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简答题

如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图.结合铝生产的流程图回答下列问题:

(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿,铝土矿的主要成分是______(填化学式).石油炼制和煤的干馏产品______(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料.

(2)在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是______

(3)在冶炼过程中,阳极材料需要定期进行更换,原因是氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al2OF62-,写出该反应的离子方程式______.若电解的总反应为2Al2O3+3C3CO2+4Al,则阳极的电极反应式为______

(4)冰晶石能在碱性溶液中分解,写出冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐的化学方程式______

(5)已知生产1mol铝消耗的电能为1.8×106J,9g铝制饮料罐可回收能量为0.2kJ,则铝制饮料罐的热回收效率η=______.(热回收效率=回收能量/生产耗能×100%)

正确答案

解:传统的工业生产金属铝的基本流程为:萤石主要成分为氟化钙,萤石中加入冰晶石和氟化钙,降低三氧二化铝熔化时所需的温度,电解氧化铝得到铝和氧气,石油炼制和煤的干馏产品中石墨(或碳)可以作为惰性电极电解冶炼铝,电解得到的铝净化、澄清铸锭.

(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝,冶炼金属铝时用的主要冶炼是铝土矿,说明铝土矿的主要成分是Al2O3,电解法冶炼金属铝需要使用惰性电极,石油炼制和煤的干馏产品中石墨(或碳)可以作为惰性电极电解冶炼铝;

故答案为:Al2O3;石墨(或碳);

(2)Al2O3属于离子晶体,熔点较高,加入冰晶石和氟化钙,熔融的冰晶石和氟化钙能溶解Al2O3晶体,所以其在电解冶炼铝时被用作助熔剂,降低三氧二化铝熔化时所需的温度,在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是降低Al2O3的熔点,减少熔融电解质的能耗;

故答案为:降低Al2O3的熔点,减少熔融电解质的能耗;

(3)氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al2OF62-,依据电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式为:Al2O3+4AlF63-═3Al2OF62-+6F-; 若电解的总反应为2Al2O3+3C3CO2+4Al,电解池中阳极上是元素化合价升高失电子发生氧化反应,则阳极的电极反应式:C+2 Al2OF62-+12F--4e-═CO2+4 AlF63-

故答案为:Al2O3+4AlF63-═3Al2OF62-+6F-;C+2 Al2OF62-+12F--4e-═CO2+4 AlF63-

(4)冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐分别为偏铝酸钠和氟化钠,结合原则守恒配平书写化学方程式为:Na3AlF6+4NaOH═6NaF+NaAlO2+2H2O;

故答案为:Na3AlF6+4NaOH═6NaF+NaAlO2+2H2O;

(5)已知生产1mol铝消耗的电能为1.8×106J,9g铝制饮料罐可回收能量为0.2kJ,生产9g铝制饮料罐消耗的电能=×1.8×103KJ,则铝制饮料罐的热回收效率η=×100%=×100%=0.033%,故答案为:0.033%.

解析

解:传统的工业生产金属铝的基本流程为:萤石主要成分为氟化钙,萤石中加入冰晶石和氟化钙,降低三氧二化铝熔化时所需的温度,电解氧化铝得到铝和氧气,石油炼制和煤的干馏产品中石墨(或碳)可以作为惰性电极电解冶炼铝,电解得到的铝净化、澄清铸锭.

(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝,冶炼金属铝时用的主要冶炼是铝土矿,说明铝土矿的主要成分是Al2O3,电解法冶炼金属铝需要使用惰性电极,石油炼制和煤的干馏产品中石墨(或碳)可以作为惰性电极电解冶炼铝;

故答案为:Al2O3;石墨(或碳);

(2)Al2O3属于离子晶体,熔点较高,加入冰晶石和氟化钙,熔融的冰晶石和氟化钙能溶解Al2O3晶体,所以其在电解冶炼铝时被用作助熔剂,降低三氧二化铝熔化时所需的温度,在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是降低Al2O3的熔点,减少熔融电解质的能耗;

故答案为:降低Al2O3的熔点,减少熔融电解质的能耗;

(3)氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al2OF62-,依据电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式为:Al2O3+4AlF63-═3Al2OF62-+6F-; 若电解的总反应为2Al2O3+3C3CO2+4Al,电解池中阳极上是元素化合价升高失电子发生氧化反应,则阳极的电极反应式:C+2 Al2OF62-+12F--4e-═CO2+4 AlF63-

故答案为:Al2O3+4AlF63-═3Al2OF62-+6F-;C+2 Al2OF62-+12F--4e-═CO2+4 AlF63-

(4)冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐分别为偏铝酸钠和氟化钠,结合原则守恒配平书写化学方程式为:Na3AlF6+4NaOH═6NaF+NaAlO2+2H2O;

故答案为:Na3AlF6+4NaOH═6NaF+NaAlO2+2H2O;

(5)已知生产1mol铝消耗的电能为1.8×106J,9g铝制饮料罐可回收能量为0.2kJ,生产9g铝制饮料罐消耗的电能=×1.8×103KJ,则铝制饮料罐的热回收效率η=×100%=×100%=0.033%,故答案为:0.033%.

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(2013秋•福建校级期末)为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,某同学设计的回收利用方案如图:

(1)写出反应①的离子方程式______

(2)步骤②中通入过量的CO2时生成沉淀的化学方程式为______

(3)检验滤液D是否含有Fe3+的最佳试剂为______(填序号).

A、KMnO4    B、NaOH     C、氯水     D、KSCN

(4)若要从滤液D得到绿矾晶体,必须进行的实验操作步骤:______、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有______(填序号).

A、蒸发皿     B、石棉网     C、烧杯     D、玻璃棒

(5)试剂Y应该是一种______(填“氧化剂”或“还原剂”),它不可能是______

A、H2O2      B、铁单质        C、O2

正确答案

解:合金废料含铝、铁、铜,其中只有铝与足量氢氧化钠溶液反应,所以反应①的反应为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,滤液A含偏铝酸根,再通过量的二氧化碳,发生反应为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3,则沉淀C为氢氧化铝,加热分解得氧化铝;而滤渣B含铁、铜,加入稀硫酸再过滤得滤液D为硫酸亚铁溶液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥得到绿矾晶体;滤渣E为铜,在稀硫酸和氧化剂的作用下反应生成硫酸铜溶液;

(1)根据以上分析,合金废料含铝、铁、铜,其中只有铝与足量氢氧化钠溶液反应,离子方程式是 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;

(2)根据以上分析,滤液A含偏铝酸根,再通过量的二氧化碳,发生反应为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3,故答案为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3

(3)检验滤液D中是否含有Fe3+的最佳试剂为KSCN溶液,操作简单,现象明显,不受其他离子的干扰;

故答案为:D;

(4)因为绿矾晶体是结晶水合物,所以要从滤液D中得到绿矾晶体,不能直接蒸干,必须进行的实验操作步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥;在这一系列操作中没有用到的仪器为石棉网.

