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简答题

煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物,其造成的环境污染问题愈来愈严重.某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究:

[资料检索]

①煤矸石主要含Al2O3、SiO2及少量铁的氧化物.

②聚合氯化铝([Al2(OH)nCl6-n]m (1≤n≤5,m≤10),商业代号PAC)是一种新型、高效絮凝剂和净水剂.

[探究思路]用煤矸石为原料,采用铝盐水解絮凝法,可制得聚合氯化铝.

[探究实验]

[交流讨论]

(1)向反应器中加入混合酸(20%的硫酸和盐酸)酸浸,其目的是______

(2)反应器装置如右图,三颈烧瓶上长导管的作用是______

(3)实验流程中残渣2的主要成分可能是______,请设计一个实验来证明你的结论(填“操作”、“现象”):______

(4)要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝,应采取的实验操作是______,得到PAC粗产品中可能含有杂质离子是______

正确答案

解:(1)氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应,但是二氧化硅和盐酸不反应将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,不与SiO2反应,向反应器中加入混合酸(20%的硫酸和盐酸)酸浸,其目的是将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,与SiO2分离,

故答案为:将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,与SiO2分离;

(2)三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压,且有冷凝回流作用,故答案为:平衡烧瓶内外气压,且有冷凝回流作用;

(3)向含有铁离子、铝离子的混合液中加入适量的氢氧化钙,可以获得氢氧化铁沉淀,氢氧化铝能溶于过量的碱中,检验三价铁离子可以将氢氧化铁溶于盐酸中,加入硫氰酸钾,三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色,

故答案为:Fe(OH)3;取少量残渣2于小试管中,加入稀盐酸使其完全溶解,再加入KSCN溶液,溶液呈(血)红色;

(4)要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝,应采取蒸发结晶的方法,但是前面加入的硫酸、氢氧化钙后引进的硫酸根离子以及钙离子无法除掉,作为杂质存在于其中,故答案为:蒸发结晶;Ca2+、SO42-

解析

解:(1)氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应,但是二氧化硅和盐酸不反应将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,不与SiO2反应,向反应器中加入混合酸(20%的硫酸和盐酸)酸浸,其目的是将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,与SiO2分离,

故答案为:将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐,与SiO2分离;

(2)三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压,且有冷凝回流作用,故答案为:平衡烧瓶内外气压,且有冷凝回流作用;

(3)向含有铁离子、铝离子的混合液中加入适量的氢氧化钙,可以获得氢氧化铁沉淀,氢氧化铝能溶于过量的碱中,检验三价铁离子可以将氢氧化铁溶于盐酸中,加入硫氰酸钾,三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色,

故答案为:Fe(OH)3;取少量残渣2于小试管中,加入稀盐酸使其完全溶解,再加入KSCN溶液,溶液呈(血)红色;

(4)要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝,应采取蒸发结晶的方法,但是前面加入的硫酸、氢氧化钙后引进的硫酸根离子以及钙离子无法除掉,作为杂质存在于其中,故答案为:蒸发结晶;Ca2+、SO42-

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简答题

(2013秋•宾川县校级月考)某混合物A,含有KAl(SO42、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化:

据此回答下列问题:

(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是______

(2)根据上述框图反应关系,写出下列B、C、D、E所含物质的化学式

固体B______;沉淀C______;沉淀D______

(3)写出①、②、④三个反应方程式(属于离子反应的写离子方程式)

______

______

______

正确答案

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物A加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀C为Al2O3和Fe2O3

由转化关系图可知,向沉淀C中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,沉淀D为Fe2O3,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中加适量的盐酸可得Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受热分解生成固体B为Al2O3;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E为K2SO4、(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到K2SO4和(NH42SO4

(1)溶液和沉淀的分离利用过滤,故答案为:过滤;

(2)由上述分析可知B为Al2O3,C为Al2O3、Fe2O3,D为Fe2O3 溶液E为K2SO4、(NH42SO4

故答案为:Al2O3;Al2O3、Fe2O3;Fe2O3

(3)反应①为Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4],即Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-

反应②为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

反应④为2Al(OH)3Al2O3+3H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-;Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al(OH)3Al2O3+3H2O.

