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15.某工廠以孔雀石為主要原料制備藍礬晶體(CuSO4•5H2O),其生產流程如圖1所示:

已知該條件下,通過調節(jié)溶液的酸堿性而使Fe3+、Fe2+、Cu2+生成沉淀的pH分別如表所示:
物質開始沉淀時的pH完全沉淀時的pH
Fe(OH)32.23.2
Fe(OH)27.69.6
Cu(OH)24.76.4
回答下列問題:
(1)棄渣的主要成分是SiO2,Ⅱ中有“洗滌”的操作,其目的是除去晶體表面附著的雜質.
(2)溶液A中的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+.試劑①是一種氧化劑,則試劑①最好為下列中的b,反應的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O.
a.Na2O2b.H2O2       c.Cl2       d.KSCN
(3)根據圖2有關數據,你認為工業(yè)上氧化操作時應采取措施將反應溫度及溶液pH分別控制在80℃,pH=1.5,氧化時間為4h左右.
(4)操作Ⅰ中溶液的pH應控制在3.2≤pH<4.7范圍內.
(5)欲測定溶液A中Fe2+的濃度,可用KMnO4標準溶液進行滴定,則KMnO4溶液應置于酸(填“酸”或“堿”)式滴定管中.若滴定20.00mLA的溶液,用去0.0240mol•L-1KMnO4溶液16.00mL時恰好達到滴定終點,則A溶液中Fe2+的濃度為0.096mol/L.

分析 向孔雀石中加入足量稀硫酸,發(fā)生的反應有Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑,溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三種金屬離子,鐵的氧化物溶于稀硫酸生成鐵鹽、亞鐵鹽和水,然后過濾得到的濾渣中含有Si的氧化物,溶液A中含有含有鐵鹽和亞鐵鹽及硫酸銅,氣體E為CO2,向溶液A中加入試劑①得到溶液B,試劑①是一種氧化劑,將Fe2+轉化為Fe3+且不能引進雜質,應該選取雙氧水,向溶液B中加入試劑②經過操作Ⅰ得到溶液C和紅褐色沉淀D,則操作Ⅰ為過濾,D為Fe(OH)3,溶液C為硫酸銅溶液,所以為試劑②為CuO,據此答題.

解答 解:(1)根據分析可知,棄渣的主要成分是SiO2,Ⅱ中有“洗滌”的操作,其目的是除去晶體表面附著的雜質,故答案為:SiO2;除去晶體表面附著的雜質;
(2)“試劑1”的目的是將溶液中的Fe2+轉化為Fe3+,且不能引進雜質,加入雙氧水,雙氧水是一種綠色試劑,將Fe2+氧化為Fe3+,不會引入雜質,反應離子方程式為 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,
故答案為:b; 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;
(3)根據如圖2有關數據可知,pH值相等時溫度越高Fe2+轉化率越高,溫度相等時pH值越小Fe2+轉化率越高,所以工業(yè)上氧化操作時應采取的措施是溶液溫度控制在80℃,pH控制在1.5,氧化時間為4小時左右Fe2+轉化率達到較大值,4小時以后變化不大,
故答案為:80℃,pH=1.5;4;
(4)根據題中信息可知,Cu(OH)2在pH=4.7時開始沉淀,而Fe(OH)3在pH=3.2時沉淀完全,所以操作Ⅰ中溶液的pH應控制在3.2≤pH<4.7
;故答案為:3.2≤pH<4.7;
(5)KMnO4溶液具有強氧化性應置于酸式滴定管中;Fe2+溶液與KMnO4溶液發(fā)生氧化還原反應,反應中MnO4-被還原為Mn2+,反應的離子方程式為MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,根據離子方程可知MnO4-~5Fe2+,用去 KMnO4的物質的量為16.00mL×0.0240mol/L=3.84×10-4mol,所以A溶液中Fe2+濃度為$\frac{3.84×10{\;}^{\\;-4}mol×5}{0.02L}$=0.096mol/L,
故答案為:酸;0.096mol/L.

點評 本題考查物質制備及物質分離和提純,為高考高頻點,側重考查學生分析、計算及實驗操作能力,關鍵是明確實驗原理及基本操作方法,知道流程圖中發(fā)生的反應及操作方法,難點是(5)的計算,要進行微粒之間的轉換,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

5.甲酸鈣廣泛用于食品、化工、石油等工業(yè)生產上,300~400℃左右分解.
Ⅰ、實驗室制取的方法之一是:Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2↑.實驗室制取時,將工業(yè)用氫氧化鈣和甲醛依次加入到質量分數為30-70%的過氧化氫溶液中(投料物質的量之比依次為1:2:1.2),最終可得到質量分數98%以上且重金屬含量極低的優(yōu)質產品.
(1)過氧化氫比理論用量稍多,其目的是使甲醛充分氧化,提高甲醛的利用率和產品純度.
(2)反應溫度最好控制在30-70℃之間,溫度不易過高,其主要原因是防止H2O2分解和甲醛揮發(fā)
(3)制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉抑制甲醛發(fā)生副反應外,還要加入少量的Na2S溶液,加硫化鈉的目的是除去重金屬離子(使重金屬離子形成硫化物沉淀除去).
(4)實驗時需強力攪拌45min,其目的是使反應物充分接觸,提高產率;結束后需調節(jié)溶液的pH 7~8,其目的是防止甲酸鈣水解(或除去甲酸).最后經結晶分離、干燥得產品.
Ⅱ、某研究性學習小組用工業(yè)碳酸鈣(主要成分為CaCO3;雜質為:Al2O3、FeCO3) 為原料,先制備無機鈣鹽,再與甲酸鈉溶液混合制取甲酸鈣.結合如圖幾種物質的溶解度曲線及表中相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L-1計算),現提供的試劑有:a.甲酸鈉,b.5mol•L-1硝酸,c.5mol•L-1鹽酸,d.5mol•L-1硫酸,e.3%H2O2溶液,f.澄清石灰水.
金屬
離子
開始沉淀
的pH
沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Fe2+5.88.8
請補充完整由碳酸鈣制備甲酸鈣的實驗步驟
步驟1:稱取13.6g甲酸鈉溶于約20mL水,配成溶液待用,
并稱取研細的碳酸鈣樣品10g待用.
步驟2:用稍過量硝酸溶解碳酸鈣樣品.
步驟3:用石灰水調整溶液pH5.
步驟4:過濾后,將濾液與甲酸鈉溶液混合,調整溶液pH 7~8,充分攪拌,所得溶液經蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、60℃時干燥得甲酸鈣晶體.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