故答案为:蒸发浓缩;B;

(5)经分析滤渣E的成分应当是铜,要得到含Cu2+的溶液,试剂Y必须具有氧化性能和铜反应生成Cu2+,故答案为:氧化剂;B.

解析

解:合金废料含铝、铁、铜,其中只有铝与足量氢氧化钠溶液反应,所以反应①的反应为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,滤液A含偏铝酸根,再通过量的二氧化碳,发生反应为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3,则沉淀C为氢氧化铝,加热分解得氧化铝;而滤渣B含铁、铜,加入稀硫酸再过滤得滤液D为硫酸亚铁溶液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥得到绿矾晶体;滤渣E为铜,在稀硫酸和氧化剂的作用下反应生成硫酸铜溶液;

(1)根据以上分析,合金废料含铝、铁、铜,其中只有铝与足量氢氧化钠溶液反应,离子方程式是 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;

(2)根据以上分析,滤液A含偏铝酸根,再通过量的二氧化碳,发生反应为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3,故答案为:NaAlO2+2H2O+CO2═Al(OH)3↓+NaHCO3

(3)检验滤液D中是否含有Fe3+的最佳试剂为KSCN溶液,操作简单,现象明显,不受其他离子的干扰;

故答案为:D;

(4)因为绿矾晶体是结晶水合物,所以要从滤液D中得到绿矾晶体,不能直接蒸干,必须进行的实验操作步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥;在这一系列操作中没有用到的仪器为石棉网.

故答案为:蒸发浓缩;B;

(5)经分析滤渣E的成分应当是铜,要得到含Cu2+的溶液,试剂Y必须具有氧化性能和铜反应生成Cu2+,故答案为:氧化剂;B.

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简答题

用白云石(CaCO3•MgCO3)为主要原料生产碱式碳酸镁和无水氯化镁的流程如下:

(1)回答下列问题:①“灰浆”中除水和MgO外,主要成分还有______

②从MgCl2晶体得到无水MgCl2的操作为______

(3)为探究所制得的水合碱式碳酸镁[mMgCO3•nMg(OH)2•xH2O]的组成.某同学组装仪器如图所示:

①画出A框中装置图:______

②在装好试剂后,加热前应进行的操作为______

③若将E框中的装置去掉,对实验结果的影响是______

④实验测得:硬质玻璃管中剩余的固体质量为1.60g,C处浓H2SO4增重0.72g,D处碱石灰增重1.32g,此水合碱式碳酸镁的化学式为______

正确答案

(1)①碳酸钙、碳酸镁分解得到氧化钙、氧化镁,都可以和水反应得到氢氧化物:Ca(OH)2和Mg(OH)2故答案为:Ca(OH)2和Mg(OH)2

②镁离子在水溶液中会发生水解反应得到氢氧化镁,所以从MgCl2晶体得到无水MgCl2的操作在HCl气流中进行,

故答案为:将MgCl2•6H2O晶体在干燥的HCl气流中加热;

(2)①实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重,计算生成的二氧化碳的质量,通过测量C装置装置,计算生成的水的质量故A是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止进入D装置中,影响测量结果,装置是:,故答案为:;                  

②要排除空气中的水以及二氧化碳的干扰,开始之前要先通空气,排尽装置中的空气,再进行试验,

故答案为:关闭K2,打开K1,通入足量空气后,再打开K2,关闭K1

③实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重,计算生成的二氧化碳的质量,通过测量C装置装置,计算生成的水的质量故A是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止进入D装置中,D中碱石灰会吸收空气中水蒸气和CO2等酸性气体,产生误差,测得m偏大,n偏小,最后的碱石灰的作用:吸收空气中水蒸气和CO2等,不能去掉,故答案为:E中碱石灰会吸收空气中水蒸气和CO2等酸性气体,产生误差,测得m偏大,n偏小;

④设水合碱式碳酸镁的化学式为mMgCO3•nMg(OH)2

mMgCO3•nMg(OH)2•xH2O(m+n)MgO+mCO2↑+(n+x)H2O

                        80(m+n)   44m    18(n+x)

                        1.60       1.32    0.72

则:==,解得x=3,n=1,m=3,即3MgCO3•Mg(OH)2•3H2O,

故答案为:3MgCO3•Mg(OH)2•3H2O.

解析

(1)①碳酸钙、碳酸镁分解得到氧化钙、氧化镁,都可以和水反应得到氢氧化物:Ca(OH)2和Mg(OH)2故答案为:Ca(OH)2和Mg(OH)2

②镁离子在水溶液中会发生水解反应得到氢氧化镁,所以从MgCl2晶体得到无水MgCl2的操作在HCl气流中进行,

故答案为:将MgCl2•6H2O晶体在干燥的HCl气流中加热;

(2)①实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重,计算生成的二氧化碳的质量,通过测量C装置装置,计算生成的水的质量故A是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止进入D装置中,影响测量结果,装置是:,故答案为:;                  

②要排除空气中的水以及二氧化碳的干扰,开始之前要先通空气,排尽装置中的空气,再进行试验,

故答案为:关闭K2,打开K1,通入足量空气后,再打开K2,关闭K1

③实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重,计算生成的二氧化碳的质量,通过测量C装置装置,计算生成的水的质量故A是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止进入D装置中,D中碱石灰会吸收空气中水蒸气和CO2等酸性气体,产生误差,测得m偏大,n偏小,最后的碱石灰的作用:吸收空气中水蒸气和CO2等,不能去掉,故答案为:E中碱石灰会吸收空气中水蒸气和CO2等酸性气体,产生误差,测得m偏大,n偏小;

④设水合碱式碳酸镁的化学式为mMgCO3•nMg(OH)2

mMgCO3•nMg(OH)2•xH2O(m+n)MgO+mCO2↑+(n+x)H2O

                        80(m+n)   44m    18(n+x)

                        1.60       1.32    0.72

则:==,解得x=3,n=1,m=3,即3MgCO3•Mg(OH)2•3H2O,

故答案为:3MgCO3•Mg(OH)2•3H2O.

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(2012秋•广州校级月考)以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如图所示:

(1)酸溶过程中为提高铁的浸出率,可采取的措施有______(要求写出一条).“滤渣A”主要成份的化学式为______

(2)还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,请完成该反应的离子方程式:FeS2+14Fe3++______H2O═15Fe2++______SO42-

(3)氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为______

(4)为了确保铁红的质量,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是______(几种离子沉淀的pH见表);滤液B可以回收的物质有(写化学式)______

正确答案

解:硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,再加氢氧化钠调节PH值3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀而被除去,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到实验目的;

(1)根据影响反应速率的因素知道:升高温度;增加浸出时间;增大硫酸的浓度;研磨硫酸渣,增大固体表面积均可以提高铁的浸出率,因二氧化硅不与硫酸反应,故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2;故答案为:适当提高反应温度(增加浸出时间;增大硫酸的浓度;研磨硫酸渣,增大固体表面积等);SiO2

(2)-2价的硫离子具有还原性,FeS2可以将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为硫酸根离子,有关的离子方程式为:FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+,故答案为:8;2;16H+

(3)通入空气、加入NaOH可以将溶液中的铁元素充分转化为氢氧化铁沉淀而析出,即4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓,故答案为:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓;

(4)为了确保铁红的质量,氧化过程调节溶液的pH至3.2-3.8,其目的是使Fe3+沉淀完全,而其他金属阳离子不生成沉淀,因加入的是氢氧化钠来调节PH,所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠;洗涤未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+,故滤液B可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4,故答案为:使Fe3+沉淀完全,而其他金属阳离子不生成沉淀.

