四川高考化学三年(2020-2022)模拟题分类汇编-21铁及其化合物(2)
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一、单选题
1.(2022·四川攀枝花·统考模拟预测)由含硒废料(主要 含S、Se 、Fe2O3、CuO 、ZnO 、SiO2等)制取硒的流程如图:
下列有关说法正确的是
A.“分离”时得到含硫煤油的方法是蒸馏
B.“酸溶”时能除去废料中的全部氧化物杂质
C.“酸化”的离子反应为:+2H+=Se↓+SO2↑+H2O
D.若向“酸溶”所得的滤液中加入少量铜,铜不会溶解
2.(2022·四川宜宾·统考三模)化学与健康息息相关。下列叙述正确的是
A.食品加工时不能添加任何防腐剂
B.可溶性铜盐有毒,故人体内不存在铜元素
C.可用铝制餐具长期存放菜、汤等食品
D.含FeSO4的补铁剂与维生素C配合使用补铁效果更好
3.(2021·四川雅安·统考三模)下列化学实验操作、现象和结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
将苯与液溴反应产生的气体通入AgNO3溶液中
AgNO3溶液中出现淡黄色沉淀
证明苯与液溴发生了取代反应
B
向Al与Fe2O3反应后的固体产物中先加稀硫酸溶解,再加入几滴KSCN溶液
溶液不变红
无法证明反应后固体产物中是否含有Fe2O3
C
向H2O2溶液中加入几滴FeCl3溶液
溶液中产生气泡
发生的离子反应为:2Fe3++H2O2=O2↑+2Fe2++2H+
D|
向淀粉溶液中加入适量20%H2SO4溶液,加热,冷却后加NaOH溶液至碱性,再滴加少量碘水
溶液未变蓝
淀粉已完全水解
A.A B.B C.C D.D
4.(2021·四川凉山·统考二模)根据下列实验操作和现象所得结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向待测液中依次滴入氯水和KSCN溶液
溶液变为红色
待测溶液中含有Fe2+
B
向浓度均为0.1mo/L的NaHCO3溶液和NaHSO3溶液中滴加几滴酚酞试剂
前者溶液变红,后者不变色
NaHCO3水解,而NaHSO3不水解
C
向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液
一只试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象
Ksp(AgI)
甲烷与氯气在光照下反应
产生混合气体能使湿润的石蕊试纸变红
生成的氯甲烷具有酸性
A.A B.B C.C D.D
5.(2021·四川广元·统考三模)中华传统文化与化学紧密相关,下列有关说法正确的是
A.“自古书契多编以竹简,其用缣帛(丝织品)者谓之为纸”,纸的主要成分为蛋白质
B.李白有诗云“日照香炉生紫烟”,这是描写碘的升华
C.“司南之杓(勺),投之于地,其柢(勺柄)指南”中的“杓”含磁性物质Fe2O3
D.柴窑烧制出的“明如镜,薄如纸,声如馨”的瓷器,其主要原料为二氧化硅
6.(2021·四川绵阳·统考三模)下列实验不能达到目的的是
目的
实验
A
制备Al(OH)3
向AlCl3溶液中加入足量氨水
B
除去CO2中的HCl
将混合气体通入饱和碳酸氢钠溶液中
C
证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
向Cl-、I-浓度相等的混合溶液中滴加AgNO3
D
检验Fe(NO3)2溶液是否变质
先加盐酸酸化,再滴加KSCN溶液
A.A B.B C.C D.D
7.(2021·四川成都·统考三模)将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示),探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面,犹如白色泡沫,由快变慢直至停止,酸液中出现白色不溶物,静置后分层。下列说法错误的是
A.产生的气体可能是SO2和少量的H2
B.取上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液,有白色固体X析出,推测固体X可能是FeSO4
C.反应过程中FeSO4的生成也可能使反应由快变慢
D.取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中,可检验反应时是否有Fe3+生成
8.(2021·四川攀枝花·统考二模)根据下列实验操作、现象得出的结论中,正确的是
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液
溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2+
B
在少量酸性KMnO4溶液中,加入足量的H2O2溶液
溶液紫红色逐渐褪去且产生大量气泡
氧化性:KMnO4>H2O2
C
镀锌铁出现刮痕后浸泡在饱和食盐水中,一段时间后滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液
无明显现象
该过程未发生氧化还原反应
D
将少量铁粉、5mL苯和1mL液溴混合,产生的气体通入AgNO3溶液中
混合时液体剧烈沸腾,AgNO3溶液中产生淡黄色沉淀
苯和液溴发生反应生了HBr
A.A B.B C.C D.D
9.(2021·四川攀枝花·统考一模)下列有关物质用途的说法中,不正确的是
A.氢氟酸可用于刻蚀玻璃
B.铜罐可用于贮运浓硝酸
C.Na2O2可用作呼吸面具供氧剂
D.FeCl3可用作铜质印刷线路板刻蚀剂
10.(2021·四川泸州·统考一模)下列化学实验操作与对应现象均正确,且能得出对应结论的是
实验操作
现象
结论
A
取样品于试管中,加足量溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变色
样品中无
B
向溶液中加适量铜粉,振荡,滴加溶液
产生蓝色沉淀
还原性:
C
在溶液中滴入几滴溶液,再滴入溶液
先生成白色沉淀,后变成黄色
溶度积:小于
D
将活性炭放入盛有的锥形瓶中
气体颜色变浅
活性炭有还原性
A.A B.B C.C D.D
11.(2020·四川资阳·统考一模)下列实验操作的现象和结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
将某钾盐溶于硝酸溶液,再滴加1~2滴品红
品红不褪色
该钾盐不含或
B
向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液
均有固体析出
蛋白质均发生变性
C
将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶
集气瓶中产生大量白烟,同时有黑色颗粒产生
钠可以置换出碳
D
向FeCl2溶液中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液
溶液变成蓝色
K3[Fe(CN)6]溶液可用于鉴别Fe2+
A.A B.B C.C D.D
二、实验题
12.(2021·四川攀枝花·统考一模)高铁酸钾(K2FeO4)是高效消毒剂,也是制作大功率电池的重要材料。某实验小组欲制备K2FeO4并探究其性质。
