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15.實(shí)驗(yàn)室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4•7H2O),其過程如圖1所示:

(1)畫出鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖,
(2)過程①中,F(xiàn)eS和O2、H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO43+6H2O+4S.
(3)過程③中,需要加入的物質(zhì)名稱是Fe(或鐵).過程④的實(shí)驗(yàn)操作蒸發(fā)結(jié)晶.
(4)過程⑥中,將溶液Z加熱到70℃~80℃,目的是促進(jìn)Fe3+的水解.
(5)8.34g FeSO4•7H2O樣品在隔絕空氣條件下受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖2所示.下列說法中正確的是D
A.溫度為78℃時(shí)固體物質(zhì)M的化學(xué)式為FeSO4•5H2O
B.溫度為159℃時(shí)固體物質(zhì)N的化學(xué)式為FeSO4•3H2O
C.在隔絕空氣條件下由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+SO3
D.取適量380℃時(shí)所得的樣品P,隔絕空氣加熱至650℃,得到一種固體物質(zhì)Q,同時(shí)有兩種無色氣體生成,Q的化學(xué)式為Fe2O3
(6)實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn).①用分析天平稱取樣品2.700g;②將樣品溶于足量鹽酸后,加入足量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質(zhì)量為3.495g.若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)SO4]n,則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.1%.

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14.硫酸鉛廣泛應(yīng)用于制造蓄電池、白色顏料等.利用鋅冶煉過程中的鉛浮渣生產(chǎn)硫酸鉛的流程如下:
已知鉛浮渣的主要成分是PbO、Pb,還含有少量Zn、CaO和其他不溶于硝酸的雜質(zhì).25℃時(shí),Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,Ksp(PbSO4)=1.6×10-8
回答下列問題:
(1)已知步驟Ⅰ中還原產(chǎn)物只有NO,浸出液中的金屬陽(yáng)離子主要是Pb2+.分別寫出PbO、Pb與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式PbO+2HNO3=Pb(NO32+H2O、3Pb+8HNO3=3Pb(NO32+2NO↑+4H2O.
(2)若將步驟Ⅱ中的Pb2+完全轉(zhuǎn)化成PbSO4沉淀,則溶液中的c(SO42-)至少為:1.6×10-3mol/L.
(3)母液可循環(huán)用于步驟Ⅰ,其可利用的溶質(zhì)主要是HNO3(填化學(xué)式),若母液中殘留的SO42-過多,循環(huán)利用時(shí)可能出現(xiàn)的問題是浸出時(shí)部分Pb2+生成PbSO4隨浸出渣排出,降低PbSO4的產(chǎn)率.
(4)步驟Ⅲ中需用Pb(NO32溶液多次洗滌濾渣,分離得產(chǎn)品PbSO4.目的是除去CaSO4,離子反應(yīng)方程式CaSO4+Pb2+=PbSO4+Ca2+
(5)鉛蓄電池的電解液是硫酸,充電后兩個(gè)電極上沉積的PbSO4分別轉(zhuǎn)化為PbO2和Pb,充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為PbSO4+2e-=Pb+SO42-

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13.利用下圖裝置探究溫度對(duì)氨氣還原Fe2O3的影響(固定裝置略).

完成下列填空:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)A中有大量紫紅色的煙氣,煙氣的主要成份是NH3、H2、I2、HI,在上圖裝置中,堿石灰的作用是吸收混合氣體中的HI;
(2)裝置B中,Zn會(huì)與I2發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)化學(xué)方程式Zn+I2═ZnI2
-;
(3)按上圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對(duì)裝置C加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末  (純凈物),兩組分別用各自的產(chǎn)物進(jìn)行以下探究,完成下列填空:
步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象
1取黑色粉末加入稀鹽酸溶解,無氣泡溶解,有氣泡
2取步驟1中溶液,滴加KSCN溶液變紅無明顯變化
3向步驟2溶液中滴加新制氯水紅色先變深后褪去先變紅后也褪色
?乙組得到的黑色粉末是Fe;?步驟1甲組中反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(4)若裝置C中反應(yīng)后的固體是Fe2O3和FeO組成的混合物.為確定其組成,取樣品7.84克,在加熱   條件下通入足量的氨氣,完全反應(yīng)后,停止加熱,F(xiàn)e2O3和FeO都被還原為Fe,反應(yīng)管中鐵粉冷卻后,稱得質(zhì)量為5.6克,則混合物中Fe2O3和FeO的物質(zhì)的量之比為2:1.

