13.高鐵酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑,在能源、環(huán)保等方面均有廣泛的用途.濕法、干法制備高鐵酸鉀的原理如表所示:
濕法強(qiáng)堿介質(zhì)中,F(xiàn)e(NO33與NaClO反應(yīng)得到紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鉀(K2FeO4)和KNO2等產(chǎn)物
(1)某工廠用濕法制備高鐵酸鉀的流程如圖所示:

①反應(yīng)I的化學(xué)方程式為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O.
②反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為3ClO-+10 OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
③已知25℃時Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol•L-1.則需調(diào)整pH=3時,開始生成Fe(OH)3沉淀(不考慮溶液體積的變化).
(2)由流程圖可見,濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉溶液中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀.
①已知高鐵酸鈉和水反應(yīng),有Fe(OH)3和O2生成,則高鐵酸鈉的氧化性比O2強(qiáng)(填“強(qiáng)”或“弱”).
②由以上信息可知:高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉小(填“大”或“小”).
(3)高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑,其處理水的原理為高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,在水中被還原生成Fe(OH)3膠體、有吸附性起凈水作用.
(4)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:1.

分析 反應(yīng)Ⅰ為:2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,由濕法制備信息,可知反應(yīng)Ⅱ:3ClO-+10 OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O,調(diào)節(jié)溶液pH,使溶液Fe3+、FeO42-轉(zhuǎn)化為沉淀,加入KOH溶液溶解,過濾除去氫氧化鐵,再加入飽和KOH溶液可以增大K+濃度,促進(jìn)K2FeO4晶體析出.
(1)①反應(yīng)I是氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水;
②由濕法制備信息,可知堿性條件下,ClO-與Fe3+反應(yīng)得到FeO42-,ClO-被還原為Cl-,配平書寫離子方程式;
③根據(jù)氫氧化鐵的溶度積計算c(OH-),再根據(jù)水的離子積計算c(H+),進(jìn)而計算溶液pH值;
(2)①氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物氧化性;
②濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀,說明高鐵酸鉀溶解度。
(3)高鐵酸鉀具有很強(qiáng)的氧化性,能殺菌消毒,還原生成的鐵離子在水中生成的Fe(OH)3膠體具有吸附性;
(4)所含元素化合價降低的反應(yīng)物為氧化劑,所含元素化合價升高的反應(yīng)物為還原劑,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算二者物質(zhì)的量之比.

解答 解:反應(yīng)Ⅰ為:2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,由濕法制備信息,可知反應(yīng)Ⅱ:3ClO-+10 OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O,調(diào)節(jié)溶液pH,使溶液Fe3+、FeO42-轉(zhuǎn)化為沉淀,加入KOH溶液溶解,過濾除去氫氧化鐵,再加入飽和KOH溶液可以增大K+濃度,促進(jìn)K2FeO4晶體析出.
(1)①反應(yīng)I是氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水,反應(yīng)方程式為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,故答案為:2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O;
②由濕法制備信息,可知堿性條件下,ClO-與Fe3+反應(yīng)得到FeO42-,ClO-被還原為Cl-,離子方程式為3ClO-+10 OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O,
故答案為:3ClO-+10 OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
③25℃時Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-),c3(OH-)=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-5}}$=10-33,則c(OH-)=10-11mol/L,c(H+)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$mol/L=10-3mol/L,則鐵離子沉淀的溶液pH=-lg10-3=3,
故答案為:3;
(2)①高鐵酸鈉和水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2生成,高鐵酸鈉為氧化劑、O2 為氧化產(chǎn)物,則高鐵酸鈉的氧化性比O2 強(qiáng),故答案為:強(qiáng);
②濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀,利用溶解度不同,說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的小,
故答案為:小;
(3)高鐵酸鉀具有很強(qiáng)的氧化性,能殺菌消毒,在水中被還原生成Fe(OH)3膠體,有吸附性,可以吸附水中的吸附物質(zhì),
故答案為:高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,在水中被還原生成Fe(OH)3膠體、有吸附性起凈水作用;
(4)干法制備K2FeO4的反應(yīng)的方程式為:Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O,
反應(yīng)N元素化合價由+5價降低為+3價,KNO3是氧化劑,鐵的化合價由+3價升高為+6價,F(xiàn)e2O3是還原劑,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒:n(KNO3)×(5-3)=2×n(Fe2O3)×(6-3),故n(KNO3):n(Fe2O3)=3:1,
故答案為:3﹕1.

點評 本題考查實驗制備方案,涉及方程式書寫、溶度積有關(guān)計算、平衡移動原理、水的凈化、氧化還原反應(yīng)計算等,明確工藝流程原理是解題關(guān)鍵,注意對題目給予的信息的運用,較好的考查學(xué)生綜合能力,難度中等.

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:選擇題

14.正硼酸(H3BO3)是一種層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體,層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如下圖),下列有關(guān)說法正確的是( 。
A.正硼酸晶體屬于原子晶體
B.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)
C.分子中硼原子最外層滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
D.1 mol H3BO3晶體中有3 mol氫鍵

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.某;瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對濃硫酸與金屬鋅的反應(yīng)進(jìn)行探究.首先按圖組裝好實驗裝置,然后取一定量的濃硫酸與足量Zn充分反應(yīng),微熱試管A,實驗過程中先觀察到C、D中均有氣泡產(chǎn)生,D中開始出現(xiàn)渾濁,后渾濁消失,隨后氣泡量逐漸減少,品紅溶液褪色,反應(yīng)較長時間后,C、D中的氣泡量又會明顯增加.