故答案为:3.2-3.8;Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

解析

解:硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,再加氢氧化钠调节PH值3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀而被除去,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到实验目的;

(1)根据影响反应速率的因素知道:升高温度;增加浸出时间;增大硫酸的浓度;研磨硫酸渣,增大固体表面积均可以提高铁的浸出率,因二氧化硅不与硫酸反应,故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2;故答案为:适当提高反应温度(增加浸出时间;增大硫酸的浓度;研磨硫酸渣,增大固体表面积等);SiO2

(2)-2价的硫离子具有还原性,FeS2可以将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为硫酸根离子,有关的离子方程式为:FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+,故答案为:8;2;16H+

(3)通入空气、加入NaOH可以将溶液中的铁元素充分转化为氢氧化铁沉淀而析出,即4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓,故答案为:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓;

(4)为了确保铁红的质量,氧化过程调节溶液的pH至3.2-3.8,其目的是使Fe3+沉淀完全,而其他金属阳离子不生成沉淀,因加入的是氢氧化钠来调节PH,所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠;洗涤未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+,故滤液B可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4,故答案为:使Fe3+沉淀完全,而其他金属阳离子不生成沉淀.

故答案为:3.2-3.8;Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

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某校的几名“环保小卫士”在学习了有关水果湖的知识后,利用回收来的废旧干电池进行电池内部主要成分的探究、验证实验.

【查阅资料】经过查阅相关资料得知一般锌锰干电池内部的物质有:二氧化锰、氯化铵、炭黑和淀粉等物质.而且还获知淀粉不溶于冷水,能透过滤纸,它可以用一种“渗析”的方法使之与溶液分离,在热水中淀粉颗粒会膨胀破裂,形成淀粉糊.

【设计实验】

步骤一:拆卸废电池,并将其内部混合物溶于适量的水中.

步骤二:过滤除去不溶物得滤液.

步骤三:______

步骤四:适度蒸发浓缩溶液.

步骤五:灼烧滤渣.

【验证和结论】

(1)灼烧滤渣时,产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体,由此推测滤渣中存在炭黑.

(2)向装有H2O2的试管中加入灼烧后的滤渣,迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,据此可初步认定滤渣中含有MnO2.H2O2分子中含有______个σ键,______个π键.

(3)取少量由步骤四得到的溶液于试管中,向其中加入适量的NaOH溶液,加热,产生一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,由此说明溶液中含有______(填离子化学式).

(4)取少量溶液于试管中,加入____________有白色沉淀出现,说明溶液中含有______(填离子化学式).

写出反应的离子方程式______

【反思与评价】

(1)有的同学认为【验证和结论】中的(1)和(2)既不能确定其中有炭黑也不能确定其中有MnO2,你的观点是______(填“赞同”或“不赞同”).

(2)有的同学认为可以不需步骤三而直接将滤液进行蒸发浓缩也可以,你的观点是______(填“赞同”或“不赞同”),理由是______

(3)有的同学认为可以将步骤四进行深度蒸发可以得到由【验证和结论】(3)和(4)中验证的两种离子形成的晶体.你的观点是______(填“赞同”或“不赞同”),理由是______

正确答案

解:[设计实验]根据题目已知条件:根据题目信息:淀粉不溶于冷水,能透过滤纸,它可以用一种“渗析”的方法使之与溶液分离,所以步骤三是采用渗析的方法实现胶体和溶液的分离,故答案为:将滤液用“渗析”法除去淀粉;

[验证和结论](2)根据双氧水的电子式:,可以看出其中含有3个σ键,不含π键,故答案为:3;0;

 (3)向待测液中加入适量的NaOH溶液,加热,如果产生一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体氨气,则说明溶液中含有NH4+,故答案为:NH4+

(4)取少量溶液于试管中,加入稀HNO3 和 AgNO3、Cl-有白色沉淀出现,说明溶液中含有Cl-,反应的离子方程式为:Ag++Cl-=AgCl↓,

故答案为:稀HNO3;AgNO3、Cl-;Ag++Cl-=AgCl↓;

[反思与评价](1)因为双氧水在没有二氧化锰存在时,也会分解产生氧气,含碳物质只要燃烧均会产生二氧化碳,所以(1)和(2)既不能确定其中有炭黑也不能确定其中有MnO2,故答案为:赞同;

(2)根据题目条件:在热水中淀粉颗粒会膨胀破裂,形成淀粉糊,没有步骤三而直接将滤液进行蒸发浓缩,这样滤渣中含大量的淀粉,故答案为:不赞同;水中的淀粉颗粒受热会膨胀破裂,形成淀粉糊;

(3)因为加热时,铵盐、氨水等均分解,不会发生氯化银和氨水发生反应的可能,故答案为:不赞同;NH4Cl受热分解.

解析

解:[设计实验]根据题目已知条件:根据题目信息:淀粉不溶于冷水,能透过滤纸,它可以用一种“渗析”的方法使之与溶液分离,所以步骤三是采用渗析的方法实现胶体和溶液的分离,故答案为:将滤液用“渗析”法除去淀粉;

[验证和结论](2)根据双氧水的电子式:,可以看出其中含有3个σ键,不含π键,故答案为:3;0;

 (3)向待测液中加入适量的NaOH溶液,加热,如果产生一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体氨气,则说明溶液中含有NH4+,故答案为:NH4+

(4)取少量溶液于试管中,加入稀HNO3 和 AgNO3、Cl-有白色沉淀出现,说明溶液中含有Cl-,反应的离子方程式为:Ag++Cl-=AgCl↓,

故答案为:稀HNO3;AgNO3、Cl-;Ag++Cl-=AgCl↓;

[反思与评价](1)因为双氧水在没有二氧化锰存在时,也会分解产生氧气,含碳物质只要燃烧均会产生二氧化碳,所以(1)和(2)既不能确定其中有炭黑也不能确定其中有MnO2,故答案为:赞同;

(2)根据题目条件:在热水中淀粉颗粒会膨胀破裂,形成淀粉糊,没有步骤三而直接将滤液进行蒸发浓缩,这样滤渣中含大量的淀粉,故答案为:不赞同;水中的淀粉颗粒受热会膨胀破裂,形成淀粉糊;

(3)因为加热时,铵盐、氨水等均分解,不会发生氯化银和氨水发生反应的可能,故答案为:不赞同;NH4Cl受热分解.

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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1:

(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)如图2所示,过滤操作中的一处错误是______

(3)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______

(4)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3装置制备.装置B盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是______.F中试剂的作用是______

(5)装置A中的离子方程式______

正确答案

解:(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)过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁,防止液体溅出,故答案为:漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁;

(3)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;

(4)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,F中可以用碱石灰.