解析

解:KAl(SO42溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物A加水溶解后,溶液中是KAl(SO42,沉淀C为Al2O3和Fe2O3

由转化关系图可知,向沉淀C中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,沉淀D为Fe2O3,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,向NaAlO2溶液中加适量的盐酸可得Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受热分解生成固体B为Al2O3;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E为K2SO4、(NH42SO4,经过蒸发、结晶,得到K2SO4和(NH42SO4

(1)溶液和沉淀的分离利用过滤,故答案为:过滤;

(2)由上述分析可知B为Al2O3,C为Al2O3、Fe2O3,D为Fe2O3 溶液E为K2SO4、(NH42SO4

故答案为:Al2O3;Al2O3、Fe2O3;Fe2O3

(3)反应①为Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4],即Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-

反应②为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

反应④为2Al(OH)3Al2O3+3H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-;Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al(OH)3Al2O3+3H2O.

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简答题

重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下图.涉及的主要反应是:

6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O

(1)碱浸前将铬铁矿粉碎的目的是______

(2)步骤③调节pH后过滤得渣是______

(3)操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式______

(4)用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因______

(5)目前处理酸性Cr2O72-废水多采用铁氧磁体法.该法是向废水中加入FeSO4•7H2O将Cr2O72-还原成Cr3+,调节pH,Fe、Cr转化成相当于FeⅡ[FeCr]O4(铁氧磁体,罗马数字表示元素价态)的沉淀.处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,下列结论正确的是______.Ⅲ

A.x=0.5,a=8      B.x=0.5,a=10   C.x=1.5,a=8        D.x=1.5,a=10.

正确答案

解:工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产重铬酸钾:在反应器①中,6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,NaFeO2能强烈水解,为强碱弱酸液,水解呈碱性,生成氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-,由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,常温下重铬酸钾的溶解度较小,操作⑤中利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,得到重铬酸钾.

(1)增大接触面积会加快反应速率,碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率,

故答案为:增大接触面积,增大反应速率;

(2)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,

故答案为:H2SiO3、Al(OH)3

(3)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

故答案为:2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

(4)操作⑤加入KCl的原因是:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,将溶液浓缩后,冷却,即有大量重铬酸钾结晶析出,氯化钠仍留在溶液中,可得到重铬酸钾,

故答案为:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;

(5)处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,根据铬原子守恒得,1mol Cr2O72-完全反应后生成 molFe[Fex•Cr2-x]O4,根据铁原子守恒得amol=mol①,

该反应中得失电子数相等,1mol×2×3=mol×(3-2)×x,解得x=1.5,将x=1.5代入①得a=10,

故答案为:D.

解析

解:工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产重铬酸钾:在反应器①中,6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,NaFeO2能强烈水解,为强碱弱酸液,水解呈碱性,生成氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-,由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,常温下重铬酸钾的溶解度较小,操作⑤中利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,得到重铬酸钾.

(1)增大接触面积会加快反应速率,碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率,

故答案为:增大接触面积,增大反应速率;

(2)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O⇌HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O⇌H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,

故答案为:H2SiO3、Al(OH)3

(3)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

故答案为:2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;

(4)操作⑤加入KCl的原因是:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,将溶液浓缩后,冷却,即有大量重铬酸钾结晶析出,氯化钠仍留在溶液中,可得到重铬酸钾,

故答案为:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;

(5)处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4•7H2O,根据铬原子守恒得,1mol Cr2O72-完全反应后生成 molFe[Fex•Cr2-x]O4,根据铁原子守恒得amol=mol①,

该反应中得失电子数相等,1mol×2×3=mol×(3-2)×x,解得x=1.5,将x=1.5代入①得a=10,

故答案为:D.

