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- 共4297题
高铁酸钾(K2Fe04)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂,其生产工艺如下:
已知:2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
回答下列问题:
(1)将Cl2通入KOH溶液中发生反应的离子方程式是____________。
(2)写出工业上制取Cl2的化学方程式____________。
(3)在“反应液I”中加入KOH固体的目的是____________。
(4)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是____________。
(5)配制KOH溶液时,将61.6g KOH固体溶解在100 mL水中,所得溶液的密度为1.47 g • mL-1,则该溶液的物质的量浓度为____________。
(6)从“反应液II”中分离出K2Fe04后,副产品是___________ (写化 学 式)。
(7)该工艺每得到1.98kgK2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为______mol。
正确答案
(1)Cl2+2OH- = Cl-+ ClO-+ H2O(2分)
(2)2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑ + Cl2↑(2分)
(3)与“反应液Ⅰ”中过量的Cl2继续反应生成KClO(2分)
(4)K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀。(2分)
(5)10 mol·L-1(3分)
(6)KNO3 KCl(2分)
(7)15 (2分)
试题分析:注意刚开始通入足量的Cl2,多余的Cl2会干扰K2FeO4制备时的反应。由K2FeO4制备方程可知副产品为KNO3和KCl, (5)中根据物质的量浓度定义计算,n(KOH)=1.1mol,V==109.9ml=0.11L可得C(KOH)= 10 mol·L-1,(7)根据氧化还原电子守恒,2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O, 2K2Fe04~~3Cl2,
n(K2FeO4)=10mol,n(Cl2)=15mol
(12分)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2C03]是一种用途广泛的化工原料。工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液(主要成分有FeCl3、CuCl2、FeCl2)制备,其制备过程如下:
查阅资料知,通过调节溶液的酸碱性可使Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:
(1)氯酸钠的作用是 ;
(2)调节溶液A的pH范围为 ,可以选择的试剂是 .(填序号)。
a.氨水 b.硫酸铜 c.氢氧化铜 d.碳酸铜
(3)反应B的温度要控制在60℃左右,且保持恒温,可采用的加热方法是 ;若温度过高,所得蓝绿色沉淀中会有黑色固体出现,黑色固体可能是 。
(4)已知滤液中含有碳酸氢钠,写出生成碱式碳酸铜的离子方程式: 。
(5)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净 。
正确答案
(1)将Fe2+氧化成Fe3+ (2)3.7~6.0 cd (3)水浴加热 CuO
(4)2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3+2HCO3-
(5)取最后一次洗涤液,加入硝酸银、硝酸溶液,无沉淀生成则表明已洗净
(1)由于沉淀氢氧化亚铁的pH大于沉淀氢氧化铁的pH,所以应该把亚铁离子氧化生成铁离子,然后再沉淀,所以氯酸钠的作用是将Fe2+氧化成Fe3+。
(2)根据表中数据可知,要沉淀氢氧化铁,而不沉淀氢氧化铜,则溶液的pH应该控制在3.7~6.0之间;由于不能引入杂质,所以选择的试剂是cd。
(3)要控制在60℃左右,且保持恒温,可采用的加热方法应该是水浴加热;如果温度过高,则氢氧化铜会分解生成黑色的氧化铜。
(4)根据反应物和生成物可得出反应的方程式为
2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3+2HCO3-。
(5)由于沉淀表面含有吸附的氯离子,所以可以通过检验氯离子来判断,即取最后一次洗涤液,加入硝酸银、硝酸溶液,无沉淀生成则表明已洗净。
(共12分) 工业上以锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下:
已知:① Li2O·Al2O3·4SiO2H2SO4(浓)
Li2SO4
Al2O3·4SiO2·H2O↓
② 某些物质的溶解度(S)如下表所示:
③ 从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示:
(1)、请依次写出在括号内加入试剂的化学式 、 。
(2)、请依次写出方框中所得到物质的化学式 、 。
(3)、步骤Ⅰ中反应的离子方程式是 。
(4)、已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述) 。
(5)、向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是
。
(6)、氧化铝在工业上用作高温耐火材料,制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等,同时氧化铝也是炼铝的原料。写出用氧化铝炼铝的化学方程式: 。
正确答案
(1). HCl(其它合理答案也给分) (1分) NH3·H2O (1分)
(2). AlCl3 (其它合理答案也给分) (1分) Al(OH)3 (1分)
(3).Al2O3+6H+→Al3++3H2O (2分)
(4).增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出(其它合理答案也给分) (2分)
(5).Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(2分)
