- 硫酸亚铁铵的制备
- 共1066题
锰是冶炼工业中常用的添加剂．以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：
已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：
（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是______．
（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是______，加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0，以除去Fe3+．
（3）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是______．
（4）步骤Ⅳ中，在______（填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为______．
（5）电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn（OH）2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降．为了将Mn2+降到1.0×10-9mol/L，则c（Na2S）至少是______mol/L．
正确答案
解：向碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中就如具有氧化性的二氧化锰，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰．
（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水，步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；
故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；
（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+-Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+-Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（3）由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；
故答案为：CoS和NiS；
（4）由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO4，电解该溶液时Ni2+在阴极上被还原：Mn2++2e-=Mn；
故答案为：阴，Mn2++2e-=Mn；
（5）MnS的Ksp=c（Mn2+）•c（S2-）=1.0×10-11，为了将Mn2+降到1.0×10-9mol/L，则c（S2-）=
解析
解：向碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中就如具有氧化性的二氧化锰，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰．
（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水，步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；
故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；
（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+-Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+-Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（3）由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；
故答案为：CoS和NiS；
（4）由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO4，电解该溶液时Ni2+在阴极上被还原：Mn2++2e-=Mn；
故答案为：阴，Mn2++2e-=Mn；
（5）MnS的Ksp=c（Mn2+）•c（S2-）=1.0×10-11，为了将Mn2+降到1.0×10-9mol/L，则c（S2-）=
氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）．
（1）为了完成步骤Ⅰ，可采用如下图所示的装置将粗铜转化为固体a．
在该实验中，加热A、C装置中的酒精灯时，应该先点燃______装置的酒精灯，D装置的作用是______，C装置中生成的产物是______．
（2）步骤Ⅱ中的操作是：将步骤Ⅰ中的固体加入到容器中，然后加入______，固体完全溶解．
（3）步骤Ⅲ中加入的试剂是H2O2，其目的是提高最终制备的氯化铜晶体的纯度，试写出有关反应的离子方程式：______．
（4）步骤Ⅳ中应先加入某试剂，然后过滤得到滤液．为了调节溶液的pH只使Fe3+完全沉淀，加入的试剂是CuO粉末而不用氨水或NaOH溶液，其理由是______．
（5）步骤V中，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl2•2H2O晶体．现欲得到无水CuCl2，在实验室也可以采用上述装置完成CuCl2•2H2O脱水得到无水CuCl2，则A装置中的两种化学试剂是______．
正确答案
A
吸收尾气，防止污染空气
CuCl2、FeCl3
稀盐酸
H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
加入氨水或是氢氧化钠溶液会引进杂质，且试剂的量不易控制
氯化钠晶体和浓硫酸
解析
解：（1）为了防止金属Fe、Cu和氧气之间的反应，在金属和氯气的反应之前要先产生氯气，先将装置中的空气排净，氯气和金属之间反应，得到的是高价金属氯化物，氯气有毒，可以用碱石灰进行尾处理，故答案为：A；吸收尾气，防止污染空气；CuCl2、FeCl3；
（2）金属铜不可以和盐酸之间反应但是金属铁可以，向金属混合物中加入盐酸、过滤可以将金属铜、铁分离，故答案为：稀盐酸；
（3）双氧水是绿色氧化剂，可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，自身被还原为水，即H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；
（4）氨水或是氢氧化钠溶液和氢离子之间反应产物是铵盐、钠盐以及水，加入试剂CuO粉末调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀，若用氨水或NaOH溶液，会防止引进杂质，且试剂的量不易控制，故答案为：加入氨水或是氢氧化钠溶液会引进杂质，且试剂的量不易控制；
（5）CuCl2•2H2O脱水得到无水CuCl2，应该是在氯化氢气流中进行的，目的是抑制铜离子水解，所以A装置是氯化氢的发生装置，装置内装的是氯化钠晶体和浓硫酸，故答案为：氯化钠晶体和浓硫酸．
（2016春•长沙校级月考）KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KN03制备方法的主要步骤：
