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简答题

(2015秋•福建校级月考)某混合物甲中含有明矾[KAl(SO42]、Al2O3和Fe2O3.在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化:

请回答下列问题:

(1)写出A、B、D的化学式:A______、B______、D______

(2)试剂a最好选用______(选填A、B、C、D).

A.NaOH溶液      B.稀盐酸    C.二氧化碳     D.氨水

(3)写出反应①的离子方程式:______

(4)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为______

正确答案

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物甲加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀是Al2O3和Fe2O3;向沉淀中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,Al(OH)3受热分解生成B为Al2O3,电解熔融氧化铝B得到气体D为O2,固体A为Al;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4

(1)由上述分析可知,A为Al,B为Al2O3,D为O2,故答案为:Al;Al2O3;O2 ; 

(2)依据流程分析,向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4

,故答案为:D;

(3)反应①中二氧化碳过量,反应生成沉淀和碳酸氢钠,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,其离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

(4)向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4;固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为K2SO4 和(NH42SO4

故答案为:K2SO4 和(NH42SO4

解析

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物甲加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀是Al2O3和Fe2O3;向沉淀中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,Al(OH)3受热分解生成B为Al2O3,电解熔融氧化铝B得到气体D为O2,固体A为Al;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4

(1)由上述分析可知,A为Al,B为Al2O3,D为O2,故答案为:Al;Al2O3;O2 ; 

(2)依据流程分析,向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4

,故答案为:D;

(3)反应①中二氧化碳过量,反应生成沉淀和碳酸氢钠,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,其离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

(4)向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH42SO4;固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为K2SO4 和(NH42SO4

故答案为:K2SO4 和(NH42SO4

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以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为重铬酸钠:Na2Cr2O7•2H2O),其主要工艺流程如下:

查阅资料得知:在碱性条件下,某些氧化剂能将Cr3+转化为CrO42-

回答下列问题:

(1)为了提高铬铁矿中Cr3+的浸出率,可采取的措施有(填两项):____________

(2)实验室中操作①②中用到的硅酸盐质的主要仪器有______(填仪器名称).

(3)固体A中含有的物质是______,固体C中含有的物质是______

(4)写出溶液D转化为溶液E过程中反应的离子方程式______

(5)酸化过程是使CrO42-转化为Cr2O72-,写出该反应的离子方程式______

(6)将溶液F经过下列操作:蒸发浓缩,冷却结晶,____________,干燥即得红矾钠.

正确答案

解:铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质),加入过量稀硫酸,固体A为SiO2,溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+,在B中加入氧化剂,可生成Fe3+,调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+,生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,即固体C,溶液D含有Cr3+,在溶液D中加入H2O2和NaOH,发生氧化还原反应,溶液E含有Na2CrO4,酸化可得Na2Cr2O7,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤,洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O.

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是:延长浸取时间、加快溶解速度、将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等措施,

故答案为:适当升高溶液温度;将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等;

(2)实验室中操作①②都为过滤,过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯,所以过滤操作时用到的硅酸盐质的主要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,

故答案为:烧杯、玻璃棒、漏斗;

(3)铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质),加入过量稀硫酸,FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O,Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO43+3H2O,SiO2和硫酸不反应,固体A为SiO2,溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+,在B中加入氧化剂,可生成Fe3+,调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+,生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,即固体C,

故答案为:SiO2;Al(OH)3 和Fe(OH)3

(4)溶液D含有Cr3+,在溶液D中加入H2O2和NaOH,发生氧化还原反应,Cr3+~CrO42-,铬化合价(+3→+6),H2O2~H2O,氧化合价(-1→0),反应为:10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O,

故答案为:10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O;

(5)酸化使CrO42-转化为Cr2O72-,反应的离子方程式为2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O,故答案为:2H++2CrO42-=Cr2O72-+H2O;

(6)溶液E含有Na2CrO4,酸化可得Na2Cr2O7,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤,洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O,故答案为:过滤;洗涤.

解析

解:铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质),加入过量稀硫酸,固体A为SiO2,溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+,在B中加入氧化剂,可生成Fe3+,调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+,生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,即固体C,溶液D含有Cr3+,在溶液D中加入H2O2和NaOH,发生氧化还原反应,溶液E含有Na2CrO4,酸化可得Na2Cr2O7,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤,洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O.