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题型:填空题
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填空题

硫酸铝铵常用于水的净化以及工业水的处理.硫酸铝铵是白色透明结晶硬块,易溶于热水,水溶液呈酸性;随温度升高、脱去结晶水,产生晶变.工业用铝土矿(主要成分Al2O3、少量SiO2、Fe2O3、MgO等)为原料制取硫酸铝铵的工艺流程示意图如下:

部分氢氧化物沉淀的pH如下表:

请回答下列问题:

(1)步骤③中调节pH使Fe (OH)3沉淀完全,检验Fe3+是否沉淀完全的操作:取少量溶液C于试管中,______

(2)若X为NaOH,步骤④中发生反应的离子方程式是______

(3)硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是____________ (用离子方程式表示).浓度均为0.1mol/L  硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液,c(Al3+) 较大的是______ (填“硫酸铝铵”或“硫酸铝”)溶液.

(4)步骤⑥中,要求温度控制在90-100℃之间至硫酸铵全部溶解,其原因是______

(5)步骤⑦的操作方法包括______

正确答案

加入2~3滴KSCN溶液,若溶液变成红色,说明Fe3+未沉淀完全;若溶液不变色,说明Fe3+已沉淀完全

Al3+﹢3OH-=Al(OH)3

Al3+﹢3H2O⇌Al(OH)3﹢3H+

NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+

硫酸铝铵

因为硫酸铝铵易溶于热水,有利于生成;随温度升高、脱去结晶水,产生晶变

冷却结晶、过滤、洗涤、干燥

解析

解:根据图示可知,制备硫酸铝铵的流程为:铝土矿(主要成分Al2O3、少量SiO2、Fe2O3、MgO等)粉碎后与硫酸反应得到浊液,过滤后得到不溶于二氧化硅和易溶物滤液B,滤液B中含有铁离子、铝离子、镁离子,通过调节溶液的pH生成氢氧化铁沉淀铁离子,同时得到滤液C,然后向滤液C中加入适量碱液调节pH使铝离子转化成固体D氢氧化铝,向氢氧化铝中加热过量硫酸生成硫酸铝溶液F,向溶液F中加入硫酸铵得到硫酸铝、硫酸铵的混合液,然后通过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作获得硫酸铝铵晶体,

(1)检验三价铁离子是否沉淀完全的方法是:取少量溶液C于试管中,加入2~3滴KSCN溶液,若溶液变成红色,说明Fe3+未沉淀完全;若溶液不变色,说明Fe3+已沉淀完全,

故答案为:加入2~3滴KSCN溶液,若溶液变成红色,说明Fe3+未沉淀完全;若溶液不变色,说明Fe3+已沉淀完全;

 (2)溶液中铝离子与氢氧根离子生成氢氧化铝沉淀,反应的离子方程式为:Al3+﹢3OH-=Al(OH)3↓,

故答案为:Al3+﹢3OH-=Al(OH)3↓;

(3)加入硫酸溶液,铝离子、铵离子水解,使溶液显示酸性,反应的离子方程式为:Al3+﹢3H2O⇌Al (OH)3﹢3H+; NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+;根据铵离子水解使溶液显示酸性,硫酸铝铵溶液中氢离子浓度大于硫酸铝溶液的,氢离子抑制了铝离子的水解,所以硫酸铝铵溶液中铝离子浓度较大,

故答案为:Al3+﹢3H2O⇌Al(OH)3﹢3H+; NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+; 硫酸铝铵;

(4)由于硫酸铝铵“易溶于热水,随温度升高、脱去结晶水,产生晶变”,所以温度控制在90-100℃之间,

故答案为:因为硫酸铝铵易溶于热水,有利于生成;随温度升高、脱去结晶水,产生晶变;

(5)根据题中图示,从滤液G制取硫酸铝铵,需要经过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作,

故答案为:冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.

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题型:简答题
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简答题

某实验小组欲利用以图所示的方法,从含Ag+、Fe3+、Al3+三种阳离子的混合液中分离提取单质Ag、Fe、Al(某些反应的条件已略去).