故答案为:除去HCl;吸收水蒸气;碱石灰.

(5)氧化锰和浓盐酸反应生成氯化锰和氯气以及水,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2 ↑+2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2 ↑+2H2O.

解析

解:(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)过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁,防止液体溅出,故答案为:漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁;

(3)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;

(4)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,F中可以用碱石灰.

故答案为:除去HCl;吸收水蒸气;碱石灰.

(5)氧化锰和浓盐酸反应生成氯化锰和氯气以及水,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2 ↑+2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2 ↑+2H2O.

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简答题

过氧化钙晶体[CaO2•8H2O]较稳定,呈白色,微溶于水,能溶于酸性溶液.广泛应用于环境杀菌、消毒等领域.

★过氧化钙晶体的制备

工业上生产CaO2•8H2O的主要流程如下:

(1)用上述方法制取CaO2•8H2O的化学方程式是______

(2)沉淀时常用冰水控制温度在10℃以下和通入过量的NH3,其可能原因分别是

______;②______

★过氧化钙晶体含量的测定

准确称取0.3000g产品于锥形瓶中,加入30mL蒸馏水和10mL 2.000mol•L-1 H2SO4,用0.0200mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点.重复上述操作两次.H2O2和KMnO4反应的离子方程式为2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O

(3)滴定终点观察到的现象为______

(4)根据表1数据,计算产品中CaO2•8H2O的质量分数(写出计算过程)

表1.KMnO4标准溶液滴定数据

______

正确答案

解:(1)由题中信息可知,过氧化钙晶体微溶于水的,反应物是氯化钙、双氧水和氨水,反应的化学方程式是:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

故答案为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

(2)①温度高了,过氧化氢容易分解,温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率(或防止过氧化氢的分解);

②过氧化钙晶体微溶于水,通入过量NH3使溶液呈碱性,抑制CaO2•8H2O的溶解(或使溶液呈碱性,减少CaO2•8H2O的溶解,或提高产品的产率);

故答案为:温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率(或防止过氧化氢的分解);通入过量NH3使溶液呈碱性,抑制CaO2•8H2O的溶解(或使溶液呈碱性,减少CaO2•8H2O的溶解,或提高产品的产率.意思相近均给分);

(3)、滴定终点观察到的现象为:当滴入最后一滴KMnO4标准溶液后溶液由无色变浅红色,且30s不褪色;

故答案为:当滴入最后一滴KMnO4标准溶液后溶液由无色变浅红色,且30s不褪色;

(4)、高锰酸钾溶液消耗的体积分别是:23.02mL、23.03mL、23.04mL,平均体积为:=23.03mL,

根据关系式 5(CaO2•8H2O)~5H2O2~2KMnO4

n(CaO2•8H2O)=n(KMnO4)=×0.0200 mol•L-1×23.03mL×10-3L•mL-1 =1.151×10-3 mol,

CaO2•8H2O的质量分数为:×100%=82.91%;

故答案为:根据关系式 5(CaO2•8H2O)~5H2O2~2KMnO4

n(CaO2•8H2O)=n(KMnO4)=×0.0200 mol•L-1×23.03mL×10-3L•mL-1 =1.151×10-3 mol,

CaO2•8H2O的质量分数为:×100%=82.91%.

解析

解:(1)由题中信息可知,过氧化钙晶体微溶于水的,反应物是氯化钙、双氧水和氨水,反应的化学方程式是:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

故答案为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

(2)①温度高了,过氧化氢容易分解,温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率(或防止过氧化氢的分解);

②过氧化钙晶体微溶于水,通入过量NH3使溶液呈碱性,抑制CaO2•8H2O的溶解(或使溶液呈碱性,减少CaO2•8H2O的溶解,或提高产品的产率);

故答案为:温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率(或防止过氧化氢的分解);通入过量NH3使溶液呈碱性,抑制CaO2•8H2O的溶解(或使溶液呈碱性,减少CaO2•8H2O的溶解,或提高产品的产率.意思相近均给分);

(3)、滴定终点观察到的现象为:当滴入最后一滴KMnO4标准溶液后溶液由无色变浅红色,且30s不褪色;

故答案为:当滴入最后一滴KMnO4标准溶液后溶液由无色变浅红色,且30s不褪色;

(4)、高锰酸钾溶液消耗的体积分别是:23.02mL、23.03mL、23.04mL,平均体积为:=23.03mL,

根据关系式 5(CaO2•8H2O)~5H2O2~2KMnO4

n(CaO2•8H2O)=n(KMnO4)=×0.0200 mol•L-1×23.03mL×10-3L•mL-1 =1.151×10-3 mol,

CaO2•8H2O的质量分数为:×100%=82.91%;

故答案为:根据关系式 5(CaO2•8H2O)~5H2O2~2KMnO4

n(CaO2•8H2O)=n(KMnO4)=×0.0200 mol•L-1×23.03mL×10-3L•mL-1 =1.151×10-3 mol,

CaO2•8H2O的质量分数为:×100%=82.91%.

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加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末,常温下很稳定,加热至560℃开始分解.在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应.

(1)工业生产碘酸钾的流程如下:

已知步骤①反应器中发生的反应为6I2+11KClO3+3H2O=6KH(IO32+5KCl+3Cl2↑.其中KH(IO32中I元素的化合价是______.碘酸钾的溶解度见表:

操作③得到碘酸钾晶体的方法是______

(2)加碘食盐中碘元素的测定.

①已知:KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O;I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

学生甲设计的实验步骤如下:

步骤1:准确称取w g食盐,加适量蒸馏水使其完全溶解;

步骤2:用稀硫酸酸化所得食盐溶液,加入过量KI溶液充分混合;

步骤3:以淀粉为指示剂,逐滴加入2.0×10-3 mol•L-1的Na2S2O310.0mL,恰好反应完全.则食盐样品中的碘元素含量是______mg•kg-1(以含w的代数式表示).

②学生乙另取纯净的NaCl进行了下列实验:

实验中产生蓝色现象的可能原因是______(用离子方程式表示).

