- 气体的检验
- 共1690题
高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
主要的成产流程如图1：
（1）写出反应①的离子方程式______．
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4）______Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．
图2为不同的温度下，Fe（NO3）3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
图3为一定温度下，Fe（NO3）3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响．
①工业生产中最佳温度为______℃，从图2和图3中可知，Fe（NO3）3与NaClO两种溶液浓度均为最佳时，其质量浓度之比为______．．
②若NaClO加入过量，反应过程中会生成Fe（OH）3沉淀，写出该反应的离子方程式：______．
若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：______．
正确答案
解：根据流程，得到高铁酸钾，工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：向氢氧化钠中通入氯气，可以得到次氯酸钠溶液，调节pH，向其中加入硝酸铁，次氯酸钠可以将之氧化，3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，过滤，即可得到高铁酸钠，向其中加入氢氧化钾，可以得到高铁酸钾，即Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH．
（1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应，反应实质为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（2）根据反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH可知，反应生成溶解度更小的物质，说明此温度下Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4），故答案为：＜；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面，所以工业生产中最佳温度为26℃，因为在该温度下生成高铁酸钾的产率最大，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，原因是NaClO水解呈碱性，Fe（NO3）3水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，反应的离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O，
故答案为：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO；2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
解析
解：根据流程，得到高铁酸钾，工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：向氢氧化钠中通入氯气，可以得到次氯酸钠溶液，调节pH，向其中加入硝酸铁，次氯酸钠可以将之氧化，3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，过滤，即可得到高铁酸钠，向其中加入氢氧化钾，可以得到高铁酸钾，即Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH．
（1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应，反应实质为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（2）根据反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH可知，反应生成溶解度更小的物质，说明此温度下Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4），故答案为：＜；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面，所以工业生产中最佳温度为26℃，因为在该温度下生成高铁酸钾的产率最大，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，原因是NaClO水解呈碱性，Fe（NO3）3水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，反应的离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O，
故答案为：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO；2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%．下图表示其冶炼加工的流程：
冶炼中的主要反应：Cu2S+O2
（1）烟气中的主要废气是______，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是：______．
（2）电解法精炼铜时，阳极是______（填“纯铜板”或“粗铜板”）；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽______（填“阳极”或“阴极”）的槽底，阴极的电极反应式是______．
（3）在精炼铜的过程中，电解质溶液中c（Fe2+）、c（Zn2+）会逐渐增大而影响进一步电解．
几种物质的溶度积常数（Ksp）
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法．根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度Fe2+、
Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是______．
②一种方案是先加入过量的H2O2，再调节pH到4左右，加入H2O2的目的是______．加入H2O2后发生反应的离子方程式为______．
正确答案
解：（1）冶炼中的主要反应为：Cu2S+O2
故答案为：SO2； 制硫酸；
（2）电解法炼铜时，阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应，所以阳极为粗铜板，粗铜板中的金、银还原性比铜的弱，反应后以单质的形式在电解槽阳极的槽底，在电解槽的阴极铜离子得到电子生成金属铜，该电极反应为：Cu2++2e-═Cu，
故答案为：粗铜板； 阳极； Cu2++2e-═Cu；
（3）①根据表中氢氧化物的溶度积可知，氢氧化铁的溶度积最小，其溶解度最小，所以随pH升高最先沉淀下来的离子是铁离子；
故答案为：Fe3+；
②双氧水能够将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+； 2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O．
解析
解：（1）冶炼中的主要反应为：Cu2S+O2
故答案为：SO2； 制硫酸；
（2）电解法炼铜时，阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应，所以阳极为粗铜板，粗铜板中的金、银还原性比铜的弱，反应后以单质的形式在电解槽阳极的槽底，在电解槽的阴极铜离子得到电子生成金属铜，该电极反应为：Cu2++2e-═Cu，
