(yáng)”)極,寫出該電極的電極反應(yīng)式:NH4++3F--6e-=NF3+4H+;
②以NF3對(duì)氮化硅(Si3N4)材料的蝕刻為例,用反應(yīng)方程式來解釋為什么在被蝕刻物表面不留任何殘留物4NF3+Si3N4=4N2↑+3SiF4↑.
③氣體NF3不可燃但可助燃,故氣體NF3應(yīng)遠(yuǎn)離火種且與還原劑、易燃或可燃物等分開存放,結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),試從結(jié)構(gòu)角度加以分析NF3分子中N為+3價(jià),有較強(qiáng)氧化性.
④能與水發(fā)生反應(yīng),生成兩種酸及一種氣態(tài)氧化物,試寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.X、Y、Z、W為四種短周期主族元素,其中X、Z同族,Y、Z同周期,W與X、Y既不同族也不同周期;X原子最外層電子數(shù)是核外電子層數(shù)的3倍;Y的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為6.下列說法正確的是( 。
A.Y、Z兩元素形成的簡(jiǎn)單陰離子的還原性Z>Y
B.原子半徑大小的順序?yàn)閆>X>Y>W(wǎng)
C.X與W形成的化合物W2X2中含有離子鍵和共價(jià)鍵
D.Y、Z兩種元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸性Z>Y

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.N、P、As、Ga、Cr等元素化合物種類繁多,具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值.請(qǐng)回答下列問題:
(1)N元素與Al、Si等元素在一定條件下生成AlN和Si3N4,實(shí)驗(yàn)測(cè)得二者在真空條件下的穩(wěn)定存在的最高溫度2200℃和1900℃,硬度類似金剛石,常用作耐高溫和耐磨材料.請(qǐng)推測(cè)它們屬于原子晶體類型.
(2)PCl3和PCl5是磷元素形成的兩種重要化合物,請(qǐng)根據(jù)價(jià)電子互斥理論推測(cè)PCl3的空間構(gòu)型三角錐形.
(3)As的核外電子排布式中不同類型(s、p、d、f等)的電子比是s電子:p電子:d電子=8:15:10.
(4)Cr元素價(jià)電子排布式為3d54s1
(5)砷化鎵以第三代半導(dǎo)體著稱,性能比硅更優(yōu)良,廣泛用于雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端技術(shù)中已知砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則砷化鎵晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶胞不同(填“相同”或“不同”).
(6)根據(jù)As和Ga在元素周期表中的位置判斷,第一電離能As>Ga(填“<”“>”或“=”).
(7)(CH33Ga中鎵原子的雜化類型為sp2雜化.

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5.如圖是部分短周期元素原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系圖.下列說法正確的是(  )
A.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性:Z<M
B.Y、R兩種元素氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn):Y<R
C.X、N兩種元素組成的化合物不與任何酸反應(yīng)
D.簡(jiǎn)單離子的半徑:Z<X<R

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.下列有機(jī)物合成流程圖中,A(C9H12O)是芳香族化合物且分子側(cè)鏈上有處于兩種不同環(huán)境下的氫原子.B是烴,D為,G可用作工業(yè)增塑劑.回答下列問題:

(1)E中官能團(tuán)的名稱為醛基、羥基.A→B的反應(yīng)類型是消去反應(yīng).
(2)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,已知A的一種同分異構(gòu)體也能轉(zhuǎn)化為B,則該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(3)寫出下列有關(guān)化學(xué)方程式:
B→C+Br2
D→E
(4)E有多種同分異構(gòu)體,符合下列條件的屬于芳香族的同分異構(gòu)體共有7種.
①既能與稀硫酸又能與NaOH溶液反應(yīng);②能發(fā)生銀鏡反應(yīng);③分子中只有一個(gè)甲基.
寫出其中具有5個(gè)核磁共振氫譜峰的一種異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

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