③根据学生乙的实验结果,学生甲测得的食盐中碘元素的含量可能______(填“偏高”、“偏低”或“准确”).原因是______

正确答案

解:(1)KH(IO32中钾元素化合价是+1,氢元素化合价+1,氧元素的化合价是-2价,根据化合价规则可以确定碘元素的化合价是+5,碘酸钾的物质的量随着温度升高而增大,所以从碘酸钾溶液获得晶体可以采用降温结晶的方法,故答案为:+5;降温结晶;

(2)①根据化学方程式:KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O;I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可以得出Na2S2O3和KIO3之间的关系式,设碘酸钾的物质的量是x,

        2S2O32-~I2 KIO3

                                                                                                          

       2                              

 2.0×10-3 mol•L-1×0.010L   x

,解得x=×10-5mol,

食盐样品中的碘元素含量是×100%=(或写成)mg•kg-1

故答案为:(或写成);

②碘单质遇到淀粉会显示蓝色,因为发生反应:4I-+4H++O2=2I2+2H2O,故答案为:4I-+4H++O2=2I2+2H2O;

③过量的I-会被空气中的氧气氧化为I2,所以学生甲测得的食盐中碘元素的含量会偏高,故答案为:偏高;过量的I-会被空气中的氧气氧化为I2

解析

解:(1)KH(IO32中钾元素化合价是+1,氢元素化合价+1,氧元素的化合价是-2价,根据化合价规则可以确定碘元素的化合价是+5,碘酸钾的物质的量随着温度升高而增大,所以从碘酸钾溶液获得晶体可以采用降温结晶的方法,故答案为:+5;降温结晶;

(2)①根据化学方程式:KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O;I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可以得出Na2S2O3和KIO3之间的关系式,设碘酸钾的物质的量是x,

        2S2O32-~I2 KIO3

                                                                                                          

       2                              

 2.0×10-3 mol•L-1×0.010L   x

,解得x=×10-5mol,

食盐样品中的碘元素含量是×100%=(或写成)mg•kg-1

故答案为:(或写成);

②碘单质遇到淀粉会显示蓝色,因为发生反应:4I-+4H++O2=2I2+2H2O,故答案为:4I-+4H++O2=2I2+2H2O;

③过量的I-会被空气中的氧气氧化为I2,所以学生甲测得的食盐中碘元素的含量会偏高,故答案为:偏高;过量的I-会被空气中的氧气氧化为I2

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简答题

(2013秋•宁德期末)某化学兴趣小组用铁矿石(主要成分为Fe2O3,还有SiO2、A12O3等杂质)提取Fe2O3.操作流程如图:

查阅资料,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时pH如表:

(1)(I)步骤中分离溶液和沉淀的操作名称是______

(2)沉淀A中主要含有______(填化学式).

(3)滤液Y中的阴离子除OH-、Cl-外,还有______(填离子符号).

(4)该铁矿石中常混有少量的FeO杂质,加入足量的盐酸后,滤液X中含有少量Fe2+,为了除去滤液X中含有的Fe2+,常加入氧化剂H2O2,H2O2还原产物为水,写出该反应的离子方程式______.若要使该溶液中Fe3+完全沉淀,而Al3+不沉淀(已知Al(OH)3开始沉淀时pH为4.1),你认为pH的最佳调控范围是______

(5)一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1时,沉淀已经完全.请利用上表中数据估算Fe(OH)2的溶度积______

(6)金属Fe、Al用途广,Li-Al/FeS电池是一种车载电池,正极电极反应式为:2Li++FeS+2e-═Li2S+Fe;负极电极反应式为:2Li-2e-═2Li+.下列叙述正确的是______

A.该电池的电池反应式为2Li+FeS═Li2S+Fe

B.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价

C.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极.

正确答案

解:铁矿石(主要成分为Fe2O3,还有SiO2、A12O3等杂质)提取Fe2O3,依据提取流程图可知,加入过量盐酸,氧化铁和氧化铝全部溶解为氯化铁和氯化铝溶液,二氧化硅不溶于盐酸为沉淀A;滤液中加入过量氢氧化钠溶液,氯化铁全部反应生成氢氧化铁沉淀,氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强碱溶液,氯化铝全部反应生成偏铝酸钠溶液和氯化钠溶液,氢氧化铁加热分解生成氧化铁和水;

(1)(I)和(Ⅱ)步骤中分离溶液和沉淀的操作名称为过滤,故答案为:过滤;

(2)依据分析判断可知A为SiO2,故答案为:SiO2

(3)滤液Y是偏铝酸钠、氯化钠溶液,溶液中的阴离子除OH-、Cl-外,还有AlO2-,故答案为:AlO2-

(4)该铁矿石中常混有少量的FeO杂质,加入足量的盐酸后,滤液X中含有少量Fe2+,为了除去滤液X中含有的Fe2+,常加入氧化剂H2O2,把亚铁离子为铁离子,H2O2还原产物为水,该反应的离子方程式:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;若要使该溶液中Fe3+完全沉淀,而Al3+不沉淀(已知Al(OH)3开始沉淀时pH为4.1),你认为pH的最佳调控范围是:3.2≤pH<4.1;

故答案为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;3.2≤pH<4.1;

(5)残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1时,沉淀已经完全.Fe(OH)2完全沉淀pH=9,c(OH-)==10-5mol/L,Ksp=c(Fe2+)c2(OH-)=10-5mol/L×(10-5mol/L)2=10-15mol3•L-3,故答案为:1.0×10-15 mol3•L-3

(6)A、根据正极反应2Li++FeS+2e-═Li2S+Fe与负极反应2Li-2e-═2Li+相加可得反应的电池反应式为:2Li+FeS═Li2S+Fe,故A正确;

B、Li和Al都属于金属,所以Li-Al应该属于合金而不是化合物,因此化合价为0价,故B错误;

C、负极应该是Li失去电子而不是Al,电子负极经外电路流向正极,故C错误;

故选:A.

解析

解:铁矿石(主要成分为Fe2O3,还有SiO2、A12O3等杂质)提取Fe2O3,依据提取流程图可知,加入过量盐酸,氧化铁和氧化铝全部溶解为氯化铁和氯化铝溶液,二氧化硅不溶于盐酸为沉淀A;滤液中加入过量氢氧化钠溶液,氯化铁全部反应生成氢氧化铁沉淀,氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强碱溶液,氯化铝全部反应生成偏铝酸钠溶液和氯化钠溶液,氢氧化铁加热分解生成氧化铁和水;

(1)(I)和(Ⅱ)步骤中分离溶液和沉淀的操作名称为过滤,故答案为:过滤;

(2)依据分析判断可知A为SiO2,故答案为:SiO2

(3)滤液Y是偏铝酸钠、氯化钠溶液,溶液中的阴离子除OH-、Cl-外,还有AlO2-,故答案为:AlO2-

(4)该铁矿石中常混有少量的FeO杂质,加入足量的盐酸后,滤液X中含有少量Fe2+,为了除去滤液X中含有的Fe2+,常加入氧化剂H2O2,把亚铁离子为铁离子,H2O2还原产物为水,该反应的离子方程式:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;若要使该溶液中Fe3+完全沉淀,而Al3+不沉淀(已知Al(OH)3开始沉淀时pH为4.1),你认为pH的最佳调控范围是:3.2≤pH<4.1;

故答案为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;3.2≤pH<4.1;

(5)残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1时,沉淀已经完全.Fe(OH)2完全沉淀pH=9,c(OH-)==10-5mol/L,Ksp=c(Fe2+)c2(OH-)=10-5mol/L×(10-5mol/L)2=10-15mol3•L-3,故答案为:1.0×10-15 mol3•L-3

(6)A、根据正极反应2Li++FeS+2e-═Li2S+Fe与负极反应2Li-2e-═2Li+相加可得反应的电池反应式为:2Li+FeS═Li2S+Fe,故A正确;

B、Li和Al都属于金属,所以Li-Al应该属于合金而不是化合物,因此化合价为0价,故B错误;

C、负极应该是Li失去电子而不是Al,电子负极经外电路流向正极,故C错误;

故选:A.