【查阅资料】K2FeO4为紫色固体,易溶于水,微溶于KOH溶液,不溶于乙醇;具有强氧化性, 在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定,在酸性或中性溶液中快速产生O2。
Ⅰ.制备K2FeO4夹持装置略)
(1)A中发生反应的化学方程式是___________。
(2)下列试剂中,装置B的X溶液可以选用的是___________ 。
A.饱和食盐水 B.浓盐酸 C.饱和氯水 D.NaHCO3溶液
(3)C中得到紫色固体和溶液,生成K2FeO4的化学方程式是___________ ;若要从反应后的装置C中尽可能得到更多的K2FeO4固体,可以采取的一种措施是___________。
Ⅱ.探究K2FeO4的性质
(4)取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得到溶液a。经检验气体中含有Cl2,为 证明是K2FeO4氧化了Cl-,而不是ClO-氧化了Cl-,设计以下方案:
方案I
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案II
用KOH溶液洗净C中所得固体,再用一定浓度的KOH溶液将K2FeO,溶出,得到紫色溶液b,取少量b,滴加盐酸.有Cl2产生。
①由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有离子是___________,但该离子的来源不能判断一定是K2FeO4与Cl-反应的产物,还可能是反应___________(用离子方程式表示)的产物。
②方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的,一是使减少K2FeO4溶解损失,二是___________。
(5)小组同学利用制备的K2FeO4制成如图简易电池,发现放电后两极都产生红褐色悬浮物,则该电池的总反应为___________;该电池放电时,正极电极反应式为___________。
13.(2021·四川内江·统考二模)实验室用废旧铝制易拉罐(含有少量铁)制备净水剂明矾有以下方案:
铝制易拉罐经稀硫酸微热溶解,加入H2O2溶液,调节pH=3.7,第一次过滤后向滤液中加入少量NaHCO3饱和溶液,第二次过滤出白色沉淀。趁热加入质量分数为a% H2SO4溶液和K2SO4固体,然后冷却、洗涤、第三次过滤,得到粗明矾。
完成实验报告:
(1)实验准备:
①为了加快溶解,铝制易拉罐首先要_______;
②配制a% H2SO4溶液的仪器:烧杯、玻璃棒、_______(从图中选择,写出名称)。
(2)溶解、除杂(Fe2+、Fe3+):
①加入H2O2氧化Fe2+时,H2O2实际消耗量常超出氧化还原计算的用量,你预计可能的原因是_______;
②思考:在本实验中,含铁杂质在第_______次过滤中被去除。
(3)沉铝:
①现象记录:“向滤液中加入少量NaHCO3饱和溶液”处理,溶液中产生_______。
②思考:_______(填“有”或“无”)必要用KHCO3替代NaHCO3。
(4)明矾的制备与结晶(15℃时明矾溶解度为4.9 g/100 g H2O):
①加入a%H2SO4溶液时,a最好是_______(选填“20%”、“60%”或“98%”)。
②为了提高明矾收率,可采取_______、_______措施。
(5)实验改进:
为减少试剂用量、方便除杂,设计制备明矾的新方案如下:
易拉罐经_______溶液微热溶解,过滤后向滤液中加入_______溶液,第二次过滤出白色沉淀。加入H2SO4溶液和K2SO4固体,然后冷却、洗涤、过滤,得到粗明矾。
14.(2020·四川成都·统考三模)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色、高效的水处理剂,对病毒的去除率可达99.95%。已知K2FeO4在低于常温的碱性环境中稳定,酸性条件下,其氧化性强于KMnO4、Cl2等。某小组设计制备K2FeO4并测定其纯度的实验步骤如下:
I.制备次氯酸钾。在搅拌和冰水浴条件下,将Cl2通入浓KOH溶液,同时补加一定量KOH,产生了大量白色沉淀,抽滤后得到浓KClO滤液。
II.制备高铁酸钾(装置如图)
碱性条件下,向如图装置加入上述浓KClO 溶液与冰水浴磁子搅拌Fe(NO3)3;饱和溶液,反应一段时间,得到紫黑色溶液和大量白色沉淀,抽滤分离,用冰盐浴进一步冷却滤液得到K2FeO4粗品。
III.测定高铁酸钾样品的纯度。取0.300g上述步骤制备的K2FeO4样品于锥形瓶,在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成 CrO42-和Fe(OH)3。稀硫酸酸化后加入指示剂,以0.150mol/L(NH)2Fe(SO4)2标准溶液滴定 Cr(VI)至 Cr3+,终点消耗 20.0mL。
(1)步骤I制备次氯酸钾的化学方程式为_____;“补加一定量KOH”的目的除了与过量Cl2继续反应生成更多KClO外,还在步骤II中起到___________的作用。
(2)根据 K2FeO4理论合成产率与合成条件响应曲面投影图(见图,虚线上的数据表示K2FeO4的理论合成产率),步骤II中控制的条件应是:温度______ (序号,下同),反应时间_____________。
a.0.0~5.0℃ b.5.0~10℃ c.10~15℃ d.40~50 min e.50~60 min f.60~70 min
(3)步骤II中,为了避免副产物K3FeO4的产生,Fe(NO3)3饱和溶液应放在仪器A中,A的名称是________;写出实验刚开始时生成FeO42-的离子方程式________。
(4)根据步骤皿I的测定数据,计算高铁酸钾样品纯度为_____(保留3位有效数字)。
(5)为探究酸性条件下FeO42-氧化性强弱,甲同学取步骤II所得K2FeO4粗品加入到少量盐酸中,观察到产生黄绿色气体,经检验气体为Cl2。该现象能否证明“酸性条件下FeO42-氧化性强于Cl2”,并说明理由_______________________________。
15.(2020·四川宜宾·统考三模)Fe(NO3)3是一种重要的媒染剂和金属表面处理剂,易溶于水、乙醇,微溶于硝酸,具有较强的氧化性。某学习小组利用如图装置制备Fe(NO3)3并探究其性质。
回答下列问题:
步骤一:制备Fe(NO3)3
a中加入100mL8mol·L-1硝酸,b中加入5.6g铁屑,将硝酸与铁屑混合后水浴加热。
(1)仪器b的名称是___。
(2)反应过程中观察到b中铁屑溶解,溶液变黄色,液面上方有红棕色气体产生,仪器b中反应的离子方程式是___。
(3)c中所盛试剂是___,倒扣漏斗的作用是___。
(4)若要从反应后的溶液中得到Fe(NO3)3晶体,应采取的操作是:将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用____洗涤、干燥。
步骤二:探究Fe(NO3)3的性质
i.测得0.1mol·L-1Fe(NO3)3溶液的pH约等于1.6。
