18.鐵的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模使用,是人類發(fā)展史上的一個(gè)光輝里程碑,它把人類從石器時(shí)代、青銅器時(shí)代帶到了鐵器時(shí)代,推動(dòng)了人類文明的發(fā)展.
(1)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是水處理過程中的一種新型凈水劑,它的氧化性比高錳酸鉀更強(qiáng),本身在反應(yīng)中被還原成三價(jià)鐵離子達(dá)到凈水的目的.按要求回答下列問題:
高鐵酸鈉主要通過如下反應(yīng)制。2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O,則X的化學(xué)式為NaCl,反應(yīng)中被氧化的物質(zhì)是Fe(OH)3(寫化學(xué)式).
(2)鐵紅顏料跟某些油料混合,可以制成防銹油漆.以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)的過程如下:

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,請(qǐng)完成該反應(yīng)的離子方程式:1FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16 H+
③氧化過程中,O2、NaOH與Fe2+反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
④為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度,氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2-3.8,
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
如果pH過大,可能引起的后果是Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的鐵紅不純(幾種離子沉淀的pH見上表);濾液B可以回收的物質(zhì)有(寫化學(xué)式)Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

分析 (1)根據(jù)元素守恒判斷X的化學(xué)式;反應(yīng)中化合價(jià)升高的元素被氧化;
(2)硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO2,加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,再加氫氧化鈉和空氣,調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2~3.8主要是使三價(jià)鐵沉淀,而二價(jià)鎂,三價(jià)鋁都不沉淀,最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵,從而得到鐵紅;
①氧化鐵屬于堿性氧化物,與酸反應(yīng)生成鹽和水;Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反應(yīng),二氧化硅不和酸反應(yīng);
②根據(jù)得失電子守恒和原子守恒來配平;
③NaOH與Fe2+反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵易被氧化;
④根據(jù)幾種離子沉淀的pH分析;因加入的是氫氧化鈉來調(diào)節(jié)PH,所以濾液B中應(yīng)是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉.

解答 解:(1)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,根據(jù)元素守恒可知X的化學(xué)式為NaCl;反應(yīng)中Fe(OH)3中的Fe元素是化合價(jià)升高被氧化;
故答案為:NaCl;Fe(OH)3
(2)硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO2,加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,再加氫氧化鈉和空氣,調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2~3.8主要是使三價(jià)鐵沉淀,而二價(jià)鎂,三價(jià)鋁都不沉淀,最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵,從而得到鐵紅;
①氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水,方程式為:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;因二氧化硅不與硫酸反應(yīng),故“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO2
故答案為:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;SiO2
②FeS2中S元素的化合價(jià)從-1價(jià)升高到+6價(jià),2個(gè)S原子轉(zhuǎn)移14個(gè)電子,F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)移1個(gè)電子,則二者的計(jì)量數(shù)之比為1:14,根據(jù)S守恒可知SO42-前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2,根據(jù)氧守恒可知H20前面化學(xué)計(jì)量數(shù)為8,根據(jù)H守恒可知H+前化學(xué)計(jì)量數(shù)為16,則反應(yīng)的離子方程式為:1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
故答案為:1、14、8、15、2、16H+;
③Fe2+與OH-反應(yīng)生成4Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2不穩(wěn)定易被氧氣氧化為Fe(OH)3,用化合價(jià)升價(jià)法配平方程式,方程式為:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,
故答案為:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
④根據(jù)幾種離子沉淀的pH,如果pH過大,Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的鐵紅不純;未沉淀的離子為Na+、Mg2+、Al3+,故濾液B可以回收的物質(zhì)有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4
故答案為:Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的鐵紅不純;Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

點(diǎn)評(píng) 本題通過制備鐵紅,考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用,題目難度中等,明確制備流程及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵,試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.粗食鹽中除含有鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等可溶性雜質(zhì)外,還含有泥砂等不溶性雜質(zhì).我們食用的精鹽是用粗食鹽提純而得到的.通過教材中“粗鹽的提純”及你做過的該實(shí)驗(yàn)回答下列問題.
(1)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行NaCl溶液蒸發(fā)時(shí),一般有以下操作過程①固定鐵架臺(tái)上鐵圈的位置;②放上蒸發(fā)皿(蒸發(fā)皿中盛有NaCl溶液);③放置酒精燈;④加熱攪拌; ⑤停止加熱.其正確的操作順序?yàn)棰邰佗冖堍荩?br />(2)如何檢驗(yàn)溶液中有無SO42-離子?取少量溶液于是試管中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液,若有白色沉淀,則證明有SO42-.如果有,應(yīng)該如何除去SO42-離子?加入稍微過量的BaCl2溶液,其離子反應(yīng)方程式為Ba2++SO42-═BaSO4↓.
(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備精鹽的實(shí)驗(yàn)方案,步驟如下(用于沉淀的試劑稍過量):

稱取粗鹽$→_{①}^{溶解}$$→_{②}^{BaCl_{2}}$ $→_{③}^{NaOH}$ $→_{④}^{Na_{2}CO_{3}}$$→_{⑤}^{過濾}$濾液$→_{⑥}^{適量鹽酸}$$→_{⑦}^{蒸發(fā)、結(jié)晶、烘干}$精鹽
請(qǐng)問在操作④中,相關(guān)的離子方程式為Ca2++CO32-═CaCO3↓;Ba2++CO32-═BaCO3↓.在操作 ⑥中加入適量鹽酸的目的是除去過量的NaOH溶液和Na2CO3溶液.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.已知磺酰氯(SO2Cl2)是一種有機(jī)氯化物,也是鋰電池正極活性物質(zhì),SO2Cl2是一種無色液體,熔點(diǎn)-54.1℃,沸點(diǎn)69.1℃,極易水解,遇潮濕空氣會(huì)產(chǎn)生白霧.磺酰氯(SO2Cl2)的制備方法及裝置圖如圖1:
SO2(g)+Cl2(g)?SO2C12(g)△H<0,