回答下列问题:

(1)请填写下列空白:

试剂①的名称:______,试剂③的化学式:______,化合物①的晶体类型:______

(2)写出下列反应的离子方程式:

溶液A与试剂②在一定条件反应:______

溶液B中通入过量CO2______

(3)图中“化合物②→金属丙”是工业上冶炼该金属的主要反应原理(在冶炼条件下,该反应为可逆反应),相关工业数据表明,反应后的尾气中还含有较多的CO,若采取增大压强的措施,是否能减少尾气中CO的含量?请判断并说明理由:______

正确答案

解:向溶液中通入过量氨气,Fe3+、Al3+和NH3.H2O反应都生成氢氧化物沉淀,Ag+和过量NH3.H2O反应生成银氨溶液,则试剂①是氨气或氨水,溶液A是银氨溶液,向A中加入醛反应生成Ag单质甲,所以试剂②是醛;

向沉淀中加入NaOH溶液,Al(OH)3溶解,Fe(OH)3不溶,则试剂③是NaOH,溶液B中含有NaAlO2、NaOH,向B溶液中通入过量CO2,得到沉淀Al(OH)3,将沉淀加热得到化合物①为Al2O3,电解氧化铝得到金属乙为Al;

将Al(OH)3沉淀加热得到固体Fe2O3,然后加热通入CO得到金属单质丙,为Fe,

(1)通过以上分析知,试剂①的名称为氨气或氨水,试剂③的化学式为NaOH,化合物①为离子晶体,

故答案为:氨水(或氨气);NaOH;离子晶体;

(2)银氨溶液和醛发生银镜反应,离子反应方程式为2[Ag(NH32]++2OH-+RCHO2 Ag↓+3NH3↑+H2O+NH4++RCOO-,偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

故答案为:2[Ag(NH32]++2OH-+RCHO2 Ag↓+3NH3↑+H2O+NH4++RCOO-;AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

(3)该反应方程式为Fe2O3+3CO(g)2Fe+3CO2(g),该反应前后气体计量数之和不变,所以压强不影响平衡移动,所以增大压强的措施,不能减少尾气中CO的含量,故答案为:不能,因为该反应前后气体体积不变,压强的变化不影响平衡移动.

解析

解:向溶液中通入过量氨气,Fe3+、Al3+和NH3.H2O反应都生成氢氧化物沉淀,Ag+和过量NH3.H2O反应生成银氨溶液,则试剂①是氨气或氨水,溶液A是银氨溶液,向A中加入醛反应生成Ag单质甲,所以试剂②是醛;

向沉淀中加入NaOH溶液,Al(OH)3溶解,Fe(OH)3不溶,则试剂③是NaOH,溶液B中含有NaAlO2、NaOH,向B溶液中通入过量CO2,得到沉淀Al(OH)3,将沉淀加热得到化合物①为Al2O3,电解氧化铝得到金属乙为Al;

将Al(OH)3沉淀加热得到固体Fe2O3,然后加热通入CO得到金属单质丙,为Fe,

(1)通过以上分析知,试剂①的名称为氨气或氨水,试剂③的化学式为NaOH,化合物①为离子晶体,

故答案为:氨水(或氨气);NaOH;离子晶体;

(2)银氨溶液和醛发生银镜反应,离子反应方程式为2[Ag(NH32]++2OH-+RCHO2 Ag↓+3NH3↑+H2O+NH4++RCOO-,偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

故答案为:2[Ag(NH32]++2OH-+RCHO2 Ag↓+3NH3↑+H2O+NH4++RCOO-;AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-

(3)该反应方程式为Fe2O3+3CO(g)2Fe+3CO2(g),该反应前后气体计量数之和不变,所以压强不影响平衡移动,所以增大压强的措施,不能减少尾气中CO的含量,故答案为:不能,因为该反应前后气体体积不变,压强的变化不影响平衡移动.

