18.氧化鐵是重要工業(yè)顏料,以廢鐵屑為原料制備氧化鐵的步驟如下:(部分操作和條件略)
步驟1:用碳酸鈉溶液洗去鐵屑表面的油污.
步驟2:加入稍過量的稀硫酸,保持50~80℃,充分反應(yīng)后,過濾.
步驟3:將濾液與稍過量的NH4HCO3溶液混合,得到FeCO3的濁液.
步驟4:過濾、洗滌、干燥,得到FeCO3固體.
步驟5:煅燒FeCO3,得到Fe2O3固體.
(1)步驟2中,如何判斷反應(yīng)已經(jīng)充分?溶液中不再產(chǎn)生氣泡.
(2)步驟2所得的濾渣中主要含有一種鐵的化合物W(Fe3C),經(jīng)以下處理后,回收利用:W在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體X;將X溶于稀硫酸.
①煅燒時(shí)1mol W消耗O23mol;
②X溶于稀硫酸的離子方程式為Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O.
(3)步驟3生成FeCO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O.
(4)將步驟4補(bǔ)充完整:過濾、洗滌.
(5)若煅燒時(shí)條件控制不當(dāng),會(huì)使產(chǎn)品中存在雜質(zhì)FeO.
①若要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否存在FeO,且只能選用兩種試劑,這兩種試劑是稀硫酸和酸性KMnO4溶液.
②現(xiàn)煅燒116.0kg的FeCO3,得到79.2kg產(chǎn)品,則該產(chǎn)品的純度為90.9%.(設(shè)產(chǎn)品中只有一種雜質(zhì)FeO,計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

分析 由步驟可知,碳酸鈉水解顯堿性,可促進(jìn)油污的水解,加稀硫酸除去碳酸鈉,且溶解Fe,過濾后,濾液中含F(xiàn)e2+,與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀,經(jīng)過過濾,洗滌,干燥,灼燒得到氧化鐵;
(1)根據(jù)反應(yīng)已經(jīng)充分時(shí)反應(yīng)停止即無現(xiàn)象發(fā)生判斷;
(2)①Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體X,X為Fe3O4,所以該反應(yīng)方程式為:Fe3C+3O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe3O4+CO2,據(jù)此計(jì)算;
②X為Fe3O4,將X溶于稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鐵,據(jù)此書寫離子方程式;
(3)步驟2濾液中含F(xiàn)e2+,與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀,據(jù)此書寫離子方程式;
(4)將步驟4經(jīng)過過濾,洗滌,干燥,得到FeCO3固體;
(5)①根據(jù)以上分析煅燒后肯定生成氧化鐵,要檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否存在FeO,則應(yīng)先用酸將其溶解,再用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)含有三價(jià)鐵離子時(shí)是否含有二價(jià)鐵離子;
②假設(shè)Fe2O3物質(zhì)的量為x mol,F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol,根據(jù)質(zhì)量守恒和鐵原子守恒列方程組計(jì)算.

解答 解:(1)因?yàn)榉磻?yīng)已經(jīng)充分時(shí)反應(yīng)停止即無現(xiàn)象發(fā)生,所以當(dāng)溶液中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)可以判斷反應(yīng)已經(jīng)充分,
故答案為:溶液中不再產(chǎn)生氣泡;
(2)①Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體X,X為Fe3O4,所以該反應(yīng)方程式為:Fe3C+3O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe3O4+CO2,則煅燒時(shí)1mol W(Fe3C),消耗O2 3mol,
故答案為:3;
②X為Fe3O4,將X溶于稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鐵,則離子方程式為 Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,
故答案為:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(3)步驟2濾液中含F(xiàn)e2+,與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀,則生成FeCO3沉淀的化學(xué)方程式為FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O,故答案為:FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O;
(4)將步驟4經(jīng)過過濾,洗滌,干燥,得到FeCO3固體,故答案為:過濾;洗滌;
(5)①根據(jù)以上分析煅燒后肯定生成氧化鐵,要檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否存在FeO,則應(yīng)先用酸將其溶解,再用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)含有三價(jià)鐵離子時(shí)是否含有二價(jià)鐵離子,又酸性KMnO4溶液會(huì)氧化氯離子,所以應(yīng)選用硫酸溶解,所以這兩種試劑是稀硫酸和酸性KMnO4溶液,
故答案為:稀硫酸和酸性KMnO4溶液;
②假設(shè)Fe2O3物質(zhì)的量為x mol,F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol,那么滿足:160x+72y=79200;鐵原子守恒(2x+y)×116=116000,解得x=450mol,所以產(chǎn)物中Fe2O3的質(zhì)量160g/mol×450mol=72000g=72kg,則該產(chǎn)品的純度為$\frac{72g}{79.2g}$×100%=90.9%;故答案為:90.9%.

