1.研究鐵及其化合物對于工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義.
(1)Fe2(SO43和明礬一樣也具有凈水作用,其凈水的原理是Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+(用離子方程式表示).
(2)已知某溶液中含有Fe3+、Al3+等離子,取一定量的該溶液,向其中滴加NaOH溶液,當Al(OH)3開始沉淀時,溶液中$\frac{c(F{e}^{3+})}{c(A{l}^{3+})}$為:4×10-5,已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33
(3)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑,且不會造成二次污染.已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀的基本流程如圖所示:

①上述氧化過程中,發(fā)生反應的離子方程式是:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,在實際生產(chǎn)中一般控制反應溫度30℃以下,其原因是:防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解.
②沉淀過程中加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),這說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。
③在提純K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法,沉淀洗滌方法是用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復操作2~3次.
④某溫度下,將Cl2通入NaOH溶液中,反應后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液,經(jīng)測定ClO-與ClO3-離子的物質(zhì)的量之比是1:2,則Cl2與氫氧化鈉反應時,被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11:3
(4)工業(yè)上還可用通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4,其工作原理如圖所示:陽極的電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;其中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NaOH溶液

分析 (1)三價鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,膠體表面積大,吸附能力強,達到凈水目的;
(2)當Al(OH)3開始沉淀時,溶液中$\frac{c(F{e}^{3+})}{c(A{l}^{3+})}$=$\frac{c(Fe{\;}^{3+}){c}^{3}(O{H}^{-})}{c(Al{\;}^{3+}){c}^{3}(O{H}^{-})}$=$\frac{Ksp[Fe(OH){\;}_{3}]}{Ksp[Al(OH){\;}_{3}]}$,據(jù)此計算;
(3)①氯氣與氫氧化鈉反應產(chǎn)生強氧化劑次氯酸鈉,硝酸鐵水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鈉,據(jù)此寫出氧化過程的離子方程式;已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,在實際生產(chǎn)中一般控制反應溫度30℃以下,其原因是防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解;
②加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小;
③洗滌濾渣的方法是,將濾渣放在過濾裝置中,用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復操作2~3 次;
④Cl2生成ClO-、ClO3-化合價升高,是被氧化的過程,而Cl2生成NaCl是化合價降低被還原的過程,氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等,據(jù)ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量濃度之比可計算出失去電子的總物質(zhì)的量,進而可計算得到電子的總物質(zhì)的量;再根據(jù)氯元素被還原生成KCl的化合價變化為1計算出被還原的氯元素的物質(zhì)的量,最后計算出被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比;
(4)依據(jù)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-結(jié)合堿性環(huán)境來寫出電極方程式;根據(jù)OH-在陽極被消耗,而在陰極會生成來分析.

解答 解:(1)三價鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,離子方程式為:Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+,膠體表面積大,吸附能力強,達到凈水目的,
故答案為:Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+;
(2)當Al(OH)3開始沉淀時,溶液中$\frac{c(F{e}^{3+})}{c(A{l}^{3+})}$=$\frac{c(Fe{\;}^{3+}){c}^{3}(O{H}^{-})}{c(Al{\;}^{3+}){c}^{3}(O{H}^{-})}$=$\frac{Ksp[Fe(OH){\;}_{3}]}{Ksp[Al(OH){\;}_{3}]}$=$\frac{4.0×10{\;}^{-38}}{1.0×10{\;}^{-33}}$=4×10-5
故答案為:4×10-5;
(3)①氯氣與氫氧化鈉反應產(chǎn)生強氧化劑次氯酸鈉,硝酸鐵水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鈉,離子方程式為:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,在實際生產(chǎn)中一般控制反應溫度30℃以下,其原因是防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解,
故答案為:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解;
②加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小,
故答案為:該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度;
③洗滌濾渣的方法是,將濾渣放在過濾裝置中,用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復操作2~3 次,
故答案為:用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復操作2~3 次;
④Cl2生成ClO-與ClO3-是被氧化的過程,化合價分別由0價升高為+1價和+5價,
經(jīng)測定ClO-和ClO3-物質(zhì)的量之比為1:2,
則可設ClO-為1mol,ClO3-為2mol,被氧化的氯元素的物質(zhì)的量為:1mol+2mol=3mol,
根據(jù)化合價變化可知,反應中失去電子的總物質(zhì)的量為:1mol×(1-0)+2mol×(5-0)=11mol,
氧化還原反應中得失電子數(shù)目一定相等,則該反應中失去電子的物質(zhì)的量也是11mol,
Cl2生成KCl是被還原的過程,化合價由0價降低為-1價,
則被還原的Cl的物質(zhì)的量為:$\frac{11mol}{1-0}$=11mol,
所以被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11mol:3mol=11:3,
故答案為:11:3;
(4)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-,由于是堿性環(huán)境,故電極方程式為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,
在電解時,水電離的H+在陰極放電:2H++2e-=H2↑,c(OH-)增大,Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),使陰極區(qū)c(NaOH)增大,故NaOH可以循環(huán)使用,
故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;NaOH溶液.