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是:延长浸取时间、加快溶解速度、将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等措施,

故答案为:适当升高溶液温度;将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等;

(2)实验室中操作①②都为过滤,过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯,所以过滤操作时用到的硅酸盐质的主要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,

故答案为:烧杯、玻璃棒、漏斗;

(3)铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质),加入过量稀硫酸,FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O,Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO43+3H2O,SiO2和硫酸不反应,固体A为SiO2,溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+,在B中加入氧化剂,可生成Fe3+,调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+,生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,即固体C,

故答案为:SiO2;Al(OH)3 和Fe(OH)3

(4)溶液D含有Cr3+,在溶液D中加入H2O2和NaOH,发生氧化还原反应,Cr3+~CrO42-,铬化合价(+3→+6),H2O2~H2O,氧化合价(-1→0),反应为:10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O,

故答案为:10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O;

(5)酸化使CrO42-转化为Cr2O72-,反应的离子方程式为2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O,故答案为:2H++2CrO42-=Cr2O72-+H2O;

(6)溶液E含有Na2CrO4,酸化可得Na2Cr2O7,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤,洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O,故答案为:过滤;洗涤.

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某实验小组用工业上废弃固体(主要成分Cu2S和Fe2O3)混合物制取粗铜和Fe2(SO43晶体,设计的操作流程如下:

(1)除酒精灯和铁架台或三脚架外,①中所需的容器名称为______

(2)已知试剂x为过氧化氢,写出H2O2与溶液B反应的离子方程式为______

(3)写出步骤③发生反应的离子方程式______

(4)步骤⑥的实验操作为______、过滤、烘干.

(5)某同学取少量的溶液B向其中加入过量的某种强氧化剂,再滴加KSCN溶液,发现溶液变红色,放置一段时间后,溶液褪色,该同学猜测溶液褪色的原因是溶液中的SCN-被过量的氧化剂氧化所致.现给出以下试剂:1.0mol/L硫酸、1.0mol/LNaOH溶液、0.1mol/LFe2(SO43溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水.请你设计合趣实验验证乙同学的猜测是否合理.简要说明实验步骤和现象______

正确答案

解:(1)灼烧固体应该放在坩埚中,故答案为:坩埚;

(2)反应方程式:2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(3)铁单质能与三价铁离子和铜离子反应:2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+

(4)⑥为溶液得到晶体,则操作为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;

(5)重新加入硫氰化钾溶液,若是溶液变红,说明该同学猜测合理,否则不合理,方法为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明乙同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理,

故答案为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明该同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理[或滴加过量的0.1 mol•L-1 Fe2(SO43溶液,如溶液不变红色,说明合理,若变红色,说明猜测不合理].

解析

解:(1)灼烧固体应该放在坩埚中,故答案为:坩埚;

(2)反应方程式:2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(3)铁单质能与三价铁离子和铜离子反应:2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+

(4)⑥为溶液得到晶体,则操作为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;

(5)重新加入硫氰化钾溶液,若是溶液变红,说明该同学猜测合理,否则不合理,方法为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明乙同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理,

故答案为:取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明该同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理[或滴加过量的0.1 mol•L-1 Fe2(SO43溶液,如溶液不变红色,说明合理,若变红色,说明猜测不合理].

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利用废旧干电池拆解后的碳包滤渣(含MnO2、C、Hg2+等),既可制取MnSO4•4H2O,又可消除废弃物对环境的污染.实验流程如图一所示:

已知:25℃时,Ksp(FeS)=5×10-18,Ksp(MnS)=4.6×10-14,Ksp(HgS)=2×10-54

(1)“浸取”时,生成MnSO4和Fe2(SO43的化学方程式为______

(2)滤渣Ⅰ的成分为MnO2、HgS和______(填化学式);若浸取反应在25℃时进行,FeS足量,则充分浸取后溶液中c(Hg2+)/c(Fe2+)=______(填数值).

(3)“氧化”时,溶液中Fe2+转化为Fe3+的离子方程式为______;滤渣Ⅱ的主要成分为______(填化学式).

(4)最终MnSO4产率与“浸取”时m(FeS)/m(碳包滤渣)的投料比关系如图二所示,FeS用量超过最佳值时,MnSO4产率反而变小的原因是______

正确答案

解:(1)MnO2和FeS在酸性条件下发生氧化还原反应,Mn(+4→+2),1molMnO2得到2mole-,Fe(+2→+3),S(-2→+6)1molFeS失去9mole-,最小公倍数为18,所以化学方程式为:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O,

故答案为:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O;

(2)碳包滤渣(含MnO2、C、Hg2+等),加入FeS在70℃浸取发生反应:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O,同时硫离子和汞离子结合生成HgS沉淀,碳和FeS、H2SO4不反应,所以滤渣Ⅰ的成分为MnO2、HgS和C,若浸取反应在25℃时进行,FeS足量,则充分浸取后溶液中S2-浓度相同,溶液中c(Hg2+)/c(Fe2+)===4×10-37

故答案为:C;4×10-37

(3)“氧化”时,溶液中Fe2+转化为Fe3+,MnO2转化为Mn2+,Mn(+4→+2),1molMnO2得到2mole-,Fe(+2→+3),最小公倍数为2,所以化学方程式为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O,Fe3+水解:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,加入CaCO3,CaCO3与H+反应消耗H+,促使Fe3+水解平衡右移,调节溶液PH在PH=5,可使Fe3+完全沉淀,所以滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3

故答案为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O;Fe(OH)3

(4)浸出液中残存大量S2-,容易与Mn2+生成MnS沉淀,所以FeS用量超过最佳值时,MnSO4产率反而变小,

故答案为:浸出液中残存大量S2-,容易与Mn2+生成MnS沉淀.