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素化合物性質(zhì)、基本操作與方案設(shè)計(jì)、常用化學(xué)用語等,關(guān)鍵是熟練綜合應(yīng)用相關(guān)元素化合物知識(shí),要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息解決問題的能力,題目難度中等.

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:實(shí)驗(yàn)題

14.(I)為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果甲乙兩組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖一、圖二所示的實(shí)驗(yàn).

圖一可通過觀察①產(chǎn)生氣泡的快慢 定性比較得出結(jié)論.有同學(xué)提出將CuSO4改為CuCl2更為合理,其理由是②控制陰離子相同,排除陰離子的干擾,你認(rèn)為還可以作何改進(jìn)?③將氯化鐵改為硫酸鐵
(II)圖二為在一定溫度下,冰醋酸加水稀釋過程中,溶液的導(dǎo)電能力I隨加入水的體積V變化的曲線,請(qǐng)回答:
(1)“O”點(diǎn)導(dǎo)電能力為O的理由是在“O”點(diǎn)處醋酸未電離,無離子存在;
(2)a、b、c三點(diǎn)的c(H+)由小到大的順序?yàn)閏<a<b;
(3)a、b、c三點(diǎn)處,電離程度最大的是c;
(4)若使c點(diǎn)溶液中c(CH3COO-)增大,c(H+)減小,則可采取的措施是:①加少量NaOH固體;②加少量Na2CO3固體或加入Zn、Mg等金屬.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.為探究SO2的漂白是SO2直接作用于有色物質(zhì),還是SO2與水反應(yīng)的產(chǎn)物的作用,設(shè)計(jì)如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):(圖中所用硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%)

(1)亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+SO2↑;
(2)為探究干燥的SO2 能不能使品紅褪色,請(qǐng)指出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖中兩個(gè)明顯的不足:①SO2未干燥,②沒有進(jìn)行尾氣處理;
(3)按照修改后的裝置,實(shí)驗(yàn)中控制SO2以大約每秒3個(gè)氣泡的速度通過品紅的酒精溶液時(shí),經(jīng)過一小時(shí)后,品紅仍不褪色.這說明品紅褪色的原因不是SO2直接導(dǎo)致.所以,SO2 通過品紅水溶液后,引起品紅褪色的微?赡苁荋2SO3、HSO3-或SO32-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

6.亞硫酸鈉在印染、造紙等眾多行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用.研究小組用Na2CO3溶液吸收SO2制備Na2SO3.其實(shí)驗(yàn)流程如圖1

查閱資料可知,向碳酸鈉溶液通入二氧化硫的過程中,溶液中有關(guān)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖2是所示.
(1)圖2中的線2表示的組分為NaHCO3(填化學(xué)式)
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),“反應(yīng)II”中加入NaOH溶液的目的是NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O(主要)SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O(次要)(用化學(xué)方程式表示)
(3)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥97.0%為優(yōu)等品,≥93.0%為一等品.為了確定實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的等級(jí),研究小組采用了兩種方法進(jìn)行測定.
①方法I:稱取2.570g產(chǎn)品,用蒸餾水溶解,加入足量的雙氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4,再加入過量的BaCl2溶液,所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、干燥后稱量,質(zhì)量為4.660g,通過計(jì)算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)m(BaSO4)=4.660g,n(BaSO4)=$\frac{4.660g}{233g/mol}$=0.020mol,則經(jīng)氧化后n(Na2SO4)=0.020mol,m(Na2SO4)=0.020mol×142g/mol=2.840g,根據(jù)差量法,原混合物中的Na2SO3:n(Na2SO3)=$\frac{2.840g-2.570g}{16g/mol}$,m(Na2SO3)=$\frac{2.840g-2.570g}{16g/mol}$×126g/mol=2.12625g,w(Na2SO3)=$\frac{2.1262g}{2.570g}$×100%≈82.73%.
如若不考慮雜質(zhì),則n(Na2SO3)=n(BaSO4)=0.020mol,
m(Na2SO3)=0.020mol×126g/mol=2.520g,
w(Na2SO3)=$\frac{2.520g}{2.570g}$×100%≈98.05%.(寫出計(jì)算過程)
②方法II:稱取1.326g產(chǎn)品,配成100mL溶液,取25.00mL該溶液,滴加0.1250mol/L I2溶液,恰好使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4時(shí),消耗I2溶液20.00mL.通過計(jì)算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)n(Na2SO3)=n(I2)=20.00mL×10-3L/mL×0.1250mol/L=0.0025mol,m(Na2SO3)=0.0025mol×126g/mol×$\frac{100ml}{2500ml}$=1.260g,
w(Na2SO3)=$\frac{1.260g}{1.326g}$×100%≈95.02%.(寫出計(jì)算過程)
③判斷Na2SO3產(chǎn)品的等級(jí),并說明理由方案I中的產(chǎn)品為優(yōu)等品,方案II中的產(chǎn)品為一等品.但是方案I產(chǎn)品中含有的硫酸鈉和碳酸鈉等雜質(zhì),在方案I的測定中,硫酸鈉和碳酸鈉雜質(zhì)對(duì)測定有干擾,而方案II是直接測定亞硫酸鈉,可信度和精確度都要更高一些.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.如圖所示,將6.4g銅與12mL18mol•L-1濃硫酸在試管a中共熱.據(jù)此回答:
①寫出Cu與濃硫酸共熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O;
②在b處看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是品紅溶液褪色
③蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是吸收二氧化硫
④直至反應(yīng)完畢,最后發(fā)現(xiàn)試管中還有Cu剩余,某同學(xué)根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余.下列藥品能證明反應(yīng)結(jié)束后試管a中確有余酸的是AD(填編號(hào))
A.Fe粉         B.BaCl2溶液
C.FeCl2溶液     D.Na2CO3溶液.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.一氯甲烷(CH3C1)是一種重要的化工原料,常溫下它是無色有毒氣體,微溶于水,易溶于乙醇、CCl4等.(1)甲組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用圖1所示裝置模擬催化法制備和收集一氯甲烷.