點評 本題考查了三價鐵離子與Na2FeO4的凈水原理,涉及難溶電解質(zhì)的計算、氧化還原反應方程的書寫、計算、電極反應的書寫,綜合性強,有一定難度,Na2FeO4的凈水是?键c,應注意歸納總結(jié).

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

18.將檢驗下列三種溶液中的某一種溶液所用試劑的序號填入相應的空格處.
①檢驗葡萄糖溶液:C;
②檢驗淀粉溶液:B;
③檢驗蛋白質(zhì)溶液:D.
A,KI溶液   B.碘水   C.新制的Cu(OH)2懸濁液D.濃硝酸    E.稀疏酸.

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19.根據(jù)反應Cu+4HNO3(濃)═Cu(NO32+2NO2↑+4H2O回答下列問題:
(1)上述反應中HNO3所表現(xiàn)的性質(zhì)氧化性和酸性;
(2)用雙線橋法標出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向
(3)當有2mol HNO3參加反應時,求標準狀況下生成氣體的體積.

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16.已知C、N、S都是重要的非金屬元素.下列說法正確的是( 。
A.三者的單質(zhì)直接與O2反應都能生成兩種以上的氧化物
B.CO2、NO2、SO2都能與H2O發(fā)生化合反應
C.CO2、NO2、SO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在
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3.6g鐵粉,與標況下3.36L氯氣充分反應,理論上最多可以得到氯化鐵的質(zhì)量是(  )
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6.磺酰氯(SO2Cl2)是一種重要的有機合成試劑,實驗室可利用SO2與Cl2反應制取少量的SO2Cl2.裝置如圖(有些支持裝置省略)所示.已知SO2Cl2的熔點為-54.1℃,沸點為69.1℃,遇水能發(fā)生劇烈的水解反應,產(chǎn)物之一為氯化氫氣體.

(1)儀器E的名稱是分液漏斗,儀器C的作用是吸收逸出的有毒的Cl2、SO2,防止污染環(huán)境,防止空氣中的水蒸氣進入B使磺酰氯水解.
(2)使用B時冷卻水應從a接口通入,由B的使用可知SO2與氯氣之間的反應屬于放熱(填“放熱”或“吸熱”)反應,從化學平衡移動角度分析,反應管通水冷卻的目的為冷凝降溫有利于SO2Cl2生成.
(3)試劑X、Y的組合最好是c.
a.18.4mol•L-1 H2SO4+Cu
b.4mol•L-1HNO3+Na2SO4
c.60% H2SO4+K2SO3
(4)戊是貯氣裝置,則E中的試劑是飽和食鹽水,若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl2,其反應的離子方程式為MnO2+2Cl-+4H+$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn 2++Cl2↑+2H2O;裝置乙和丁中可以使用同一種試劑,該試劑為濃硫酸.
(5)反應結(jié)束后,將丙中混合物分離開的實驗操作是蒸餾.若反應中消耗的氯氣的體積為896mL(已轉(zhuǎn)化為標準狀況,SO2足量),最后得到純凈的磺酰氯3.3g,則磺酰氯的產(chǎn)率為61.1%(保留三位有效數(shù)字).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