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题型:简答题
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简答题

聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂.利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等)为铝源,制备PFAS的工艺流程如下:

(1)“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为______

(2)“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为______

(3)“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是______

(4)“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是______

(5)“氧化”时若用酸性高锰酸钾溶液代替,发生反应的离子方程式是______

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响,若产品中酸残留过多,使用时产生的不良后果是______

正确答案

解:粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等),加入NaOH溶液使Al2O3溶解,其方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,通入过量CO2,发生的反应为CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;再加入H2SO4时,其反应原理为2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO43+6H2O,结晶得到Al2(SO43晶体;

硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等),向硫铁矿烧渣中加入H2SO4,其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,二氧化硅与硫酸不反应,加入过氧化氢氧化亚铁盐2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O为铁盐,结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS;

(1)氧化铝为两性氧化物,“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;

(2)四氧化三铁中铁为+2,为+3,“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;

(3)依据上述分析可知,“滤渣Ⅰ”中含有Fe2O3、FeO,“滤渣Ⅱ”中含有SiO2,根据工艺流程,滤渣Ⅰ可加以利用,故答案为:滤渣Ⅰ;

(4)过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,H2O2氧化Fe2+时,“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是温度不能过高,其原因是温度过高,H2O2会分解,故答案为:温度过高,H2O2会分解;

(5)“氧化”时若用MnO2代替H2O2,发生反应是酸溶液中高锰酸根离子氧化亚铁离子为铁离子,高锰酸根离子被还原为锰离子,Mn元素的化合价由+7降到+2,降低5价;Fe元素的化合价由+2升高到+3价,升高1价,最小公倍数为5;再根据质量守恒得到H2O的系数为4,H+的系数为8,离子反应为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,

故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响.若产品PFAS中残留过多,使用时产生的不良后果是,因为Fe3+、Al3+水解均呈酸性,所以产品PFAS中硫酸残留过多,会抑制Al3+、Fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质;

故答案为:硫酸抑制Al3+和Fe3+水解,降低絮凝效果,且水的酸度增大,影响水质.

解析

解:粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等),加入NaOH溶液使Al2O3溶解,其方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,通入过量CO2,发生的反应为CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;再加入H2SO4时,其反应原理为2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO43+6H2O,结晶得到Al2(SO43晶体;

硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等),向硫铁矿烧渣中加入H2SO4,其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,二氧化硅与硫酸不反应,加入过氧化氢氧化亚铁盐2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O为铁盐,结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS;

(1)氧化铝为两性氧化物,“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;

(2)四氧化三铁中铁为+2,为+3,“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;

(3)依据上述分析可知,“滤渣Ⅰ”中含有Fe2O3、FeO,“滤渣Ⅱ”中含有SiO2,根据工艺流程,滤渣Ⅰ可加以利用,故答案为:滤渣Ⅰ;

(4)过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,H2O2氧化Fe2+时,“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是温度不能过高,其原因是温度过高,H2O2会分解,故答案为:温度过高,H2O2会分解;

(5)“氧化”时若用MnO2代替H2O2,发生反应是酸溶液中高锰酸根离子氧化亚铁离子为铁离子,高锰酸根离子被还原为锰离子,Mn元素的化合价由+7降到+2,降低5价;Fe元素的化合价由+2升高到+3价,升高1价,最小公倍数为5;再根据质量守恒得到H2O的系数为4,H+的系数为8,离子反应为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,

故答案为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响.若产品PFAS中残留过多,使用时产生的不良后果是,因为Fe3+、Al3+水解均呈酸性,所以产品PFAS中硫酸残留过多,会抑制Al3+、Fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质;

故答案为:硫酸抑制Al3+和Fe3+水解,降低絮凝效果,且水的酸度增大,影响水质.

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题型:简答题
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简答题

某工业含锰酸性废水的主要成分为MnSO4,另外还存在Fe2+、Fe3+、Al3+等离子.现以该废水为原料,制备高纯的碳酸锰,工业流程如下:

(1)加入MnO2的作用是______(用离子方程式表示).

(2)下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH

依据表中数据判断,用氨水调节溶液的pH应至______

(3)滤渣X的主要成分为______,滤液中的溶质为______

(4)已知反应1中会产生一种气体,则该反应的化学方程式为______

(5)判断水洗步骤中沉淀已洗净的方法是______

(6)制得的碳酸锰可用于工业上电解法冶炼金属锰.该生产中需先将碳酸锰溶于强酸,配成电解液,写出该反应的离子方程式______

正确答案

解:(1)加入MnO2,做氧化剂,氧化Fe2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(2)根据表中数据可知,氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2,氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7,所以调节pH在5.2,

故答案为:5.2;

(3)调节pH在5.2,Fe3+和Al3+均以Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀状态存在,即滤渣的成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中的溶质为MnSO4、(NH42SO4

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;MnSO4、(NH42SO4

(4)NH4HCO3与MnSO4生成CO2、MnCO3、(NH42SO4和H2O,化学方程式为2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

故答案为:2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

(5)MnCO3沉淀中附有SO42-,通过检验沉淀中是否含有SO42-,来确定沉淀洗涤干净与否,取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

故答案为:取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

(6)碳酸锰溶于强酸生成Mn2+、CO2和H2O,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O.