6.下列有機物分離、提純方法不正確的是( 。
A.分離對硝基甲苯和鄰硝基甲苯:蒸餾
B.除去甲基丙烯酸甲酯中少量甲醇:蒸餾
C.除去漠苯中少量水:分液
D.從粗產品中提純苯甲酸鈉:重結晶

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.實驗:用脫脂棉包住0.2g Na2O2粉末,放在石棉網上,在脫脂棉上滴加幾滴水;可以觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來.此實驗的分析正確的是( 。
A.Na2O2在反應中只作氧化劑
B.由于Na2O2與H2O反應放出熱量和氧氣,所以脫脂棉劇烈燃燒
C.Na2O2與H2O反應中有氫氧化鈉生成,Na2O2是典型的堿性氧化性
D.Na2O2與H2O反應中有氧氣生成,可用于防毒面具上

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

10.某無色溶液由Na+、Ba2+、Al3+、[Al(OH)4]-、Fe3+、CO32-、SO42-中的若干種組成.取適量該溶液進行如下實驗:①加入過量鹽酸,有氣體生成、谠冖偎玫娜芤褐屑尤脒^量碳酸氫銨溶液,有氣體生成,同時析出白色沉淀甲、墼冖谒萌芤褐屑尤脒^量的Ba(OH)2溶液,也有氣體生成,并有白色沉淀乙析出.原溶液中一定存在的離子是( 。
A.Al3+、Fe3+、SO42-B.Na+、[Al(OH)4]-、CO32-
C.Na+、[Al(OH)4]-、SO42-、CO32-D.Na+、Ba2+、[Al(OH)4]-

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.鎂鋁合金5.1g溶于300mL 2mol•L-1的鹽酸中,在標準狀況下放出氣體的體積為5.6L.向反應后的溶液中加入足量氨水,產生沉淀的質量為( 。
A.5.1 gB.10.2 gC.13.6 gD.15.3 g

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

7.將標準狀況下33.6L Cl2通入500mL某濃度的NaOH溶液中恰好完全反應,測得溶液中的含氯微粒有Cl-、ClO-、ClO3-三種,且c(ClO-)=c(ClO3-).
(1)用1個化學方程式表示出上述反應:4Cl2+8OH-=ClO-+ClO3-+6Cl-+4H2O,該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為3:1.
(2)所用NaOH溶液的濃度為6mol•L-1

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.實驗室里需要純凈的NaCl溶液,但手邊只有混有Na2SO4、NH4HCO3的NaCl.某學生設計了如圖所示方案提取純凈的NaCl溶液.(已知:NH4HCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+CO2↑+H2O)

如果此方案正確,那么:
(1)操作②為什么不用硝酸鋇溶液,其理由是引入硝酸根雜質離子.
(2)進行操作②后,如何判斷SO${\;}_{4}^{2-}$已除盡,方法是取少量上層澄清溶液,再滴加BaCl2溶液,如無沉淀出現則說明SO42-已除盡,反之則有.
(3)操作③的目的是除去過量的Ba2+,為什么不先過濾后加碳酸鈉溶液?理由是減少一次過濾操作.
(4)操作④的目的是除去濾液中多余的氯化氫.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.銅及其化合物在工業(yè)上有許多用途.回答下列問題:
(1)某工廠以輝銅礦(主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質)為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如圖1:

①浸取反應中氧化劑的化學式為MnO2;濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和SiO2(寫化學式)
②“除鐵”這一步反應在25℃進行,加入試劑A調節(jié)溶液PH為4后,溶液中銅離子最大濃度不超過2.2 mol/L.(已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
③“沉錳”(除Mn2+)過程中反應的離子方程式Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O.
④濾液Ⅱ經蒸發(fā)結晶得到的鹽主要是(NH42SO4 (寫化學式).
(2)某實驗小組同學用電化學原理模擬濕法煉銅,進行了一系列探究活動.
①如圖2為某實驗小組設計的原電池裝置,鹽橋內裝載的是足量用飽和氯化鉀溶液浸泡的瓊脂,反應前,電極質量相等,一段時間后,兩電極質量相差6.00g,則導線中通過了0.1mol電子,若不考慮甲、乙兩池電解質溶液中的離子向鹽橋中移動,則甲、乙兩池電解質溶液的總質量與實驗開始前的電解質溶液的總質量相差0.4g

②其他條件不變,若將鹽橋換成光亮的U形彎銅絲浸入甲池與乙池,如圖3所示,電流計指針偏轉方向與先前一樣,但偏轉角度明顯減小.一段時間后,乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一層紫紅色固體,則甲池銅絲附近溶液的pH增大(填“減小”、“增大”或“不變”),乙池中石墨為陰極(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)

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