13.乙酰苯胺具有解熱鎮(zhèn)痛作用,是較早使用的解熱鎮(zhèn)痛藥,有“退熱冰”之稱,其制備原理如圖:

已知:
①苯胺易被氧化.
②乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性質(zhì)如表:
物質(zhì)熔點沸點溶解度
乙酰苯胺114.3℃305℃微溶于冷水、易溶于熱水
苯胺-6℃184.4℃微溶于水
醋酸16.6℃118℃易溶于水
實驗步驟如下:
步驟1:在a中,加入9mL (0.10mol)苯胺、15mL(0.27mol)冰醋酸及少許鋅粉,依照如圖裝置組裝儀器.
步驟2:控制溫度計讀數(shù)在105℃左右,小火加熱回流至反應完全.
步驟3:趁熱將反應混合物倒入盛有100mL 冷水的燒杯中,冷卻后抽濾(一種快速過濾方法)、洗滌,得到粗產(chǎn)品.
步驟4:將步驟3所得粗產(chǎn)品進一步提純后,稱得產(chǎn)品質(zhì)量為10.8g.
請回答下列問題:
(1)儀器a的名稱為圓底燒瓶,所選儀器a的最佳規(guī)格是B(填序號).
A.25mL    B.50mL    C.100mL    D.250mL
(2)實驗中加入少許鋅粉的目的是防止苯胺被氧化,同時起著沸石的作用.
(3)步驟2中,控制溫度計讀數(shù)在105℃左右的原因是溫度過低不能蒸出反應所生成的水或溫度過高未反應的乙酸蒸出.
(4)判斷反應已基本完全的方法為錐形瓶不再有水增加.
(5)步驟3中趁熱將混合物倒入盛有冷水的燒杯中,“趁熱”的原因是若讓反應混合物冷卻,則固體析出沾在瓶壁上不易處理.
(6)步驟4中粗產(chǎn)品進一步提純,該提純方法是重結(jié)晶.
(7)本次實驗的產(chǎn)率為80%.

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

10.如圖為中學化學中幾種常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物已略去).已知:A、C、D是常見的氣體單質(zhì),F(xiàn)氣體極易溶于水,且液態(tài)常做制冷劑.

(1)寫出化學式A的電子式
(2)寫出D和E溶液反應的離子方程式2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O.
(3)鑒定G中陽離子的實驗方法和現(xiàn)象用膠頭滴管加入少量NaOH濃溶液,加熱用濕潤的紅色石蕊試紙在試管口檢驗放出的氣體,試紙變藍色;
(4)工業(yè)上電解B溶液制得一系列化工原料,寫出其電解的化學方程式,并用雙線橋標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

11.金屬鋁、鐵、銅都是生活中常用的金屬,根據(jù)所學知識,填寫下列空白.
(1)某同學將鋁片和銅片用導線相連,一組插入濃硝酸中,一組插入燒堿溶液中,分別形成了原電池,在這兩個原電池中,負極分別為B
A.鋁片、銅片      B.銅片、鋁片     C.鋁片、鋁片
(2)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應方程式為2Al+6H20$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Al(OH)3↓+3H2↑33.6
(3)電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的印刷電路板銅箔.某工程師為了從使用過的腐蝕廢液中回收銅,并重新獲得FeCl3溶液,準備采用下列流程:

寫出流程①中回收金屬銅時發(fā)生反應的離子方程式Fe+Cu2+=Fe2++Cu.
請根據(jù)該反應設計一個原電池,并在虛線框中畫出簡易裝置圖(要求:標出相應電極名稱、電極材料、電解質(zhì)溶液).

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