故答案为：粗铜板； 阳极； Cu2++2e-═Cu；
（3）①根据表中氢氧化物的溶度积可知，氢氧化铁的溶度积最小，其溶解度最小，所以随pH升高最先沉淀下来的离子是铁离子；
故答案为：Fe3+；
②双氧水能够将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+； 2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O．
铝土矿的主要成分是Al2O3，含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO．工业上从铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程：
请回答下列问题：
（1）图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是______（填操作名称）．
（2）沉淀B的成分是______（填化学式，下同）；
沉淀C的成分是______；
溶液D中大量存在的阴离子是______．
（3）沉淀F转化为物质M的化学方程式为______；
（4）溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为______．
正确答案
过滤
SiO2
Fe（OH）3、Mg（OH）2
AlO2-、Cl-、OH-
2Al（OH）3
AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
解析
解：（1）分离不溶于水的固体和液体，可用过滤的方法，故答案为：过滤；
（2）铝土矿加过量盐酸溶解，MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O．而SiO2不与盐酸反应，所以沉淀B为不溶物SiO2；
滤液A中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、Mg2+、H+，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，
所以沉淀C的成分是氢氧化镁、氢氧化铁；
氢氧化镁、氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，所以溶液D中大量存在的阴离子是AlO2-、Cl-、OH-，
故答案为：SiO2；Fe（OH）3、Mg（OH）2；AlO2-、Cl-、OH-；
（3）根据流程图沉淀F为氢氧化铝，氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，反应为：2Al（OH）3
故答案为：2Al（OH）3
（4）溶液A中含有镁离子、铁离子和铝离子、氢离子，加入过量烧碱，氢离子和氢氧化钠反应生成水，镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化镁、氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，所以溶液D中含偏铝酸根离子，通入过量CO2和二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢根离子，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
铬及其化合物在工业上有许多用途，但化工废料铬渣对人体健康有很大危害，以制革工也产生的含铬污泥为原料，回收污泥中三价铬的工艺流程图如图所示（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+）
：
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
回答下列问题：
（1）能提高浸取时三价铬的浸取率的措施有______（填字母）
A．将含铬污泥粉碎并适当延长浸取时间
B．升高温度并不断搅拌
C．多次浸取，合并浸取液
D．缩短浸取时间
（2）氧化过程中加入H2O2，除了把Cr3+氧化为Cr2O72-外，另一个作用时______（用离子方程式表示）．
（3）过滤Ⅱ产生的沉淀是______（填化学式）．
（4）钠离子交换树脂的原理为：Mn++nNaR═MRn+nNa+，被交换的杂质离子是______（填离子符号）．
（5）每生成1molCr（OH）（H2O）5SO4，消耗SO2物的质量为______．
（6）工业上可用电解法处理含Cr2O72-的酸性废水，具体方法是将含Cr2O72-的酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以铁和石墨为电极进行电解．经过一段时间后，生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀除去．
①铁电极与直流电源______（填“正极”或“负极”）相连，加入适量NaCl的目的是______；
②若电解后的溶液中c（Fe3+）为2.0×10-13mol•L-1，则溶液中c（Cr3+）为______（已知Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp=[Cr（OH）3]=6.0×10-31）
正确答案
解：含铬污泥酸浸后滤去不溶物，滤液中加入过氧化氢，由（2）可知过氧化氢将Cr3+氧化为Cr2O72-，此外将Fe2+氧化为Fe3+，再加入NaOH调节pH=4，使Fe3+转化为Fe（OH）3，过滤除去，滤液经过钠离子交换树脂后，被二氧化硫还原得到CrOH（H2O）5SO4，则钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+，
（1）酸浸是溶解物质为了提高浸取率，可以将污泥粉碎、进行搅拌，以增大接触面积，可以延长浸取时间，可以升高温度，也可以过滤后再向滤渣中加入硫酸，进行多次浸取，合并浸取液，
故答案为：ABC；
（2）另外作用是将Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）由上述分析可知，过滤Ⅱ产生的沉淀为Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
（4）钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+，故被交换的离子为：Al3+、Ca2+、Mg2+，故答案为：Al3+、Ca2+、Mg2+；
（5）反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价，S元素由+4价升高为+6价，根据电子转移守恒，消耗SO2物的质量为
（6）①Fe为阳极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，得到还原性的Fe2+离子将还原Cr2O72-还原为Cr3+，阴极发生反应：2H++2e-=H2↑，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH增大，Cr3+、Fe3+转化为Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀除去，铁电极与直流电源正极相连，加入适量NaCl的目的是增大溶液导电能力，
故答案为：正极；增大溶液导电能力；
②Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.0×10-13×c3（OH-）=4.0×10-38，而Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH-）=6.0×10-31，联立解得：c（Cr3+）=3.0×10-6mol/L，