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简答题

实验室里需要纯净的氯化钠溶液,但手边只有混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠.某学生设计了如下方案:

请回答下列问题:

(1)操作①可在什么仪器中进行?(填序号)______.A.烧瓶 B.坩埚 C.容量瓶

(2)操作②发生的离子反应方程式为______

(3)操作②是否可改为加硝酸钡溶液?为什么?______;理由______

(4)进行操作②后,如何判断SO42-已除尽,方法是______

(5)操作③的目的是______

正确答案

解:根据流程可知,加热后碳酸氢铵分解,残留物为氯化钠和硫酸钠的混合物,将残留物溶解后加入过量硫酸钡溶液,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀,加入碳酸钠溶液除去过量的钡离子,过滤除去硫酸钡、碳酸钡沉淀后向滤液中加入盐酸除去过量的碳酸钠,最后通过加热煮沸得到纯净的氯化钠,

(1)根据图示,操作①是将固体混合物加热,使用到的仪器为坩埚,所以B正确,

故答案为:B;

(2)操作②中钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,反应的离子方程式为:Ba2++SO42-=BaSO4↓,

故答案为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;

(3)加入硝酸钠溶液,硝酸钠和硫酸钠反应生成硫酸钡和硝酸钠,除去了硫酸钠,但引入了硝酸钠等新的杂质不能再后续试验中除去,

故答案为:否;用硝酸钡会引入新杂质NO3-,在以后的操作中无法除去;

(4)检验SO42-已除尽的方法是:静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若无沉淀说明SO42- 已除尽,

故答案为:静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若无沉淀说明SO42- 已除尽;

(5)操作③加入碳酸钠溶液,碳酸钠与过量的氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠,从而除去过量的氯化钡,

故答案为:除去过量的Ba2+

解析

解:根据流程可知,加热后碳酸氢铵分解,残留物为氯化钠和硫酸钠的混合物,将残留物溶解后加入过量硫酸钡溶液,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀,加入碳酸钠溶液除去过量的钡离子,过滤除去硫酸钡、碳酸钡沉淀后向滤液中加入盐酸除去过量的碳酸钠,最后通过加热煮沸得到纯净的氯化钠,

(1)根据图示,操作①是将固体混合物加热,使用到的仪器为坩埚,所以B正确,

故答案为:B;

(2)操作②中钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,反应的离子方程式为:Ba2++SO42-=BaSO4↓,

故答案为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;

(3)加入硝酸钠溶液,硝酸钠和硫酸钠反应生成硫酸钡和硝酸钠,除去了硫酸钠,但引入了硝酸钠等新的杂质不能再后续试验中除去,

故答案为:否;用硝酸钡会引入新杂质NO3-,在以后的操作中无法除去;

(4)检验SO42-已除尽的方法是:静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若无沉淀说明SO42- 已除尽,

故答案为:静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若无沉淀说明SO42- 已除尽;

(5)操作③加入碳酸钠溶液,碳酸钠与过量的氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠,从而除去过量的氯化钡,

故答案为:除去过量的Ba2+

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简答题

有关钴和铁化合物的性质见下表:

用含钴废料(含少量铁)可制备氯化钴:Co+2HCl═CoCl2+H2↑工艺流程如下:

试回答:

(1)“净化除铁”中,写出加入CoCO3(难溶)调pH时反应的离子方程式______

(2)滤液中(Fe3+)≤1.0×10-5mol/L时,可视为Fe3+沉淀完全.试计算室温下,Fe(OH)3沉淀完全时,则x=______

(3)②步中用CoCO3调pH略大于x的原因是______

(4)滤液中所含溶质有____________

(5)为了防止CoCl2•6H2O脱水,“干燥”时宜采用的方法或操作是____________

正确答案

解:(1))“净化除铁”中,加入CoCO3(难溶),CoCO3属于碳酸盐,可与酸反应,CoCO3+2H+=Co2++H2O+CO2↑,通过此反应降低溶液的酸性,调溶液的pH,

故答案为:CoCO3+2H+=Co2++H2O+CO2↑;

(2)滤液中(Fe3+)≤1.0×10-5mol/L时,可视为Fe3+沉淀完全,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-35=c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-5mol•L-1×c3(OH-),所以c(OH-)=10-10mol•L-1,c(H+)=mol•L-1=10-4mol•L-1,PH=-lgc(H+)=-lg10-4=4;

故答案为:4;

(3)根据(2)分析可知,为了使Fe3+完全沉淀,pH应略大于4,故答案为:使Fe3+完全沉淀;

(4)除去Fe3+,滤液中主要含有NaCl、CoCl2、以及极少量的HCl,故答案为:CoCl2;NaCl;

(5)因CoCl2•6H2O在110°C~120°C时脱水变成蓝色无水氯化钴,所以不能用高温烘干,为了防止CoCl2•6H2O脱水,“干燥”时宜采用的方法或操作是减压或温度低于110℃或在HCl气流中加热,故答案为:减压或温度低于110℃;或在HCl气流中加热.

解析

解:(1))“净化除铁”中,加入CoCO3(难溶),CoCO3属于碳酸盐,可与酸反应,CoCO3+2H+=Co2++H2O+CO2↑,通过此反应降低溶液的酸性,调溶液的pH,

故答案为:CoCO3+2H+=Co2++H2O+CO2↑;

(2)滤液中(Fe3+)≤1.0×10-5mol/L时,可视为Fe3+沉淀完全,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-35=c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-5mol•L-1×c3(OH-),所以c(OH-)=10-10mol•L-1,c(H+)=mol•L-1=10-4mol•L-1,PH=-lgc(H+)=-lg10-4=4;

故答案为:4;

(3)根据(2)分析可知,为了使Fe3+完全沉淀,pH应略大于4,故答案为:使Fe3+完全沉淀;

(4)除去Fe3+,滤液中主要含有NaCl、CoCl2、以及极少量的HCl,故答案为:CoCl2;NaCl;

(5)因CoCl2•6H2O在110°C~120°C时脱水变成蓝色无水氯化钴,所以不能用高温烘干,为了防止CoCl2•6H2O脱水,“干燥”时宜采用的方法或操作是减压或温度低于110℃或在HCl气流中加热,故答案为:减压或温度低于110℃;或在HCl气流中加热.

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简答题

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血.工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:

已知: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)加入少量NaHCO3的目的是调节pH在______范围内,使溶液中的______沉淀(写离子符号).