ii.将5mL0.1mol·L-1Fe(NO3)3溶液倒入有银镜的试管中,约1min后银镜完全溶解。
(5)使银镜溶解的原因可能有两个:a.NO3−(H+)使银镜溶解;b.__使银镜溶解。为证明b成立,设计如下方案:取少量银镜溶解后的溶液于另一支试管中,___。
三、工业流程题
16.(2022·四川自贡·统考三模)镍、钴及其化合物在工业上有广泛的应用。以含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸钴(CoCO3)的工艺流程如图。
已知: Ksp[Co(OH)2]=2 ×10-15, 请回答以下问题:
(1)“滤渣I”主要成分是___________。 “ 酸浸”过程中镍的浸出率与温度和时间的关系如图所示,酸浸的最佳温度和时间是___________。
(2)“氧化” 时反应的离子方程式是___________,为证明添加NaClO3已足量,可用___________ (写化学式)溶液进行检验。
(3)“调pH”过程中生成黄钠铁钒沉淀,该反应的离子方程式为___________。
(4)“萃取”和“反萃取”可简单表示为: 2HX + Ni2+NiX2+ 2H+。在萃取过程中加入适量氨水,其作用是___________ 。“反萃取”需要往有机层中加___________(填试剂名称)
(5)若起始时c(Co2+) = 0.02 mol·L-1,“沉钴”过程中应控制pH <7.5的原因是___________。
17.(2021·四川内江·统考三模)某科研小组以平板液晶显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末(含CeO2、SiO2、Fe2O3等)为原料回收Ce(铈)的流程如图所示:
已知:CeO2具有强氧化性,通常情况下不与常见的无机酸反应。
回答下列问题:
(1)为了加快废玻璃粉末的酸浸速率,通常采用的方法有_______(写两种)。
(2)操作①和②均为_______(填名称);在_______中加入KSCN溶液显红色。
(3)写出加入H2O2作还原剂时发生反应的离子方程式_______;操作③在加热的条件下通入HCl的作用是_______。
(4)当加入碱调节溶液的pH=_______时,Ce(OH)3悬浊液中c(Ce3+)=8×10-6mol/L。[已知:25℃时,Ce(OH)3的Ksp=8×10-21]
(5)对CeCl3样品纯度进行测定的方法:准确称量样品62.50g,配成1000mL溶液,取50.00mL上述溶液置于锥形瓶中,加入稍过量的过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液使Ce3+被氧化为Ce4+,然后用萃取剂萃取Ce4+,再用1mol/LFeSO4标准溶液滴定至终点,重复2~3次,平均消耗10.00mL标准液。
①写出滴定过程中发生反应的离子方程式_______。
②CeCl3样品的纯度为_______%。
18.(2021·四川成都·统考三模)镍氢电池有着广泛的应用,旧电池的回收和再利用同样的重要。废旧镍氢电池中常含有NiOOH、Ni(OH)2、及少量Co(OH)2、FeO等,以下为金属分离以及镍的回收流程,按要求回答下列问题:
(1)N2H4的电子式是___________;“酸浸”中,加入N2H4的主要作用是___________。
(2)“氧化”过程中与Fe2+有关的离子方程式是___________,滤渣1主要成分是弱碱,其化学式是___________。
(3)已知=8.0×10-44,当三价钴沉淀完全时,溶液pH=___________。(已知:lg2=0.3)
(4)滤液A的主要溶质是_____;操作X是_____
(5)用滴定法测定NiCO3产品中镍元素含量。取2.500g样品,酸溶后配成250mL溶液,取20.00mL于锥形瓶中进行滴定,滴入几滴紫脲酸胺指示剂,用浓度为0.1000mol/L的Na2H2Y溶液进行滴定。
已知:①Ni2++H2Y2-=[NiY]2-+2H+
②紫脲酸胺:紫色试剂,遇Ni2+显橙黄色。
①滴定终点的现象是___________。
②如果紫脲酸胺滴入过多,终点延迟,则会导致___________。。
19.(2021·四川成都·统考一模)高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂,也是高能电池的电极材料。工业上,利用硫酸亚铁为原料,通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾,可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合。写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式______。
(2)实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择______;pH大于4.5时铁黄产率降低的主要原因可能是______。
(3)用高铁酸钾处理水时,不仅能消毒杀菌,还能将水体中的NH3、CN-转化成CO2、N2等无毒的物质,生成的氢氧化铁胶体粒子还能吸附水中悬浮杂质。试写出高铁酸钾处理含CN-废水时除去CN-的离子方程式______。
(4)已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关,当溶液pH=2时,废水中c(Fe3+)=______mol·L-1。
(5)K2FeO4可作锌铁碱性高能电池的正极材料,电池反应原理:2K2FeO4+3Zn+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH。充电时阴极的电极反应为______。
20.(2020·四川遂宁·统考模拟预测)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。湿法炼锌产生的铜镉渣(主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质)用于生产金属镉的工艺流程如下:
表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)
金属离子
Fe3+
Fe2+
Cd2+
开始沉淀的pH
1.5
6.3
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
9.4
(1)写出加快“铜镉渣”“溶浸”速率的两种措施____。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是____(填化学式)。
(3)①操作Ⅲ中先加入适量H2O2的作用是____。
②再加入ZnO控制反应液的pH,合适的pH范围为____
③若加入的H2O2不足,加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。设计实验方案加以鉴别:取电解液少量于试管中,向其中滴加____溶液(填化学式),产生蓝色沉淀,则证明电解液中含有Fe元素。