①無水ZnCl2為催化劑,a瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH+HCl$→_{△}^{ZnCl_{2}}$CH3Cl+H2O.
②裝置B的主要作用是除去氯化氫氣體.
③收集到的CH3Cl氣體在氧氣中充分燃燒,產(chǎn)物用過量的V1mL、c1mol•L-1NaOH溶液充分吸收,以甲基橙作指示劑,用c2 mol•L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)吸收液進(jìn)行返滴定(發(fā)生的反應(yīng)為:
NaOH+HCl=NaCl+H2O,Na2CO3+2HCl=2NaCl+2CO2↑+2H2O),最終消耗V2mL鹽酸.則所收集CH3Cl的物質(zhì)的量為(c1V1-c2V2)×10-3          _  mol.(已知:2CH3Cl+3O2$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$2CO2+2H2O+2HCl)
(2)乙組同學(xué)選用甲組A、B裝置和圖2所示的部分裝置檢驗(yàn)CH3Cl中的氯元素.
(已知:一鹵代烷一般要在加熱條件下才能與氫氧化鈉溶液反應(yīng))
①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中,依次連接的合理順序?yàn)锳→B→F→D→G.
②通入一段時(shí)間的CH3Cl氣體,打開裝置D中分液漏斗的活塞,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.分液漏斗中盛放的試劑是硝酸和硝酸銀溶液.
③能證明CH3Cl中含有氯元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是F中無白色沉淀生成,D中有白色沉淀生成.
(3)查閱資料可知:AgNO3的乙醇溶液可以檢驗(yàn)CH3X中的鹵素原子.相關(guān)數(shù)據(jù)如表:
化學(xué)鍵C-ClC-Br
鍵能(kJ•mol-1330276
化合物AgClAgBr
Ksp近似值1.8×10-105×10-13
①CH3X通入AgNO3的乙醇溶液中,除有沉淀生成外,還生成硝酸甲酯,請(qǐng)寫出硝酸甲酯的結(jié)構(gòu)簡式:CH3ONO2
③將CH3Cl和CH3Br的混合氣體通入AgNO3的乙醇溶液中,先出現(xiàn)淡黃色沉淀.請(qǐng)依據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋原因C-Br鍵的鍵能小,更容易斷裂,同時(shí)溴化銀的溶度積常數(shù)更小,溴化銀更容易形成沉淀.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.有一化學(xué)平衡mA(g)+nB(g)═PC(g)+qD(g),如圖表示的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系.由此得出的正確結(jié)論是( 。
A.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),(m+n)>(p+q)B.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),(m+n)<(p+q)
C.正反應(yīng)是放熱反應(yīng),(m+n)>(p+q)D.正反應(yīng)是放熱反應(yīng),(m+n)<(p+q)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.儀器名稱為“蒸餾燒瓶”的是( 。
A.B.
C.D.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.下列離子方程式中正確的是( 。
A.用醋酸除去水垢:CaCO3+2H+═Ca2++H2O+CO2
B.用小蘇打治療胃酸過多:HCO3-+H+═CO2↑+H2O
C.鋅片插入硝酸銀溶液中:Zn+Ag+═Zn2++Ag
D.硫酸溶液與氫氧化銅反應(yīng):H++OH-═H2O

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同步練習(xí)冊答案