(2)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是______,发生反应的离子方程式为______

(3)在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为______

(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为______

正确答案

解:(1)制备硫酸亚铁,应与硫酸铝分离,应调节溶液pH生成Al(OH)3,要避免生成应Fe(OH)2沉淀,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀,而亚铁离子不能生成沉淀,所以控制pH在4.4~7.5之间,

故答案为:4.4~7.5;Al3+

(2)酸性条件下,亚硝酸钠具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原生成NO,所以反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,

故答案为:氧化Fe2+;2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O;

(3)1molNaNO2被还原生成NO,化合价由+3价降低到+2价,得到1mol电子,1mol氧气得到电子1mol×4=4mol,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),反应过程中提供电子相等,则相当于节约NaNO2的物质的量==2mol,

故答案为:2mol;

(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为 2Fe(OH)2++2H2O⇌Fe2(OH)42++2H+

故答案为:2Fe(OH)2++2H2O⇌Fe2(OH)42++2H+

解析

解:(1)制备硫酸亚铁,应与硫酸铝分离,应调节溶液pH生成Al(OH)3,要避免生成应Fe(OH)2沉淀,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀,而亚铁离子不能生成沉淀,所以控制pH在4.4~7.5之间,

故答案为:4.4~7.5;Al3+

(2)酸性条件下,亚硝酸钠具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原生成NO,所以反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,

故答案为:氧化Fe2+;2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O;

(3)1molNaNO2被还原生成NO,化合价由+3价降低到+2价,得到1mol电子,1mol氧气得到电子1mol×4=4mol,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),反应过程中提供电子相等,则相当于节约NaNO2的物质的量==2mol,

故答案为:2mol;

(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为 2Fe(OH)2++2H2O⇌Fe2(OH)42++2H+

故答案为:2Fe(OH)2++2H2O⇌Fe2(OH)42++2H+

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简答题

现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合物,选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或固体,从而实现Cl-、SO42-、和NO3-的相互分离.相应的实验过程可用如图表示:

请回答下列问题:

(1)写出实验流程中下列物质的化学式,试剂X:______沉淀A:______

(2)上述实验流程中加入过量的Na2CO3的目的是______

(3)按此实验方案得到的溶液3中肯定含有______(填化学式)杂质.

(4)请写出①②中反应的离子方程式①______  ②______

正确答案

解:(1)如先加入AgNO3,则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀,则应先加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],生成BaSO4沉淀,然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,则试剂X为BaCl2[或Ba(NO32],沉淀A为BaSO4,沉淀B为AgCl,

故答案为:BaCl2[或Ba(NO32];BaSO4

(2)加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,在所得滤液中含有Ag+、Ba2+,在所得滤液中加入过量的Na2CO3,使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀,

故答案为:除去过量的Ba2+、Ag+

(3)在所得滤液中加入过量的Na2CO3,最后所得溶液为NaNO3和Na2CO3的混合物,加入稀HNO3,最后进行蒸发操作可得固体NaNO3

故答案为:Na2CO3

(4)①在混合物中加入BaCl2或Ba(NO32,生成BaSO4沉淀,发生反应为Ba2++SO42-=BaSO4↓,②中反应为加入过量的AgNO3生成AgCl沉淀,反应的离子方程式为Cl-+Ag+=AgCl;Ag++Cl-=AgCl↓;

故答案为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;

解析

解:(1)如先加入AgNO3,则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀,则应先加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],生成BaSO4沉淀,然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,则试剂X为BaCl2[或Ba(NO32],沉淀A为BaSO4,沉淀B为AgCl,

故答案为:BaCl2[或Ba(NO32];BaSO4

(2)加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,在所得滤液中含有Ag+、Ba2+,在所得滤液中加入过量的Na2CO3,使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀,

故答案为:除去过量的Ba2+、Ag+

(3)在所得滤液中加入过量的Na2CO3,最后所得溶液为NaNO3和Na2CO3的混合物,加入稀HNO3,最后进行蒸发操作可得固体NaNO3

故答案为:Na2CO3

(4)①在混合物中加入BaCl2或Ba(NO32,生成BaSO4沉淀,发生反应为Ba2++SO42-=BaSO4↓,②中反应为加入过量的AgNO3生成AgCl沉淀,反应的离子方程式为Cl-+Ag+=AgCl;Ag++Cl-=AgCl↓;

故答案为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;

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简答题

钡盐行业生产中排出大量的钡泥(主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO22等).某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO32,其部分工艺流程如下:

(1)酸溶后溶液中pH=1,Ba(FeO22与HNO3的反应的离子方程式为______

(2)向上述酸溶后的溶液中加入X,控制pH在4~5范围.用离子方程式表示加X调节pH的过程______

(3)酸溶过程钡泥中有一种成分没有溶解,这种成分是______

(4)对于Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O═BaSO4↓+2NO↑+4H++2SO42-反应,在酸性条件下NO3-氧化性比SO42-氧化性______(填“强”或“弱”);

(5)配平下列反应方程式:______NH4++______O2+______OH-______NO2-+______H2O;

(6)酸溶时BaSO3会和硝酸发生氧化还原反应,1mol BaSO3被氧化时被还原HNO3的物质的量是______(若不能整除则保留两位小数);

(7)一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2,若该反应消耗32g CH3OH转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是______

(8)若用9.6g铜和50mL一定物质的量浓度的硝酸反应,铜溶解后放出2240mL标准状况下的NO2、NO气体,将溶液稀释为500mL,测得溶液的pH=1,则原硝酸的物质的量浓度为______

正确答案

解:(1)Ba(FeO22中Fe元素是+3价,钡元素为+2价,故Ba(FeO22与硝酸不发生氧化还原反应,其反应方程式为:Ba(FeO22+8HNO3═Ba(NO32+2Fe(NO33+4H2O,

故答案为:Ba(FeO22+8HNO3═Ba(NO32+2Fe(NO33+4H2O;

(2)入X调节溶液的pH=4~5,则X应能消耗H+,结合工厂主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的实际情况,可选用BaCO3;离子方程式:BaCO3+2H+═Ba2++H2O+CO2↑,故答案为:BaCO3+2H+═Ba2++H2O+CO2↑;

(3)BaSO3可被硝酸氧化生成硫酸钡,硫酸钡不溶于硝酸,故答案为:BaSO3

(4)氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O═BaSO4↓+2NO↑+4H++2SO42-反应中硝酸根是氧化剂,硫酸根是氧化产物,故答案为:强;

(5)根据化合价升降相等,在该反应中,NH4+→NO2-,N的化合价由-3→-+3,升高6价,O2化合价降低4价,化合价变化的最小公倍数为12,则NH4+的计量数为2,O2计量数为3,然后根据电荷守恒配平:2NH4++3O2+4OH-═2NO2-+6H2O,故答案为:2;3;4;2;6;

(6)1mol BaSO3被氧化时,失去2mol电子,则硝酸得到2mo电子,反应中N元素化合价由+5价降低到+2价,设有x mol硝酸被钡还原,则有[5-(+2)]x=2,

x=0.67,故答案为:0.67;

(7)消耗32g(1mol)CH3OH转移6mol电子,由CH3OH中碳原子的化合价升高6,所以反应后碳的化合价为+4,产物为CO2,根据质量守恒和化合价升降总数相等得:5CH3OH+6HNO3═5CO2+3N2+13H2O,反应中氧化剂是硝酸,还原剂是甲醇,参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是5:6,

故答案为:5:6;

(8)反应后剩余硝酸的物质的量为0.5×0.1=0.05mol,根据氮原子守恒可知n(HNO3)=n(HNO3剩余+n(CuNO3)×2+n(NO2+NO)=0.05mol+mol×2+=0.45mol,故原有硝酸的物质的量浓度为=9mol/L,故答案为:9mol/L.