(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合價(jià)是+6.
(2)儀器D的名稱是三頸燒瓶,儀器C的作用除了吸收氯氣和二氧化硫,還具有防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶作用.
(3)戊是貯氣裝置,則E中的溶液是飽和的亞硫酸氫鈉溶液;若缺少裝置乙和丁,則產(chǎn)物變質(zhì),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是SO2Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
(4)反應(yīng)結(jié)束后,將丙中混合物分離開的實(shí)驗(yàn)操作是蒸餾.
(5)有關(guān)該實(shí)驗(yàn)敘述正確的是b
a、X、Y最好的組合是銅片和濃硫酸
b、活性炭的作用是作催化劑
c、冷凝管B也可以用作蒸餾
(6)GET公司開發(fā)的Li-SO2Cl2軍用電池,其示意圖如圖戌所示,已知電池反應(yīng)為:2Li+SO2Cl2=2LiCl+SO2↑,則電池工作時(shí),正極的電極反應(yīng)式為是SO2Cl2+2e-=2 Cl -+SO2↑.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.已知:①1mo1H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kj的能量②1 mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243 kJ的能量③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子時(shí)釋放431 kJ的能量.下敘述正確的是( 。
A.反應(yīng)物總能量為679kj
B.生成物總能量為431kj
C.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體,反應(yīng)放出183kJ能量
D.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體,反應(yīng)吸收183kJ能量

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

13.高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途.
I.高鐵酸鉀( K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中.如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置:

(1)該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH- ;若維持電流強(qiáng)度為1A,電池工作十分鐘,理論消耗Zn0.2g(已知F=96500C/mol).
(2)鹽橋中盛有飽和KC1溶液,此鹽橋中氯離子向右移動(dòng)(填“左”或“右”);若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向左移動(dòng)(填“左”或“右”).
(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定.
Ⅱ.工業(yè)上濕法制備K2FeO4的工藝流程如圖3.

(4)完成“氧化”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式:
2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,
其中氧化劑是NaClO(填化學(xué)式).
(5)加入飽和KOH溶液的目的是減小高鐵酸鉀的溶解,促進(jìn)高鐵酸鉀晶體析出.
(6)已知25℃時(shí)Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此溫度下若在實(shí)驗(yàn)室中配制Smol/L l00mL FeCl3溶液,為使配制過程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則至少需要加入2.5mL 2mol/L的鹽酸(忽略加入鹽酸體積).

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3.過氧化鈣較穩(wěn)定,不溶于乙醇,微溶于水,溶于酸,可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑.以下是一種制備過氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方法.

回答下列問題:
(1)大理石經(jīng)過溶解、沉淀、過濾、在沉淀、再過濾,得到CaCO3,其目的是除去雜質(zhì),得到純凈的碳酸鈣(或提純碳酸鈣);過濾需要用到的玻璃儀器主要有漏斗、燒杯和玻璃棒.
(2)反應(yīng)①的具體操作作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體.將溶液煮沸,趁熱過濾.將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2
(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為CaCl2+H2O2+2NH3•H2O+6H2O═CaO2•8H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3•H2O+H2O2=CaO2+2NH4Cl+2H2O,該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行,原因是溫度過高時(shí)過氧化氫分解.
(4)白色晶體水洗時(shí),判斷是否洗凈的方法是取少量末次水洗液于試管中,滴加稀硝酸酸化后再滴加AgNO3 溶液;使用乙醉洗滌的目的是去除晶體表面的水分.
(5)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石鍛燒后.直接加人雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品.該法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單.所得產(chǎn)品的缺點(diǎn)是純度較低.
(6)CaO2•8H2O加熱脫水的過程中,需不斷通入氧氣.目的是抑制過氧化鈣分解.若通入的氧氣中混有二氧化碳,其后果是二氧化碳與過氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣;已知CaO2在350℃迅速分解生成CaO和O2.圖是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定產(chǎn)品中CaO2含量的裝置(夾持裝置省略).

若所取產(chǎn)品質(zhì)量為ag,測(cè)得生成氣體的體積為VmL(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況),則產(chǎn)品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9V}{1400a}$×100%(用含a、V的式子表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.下列有關(guān)化學(xué)用語,表達(dá)正確的是( 。
A.乙醇的分子式:CH3CH2OHB.次氯酸的電子式:
C.NH4Cl的電子式:D.乙醛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:CH3CHO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.某元素的第一電離能至第七電離能(KJ/mol)如下:
I1I2I3I4I5I6I7
5781817274511575148301837623293
該元素最有可能位于元素周期表的族是( 。
A.ⅠAB.ⅡAC.ⅢAD.ⅣA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列說法不正確的是( 。
A.已知冰的熔化熱為6.0 kJ/mol,冰中氫鍵鍵能為20 kJ/mol,假設(shè)1 mol冰中有2 mol 氫鍵,且熔化熱完全用于破壞冰的氫鍵,則最多只能破壞冰中15%的氫鍵
B.同溫同壓下,H2(g)+Cl2=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的△H不同
C.實(shí)驗(yàn)測(cè)得環(huán)己烷(l)、環(huán)己烯(l)和苯(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-3916 kJ/mol、-3747 kJ/mol和-3265 kJ/mol,可以證明在苯分子中不存在獨(dú)立的碳碳雙鍵
D.反應(yīng)A(g)?2B(g),若正反應(yīng)的活化能為Ea kJ/mol,逆反應(yīng)的活化能為Eb kJ/mol,則該反應(yīng)的△H=(Ea-Eb) kJ/mol

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