(4)净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。电解废液中可循环利用的溶质是____。
(5)该湿法炼锌废水中含有Zn2+,排放前需处理。向废水中加入CH3COOH和CH3COONa组成的缓冲溶液调节pH,通入H2S发生反应:Zn2++H2S⇌ZnS(s)+2H+。处理后的废水中部分微粒浓度为:
微粒
H2S
CH3COOH
CH3COO-
浓度/mol·L-1
0.10
0.05
0.10
处理后的废水的pH=____,c(Zn2+)=____mol·L-1。(已知:Ksp(ZnS)=1.0×10-23,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=1.0×10-14,Ka(CH3COOH)=2.0×10-5)
21.(2020·四川雅安·三模)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.0
5.9
3.7
完全沉淀
3.5
8.4
4.7
请回答下列问题:
(1)该工艺中“搅拌”的作用是__,写出反应I中发生氧化还原反应的离子方程式__。
(2) “滤渣”的主要成分是__(填化学式),加入适量NaHCO3的目的是调节pH在__范围内。
(3)反应Ⅱ中加入NaNO2的离子方程式为__,在实际生产中,可以同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有5.6L(标况),则理论上相当于节约NaNO2(Mr=69)用量__g。
(4)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解为Fe2(OH)聚合离子,该水解反应的离子方程式为__。
(5)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:取25.00mL溶液,稀释到250mL,准确量取20.00mL于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<2,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.01000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。已知:2Fe3++2I-==2Fe2++I2、2+I2==2I-+
则溶液中铁元素的总含量为__g·L-1。
参考答案:
1.C
【分析】由流程可知,煤油溶解S后,过滤分离出含硫的煤油,分离出Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2后,加硫酸溶解、过滤,滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁,滤渣含Se、SiO2,再加亚硫酸钠浸取Se生成Na2SeSO3,最后酸化生成粗硒。
【详解】A. 煤油溶解S后,过滤分离出含硫的煤油,滤渣为Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2,“分离”时得到含硫煤油的方法是过滤,故A错误;
B.加硫酸溶解、过滤,滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁,滤渣含Se、SiO2,“酸溶”时能除去废料中的部分氧化物杂质,二氧化硅不溶于硫酸,故B错误;
C. Na2SeSO3酸化生成粗硒,“酸化”的离子反应为:+2H+=Se↓+SO2↑+H2O,故C正确;
D. 若向“酸溶”所得的滤液中加入少量铜,滤液含硫酸铁,铜会溶解,2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,故D错误;
故选C。
2.D
【详解】A.食品加工时,可适当的添加一些对人体无害的防腐剂,如苯甲酸钠等,A错误;
B.铜离子为重金属离子,能够使蛋白质变性,所以铜离子有毒,但是铜是人体内一种必需的微量元素,在人体的新陈代谢过程中起着重要的作用,人体内存在铜元素,B错误;
C.铝锅放置在空气中被氧化为氧化铝,氧化铝具有两性,既能与酸反应又能与碱反应,生成物易溶于水,内层的铝也能与酸、碱发生反应,因此不宜长期盛放酸性或碱性食物,故家庭中不宜长期食用铝质餐具盛放菜、汤等食物,C错误;
D.维生素C和FeSO4都有还原性,易被氧化,则含FeSO4的补血剂与维生素C配合使用水,就可以避免Fe2+被氧化,因此二者配合使用补铁效果更佳,D正确;
故合理选项是D。
3.B
【详解】A.液溴具有挥发性,液溴和HBr都能与AgNO3溶液反应生成淡黄色沉淀AgBr,因此无法证明苯与液溴发生了取代反应,故A不选;
B.若反应后的固体中含有Fe2O3,则稀硫酸先与Fe2O3反应生成Fe3+,被Al还原而得的Fe会先与Fe3+反应生成Fe2+,溶液中可能无Fe3+剩余,滴加KSCN溶液不变红,若反应后的固体中不含Fe2O3,则Fe与稀硫酸反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液不变红,因此无法证明反应后固体产物中是否含有Fe2O3,故B选;
C.少量Fe3+对H2O2分解具有催化作用,反应方程式为2H2O22H2O+O2↑,故C不选;
D.探究淀粉水解程度实验中的碘水不需要碱化,否则I2会与碱发生反应,无法检验溶液中是否含有淀粉,故D不选;
综上所述,答案为B。
4.C
【详解】A.可能溶液中本来就有铁离子,而非亚铁离子,A错误;
B.碳酸氢钠水解大于电离,亚硫酸氢钠电离大于水解,并不是不水解,B错误;
C.黄色沉淀说明生成了碘化银,碘化银和氯化银形式相同,溶度积小的先沉淀,即Ksp(AgI)
答案选C。
5.A
【详解】A.此处的缣帛为丝织品,蚕丝的主要成分是蛋白质,故此处的纸的主要成分为蛋白质,故A正确;
B.“日照香炉生紫烟”是指在日光的照耀下,水汽蒸腾,呈现出紫色的烟霞,是一种物理现象,并没有碘,故B错误;
C.Fe3O4具有磁性,可以用于制造司南或指南针,故C错误;
D.瓷器的主要原料为黏土,主要成分是硅酸盐,属于硅酸盐材料,故D错误;
故选A。
6.D
【详解】A.氢氧化铝不溶于氨水,故向AlCl3溶液中加入足量氨水可制备Al(OH)3,A正确;
B.二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液,故要除去CO2中的HCl,可将混合气体通入饱和碳酸氢钠溶液中,B正确;
C.向Cl-、I-浓度相等的混合溶液中滴加AgNO3,先出现黄色沉淀说明 ,C正确;
D.硝酸根离子、氢离子和亚铁离子能发生氧化还原反应生成铁离子,故检验Fe(NO3)2溶液是否变质,应直接滴加KSCN溶液,不能用酸酸化,D不正确;
答案选D。
7.D
【详解】A.Fe和浓硫酸发生氧化还原反应:2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,铁与稀硫酸会发生置换反应:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,所用浓硫酸的质量分数为95%,两个反应都可能发生,所以产生的气体可能为SO2和少量的H2,故A正确;