(6).2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ (2分)
(1).滤渣中含有氧化铝和二氧化硅,氧化铝是两性氧化物,所以先加入盐酸,将氧化铝溶解过滤及得到氯化铝溶液,然后通入氨气即可得到氢氧化铝沉淀,氢氧化铝灼烧即得到氧化铝。
(2)略
(3)氧化铝和盐酸反应的离子方程式为Al2O3+6H+→Al3++3H2O。
(4)加入石灰乳,可以增加Ca2+、OH-的浓度,有利于平衡向生成Mg(OH)2、CaCO3的方向进行。
(5)根据溶解度可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,所以热水洗涤可减少Li2CO3的损失。
(6)氧化铝电解生成越强和单质铝,方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 。
工业上用黄铜矿冶炼铜及对炉渣综合利用的一种工艺流程如下:
(1)冶炼过程中得到Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”,其与金属A1在高温条件下混合反应可得粗铜,反应化学方程式为________。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的____极,可在____极得到纯度较高的精铜。
(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜,其主要反应为:
每生成1 mol Cu,共消耗____mol O2。反应③中的氧化剂是____。
(3)炼铜产生的炉渣(含)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题:
①加入适量NaClO溶液的目的是_______ (用离子方程式表示)。
②除去Al3+的离子方程式是____。
③选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂有:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂是____。实验设计:________。
正确答案
(1)3Cu2O+2Al Al2O3+6Cu (2分) 正 (1分) 阴 (1分)
(2)2.5 (1分) Cu2O和Cu2S (1分)
(3)①2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O (2分)
②Al3++4OH-=AlO2-+2H2O (2分)
③稀硫酸 高锰酸钾溶液 (2分)
取少量高锰酸钾溶液于试管中,滴加经稀硫酸溶解的炉渣溶液,高锰酸钾溶液的紫色褪去,证明含有Fe2+ (2分)
试题分析:(1)由题意可知,“泡铜”与金属A1在高温条件下混合反应可得粗铜为铝热反应;电解精炼铜是粗铜做阳极,即连接电源的正极(2)将题目中三个方程式处理后可得:2CuFeS2+5O2=2FeO+4SO2+2Cu故每生成1 mol Cu,共消耗2.5mol O2;③中铜的化合价降低,故Cu2O和Cu2S是氧化剂(3)炉渣中含有FeO,需要将其氧化,亚铁具有还原性,故检验时可选择酸性高锰酸钾。
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀
有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:
(1)ClO2中所有原子_____________(填“是”或“不是”)都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用_________
A.饱和食盐水 B.碱石灰 C.浓硫酸 D.蒸馏水
(2)稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品,下列说法正确的是( )
A.二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B.稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
C.在工作区和成品储藏室内,要有通风装置和监测及警报装置
(3)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备。化学反应方程式为_____________________________。缺点主要是产率低、产品难以分离,还可能污染环境。
(4)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备,化学方程式是 ___________________,此法相比欧洲方法的优点是____________________________。
(5)科学家又研究出了一种新的制备方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸
钠,化学反应方程式为______________________________________________________。
此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是 _________________________________。
正确答案
(1)不是 C (每空1分) (2) A、B、C (3分,每选一个1分)
(3)2NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O (2分)
(4)2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2 (2分)安全性好,没有产生毒副产品 (2分)
(5)H2C2O4+2NaClO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O (2分)
反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用 (2分)