解析

解:(1)加入MnO2,做氧化剂,氧化Fe2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(2)根据表中数据可知,氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2,氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7,所以调节pH在5.2,

故答案为:5.2;

(3)调节pH在5.2,Fe3+和Al3+均以Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀状态存在,即滤渣的成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中的溶质为MnSO4、(NH42SO4

故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;MnSO4、(NH42SO4

(4)NH4HCO3与MnSO4生成CO2、MnCO3、(NH42SO4和H2O,化学方程式为2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

故答案为:2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;

(5)MnCO3沉淀中附有SO42-,通过检验沉淀中是否含有SO42-,来确定沉淀洗涤干净与否,取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

故答案为:取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净;

(6)碳酸锰溶于强酸生成Mn2+、CO2和H2O,离子方程式为MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O.

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题型:简答题
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简答题

硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业.从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的工艺流程如下:

已知:NaClO与Mn2+反应产生MnO2沉淀.

根据题意回答下列问题:

(1)实验中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL,若用98%的浓硫酸来配制,除量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的玻璃仪器有____________

(2)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还有____________

(3)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式:______

在调节pH=5-6之前,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为:______

(4)为了检验滤液中Fe3+是否被除尽,可选用的试剂是______

A.KSCN溶液    B.淀粉KI溶液    C.H2O2    D.KMnO4稀溶液

(5)操作1的步骤是______

(6)如果测得提供的硼镁泥的质量为100.0g,得到的MgSO4•7H2O196.8g,则MgSO4•7H2O的产率为______(相对分子质量:MgSO4•7H2O-246  MgO-40).

正确答案

解:(1)配制1.00mol/L的硫酸80.0mL,使用量筒、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶,故答案为:烧杯;100mL容量瓶;

(2)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液PH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2;SiO2

(3)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,

故答案为:Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-;2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O;

(4)可以向溶液中加入硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在三价铁离子,方法为:取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+

故答案为:A;

(5)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到了MgSO4•7H2O,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(6)100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为:=1mol,根据镁原子守恒,生成MgSO4•7H2O的物质的量为1mol,质量为246g/mol×1mol=246g,MgSO4•7H2O的产率为:×100%=80.0%,

故答案为:80.0%.

解析

解:(1)配制1.00mol/L的硫酸80.0mL,使用量筒、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、100mL容量瓶,故答案为:烧杯;100mL容量瓶;

(2)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液PH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2;SiO2

(3)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,

故答案为:Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-;2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O;

(4)可以向溶液中加入硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在三价铁离子,方法为:取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+

故答案为:A;

(5)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到了MgSO4•7H2O,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(6)100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为:=1mol,根据镁原子守恒,生成MgSO4•7H2O的物质的量为1mol,质量为246g/mol×1mol=246g,MgSO4•7H2O的产率为:×100%=80.0%,

故答案为:80.0%.

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题型:填空题
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填空题

(2013秋•成都校级期末)铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等.从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:

回答下列问题:

(1)写出反应1的化学方程式____________

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______,反应2中通入的气体A是______

(3)操作1、2、3所需的玻璃仪器除烧杯外,还需要______

正确答案

2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O

2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O

CaSiO3

二氧化碳

漏斗、玻璃棒

解析

解:铝土矿经过氢氧化钠溶液,发生的反应为:2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O,过滤则得滤液Ⅰ为Na2SiO3和NaAlO2溶液,加入CaO,CaO与水生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀,则操作2为过滤得到的滤液Ⅱ主要含偏铝酸根,再通气体A即二氧化碳与偏铝酸根反应生成氢氧化铝的沉淀,所以再过滤得B为氢氧化铝,再煅烧分解得到氧化铝;

(1)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O,

故答案为:2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O;

(2)滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入CaO,生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;

由工艺流程可知,B为氢氧化铝,故气体A为二氧化碳,滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液通入二氧化碳,生成氢氧化铝与碳酸钠,反应方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-

故答案为:CaSiO3;二氧化碳;

(3)根据流程操作1、2、3都为过滤,所需的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:漏斗、玻璃棒.