B.上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液,有白色固体X析出,说明此时溶液中原有溶质已经过饱和,则固体X可能是FeSO4,故B正确;
C.铁和浓硫酸生成硫酸铁,硫酸铁和铁单质反应生成FeSO4:Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,反应生成的FeSO4浓度过大,已经过饱和,会阻碍反应继续进行,可能使反应由快变慢,故C正确;
D.反应后的铁棒上沾有浓硫酸,直接放入KSCN溶液的烧杯中,会发生铁和稀硫酸的置换反应,同时铁和硫酸铁会发生反应:Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,所以用此方法不能检验反应时是否有Fe3+生成,故D错误;
故选D。
8.B
【详解】A.向X溶液中滴加几滴新制氯水、振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色,原溶液中不一定含有Fe2+离子,若检验Fe2+离子则应向样品溶液中先滴加KSCN溶,无明显实验现象,再滴加新制氯水,若溶液变为红色,则样品溶液中含Fe2+,故A错;
B.在少量酸性KMnO4溶液中,加入足量的H2O2溶液,溶液紫红色逐渐褪去且产生大量气泡,则该气体为双氧水被酸性高锰酸钾溶液所氧化产生的氧气,所以氧化性KMnO4>H2O2,故选B;
C.Zn的金属性强于Fe,镀锌铁出现刮痕后浸泡在饱和食盐水中,Zn为负极被腐蚀、Fe为正极被保护,所以滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液虽然无明显实验现象,但已经发生了氧化还原反应,故C错;
D.液溴以挥发,会发出的溴与能与AgNO3溶液反应产生淡黄色沉淀,即与AgNO3溶液反应产生淡黄色沉淀的物质不一定为HBr,还有可能为Br2,所以不能证明苯和液溴发生反应生了HBr,故D错;
答案选B
9.B
【详解】A.玻璃的主要成分为二氧化硅,氢氟酸能与二氧化硅反应生成四氟化硅气体和水,所以氢氟酸可用于刻蚀玻璃,故A不选;
B.铜能与浓硝酸发生反应,所以不可以用铜罐贮运浓硝酸,故选B;
C.Na2O2可与呼出的二氧化碳和水反应生成氧气,所以其可用作呼吸面具供氧剂,故C不选;
D.FeCl3中的铁离子具有较强的氧化性,能将铜单质氧化成铜离子,自身被还原成亚铁离子,故FeCl3可用作铜质印刷线路板刻蚀剂,故D不选;
答案选B
10.A
【详解】A.取样品于试管中,加足量溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,是检验的方法,现在试纸不变色,说明样品中无,故A正确;
B.向溶液中加适量铜粉,振荡,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成,说明还原性:,故B错误;
C.在溶液中滴入几滴溶液,再滴入溶液,先生成白色沉淀,后变成黄色,是因为溶液过量,加入溶液,过量的与反应生成黄色沉淀,不能说明溶度积常数的关系,故C错误;
D.将活性炭放入盛有的锥形瓶中,气体颜色变浅,是利用了活性炭的吸附性,故D错误;
故答案为:A。
11.C
【详解】A.硝酸具有强氧化性,或具有还原性,会反应生成,不产生二氧化硫,品红不褪色,结论不正确,A项不符合题意;
B.加NaCl溶液导致蛋白质发生盐析,CuSO4含有重金属离子Cu2+,引发蛋白质的变性,结论不正确,B项不符合题意;
C.根据元素守恒,生成的黑色颗粒应当是C单质,方程式为:,是置换反应,现象和结论均正确,C项符合题意;
D.现象应为蓝色沉淀,D项不符合题意;
故选为C。
12. KClO3 + 6HCl(浓)=KCl +3Cl2↑+ 3H2O AC 3Cl2 + 2Fe(OH)3 +10KOH =2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O 加入乙醇 Fe3+ 4FeO+ 20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 除尽K2FeO4表面吸附的ClO﹣,防止ClO﹣与Cl﹣在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO﹣干扰实验 Fe + K2FeO4 + 4H2O=2Fe(OH)3 + 2KOH FeO+ 4H2O +3e﹣= Fe(OH)3 + 5OH﹣
【分析】装置A是制取氯气,反应方程式;KClO3 + 6HCl(浓)=KCl +3Cl2↑+ 3H2O,得到的氯气中混有HCl杂质气体,经装置B除杂,纯净的氯气通入装置C中发生反应:3Cl2 + 2Fe(OH)3 +10KOH =2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O,用装置D来吸收过量的尾气中有毒的氯气。
【详解】(1)装置A中是氯元素发生归中反应,发生反应的化学方程式是:KClO3 + 6HCl(浓)=KCl +3Cl2↑+ 3H2O;
(2) 装置B是为了除去氯气中的HCl气体,A.饱和食盐水能溶解HCl,可选;B.浓盐酸有挥发性,氯气中还混有HCl杂质,不选;C.饱和氯水能减小氯气的溶解,能溶解HCl,可选;D.NaHCO3溶液可与HCl反应产生CO2,氯气中混有杂质气体,不选;则X溶液可以选用的是:AC;
(3) C中得到紫色固体和溶液,C中通入氯气将氢氧化亚铁氧化,生成高铁酸钾(K2FeO4),化学方程式为:3Cl2 + 2Fe(OH)3 +10KOH =2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O;已知K2FeO4不溶于乙醇,为了析出更多固体,措施是:加入乙醇;
(4) ①i.Fe3+离子与SCN-发生络合反应,生成红色的络离子,由方案I中溶液变红可知溶液a中含有Fe3+离子;但该离子的存在不能判断一定是K2FeO4,氧化了Cl2,因为K2FeO4在酸性溶液中不稳定,K2FeO4在酸性溶液中发生反应的离子方程式4FeO+ 20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O;
②方案Ⅱ可证明K2FeO4,氧化了Cl-,用KOH溶液洗涤的目的是确保K2FeO4在碱性环境中的稳定性,同时除尽K2FeO4表面吸附的ClO﹣,防止ClO﹣与Cl﹣在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO﹣干扰实验;
(5) 放电时为原电池原理,电池中Fe与K2FeO4反应生成Fe(OH)3,该电池放电时的总反应为Fe+K2FeO4+4H2O=2Fe(OH)3+2KOH,正极为FeO得3mol电子生成Fe(OH)3,电极反应式为:FeO+ 4H2O +3e﹣= Fe(OH)3 + 5OH﹣。
13. 用砂纸打磨,然后剪成碎片 量筒 过氧化氢不稳定,易分解而损失一部分过氧化氢 一 产生气泡和白色沉淀 无 60% 蒸发浓缩 冷却结晶 氢氧化钠溶液 氯化铝