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12.某小組欲探究Cl2的化學(xué)性質(zhì),設(shè)計(jì)以下反應(yīng)實(shí)驗(yàn)Cl2+KOH+KI→KIOX+KCl+H2O(未配平)
Ⅰ【實(shí)驗(yàn)方案】實(shí)驗(yàn)裝置如圖

A  MnO2      B  飽和食鹽水     C  KI、KOH混合溶液    D  AgNO3溶液
E  NaOH溶液       F 濃鹽酸
(1)儀器A的名稱蒸餾燒瓶,制備時(shí)加入MnO2應(yīng)多余理論量,其原因是氯氣過量有利于反應(yīng)充分進(jìn)行,裝置A、B中氯氣有殘留
(2)當(dāng)D裝置中出現(xiàn)渾濁(或有白色沉淀) 時(shí),停止加熱.
Ⅱ【檢驗(yàn)產(chǎn)物】
①精確取C中液體20.00mL(均勻)于錐形瓶中,加入KI(過量)和足量稀硫酸
②向上述錐形瓶中滴加淀粉指示劑,溶液變藍(lán),用0.5000mol/L的Na2S2O3溶液滴定至藍(lán)色剛好褪去,耗Na2S2O3溶液25.20mL.
已知:原C中KI的濃度為0.1000mol/L;I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
(1)寫出①的離子反應(yīng)方程式(2x-1)I-+IOX-+2xH+=xI2+xH2O
(2)計(jì)算,x=3.15,其與理論值相比偏高(高或低),主要原因是C中有殘余氯氣,會(huì)氧化KI生成I2
(3)若想修正此誤差,可采取的方法是加熱煮沸所取的20.00mL液體,趕走溶在其中的氯氣
Ⅲ【探究反思】
同學(xué)甲提出反應(yīng)歷程猜想
①Cl2先和 I-反應(yīng)生成I2,I2再和Cl2反應(yīng)生成 IOX-
②Cl2先和 OH-反應(yīng)生成 ClO-,ClO-氧化I-直接生成IOX-
(1)甲同學(xué)在KI、KOH混合溶液中加入淀粉指示劑,滴入一滴新制氯水后,溶液迅速變藍(lán),他認(rèn)為此現(xiàn)象可證實(shí)猜想①
(2)甲同學(xué)想測(cè)滴入氯水后用pH試紙測(cè)溶液pH,從pH變化以進(jìn)一步證實(shí)猜想.乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)用pH計(jì)實(shí)驗(yàn).pH試紙不宜使用的原因是溶液為藍(lán)色,影響pH試紙顏色觀察
(3)不斷加入氯水,由pH計(jì)測(cè)得數(shù)據(jù)作圖如下,請(qǐng)分別寫出圖象對(duì)應(yīng)的猜想.

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11.鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用.
Ⅰ、高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型凈水劑,工業(yè)上制備高鐵酸鈉的方法之一的反應(yīng)原理為:Fe(OH)3+NaClO+NaOH→Na2FeO4+X+H2O,則X的化學(xué)式NaCl,反應(yīng)中被氧化的物質(zhì)是Fe(OH)3(寫化學(xué)式).
Ⅱ、鐵紅顏料跟某些油料混合,可以制成防銹油漆.工業(yè)制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中主要含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)的過程如下:

已知:①
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2
開始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
②FeS2是一種黃色難溶于水的固體.
(1)酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO2
(2)還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,而本身被氧化為H2SO4,寫出該反應(yīng)的離子方程式:FeS2+14 Fe3++8 H2O=15Fe2++2 SO42-+16 H+
(3)為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度,氧化過程中加NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2~3.8;如果加NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH=a,則濾液B中的c(Fe3+)=4×10(4-3a)(25℃時(shí),Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38
(4)濾液B中可以回收的物質(zhì)有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

