C．5.6 g鐵投入濃硫酸中.生成的氣體分子數(shù)為0.1 NA 【查看更多】

 

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I．硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料．以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產(chǎn)膽礬（CuSO4?5H2O）的生產(chǎn)流程示意圖：
膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100g水）見下表．
溫度（℃） 20 40 60 80 100
石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07
膽礬 32 44.6 61.8 83.8 114
請回答下列問題：
（1）紅棕色濾渣的主要成分是
Fe（OH）3
Fe（OH）3
；
（2）寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學(xué)方程式
3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
；
（3）操作I的操作溫度應(yīng)該控制在
100
100
℃左右；
（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作II應(yīng)為
冷卻結(jié)晶、過濾
冷卻結(jié)晶、過濾
、洗滌、干燥；
（5）取樣檢驗是為了確認Fe3+是否除凈．有同學(xué)設(shè)計了以下兩種方案，在實驗室分別對所取樣品按下列方案進行操作：
方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液；
方案二：徑向?qū)游觥鷩奒SCN溶液
①你認為上述兩種方案設(shè)計更合理的是
方案二
方案二
；
②指出你認為不合理的方案存在的問題
Cu2+的藍色對檢驗有干擾
Cu2+的藍色對檢驗有干擾
；
（6）反應(yīng)產(chǎn)物中的NO可以循環(huán)使用，用化學(xué)方程式表示循環(huán)使用的方案
4NO+3O2+H2O=4HNO3
4NO+3O2+H2O=4HNO3
．
II．（12分）復(fù)印機使用的墨粉主要成份是Fe3O4，圖是氧化沉淀法生產(chǎn)Fe3O4的工藝：
已知：
①工業(yè)綠礬中FeSO4的含量為52.5%，其中的雜質(zhì)不參與反應(yīng)；
②Fe（OH）2+2Fe（OH）3═Fe3O4?4H2O
請回答下列問題：
（1）鐵的常見氧化物有
FeO、Fe2O3、Fe3O4
FeO、Fe2O3、Fe3O4
；
（2）Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是：
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
，檢驗反應(yīng)后的溶液中含F(xiàn)e3+的方法：
取待測液少許于試管中，加入適量的KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則證明含F(xiàn)e3+
取待測液少許于試管中，加入適量的KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則證明含F(xiàn)e3+
；
（3）在工藝流程中，通入適量空氣“氧化”時的化學(xué)方程式是：
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3
；
（4）生產(chǎn)中可獲得的副產(chǎn)品是
Na2SO4?10H2O
Na2SO4?10H2O
，提取該副產(chǎn)品的操作順序是：
bcdae
bcdae
（填寫序號）
a．過濾    b．加熱濃縮    c．冷卻    d．結(jié)晶    e．洗滌
（5）在生產(chǎn)過程中，若工業(yè)綠礬的投料速率是12.16kg/h，為使產(chǎn)品較純，鼓入空氣的速率應(yīng)為
0.784
0.784
m3/h（假設(shè)反應(yīng)在標準狀態(tài)下進行，空氣中O2占20%）．

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在眾多的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象中，化學(xué)振蕩現(xiàn)象最為令人驚奇，化學(xué)振蕩實驗很多，其中酸與鐵絲的反應(yīng)就是其中一例．某合作小組的同學(xué)查閱文獻資料后，擬做鐵絲與酸的化學(xué)振蕩實驗并進行探究．
實驗步驟：
①將2cm左右的鐵絲夾成多段，放在培養(yǎng)皿中，先用熱的碳酸鈉溶液除去鐵絲表面的油污，蒸餾水沖洗后，再用某種試劑X浸泡到有大量氣泡時取出，用蒸餾水沖洗干凈．
②在細口瓶中加入30mL1.0mol/L的H3PO4、3mL30%的H2O2溶液，將處理后的鐵絲放入其中．
③觀察現(xiàn)象：鐵絲表面產(chǎn)生氣泡，隨后消失，再產(chǎn)生氣泡，再消失的周而往復(fù)的化學(xué)振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，振蕩周期約20秒，可維持數(shù)小時．
試回答下列問題：
（1）步驟①中，用試劑X可除去鐵釘表面的鐵的氧化物或鍍層，所用的試劑X可能是
 