【分析】废旧铝制易拉罐(含有少量铁)经稀硫酸微热溶解,溶液中含有Al3+、Fe2+,向溶液中加入H2O2溶液,Fe2+被氧化为Fe3+,调节pH=3.7,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,第一次过滤后滤液中含有Al3+,向滤液中加入少量NaHCO3饱和溶液,Al3+和发生双水解生成Al(OH)3白色沉淀和CO2,第二次过滤出白色沉淀,趁热加入质量分数为a% H2SO4溶液和K2SO4固体,然后冷却、洗涤、第三次过滤,得到粗明矾。
【详解】(1)①为了加快溶解,铝制易拉罐首先要用砂纸打磨,然后剪成碎片,目的是增大接触面积,加快反应速率;
②配制a% H2SO4溶液的仪器:烧杯、玻璃棒、量筒;
(2) ①加入H2O2氧化Fe2+时,H2O2实际消耗量常超出氧化还原计算的用量,原因是过氧化氢不稳定,易分解而损失一部分过氧化氢;
②含铁杂质,pH调为3.7时,已被变为沉淀,故在第一次过滤中被去除;
(3) ①加碳酸氢钠处理,溶液中产生气泡和白色沉淀,白色沉淀和气泡是铝离子和碳酸氢根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳气体;
②无必要,因为用白色沉淀进一步制备明矾,钠离子在滤液中不干扰产品;
(4) ①最好是60%,因为硫酸浓度过高氧化性太强,不易溶解氢氧化铝,浓度太低反应速率过慢,故用60% 的硫酸;
②为了提高明矾收率,可以采取蒸发浓缩、冷却结晶措施;
(5)氢氧化钠溶解易拉罐后得到偏铝酸根离子,加入氯化铝,铝离子和偏铝酸根离子双水解生成氢氧化铝沉淀,加入H2SO4溶液和K2SO4固体,然后冷却、洗涤、过滤,得到粗明矾。
14. Cl2+2KOH=KCl↓+KClO+H2O 提供碱性环境、做反应物 b e 恒压滴液漏斗 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 66.0% 不能。粗品中可能混有KClO,与盐酸反应产生Cl2
【分析】本实验的目的是制备K2FeO4并测定其纯度,首先需要制备KClO,Cl2通入浓KOH溶液,发生反应Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O,根据题意,有白色沉淀生成,KClO在滤液中,说明白色沉淀是KCl;然后制备高铁酸钾,将碱性KClO浓溶液与Fe(NO3)3混合反应,得到高铁酸钾溶液,同时析出硝酸钾、氯化钾等白色沉淀,过滤,冰盐浴进一步冷却析出高铁酸钾粗品;
测定纯度:在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成CrO42-和Fe(OH)3,加稀硫酸使CrO42-转化为Cr2O72-,CrO2-转化为Cr3+,Fe(OH)3转化为Fe3+,(NH4)2Fe(SO4)2标准液可以将Cr(VI)还原为Cr3+,所以可用(NH4)2Fe(SO4)2标准液测定生成的CrO42-的量,从而确定FeO42-的量。
【详解】(1)步骤I利用氯气和氢氧化钾反应制备次氯酸钾,过程中析出KCl固体,所以化学方程式为Cl2+2KOH=KCl↓+KClO+H2O;过量的KOH可以提供步骤II中反应需要的碱性环境,同时KOH还要作为反应物参与反应;
(2)据图可知温度为5.0~10℃时产率可到达0.8,所以温度应选b;反应时间在50~60 min时该温度下产率最高,所以反应时间选e;
(3)仪器A的名称是恒压滴液漏斗;实验刚开始时次氯酸根在碱性环境下将Fe3+氧化生成FeO42-,此时硝酸钾等物质浓度较低,应没有沉淀生成,结合电子守恒和元素守恒可得离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)(NH4)2Fe(SO4)2标准液可以将Cr(VI)还原为Cr3+,Fe2+转化为Fe3+,化合价升高1价,Cr(VI)还原为Cr3+,化合价降低3价,根据电子守恒可知n[(NH4)2Fe(SO4)2]:n[Cr(VI)]=3:1;根据元素守恒可知被FeO42-氧化的CrO2-的物质的量为n(CrO2-)=0.02L×0.150mol/L×=0.001mol;CrO2-转化为Cr(VI)化合价升高3价,FeO42-转化为Fe3+化合价降低3价,所以n(CrO2-):n(FeO42-)=1:1,则n(FeO42-)=0.001mol,所以样品的纯度为=66.0%;
(5)粗品中可能混有KClO,与盐酸反应产生Cl2,所以不能说明酸性条件下FeO42-氧化性强于Cl2。
【点睛】本题方程式的书写为难点,制备氯酸钾要注意题目信息“产生大量白色沉淀”,而滤液中含有KClO,所以白色沉淀为KCl,书写方程式时要带沉淀符号。
15. 圆底烧瓶 Fe+3NO3-+6H+Fe3++3NO2+3H2O NaOH溶液 防止倒吸 硝酸或HNO3 Fe3+ 滴加几滴铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液,若有蓝色沉淀生成,则可证明原因b成立
【分析】(1)看图知仪器b的名称;
(2)该反应生成硝酸铁、二氧化氮和水;
(3)c中所盛试剂能吸收二氧化氮,倒扣漏斗的作用是防倒吸;
(4)结合信息选择洗涤Fe(NO3)3晶体的方法;
(5)除硝酸之外另外的氧化剂使银镜溶解,用特征反应检验产物即可;
【详解】(1)仪器b为圆底烧瓶;
答案为:圆底烧瓶;
(2)铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、二氧化氮和水,故离子方程式为:Fe+3NO3-+6H+ Fe3++3NO2+3H2O;
答案为:Fe+3NO3-+6H+ Fe3++3NO2+3H2O;
(3)二氧化氮有毒,是一种空气污染物,故c中所盛试剂可选NaOH溶液,它能吸收二氧化氮,气体被吸收后可能引起倒吸,倒扣漏斗的作用是防倒吸;
答案为:NaOH溶液;防止倒吸;
(4)题目提供信息:硝酸铁易溶于水、乙醇,微溶于硝酸,故选硝酸洗涤Fe(NO3)3晶体除去其表面可溶性杂质;
答案为:硝酸或HNO3;
(5)除硝酸之外,另外的氧化剂也可使银镜溶解,题目显示,硝酸铁有较强氧化性,故有可能发生Ag+Fe3+=Ag++Fe2+而溶解银,可通过特征反应检验产物中是否存在亚铁离子,故取反应后的溶液,滴加几滴铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液,若有蓝色沉淀生成,则可证明原因b成立;
答案为:Fe3+;滴加几滴铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液,若有蓝色沉淀生成,则可证明原因b成立。
16.(1) SiO2、BaSO4 70℃和120 min
(2) 6Fe2++6H++ClO=6Fe3++Cl-+3H2O K3[Fe(CN)6]
(3)3Fe3++Na++2SO+3H2O+3CO=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑
(4) 促进平衡向正反应方向移动,提高萃取率 稀硫酸
(5)防止沉钴时生成Co(OH)2