解析

解:(1)Ba(FeO22中Fe元素是+3价,钡元素为+2价,故Ba(FeO22与硝酸不发生氧化还原反应,其反应方程式为:Ba(FeO22+8HNO3═Ba(NO32+2Fe(NO33+4H2O,

故答案为:Ba(FeO22+8HNO3═Ba(NO32+2Fe(NO33+4H2O;

(2)入X调节溶液的pH=4~5,则X应能消耗H+,结合工厂主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的实际情况,可选用BaCO3;离子方程式:BaCO3+2H+═Ba2++H2O+CO2↑,故答案为:BaCO3+2H+═Ba2++H2O+CO2↑;

(3)BaSO3可被硝酸氧化生成硫酸钡,硫酸钡不溶于硝酸,故答案为:BaSO3

(4)氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O═BaSO4↓+2NO↑+4H++2SO42-反应中硝酸根是氧化剂,硫酸根是氧化产物,故答案为:强;

(5)根据化合价升降相等,在该反应中,NH4+→NO2-,N的化合价由-3→-+3,升高6价,O2化合价降低4价,化合价变化的最小公倍数为12,则NH4+的计量数为2,O2计量数为3,然后根据电荷守恒配平:2NH4++3O2+4OH-═2NO2-+6H2O,故答案为:2;3;4;2;6;

(6)1mol BaSO3被氧化时,失去2mol电子,则硝酸得到2mo电子,反应中N元素化合价由+5价降低到+2价,设有x mol硝酸被钡还原,则有[5-(+2)]x=2,

x=0.67,故答案为:0.67;

(7)消耗32g(1mol)CH3OH转移6mol电子,由CH3OH中碳原子的化合价升高6,所以反应后碳的化合价为+4,产物为CO2,根据质量守恒和化合价升降总数相等得:5CH3OH+6HNO3═5CO2+3N2+13H2O,反应中氧化剂是硝酸,还原剂是甲醇,参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是5:6,

故答案为:5:6;

(8)反应后剩余硝酸的物质的量为0.5×0.1=0.05mol,根据氮原子守恒可知n(HNO3)=n(HNO3剩余+n(CuNO3)×2+n(NO2+NO)=0.05mol+mol×2+=0.45mol,故原有硝酸的物质的量浓度为=9mol/L,故答案为:9mol/L.

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简答题

(2013秋•龙海市月考)用含有A12O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备A12(SO43•18H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):

(1)滤渣a可用于制造______

(2)请将MnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整:

若反应中转移了2mol电子,则消耗氧化剂的物质的量为______mol.

(3)已知生成氢氧化物沉淀的pH如下:

调节溶液pH约为3的目的是:______

(4)取少量滤渣C于试管中,加入适量的双氧水,产生能使带火星小木条复燃的气体,说明滤渣C的主要成分是______.请写出加入MnSO4时所发生反应的离子方程式:______

(5)A12(SO43•18H2O溶于水溶液呈酸性的原因:______.(用离子方程式表示)

正确答案

解:含有A12O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰加过量稀硫酸溶解,A12O3、FeO•xFe2O3与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁的混合溶液,过滤得滤渣a为二氧化硅,滤液a加过量KMnO4溶液,将二价铁氧化成三价铁,再调节溶液的pH使三价铁沉淀,而铝离子不沉淀,操作2再过滤的滤渣b为氢氧化铁沉淀,滤液b主要含三价铝离子和过量的高锰酸根,再加入硫酸锰还原过量的高锰酸根,操作3再过滤得到滤液c,再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到粗产品;

(1)根据以上分析,滤渣a为二氧化硅,主要用作制作光导纤维,故答案为:光导纤维;

(2)MnO4-氧化Fe2+,Mn元素的化合价由+7价降低为+2价为氧化剂,Fe元素的化合价由+2价升高为+3价为还原剂,由电子、电荷守恒及原子守恒可知,反应为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,若反应中转移了2mol电子,则消耗氧化剂的物质的量为=0.4mol,故答案为:5;8H+;5;4H2O;0.4mol;

(3)向滤液中加入过量KMnO4溶液,目的是氧化亚铁离子为三价铁离子,依据图表数据分析可知,铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液PH为1.5--2.8,铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液PH大于3,所以调节溶液的pH约为3,可以使铁离子全部沉淀,铝离子不沉淀分离;

故答案为:pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁完全沉淀;

(4)根据取少量滤渣C于试管中,加入适量的双氧水,产生能使带火星小木条复燃的气体即氧气,所以滤渣C主要是二氧化锰催化双氧水分解生成氧气;IV中加入MnSO4,与MnO4-发生氧化还原反应生成二氧化锰,发生的离子方程式为:2 MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2+4 H+,故答案为:MnO2;2 MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2+4 H+

(5)A12(SO43•18H2O溶于水溶液呈酸性的原因铝离子水解反应生成氢离子,离子方程式为:Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3 H+

故答案为:Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3 H+

解析

解:含有A12O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰加过量稀硫酸溶解,A12O3、FeO•xFe2O3与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁的混合溶液,过滤得滤渣a为二氧化硅,滤液a加过量KMnO4溶液,将二价铁氧化成三价铁,再调节溶液的pH使三价铁沉淀,而铝离子不沉淀,操作2再过滤的滤渣b为氢氧化铁沉淀,滤液b主要含三价铝离子和过量的高锰酸根,再加入硫酸锰还原过量的高锰酸根,操作3再过滤得到滤液c,再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到粗产品;

(1)根据以上分析,滤渣a为二氧化硅,主要用作制作光导纤维,故答案为:光导纤维;

(2)MnO4-氧化Fe2+,Mn元素的化合价由+7价降低为+2价为氧化剂,Fe元素的化合价由+2价升高为+3价为还原剂,由电子、电荷守恒及原子守恒可知,反应为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,若反应中转移了2mol电子,则消耗氧化剂的物质的量为=0.4mol,故答案为:5;8H+;5;4H2O;0.4mol;

(3)向滤液中加入过量KMnO4溶液,目的是氧化亚铁离子为三价铁离子,依据图表数据分析可知,铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液PH为1.5--2.8,铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液PH大于3,所以调节溶液的pH约为3,可以使铁离子全部沉淀,铝离子不沉淀分离;

故答案为:pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁完全沉淀;

(4)根据取少量滤渣C于试管中,加入适量的双氧水,产生能使带火星小木条复燃的气体即氧气,所以滤渣C主要是二氧化锰催化双氧水分解生成氧气;IV中加入MnSO4,与MnO4-发生氧化还原反应生成二氧化锰,发生的离子方程式为:2 MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2+4 H+,故答案为:MnO2;2 MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2+4 H+

(5)A12(SO43•18H2O溶于水溶液呈酸性的原因铝离子水解反应生成氢离子,离子方程式为:Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3 H+

故答案为:Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3 H+

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