解析

解:(1)MnO2和FeS在酸性条件下发生氧化还原反应,Mn(+4→+2),1molMnO2得到2mole-,Fe(+2→+3),S(-2→+6)1molFeS失去9mole-,最小公倍数为18,所以化学方程式为:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O,

故答案为:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O;

(2)碳包滤渣(含MnO2、C、Hg2+等),加入FeS在70℃浸取发生反应:9MnO2+2FeS+10H2SO49MnSO4+Fe2(SO43+10H2O,同时硫离子和汞离子结合生成HgS沉淀,碳和FeS、H2SO4不反应,所以滤渣Ⅰ的成分为MnO2、HgS和C,若浸取反应在25℃时进行,FeS足量,则充分浸取后溶液中S2-浓度相同,溶液中c(Hg2+)/c(Fe2+)===4×10-37

故答案为:C;4×10-37

(3)“氧化”时,溶液中Fe2+转化为Fe3+,MnO2转化为Mn2+,Mn(+4→+2),1molMnO2得到2mole-,Fe(+2→+3),最小公倍数为2,所以化学方程式为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O,Fe3+水解:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,加入CaCO3,CaCO3与H+反应消耗H+,促使Fe3+水解平衡右移,调节溶液PH在PH=5,可使Fe3+完全沉淀,所以滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3

故答案为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O;Fe(OH)3

(4)浸出液中残存大量S2-,容易与Mn2+生成MnS沉淀,所以FeS用量超过最佳值时,MnSO4产率反而变小,

故答案为:浸出液中残存大量S2-,容易与Mn2+生成MnS沉淀.

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简答题

实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4,主要流程如图所示.

(1)为使Mg2+、Al3+ 同时生成沉淀,应先向沉淀反应器中加入______ (填A或B),再滴加另一反应物.

(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是______,高温焙烧时,用于盛放固体的仪器名称是______

(3)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用如图所示装置制备.

装置A中有一处错误是______,装置D和E之间应作何改进更有利于实验进行______,装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是______,F中试剂的作用是______.用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装的试剂为______

正确答案

解:MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀,再经过过滤、洗涤、干燥得氢氧化镁和氢氧化铝沉淀,再在高温焙烧得到MgAl2O4固体;

(1)如先加入MgCl2、AlCl3的混合溶液,再加氨水,氨水少量,应先生成氢氧化镁沉淀,反之,先加氨水,因氨水足量,则同时生成沉淀,故答案为:B;

(2)沉淀中应该附着氯离子和铵根离子,若判断是否洗净,可以取少量最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液)溶液进行判断,若生成白色沉淀,则说明没有洗涤干净;若没有沉淀生成,则说明已经洗涤干净,高温焙烧固体应在坩埚中进行,

故答案为:AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液);坩埚;

(3)装置A是实验室利用浓盐酸与二氧化锰反应而不是稀盐酸;因为无水AlCl3(183℃升华),所以收集时应增加一个冷却装置;B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体;因为氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,而G是吸收反应剩余的氯气,所以可以加入碱石灰来代替F和G的作用,

故答案为:反应物是浓盐酸与二氧化锰反应而不是稀盐酸;增加一个冷却装置;除去HCl;吸收水蒸气;碱石灰.

解析

解:MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀,再经过过滤、洗涤、干燥得氢氧化镁和氢氧化铝沉淀,再在高温焙烧得到MgAl2O4固体;

(1)如先加入MgCl2、AlCl3的混合溶液,再加氨水,氨水少量,应先生成氢氧化镁沉淀,反之,先加氨水,因氨水足量,则同时生成沉淀,故答案为:B;

(2)沉淀中应该附着氯离子和铵根离子,若判断是否洗净,可以取少量最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液)溶液进行判断,若生成白色沉淀,则说明没有洗涤干净;若没有沉淀生成,则说明已经洗涤干净,高温焙烧固体应在坩埚中进行,

故答案为:AgNO3溶液(或硝酸酸性的AgNO3溶液);坩埚;

(3)装置A是实验室利用浓盐酸与二氧化锰反应而不是稀盐酸;因为无水AlCl3(183℃升华),所以收集时应增加一个冷却装置;B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体;因为氯化铝易发生水解,故应该防止空气中的水蒸气进入E装置,而G是吸收反应剩余的氯气,所以可以加入碱石灰来代替F和G的作用,

故答案为:反应物是浓盐酸与二氧化锰反应而不是稀盐酸;增加一个冷却装置;除去HCl;吸收水蒸气;碱石灰.

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