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10.Ⅰ.為證明Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性,甲同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn):將Cu片放入0.5mol/L Fe(NO33溶液中,觀察到Cu片逐漸溶解,溶液由黃色變?yōu)樗{(lán)綠色,由此甲同學(xué)得到Fe3+具有較強(qiáng)氧化性的結(jié)論.
乙同學(xué)提出了不同的看法:“Fe(NO33溶液具有酸性,在此酸性條件下NO3-也能氧化Cu”,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.已知:
水解反應(yīng)平衡常數(shù)(K)
Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+7.9×10-4
Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+3.2×10-10
Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+3.2×10-7
請(qǐng)回答:(1)請(qǐng)利用所提供的試劑,幫助乙同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì).
試劑:0.5mol/L Fe(NO33溶液、Cu片、精密pH試紙(0.5~5.0)、5mol/L硝酸鈉溶液、0.5mol/L硝酸鈉溶液、0.1mol/L稀鹽酸、蒸餾水.
方案測(cè)定硝酸鐵溶液的pH,再用硝酸鈉溶液和稀鹽酸配制成與硝酸鐵溶液PH相同、硝酸根離子濃度相同的溶液,將銅片加入到該溶液中,觀察二者是否反應(yīng).
(2)丙同學(xué)分別實(shí)施了甲、乙兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案,并在實(shí)驗(yàn)過程中用pH計(jì)監(jiān)測(cè)溶液pH的變化,實(shí)驗(yàn)記錄如下.
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案溶液逐漸變成藍(lán)綠色,pH略有上升
乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案無明顯現(xiàn)象,pH沒有明顯變化.
①據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
②導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中溶液pH略有上升的可能原因是Fe3+變?yōu)镃u2+和Fe2+,水解能力下降.
③解釋乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在此酸性條件下NO3-不能氧化Cu.
(3)請(qǐng)你設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)便可行的實(shí)驗(yàn)方案,幫助甲同學(xué)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶€~片放入0.5mol/L氯化鐵溶液中.
Ⅱ.聚合氯化鐵鋁(簡(jiǎn)稱PAFC),其化學(xué)通式為[FexAly(OH)aClb•zH2O]m.某同學(xué)為測(cè)定其組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):①準(zhǔn)確稱取4.505 0g樣品,溶于水,加入足量的稀氨水,過濾,將濾渣灼燒至質(zhì)量不再變化,得到2.330 0g固體.②另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品溶于水,在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸,將Fe3+完全還原為Fe2+.用0.100 0mol•L-1標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液滴定Fe2+,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為20.00mL.③另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品,用硝酸溶解后,加入足量AgNO3溶液,得到4.305 0g白色沉淀.(相對(duì)原子質(zhì)量或式量:Fe-56  Al-27  Cl-35.5  O-16  H-1  Fe2O3-160  Al2O3-102  AgCl-143.5  H2O-18)
(4)若滴定管在使用前未用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗,測(cè)得的Al3+含量將偏低(填“偏高”“偏低”或“不變”).
(5)通過計(jì)算確定PAFC的化學(xué)式[FeAl3(OH)9Cl3•3H2O]m或FeAl3(OH)9Cl3•3H2O(寫出計(jì)算過程;不要求寫出反應(yīng)方程式;m為聚合度,不必求出).

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9.NiSO4•6H2O是一種綠色易溶于水的晶體,可由電鍍廢渣(除鎳外,還含有銅、鋅、鐵等元素)為原料獲得.操作步驟如下:

(1)向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS是為了生成難溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2+、Zn2+等雜質(zhì),則除去Cu2+的離子方程式為:FeS+Cu2+=CuS+Fe2+
(2)對(duì)濾液Ⅱ的操作,請(qǐng)回答:
①往濾液Ⅱ中加入H2O2的離子方程式:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2 H2O
②調(diào)濾液ⅡpH的目的是除去Fe3+,其原理是Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,檢驗(yàn)Fe3+是否除盡的操作和現(xiàn)象是:用試管取少量濾液Ⅲ,滴加幾滴KSCN溶液,若無顏色變化,則Fe3+已除凈
(3)濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO4,加Na2CO3過濾后得到NiCO3固體,再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO4,這兩步操作的目的是增大NiSO4的濃度,利于蒸發(fā)結(jié)晶(或富集NiSO4
(4)得到的NiSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等一系列操作可得到NiSO4•6H2O晶體,請(qǐng)回答:
①為了提高產(chǎn)率,過濾后得到的母液要循環(huán)使用,則應(yīng)該回流到流程中的d位置(填a、b、c、d)
②如果得到產(chǎn)品的純度不夠,則應(yīng)該進(jìn)行重結(jié)晶操作(填操作名稱)
③理論上從100Kg 廢渣(Ni元素含量為59%)中可回收NiSO4•6H2O的質(zhì)量為227 Kg.(Ni的相對(duì)原子質(zhì)量為59,NiSO4•6H2O相對(duì)分子質(zhì)量為227)