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题型:简答题
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简答题

铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂.

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式______.腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+的浓度均为0.10mol•L-1,不考虑溶液体积的变化,则原FeCl3溶液的浓度为______

(2)某化学小组在实验室按照下列操作分离腐蚀铜板后的混合液并制取有关物质,图示如下:

请回答下列问题:

①试剂X为______;试剂Y为______;操作M为______

②固体c的化学式为______

③检验混合溶液B中是否存Fe3+的操作是______.C中反应的总的化学方程式为______

正确答案

解:(1)铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁,离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,此时Cu2+的浓度均为0.10mol•L-1,所以消耗的三价铁离子浓度为0.20mol•L-1,又最终还剩0.10mol•L-1Fe3+,所以原FeCl3溶液的浓度为0.2+0.1=0.3mol•L-1

故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;0.3mol•L-1

(2)混合液A加入过量的铁,则铁将铜置换出来,将三价铁还原成二价铁离子,所以过滤得固体a为铜和过量的铁,溶液B为二价铁溶液,加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁,在空气中放置氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁,所以最终生成氢氧化铁的沉淀c;固体a为铜和过量的铁再加入稀盐酸溶解单质铁,再过滤的固体b为铜,与试剂Y加热反应生成蓝色溶液,所以Y为浓硫酸,蓝色溶液为硫酸铜,再经过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得蓝色晶体;

①根据以上分析,试剂X为稀盐酸;试剂Y为浓硫酸,操作M为蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥,故答案为:稀盐酸;浓硫酸;蒸发浓缩、冷却结晶;

②根据以上分析,固体c的化学式为Fe(OH)3,故答案为:Fe(OH)3

③取少量溶液于试管中,用胶头滴管加入 KSCN溶液,若变红则有三价铁,否则无三价铁;加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁,在空气中放置,氢氧化亚铁在空气被氧化,氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁,反应的化学方程式是为:4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3

故答案为:取少量溶液于试管中,用胶头滴管加入 KSCN溶液,若变红则有三价铁,否则无三价铁;4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3

解析

解:(1)铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁,离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,此时Cu2+的浓度均为0.10mol•L-1,所以消耗的三价铁离子浓度为0.20mol•L-1,又最终还剩0.10mol•L-1Fe3+,所以原FeCl3溶液的浓度为0.2+0.1=0.3mol•L-1

故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;0.3mol•L-1

(2)混合液A加入过量的铁,则铁将铜置换出来,将三价铁还原成二价铁离子,所以过滤得固体a为铜和过量的铁,溶液B为二价铁溶液,加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁,在空气中放置氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁,所以最终生成氢氧化铁的沉淀c;固体a为铜和过量的铁再加入稀盐酸溶解单质铁,再过滤的固体b为铜,与试剂Y加热反应生成蓝色溶液,所以Y为浓硫酸,蓝色溶液为硫酸铜,再经过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得蓝色晶体;

①根据以上分析,试剂X为稀盐酸;试剂Y为浓硫酸,操作M为蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥,故答案为:稀盐酸;浓硫酸;蒸发浓缩、冷却结晶;

②根据以上分析,固体c的化学式为Fe(OH)3,故答案为:Fe(OH)3

③取少量溶液于试管中,用胶头滴管加入 KSCN溶液,若变红则有三价铁,否则无三价铁;加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁,在空气中放置,氢氧化亚铁在空气被氧化,氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁,反应的化学方程式是为:4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3

故答案为:取少量溶液于试管中,用胶头滴管加入 KSCN溶液,若变红则有三价铁,否则无三价铁;4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3

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