試回答:
(1)從甲、乙中選擇合適的裝置填入B、C中,并進(jìn)行正確連接,a接3(或4)、4(或3)接b,c接1、2接d;
(2)D、E試管中CCl4溶液的作用是防止溶液倒吸,該實驗中起到同樣作用的裝置是乙;
(3)能證明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性的實驗現(xiàn)象為C中品紅溶液褪色;
(4)反應(yīng)較長時間后氣泡量又會明顯增加的原因是濃H2SO4變成稀H2SO4,稀硫酸與Zn反應(yīng)放出H2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.高效凈水劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)的組成可表示為[AlFe(OH)nCl6-n]m,該物質(zhì)廣泛應(yīng)用于日常生活用水和工業(yè)廢水的處理,PAFC中鐵元素的化合價為+3.
某工廠欲以工業(yè)廢料(金屬鋁、鐵及其氧化物)為原料制取PAFC,設(shè)計如下流程:

①所得酸性溶液中,不能確定是否一定存在的陽離子是C
A、Al3+             B、Fe2+             C、Fe3+            D、H+
若向該酸性的溶液中加入過量的NaOH溶液,寫出Al3+轉(zhuǎn)化的離子方程式Al3++4OH-═[Al(OH)4]-;
②試劑X最好是下列中的C;反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-
A、Fe              B、HNO3        C、氯水                D、Al
③水解形成的聚合物分散在水中的粒子直徑在1nm~100nm之間,請用簡單的方法驗證該分散系的簡單方法是用一束光通過混合物,產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

8.榴石礦石可以看作CaO、Fe2O3、A12O3、SiO2組成,由榴石礦石制取氯化鈣和氧化鋁的實驗步驟如圖1:

(1)榴石礦加鹽酸溶解后,溶液里除了Ca2+外,還含有的金屬離子是Fe3+、Al3+
(2)對溶液進(jìn)行操作時,控制溶液pH=9~10(有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見下表)NaOH不能過量,若NaOH過量可能會導(dǎo)致Al(OH)3溶解,Ca(OH)2沉淀.
氫氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Ca(OH)2
開始沉淀pH1.53.312.0
(3)①某同學(xué)在實驗室中用圖2甲裝置制取CO2氣體并通入溶液圖2乙中,結(jié)果沒有沉淀產(chǎn)生,可能的原因是鹽酸揮發(fā),制取的二氧化碳中含有鹽酸;為了能產(chǎn)生沉淀該同學(xué)對圖甲裝置進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)的方法為在甲與乙之間加一盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶.
②若將二氧化碳?xì)怏w通人澄清石灰水中,石灰  水變渾濁,混合體系中除存在電離平衡、水解平衡外,還存在溶解平衡,用方程式表示CaCO3(s)?Ca2+(aq)+CO32-(aq).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

18.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是Al2O3,還有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶煉鋁的原料氧化鋁.工藝流程如圖:
(1)原料A為鹽酸,步驟①反應(yīng)的離子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,F(xiàn)e2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(2)濾液1中要加入稍過量原料B,原料B的化學(xué)式是NaOH,步驟②反應(yīng)的離子方程式是:H++OH-=H2O、Fe3++3OH-=Fe(OH)3、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O.
(3)步驟③的化學(xué)方程式是:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

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科目: 來源: 題型:解答題

5.氧化鋅為白色粉末,可用于濕疹、癬等皮膚病的治療.純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等雜質(zhì))的流程如下:
工業(yè)ZnO$→_{①}^{稀硫酸}$浸出液$→_{適量高錳酸鉀溶液②}^{PH約為5}$$\stackrel{過濾}{→}$濾液$→_{③}^{Zn}$$\stackrel{過濾}{→}$濾液$→_{④}^{碳酸鈉}$ $\stackrel{過濾}{→}$濾餅$→_{⑤}^{煅燒}$ZnO
提示:在本實驗條件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化:高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2
回答下列問題:
(1)反應(yīng)②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+3Fe2++7H2O=MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+、3Mn2++2MnO4-+2H2 5MnO2↓+4H+
(2)反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3•xZn(OH)2.取干操后的濾餅11.2g,煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g.則x等于1
(3)K2FeO4-Zn可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-,該電池總反應(yīng)的離子方程式為2FeO42-+8H2O+3Zn=2 Fe(OH)3+3Zn(OH)3+4OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.甲、乙、丙為常見單質(zhì),X、A、B、C、D、E、F、G均為常見的化合物,其中A為淡黃色固體,其摩爾質(zhì)量和X相同,A、F、C、G的焰色反應(yīng)都為黃色.在一定條件下,各物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示.
請回答下列問題:
(1)用化學(xué)式表示:丙為O2,E為SO3
(2)反應(yīng)③的化學(xué)方程式為S+O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO2
(3)甲與H2O反應(yīng)的離子方程式為2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑.
(4)反應(yīng)⑨的離子方程式為HCO3-+OH-=CO32-+H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.蓓薩羅丁是一種治療頑固性皮膚T-細(xì)胞淋巴瘤的藥物,有研究者設(shè)計其合成路線如下(部分反應(yīng)試劑和條件已略):

已知:Ⅰ.
Ⅱ.
試回答下列問題:
(1)D的分子式為C9H7O3Cl;
(2)F分子中含氧官能團(tuán)的名稱為羰基、酯基.
(3)原料A的結(jié)構(gòu)簡式為;原料B發(fā)生反應(yīng)④所需的條件為濃硫酸、加熱.
(4)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為氧化反應(yīng).
(5)反應(yīng)②、⑤的化學(xué)方程式分別為②;⑤
(6)對苯二甲酸有多種同分異構(gòu)體,寫出符合下列條件的其中任意一種的結(jié)構(gòu)簡式
①苯環(huán)上有三個取代基;②能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng);③能發(fā)生銀鏡反應(yīng).

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同步練習(xí)冊答案