（1）反应工中，CaS04与NH4 HCO3的物质的量之比为1：2，该反应的化学方程式为______．
（2）反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是______；
（3）从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaS04的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是______．
（4）整个流程中，可循环利用的物质有______（填化学式）．
（5）将硝酸与浓KC1溶液混合，也可得到KNO3，同时生成等体积的气体A和气体B（NOCl），该反应的化学方程式为______．
正确答案
解：（1）反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO3、（NH4）2SO4和CO2，由质量守恒可知反应的方程式为CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑，
故答案为：CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑；
（2）（NH4）2SO4加入KCl，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的氯化铵，加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气，温度降低又生成氯化铵，以此可分离出氯化铵，得硫酸钾，且能加快反应的速率；故答案为：分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率；
（3）从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止KNO3结晶，提高KNO3的产率，
故答案为：防止KNO3结晶，提高KNO3的产率；
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH4）2SO4外，还有CaSO4、KNO3，故答案为：（NH4）2SO4、CaSO4、KNO3；
（5）硝酸与浓KC1反应生成硝酸钾和氯气以及NOCl，反应的化学方程式为4HNO3+3KCl=NOCl↑+Cl2↑+3KNO3++2H2O，
故答案为：4HNO3+3KCl=NOCl↑+Cl2↑+3KNO3++2H2O．
解析
解：（1）反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO3、（NH4）2SO4和CO2，由质量守恒可知反应的方程式为CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑，
故答案为：CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑；
（2）（NH4）2SO4加入KCl，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的氯化铵，加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气，温度降低又生成氯化铵，以此可分离出氯化铵，得硫酸钾，且能加快反应的速率；故答案为：分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率；
（3）从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止KNO3结晶，提高KNO3的产率，
故答案为：防止KNO3结晶，提高KNO3的产率；
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH4）2SO4外，还有CaSO4、KNO3，故答案为：（NH4）2SO4、CaSO4、KNO3；
（5）硝酸与浓KC1反应生成硝酸钾和氯气以及NOCl，反应的化学方程式为4HNO3+3KCl=NOCl↑+Cl2↑+3KNO3++2H2O，
故答案为：4HNO3+3KCl=NOCl↑+Cl2↑+3KNO3++2H2O．
碱式碳酸锌 xZnCO3•yZn（OH）2•zH2O主要用做橡胶硫化促进剂，工业上利用锌焙砂（主要成分是ZnO、SiO2，还含有Fe2O3、CuO等）生产碱式碳酸锌的工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）向锌焙砂加入足量稀硫酸进行酸溶的过程中，所发生反应的离子方程式为______、______（写其中任意两个）．
（2）从滤渣I中分离出S1O2的部分流程如下：滤渣1
①试剂X的名称为______．
②操作1的方法为______．
（3）加入锌粉的目的是______，从滤渣Ⅱ中获取铜的操作方法为______．
（4）高温煅烧碱式碳酸锌得到ZnO，取碱式碳酸锌3.41g，在高温下煅烧至恒重，得到固体2.43g和标准状况下CO20.224L，则该碱式碳酸锌的化学式为______．
正确答案
解：（1）锌焙砂（主要成分是ZnO、SiO2，还含有Fe2O3、CuO等）加入稀硫酸溶解：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，离子反应为：ZnO+2H+=Zn2++H2O，
Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，离子反应为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，离子反应为：CuO+2H+=Cu2++H2O，二氧化硅不与硫酸反应，
故答案为：ZnO+2H+=Zn2++H2O；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O（CuO+2H+=Cu2++H2O）；
（2）滤渣Ⅰ为二氧化硅、不溶性杂质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成可溶性的硅酸钠和水，所以加入氢氧化钠，其反应化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，通入二氧化碳，二氧化碳和硅酸钠溶液反应CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，生成硅酸沉淀，灼烧分解生成二氧化硅：H2SiO3
故答案为：①氢氧化钠；②灼烧；
（3）加入过量锌粉锌将三价铁离子还原成亚铁离子3Zn+2Fe3+=3Zn2++2Fe2+，在金属活动顺序表中，锌排在铁、铜的前面，加入过量锌粉置换出铁和铜，锌、铁能和硫酸（或盐酸）反应，而铜不能，加硫酸（或盐酸）从滤渣Ⅱ中获取铜，
故答案为：除去溶液中的Fe2+、Cu2+；向滤渣2中加入过量的稀硫酸（或稀盐酸），充分反应后过滤；
（4）碱式碳酸锌分解生成氧化锌，二氧化碳和水，结合元素守恒计算化学式；加碳酸铵时生成的沉淀是碱式碳酸锌，取该碱式碳酸锌3.41g，在400～500℃下加热至质量不再变化，得到氧化锌2.43g物质的量=
水的物质的量=
氧元素物质的量=
n（Zn）：n（C）：n（H）：n（O）=0.03：0.01：0.06：0.08=3：1：6：8，碱式盐为Zn3（OH）4CO3•H2O或ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O，
故答案为：Zn3（OH）4CO3•H2O或ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O．
解析