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8.氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑,是一種白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸;在空氣中迅速被氧化成綠色;見光則分解,變成褐色;下圖是工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生產(chǎn)CuCl的流程如下:
根據(jù)以上信息回答下列問題:
(1)該生產(chǎn)過程還可以與氯堿工業(yè)、硫酸工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法名稱是接觸法,現(xiàn)代氯堿工業(yè)的裝置名稱是離子交換膜電解槽.
(2)寫出生產(chǎn)過程中XFeYHCl (填化學(xué)式)
(3)寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4
(4)生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量,采用抽濾或者減壓過濾法快速過濾,析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是減少產(chǎn)品CuCl的損失;生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過大的原因是防止CuCl的水解.
(5)在CuCl的生成過程中理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體,其理由是Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反應(yīng)中消耗CuSO4和SO2也為1﹕1,所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體.
(6)在CuCl的生成過程中除環(huán)境問題、安全問題外,還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題是生產(chǎn)中應(yīng)防止CuCl的氧化和見光分解.

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7.CoCl2•6H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑.以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質(zhì))制取CoCl2•6H2O的一種新工藝流程如圖:

已知:
①鈷與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2•6H2O熔點(diǎn)86℃,易溶于水、乙醚等;常溫下穩(wěn)定無毒,加熱至110~120℃時(shí),失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷.
③部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
開始沉淀2.37.57.63.4
完全沉淀4.19.79.25.2
請(qǐng)回答下列問題:
(1)在上述新工藝中,用“鹽酸”代替原工藝中“鹽酸與硝酸的混酸”直接溶解含鈷廢料,其主要優(yōu)點(diǎn)為減少有毒氣體的排放,防止大氣污染;防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽(寫兩點(diǎn)).
(2)加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a,a的范圍是5.2~7.6;pH調(diào)至a后過濾,再用試劑X將濾液的pH調(diào)節(jié)至2-3,則所用的試劑X為鹽酸.
(3)操作Ⅰ包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作,它們是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾.
(4)制得的CoCl2•6H2O需減壓烘干的原因是降低烘干溫度,防止產(chǎn)品分解.
(5)為測(cè)定產(chǎn)品中CoCl2•6H2O含量,某同學(xué)將一定量的樣品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶液,過濾,并將沉淀烘干后稱量其質(zhì)量.通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中CoCl2•6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,其原因可能是樣品中含有NaCl雜質(zhì),CoCl2•6H2O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水(寫出兩個(gè)原因).
(6)在實(shí)驗(yàn)室中,為了從上述產(chǎn)品中獲得純凈的CoCl2•6H2O,常將制得的產(chǎn)品溶解于乙醚中,然后過濾、蒸餾(填實(shí)驗(yàn)操作)獲得純凈的CoCl2•6H2O.

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6.粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等,某實(shí)驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行處理的流程如圖所示:

回答下列問題:
(1)第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH4Fe(SO42、NH4Al(SO42等,寫出生成NH4Fe(SO42的化學(xué)方程式Fe2O3+4NH4HSO4$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2 NH4Fe(SO42+2NH3↑+3H2O.在物質(zhì)分類體系中,NH4Fe(SO42、NH4Al(SO42不屬于d(填字母).
a.硫酸鹽         b.復(fù)鹽        c.強(qiáng)電解質(zhì)        d.共價(jià)化合物
(2)濾渣B的主要成分為SiO2,其與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
(3)已知KSP[Fe(OH)3]=4×10-38,KSP[Al(OH)3]=1×10-33.為實(shí)現(xiàn)步驟③的實(shí)驗(yàn)?zāi)康,?yīng)使溶液中c(Fe3+)、c(Al3+)均小于或等于1×10-9 mol•L-1可認(rèn)為完全沉淀,則溶液A至少應(yīng)調(diào)節(jié)到pH=6;用NH4HCO3調(diào)節(jié)pH的實(shí)驗(yàn)原理為H++HCO3-=H2O+CO2↑(用離子方程式表示).
(4)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行第④步操作時(shí),所需的儀器是酒精燈、石棉網(wǎng)、三腳架、玻璃棒、蒸發(fā)皿,得到的晶體主要成份是(NH42SO4(填化學(xué)式).第⑤步所加試劑D是NaOH溶液;第⑥步生成Al(OH)3的離子方程式為[Al(OH)4]-+CO2+H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

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