故答案为：3.0×10-6mol/L．
解析
解：含铬污泥酸浸后滤去不溶物，滤液中加入过氧化氢，由（2）可知过氧化氢将Cr3+氧化为Cr2O72-，此外将Fe2+氧化为Fe3+，再加入NaOH调节pH=4，使Fe3+转化为Fe（OH）3，过滤除去，滤液经过钠离子交换树脂后，被二氧化硫还原得到CrOH（H2O）5SO4，则钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+，
（1）酸浸是溶解物质为了提高浸取率，可以将污泥粉碎、进行搅拌，以增大接触面积，可以延长浸取时间，可以升高温度，也可以过滤后再向滤渣中加入硫酸，进行多次浸取，合并浸取液，
故答案为：ABC；
（2）另外作用是将Fe2+氧化为Fe3+，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）由上述分析可知，过滤Ⅱ产生的沉淀为Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
（4）钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+，故被交换的离子为：Al3+、Ca2+、Mg2+，故答案为：Al3+、Ca2+、Mg2+；
（5）反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价，S元素由+4价升高为+6价，根据电子转移守恒，消耗SO2物的质量为
（6）①Fe为阳极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，得到还原性的Fe2+离子将还原Cr2O72-还原为Cr3+，阴极发生反应：2H++2e-=H2↑，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH增大，Cr3+、Fe3+转化为Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀除去，铁电极与直流电源正极相连，加入适量NaCl的目的是增大溶液导电能力，
故答案为：正极；增大溶液导电能力；
②Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.0×10-13×c3（OH-）=4.0×10-38，而Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH-）=6.0×10-31，联立解得：c（Cr3+）=3.0×10-6mol/L，
故答案为：3.0×10-6mol/L．
欲探究某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，探究过程如下图所示．（已知：碳酸不能溶解Al（OH）3沉淀）
（1）用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为______
（2）下列说法正确的是______
a．酸性：H2CO3＞H2SiO3 b．结合质子的能力：CO
c．稳定性：H2O＞CH4＞SiH4 d．离子半径：O2-＜Al3+
（3）滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是______通过______现象说明此矿山中不含Al2O3
（4）该矿石和稀HNO3发生氧化还原反应的离子方程式为______
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，主要两个目的是______，______；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为______L．
正确答案
解：（1）碳在高温下还原二氧化硅即得到粗硅，所以用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为：2C+SiO2
（2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则酸性：H2CO3＞H2SiO3，故a正确；
b．酸性越弱，相应的酸根越容易结合氢离子，则结合质子的能力大小为：AlO2-＞CO32-＞HCO3-，故b错误；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为：ac；
（3）滤渣中含有二氧化硅，所以滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
如果含有氧化铝，则滤液中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠能和CO2反应生成白色沉淀氢氧化铝，据此可以判断，即无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成，证明不含氧化铝，
故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；
根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是：2.36×103 kg-1.2×103 kg=1.16×103kg，
碳酸亚铁物质的量为
则根据3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O可知，消耗硝酸的物质的量为：n（HNO3）=
所以理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为：
故答案为：NO循环使用能减少环境污染；NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3.33×104．
解析
解：（1）碳在高温下还原二氧化硅即得到粗硅，所以用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为：2C+SiO2
（2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则酸性：H2CO3＞H2SiO3，故a正确；
b．酸性越弱，相应的酸根越容易结合氢离子，则结合质子的能力大小为：AlO2-＞CO32-＞HCO3-，故b错误；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为：ac；
（3）滤渣中含有二氧化硅，所以滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
如果含有氧化铝，则滤液中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠能和CO2反应生成白色沉淀氢氧化铝，据此可以判断，即无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成，证明不含氧化铝，
故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；
根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是：2.36×103 kg-1.2×103 kg=1.16×103kg，
碳酸亚铁物质的量为
则根据3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O可知，消耗硝酸的物质的量为：n（HNO3）=
所以理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为：
故答案为：NO循环使用能减少环境污染；NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3.33×104．
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