【分析】原料的主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2,最终要制备两种产物,一种是镍的氧化物,一种是CoCO3,所以FeO,Fe2O3,BaO和SiO2要在制备过程中逐步去除。第一步加酸溶解原料,过滤分离出滤渣为SiO2和BaSO4.滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4以及过量H2SO4.加入氧化剂NaClO3氧化FeSO4,加入碳酸钠调节pH使Fe2(SO4)3等转化为黄钠铁矾渣,经过滤除去。再加入萃取剂,镇等、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液,再通过沉钴步骤得到CoCO3.在含NiSO4的有机层反萃取得到NiSO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiSO4•6H2O晶体,煅烧后得到最终产品。以此来解答。
(1)
原料的主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2,加入硫酸酸浸,SiO2不与稀硫酸反应,所以会出现在滤渣中,BaO与稀硫酸反应最终变成BaSO4沉淀,所以也会出现在滤渣中;Ni的浸出率越高、温度越低且时间越短越好,根据图知,酸浸的最佳温度与时间分别为70℃、120min;
(2)
氧化步骤的目的是将二价铁转变成三价铁,便于在后续步骤中沉淀法除去,所以离子方程式为:6Fe2++6H++ClO=6Fe3++Cl-+3H2O;为证明添加NaClO3已足量,可检验溶液中是否含有Fe2+,可用K3[Fe(CN)6]溶液进行检验;
(3)
根据黄钠铁钒渣的化学式以及调节pH时所加入的物质,结合原子、电荷守恒等,可知“调pH”过程中生成黄钠铁钒沉淀的离子方程式为:3Fe3++Na++2SO+3H2O+3CO=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑;
(4)
结合题给信息,加入氨水,氨水可以和H+反应,使反应2HX+Ni2+NiX2+2H+向右移动,提高萃取率;反之,要提升反萃取效率,应使2HX+Ni2+NiX2+2H+向左移动,可通过加入酸来实现;
(5)
根据已知:Ksp[Co(OH)2]=2×10-15,起始时c(Co2+)=0.02mol∙L-1,c(OH-)=,c(H+)=10-7.5mol∙L-1,所以“沉钴”过程中应控制pH<7.5。
17. 搅拌;适当增大酸的浓度 过滤 滤液1 2CeO2+H2O2+6H+═2Ce3++O2↑+4H2O 抑制Ce3+水解生成沉淀 9 Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+ 78.88
【分析】由流程可知,搅拌、适当增大酸的浓度酸浸,过滤分离出滤液I为铁盐溶液,滤渣I为CeO2、SiO2,加过氧化氢、盐酸发生2CeO2+H2O2+6H+═2Ce3++O2↑+4H2O,过滤分离出滤渣II为SiO2,滤液II为CeCl3溶液,加入碱溶液调节溶液pH生成Ce(OH)3沉淀,悬浊液中加入盐酸得到CeCl3溶液,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到结晶水合物,在浓盐酸、氩气氛围中加热CeCl3•6H2O得到无水CeCl3,一定条件下CeCl3转化为Ce,以此来解答。
【详解】(1)为了加快废玻璃粉末的酸浸速率,通常采用的方法有搅拌、适当增大酸的浓度;
(2)操作①和②均为过滤;滤液1中含有Fe3+,加入KSCN溶液显红色;
(3)加入H2O2只作还原剂时发生反应的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+═2Ce3++O2↑+4H2O,操作③在加热的条件下加入浓HCl的作用是抑制Ce3+水解生成沉淀;
(4) Ce(OH)3悬浊液中c(Ce3+)=8×10-6mol/L,,常温下,则pH=9;
(5)①滴定过程中发生反应的离子方程式为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+;
②由电子守恒可知Ce3+物质的量等于Fe2+的物质的量,质量为0.01L×1mol/L×200/50×246.5g/mol=9.86g,则CeCl3样品的纯度为9.86/12.5×100%=78.88%.
18. 还原Ni(III)为Ni2+ 2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 1.3 NaCl 过滤 滴入最后一滴标准液,溶液恰好由橙黄色变为紫色且30s不变色 测得Ni含量偏高
【分析】废旧镍氢电池中常含有NiOOH、Ni(OH)2、及少量Co(OH)2、FeO等,向混合物中加入盐酸,生成Ni3+、Ni2+、Co2+、Fe2+,再向溶液中加入N2H4还原Ni3+,然后加入H2O2氧化Fe2+,向溶液中加入Na2CO3条件溶液pH使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀,过滤后向滤液中加入NaClO氧化Co2+生成Co3+,Co3+与溶液中Na2CO3发生复分解反应生成Co(OH)3,过滤后向滤液中加入Na2CO3与Ni2+发生复分解反应生成NiCO3。
【详解】(1)N2H4可理解为NH3中1个H原子被-NH2“替换”后的物质,其电子式为;“酸浸”中,加入N2H4的主要作用是还原Ni(III)为Ni2+,避免后续除杂过程中生成Ni(OH)3导致NiCO3产率降低,故答案为:;还原Ni(III)为Ni2+;
(2)“氧化”过程中H2O2与Fe2+反应时,H2O2中O元素化合价由-1降低至-2,Fe元素化合价由+2升高至+3,此时溶液呈酸性,根据氧化还原反应化合价升降守恒、电荷守恒和原子守恒可知反应离子方程式为2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O;由上述分析可知,滤渣1主要成分是Fe(OH)3;
(3)当三价钴沉淀完全时,溶液中c(Co3+)=1×10-5mol/L,此时溶液中c(OH-)==mol/L=2×10-13mol/L,溶液中c(H+)==mol/L=0.05mol/L,pH= -lg c(H+)= -lg0.05=1.3;
(4)第二次加入Na2CO3后,溶液中阳离子主要是Na+,溶液中阴离子为NaClO还原后生成的Cl-,因此滤液A中主要溶质为NaCl;操作X为固液分离操作,因此操作X为过滤,故答案为:NaCl;过滤;
(5)①当Na2H2Y与Ni2+完全反应后,溶液中无Ni2+,因此溶液由橙黄色变为紫色,故滴定终点现象为:滴入最后一滴标准液,溶液恰好由橙黄色变为紫色且30s不变色;
②如果紫脲酸胺滴入过多,终点延迟,则会导致部分Na2H2Y并未参加反应,使得最终测得Ni含量偏高。
19. NaCl+H2ONaClO+H2↑ 40℃ 酸性减弱,Fe(OH)3增多 10FeO+6CN-+22H2O=10Fe(OH)3(胶体)+6CO+3N2↑+14OH- 0.04 Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-