解：（1）锌焙砂（主要成分是ZnO、SiO2，还含有Fe2O3、CuO等）加入稀硫酸溶解：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，离子反应为：ZnO+2H+=Zn2++H2O，
Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，离子反应为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，离子反应为：CuO+2H+=Cu2++H2O，二氧化硅不与硫酸反应，
故答案为：ZnO+2H+=Zn2++H2O；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O（CuO+2H+=Cu2++H2O）；
（2）滤渣Ⅰ为二氧化硅、不溶性杂质，二氧化硅与氢氧化钠反应生成可溶性的硅酸钠和水，所以加入氢氧化钠，其反应化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，通入二氧化碳，二氧化碳和硅酸钠溶液反应CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，生成硅酸沉淀，灼烧分解生成二氧化硅：H2SiO3
故答案为：①氢氧化钠；②灼烧；
（3）加入过量锌粉锌将三价铁离子还原成亚铁离子3Zn+2Fe3+=3Zn2++2Fe2+，在金属活动顺序表中，锌排在铁、铜的前面，加入过量锌粉置换出铁和铜，锌、铁能和硫酸（或盐酸）反应，而铜不能，加硫酸（或盐酸）从滤渣Ⅱ中获取铜，
故答案为：除去溶液中的Fe2+、Cu2+；向滤渣2中加入过量的稀硫酸（或稀盐酸），充分反应后过滤；
（4）碱式碳酸锌分解生成氧化锌，二氧化碳和水，结合元素守恒计算化学式；加碳酸铵时生成的沉淀是碱式碳酸锌，取该碱式碳酸锌3.41g，在400～500℃下加热至质量不再变化，得到氧化锌2.43g物质的量=
水的物质的量=
氧元素物质的量=
n（Zn）：n（C）：n（H）：n（O）=0.03：0.01：0.06：0.08=3：1：6：8，碱式盐为Zn3（OH）4CO3•H2O或ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O，
故答案为：Zn3（OH）4CO3•H2O或ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O．
FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
I．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：
①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④…
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为______．
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是______．
（3）上述操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）______．
（4）装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：______．
Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
（5）FeCl3与H2S反应的离子方程式为______．
（6）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为______．
（7）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②______．
正确答案
解：I．（1）氯气具有强氧化性，能将变价的金属氧化成高价的金属，装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为：2Fe+3Cl2
故答案为：2Fe+3Cl2
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，第④步操作是对FeCl3加热发生升华使沉积的FeCl3进入收集器，
故答案为：在沉积的FeCl3固体下方加热；
（3）为防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2⑤用干燥的N2赶尽Cl2，
故答案为：②⑤；
（4）检验FeCl2是否失效，是检验有无Fe2+，而不是检验Fe3+的存在，不能选择KSCN溶液，而应该选择KMnO4溶液，因Fe2+有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液；
Ⅱ．（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应：2FeCl3+3H2S=2FeCl2+6HCl+3S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，
故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；
（6）电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H++2e-═H 2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+，
故答案为：Fe2+-e-=Fe3+．
（7）电解池中最终得到的FeCl3可重新用来吸收H2S，得到循环利用，
故答案为：FeCl3可以循环利用．
解析
解：I．（1）氯气具有强氧化性，能将变价的金属氧化成高价的金属，装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为：2Fe+3Cl2
故答案为：2Fe+3Cl2
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，第④步操作是对FeCl3加热发生升华使沉积的FeCl3进入收集器，
故答案为：在沉积的FeCl3固体下方加热；
（3）为防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2⑤用干燥的N2赶尽Cl2，
故答案为：②⑤；
（4）检验FeCl2是否失效，是检验有无Fe2+，而不是检验Fe3+的存在，不能选择KSCN溶液，而应该选择KMnO4溶液，因Fe2+有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液；
Ⅱ．（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应：2FeCl3+3H2S=2FeCl2+6HCl+3S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，
故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；
（6）电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H++2e-═H 2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+，
故答案为：Fe2+-e-=Fe3+．
（7）电解池中最终得到的FeCl3可重新用来吸收H2S，得到循环利用，
故答案为：FeCl3可以循环利用．
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