（選填序號：A．NaOH   B．鹽酸C．酒精）．
（2）對振蕩中產(chǎn)生的氣體的成分，甲、乙兩同學(xué)分別提出了假設(shè)，丙同學(xué)進行了驗證．
甲同學(xué)認為是H2，其可能的理由是：
 
．
乙同學(xué)認為是O2，其可能的理由是：
 
．
丙同學(xué)在細口瓶中插入數(shù)據(jù)采集器氧氣傳感器，密封進行實驗一小時，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瓶中氧氣的百分含量呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，從而證明產(chǎn)生的氣體是
 
．
（3）丁同學(xué)猜想酸與鐵絲振蕩體系中的反應(yīng)機理及過程：
（a） Fe+2H+→Fe2++H2        （b）2Fe2++H2O2+H2O→Fe2O3+4H+
（c）Fe2O3+6H+→2Fe3++3H2O   （d）2Fe3++H2→2Fe2++2H+，依據(jù)過程：
（a）→（b）→（c）→（d）→（a）…周而復(fù)始．
依據(jù)此機理，四步反應(yīng)總的反應(yīng)方程式為：
 
．
（4）戊同學(xué)對本次實驗中的所用鐵釘中單質(zhì)鐵的含量進行測定，他們先配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸，然后將一定質(zhì)量的鐵與硫酸（加入適量的銅粉）充分反應(yīng)，并收集產(chǎn)生的氣體，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
① ② ③
硫酸溶液體積/mL 50 50 50
稱取鐵釘質(zhì)量/g 5.0 6.0 7.0
再投入銅粉質(zhì)量/g 1.0 1.0 1.0
標準狀況下的體積/L 1.97 2.24 2.24
所配硫酸的物質(zhì)的量濃度為：
 
mol/L；鐵釘中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為
 
．

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用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述中正確的是

A．0.1mol/L的NaOH溶液中鈉離子數(shù)為0.1 NA

B．1.8 g重水（D2O）中，含有的質(zhì)子數(shù)為0.1NA

C．5.6 g鐵投入濃硫酸中，生成的氣體分子數(shù)為0.1 NA

D．標準狀況下，560 mL甲烷和甲醛的混合氣體中，含有的共用電子對數(shù)為0.1 NA

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以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。

難溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10－19
AlAsO4
1.6×10－16
FeAsO4
5.7×10－21
污染物
H2SO4
As
濃度
28.42 g/L
1.6 g·L－1
排放標準
pH 6～9
0.5 mg·L－1
表1．幾種砷酸鹽的Ksp             表2．工廠污染物排放濃度及允許排放標準
回答以下問題：
⑴該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)＝  ▲ mol·L－1。
⑵寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達式：Ksp[Ca3(AsO4)2]＝  ▲ ，若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的濃度均為1.0×10－4mol·L－1，c(AsO43－)的最大是  ▲ mol·L－1。
⑶工廠排放出的酸性廢水中的三價砷（H3AsO3弱酸）不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷（H3AsO4弱酸），寫出該反應(yīng)的離子方程式  ▲ 。
⑷在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為  ▲ ；
②Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因為  ▲ 。

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以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。
難溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10－19
AlAsO4
1.6×10－16
FeAsO4
5.7×10－21
污染物
H2SO4
As
濃度
28.42 g/L
1.6 g·L－1
排放標準
pH 6～9
0.5 mg·L－1
表1．幾種砷酸鹽的Ksp             表2．工廠污染物排放濃度及允許排放標準
回答以下問題：
⑴該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)＝  ▲ mol·L－1。
⑵寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達式：Ksp[Ca3(AsO4)2]＝  ▲ ，若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的濃度均為1.0×10－4mol·L－1，c(AsO43－)的最大是  ▲ mol·L－1。
⑶工廠排放出的酸性廢水中的三價砷（H3AsO3弱酸）不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷（H3AsO4弱酸），寫出該反應(yīng)的離子方程式  ▲ 。
⑷在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為  ▲ ；
②Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因為  ▲ 。

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