【分析】实验室欲制备高铁酸钾,首先要分别制备铁黄和NaClO,将而二者混合后加入NaOH调节溶液pH得到高铁酸钠,通过Na与K的置换可以得到高铁酸钾粗产品。根据图象分析制备过程中最佳的制备温度和溶液pH;根据沉淀溶解平衡常数计算溶液中Fe3+的浓度;根据充电时的电池总反应方程式和充电时各电极的得失电子情况书写电极方程式。
【详解】(1)电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑;
(2)根据图象,FeOOH的产率先上升后下降,40℃左右时,铁黄产率较高;pH大于4.5时,溶液中OH-浓度较大,生成了氢氧化铁,使得铁黄产率降低;
(3)高铁酸钾具有氧化性,可以将CN-氧化为氮气和二氧化碳而除去,本身被还原为氢氧化铁胶体,在碱性溶液中二氧化碳变成碳酸根离子,反应的方程式为10FeO+6CN-+22H2O=10Fe(OH)3(胶体)+6CO+3N2↑+14OH-;
(4)pH=2时,c(OH-)=10-12mol/L,根据Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,c(Fe3+)=mol/L=0.04mol/L;
(5)根据电池反应,充电时为电解池反应,此时阴极反应为得电子的反应,在充电过程中Zn元素得到电子生成Zn单质,因此充电时阴极的反应为Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-。
20. 将铜镉渣粉碎成粉末、适当提高温度、适当提高稀硫酸浓度、充分搅拌等 Cu 将Fe2+氧化为Fe3+ 2.8≤pH<7.4 K3[Fe(CN)6] H2SO4(或硫酸) 5 1.0×10-11
【分析】用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程:铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质,加入稀硫酸,铜不溶,过滤,滤液含有Zn2+、Fe2+、Cd2+、Co2+,向滤液加入锌、Sb2O3产生滤渣CoSb除去钴,向除钴后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2+为Fe3+,加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀后经过滤除去,电解含有Zn2+、Cd2+的溶液,可得镉单质,以此解答。
【详解】(1)“溶浸”时要加入稀硫酸,溶解锌、铁、镉(Cd)、钴(Co),将铜镉渣粉碎成粉末、适当提高温度、适当提高稀硫酸浓度、充分搅拌等可以加快“铜镉渣”“溶浸”速率;
(2)铜与稀硫酸不反应,则滤渣Ⅰ的主要成分为Cu;
(3)①双氧水具有氧化性,能把亚铁离子氧化为铁离子,便于调节pH使Fe3+沉淀后经过滤除去;
②加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀后经过滤除去,由表格可知,合适的pH范围为:2.8≤pH<7.4;
③若加入的双氧水不足,则待电解溶液中有亚铁离子残余,检验亚铁离子即可,方法为:取电解液少量于试管中,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,则证明电解液中含有Fe元素;
(4)净化后的溶液用惰性电极电解,阴极Cd2+得电子得到镉单质,阳极H2O失电子生成氧气和硫酸,故电解废液中可循环利用的溶质是H2SO4(或硫酸);
(5)处理后的废水中存在醋酸的电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,Ka(CH3COOH)===2.0×10-5,解得c(H+)=1×10-5mol/L,pH=5;由题意,ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp(ZnS)=1.0×10-23;H2SH++HS- 、HS-H++S2-,Ka1 Ka1==10-21;则Zn2++H2S⇌ZnS(s)+2H+的平衡常数K= ==100,则==100,解得c(Zn2+)=1.0×10-11 mol·L-1。
21. 加快化学反应速率 Fe+2H+=Fe2++H2↑,Fe+2Fe3+=3Fe2+ Al(OH)3 4.7≤pH<5.9或4.7~5.9 2H++Fe2++=Fe3++NO↑+H2O 69 2Fe(OH)2++2H2O+2H+ 5.6
【分析】
废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)中加入稀硫酸,氧化铝、氧化铁溶解生成硫酸铝和硫酸铁,硫酸铁与铁屑反应生成硫酸亚铁,铁屑与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气;加入NaHCO3搅拌后,NaHCO3与稀硫酸作用,从而减少溶液中的硫酸浓度,增大溶液的pH,使Al3+水解生成Al(OH)3沉淀;过滤后,所得滤液为FeSO4溶液;加入H2SO4、NaNO2溶液,与Fe2+发生氧化还原反应,生成Fe3+、NO和H2O;最后将溶液进行处理,便可获得碱式硫酸铁。
【详解】
(1)该工艺中“搅拌”可增大反应物间的接触面积,有利于反应的发生,所以其作用是加快化学反应速率,反应I中,发生的氧化还原反应为硫酸铁与铁屑反应生成硫酸亚铁,铁屑与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+。答案为:加快化学反应速率;Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(2) 从以上分析可知,“滤渣”的主要成分是Al(OH)3,加入适量NaHCO3的目的是调节pH,使Al3+全部生成沉淀,但不能让Fe2+生成沉淀,所以应在4.7≤pH<5.9或4.7~5.9范围内。答案为:Al(OH)3;4.7≤pH<5.9或4.7~5.9;
(3)反应Ⅱ中加入NaNO2,是为了将Fe2+氧化为Fe3+,同时被还原为NO,离子方程式为2H++Fe2++=Fe3++NO↑+H2O;依据得失电子守恒,O2——4NaNO2,若参与反应的O2有5.6L(标况),则理论上相当于节约NaNO2(Mr=69)用量为=69g。答案为:2H++Fe2++==Fe3++NO↑+H2O;69g;
(4)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解为Fe2(OH)聚合离子,该水解反应的离子方程式为2Fe(OH)2++2H2O+2H+。答案为:2Fe(OH)2++2H2O+2H+;
(5)由反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2、2+I2=2I-+,可得关系式:Fe3+——,
则溶液中铁元素的总含量为=5.6g·L-1。答案为:5.6。
【点睛】
由于氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以在Fe2(SO4)3和H2SO4的混合溶液中加入Fe,Fe先与Fe2(SO4)3反应,后与H2SO4反应。
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