试题分析:(1)氯最外层7个电子,氧最外层6个电子,氯失去四个电子无法形成8电子结构,故ClO2中所有原子是不是都满足8电子结构;杂质气体呈碱性,故可用浓硫酸除去。(2)A、B、C均正确。(3)氯酸钠氧化浓盐酸的方程式为:2NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O(4)氯气与固体亚氯酸钠反应的方程式为:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2该方法与欧洲的相比较没有杂质气体Cl2生成,故安全性好 (5)硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠的方程式为:H2C2O4+2NaClO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O;此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用
锰锌铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。现以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下:
(1)酸浸时,二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为_______。
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是______ (填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。如下图是KMnO4溶液处于不同pH时对应的Hg去除率变化图,图中物质为Hg与 MnO4-在该pH范围内的主要产物。
①请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律:______。
②试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因:______。
(4)当x=0.2时,所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强,试用氧化物的形式表示该铁氧体组成____________。
(5)经测定滤液成分后同时加入一定量的MnSO4和铁粉的目的是______。
正确答案
(15分)(1)MnO2 + H2O2 + H2SO4=MnSO4 +O2↑ + 2H2O(3分)(2)还原剂(2分)
(3)①随pH的升高汞的去除率先降低后增加(2分)
②Mn2+具有催化作用,单位时间内去除率高(2分)
(4)MnO·4ZnO·5Fe2O3(3分)
(5)调节滤液离子的成分,符合水热后获得锰锌铁氧化体组成(3分)
试题分析:(1)二氧化锰被双氧水还原,说明二氧化锰是氧化剂,得到电子。双氧水是还原剂失去电子,其氧化产物是氧气,所以反应的化学方程式为MnO2 + H2O2 + H2SO4=MnSO4 +O2↑ + 2H2O。
(2)铁是活泼的金属,所以活性铁粉除汞时,铁粉的作用是还原剂。
(3)①根据图像可知,随着pH的升高汞的去除率先降低后增加。
②根据图像可知,在强酸性条件下,MnO4-的还原产物是Mn2+,Mn2+具有催化作用,所以单位时间内去除率高。
(4)当x=0.2时,该物质的化学式可表示为Mn0.2Zn0.8Fe2O4,即Mn、Zn、Fe的原子个数之比=1:4:10,所以用氧化物形式可表示为MnO·4ZnO·5Fe2O3。
(5)根据锰锌铁氧化体组成可知,加入一定量的MnSO4和铁粉可以调节滤液离子的成分,使其符合水热后获得锰锌铁氧化体组成
用菱锌矿(主要成分为碳酸锌,还含有Fe2+、Fe3+、 Mg2+、 Ca2+、Cu2+等)制备氯化锌的一种流程如下:
(1)在反应3前要将菱锌矿研磨,其目的是_______________________________
(2)反应4将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式为______________________
(3)加入氧化锌调节pH=4.5,反应5的离子方程式为________________________
(4)锌粉不在反应4之前加的原因是____________________________________
(5)若用石墨作电极电解滤液Y,则可以得到参与本流程反应的物质有_________
正确答案
(15分)
(1)增大反应物接触面积,加快反应3的反应速率
(2)2Fe2+ + ClO- + 2H+ =" 2" Fe3+ + Cl- + H2O
(3)ZnO + 2H+ = Zn2+ + H2O 、Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3+ 3 H+
或3 ZnO + 2 Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3↓ + 3 Zn2+
(4)Zn和H+以及Fe3+反应,将增加Zn的用量以及后续实验中次氯酸钠(或氯酸钠)的用量
(5)H2、Cl2、Zn
试题分析:
(1)依据影响化学反应速率的因素分析判断,增大接触面积会增大反应速率,故答案为:增大反应物接触面积,使反应3反应速率加快;
(2)反应1是氯气与氢氧化钠溶液反应,产物是NaClO、NaClO3和水,反应3中加入了过量盐酸,反应4中将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O,
(3)加入氧化锌调节溶液的pH=4.5,同时得到红褐色沉淀Fe(OH)3,同时不引入新的杂质;反应的离子方程式为:ZnO+2H+═Zn2++H2O,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3↓+3H+,
(4)因为菱锌矿中含有杂质离子Fe3+,以及加入的盐酸均可以与锌粉反应,这样锌的用量增加,并造成后续反应中所用的次氯酸钠或氯酸钠的用量也增加,
(5)滤液Y是ZnCl2,用石墨作电极,电解时首先得到H2和Cl2,当ZnCl2浓度较大时还可以得到Zn,故答案为:H2、Cl2、Zn。
考点定位:本题考查了物质制备流程的分析判断,影响化学反应速率的因素,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用。离子方程式书写,电解原理的应用,题目难度中等。
MnSO4·H2O在工业、农业等方面有广泛的应用。工业上用化工厂尾气中低浓度SO2还原MnO2矿制备MnSO4·H2O过程如下:
已知: 常温时部分硫化物难溶盐的Ksp:CuS--6.3×10-36、PbS--1.0×10-28、NiS--2.0×10-26、
MnS--2.5×10-10,请回答下列问题:
(1)生产中MnO2矿粉碎的目的是 。
(2)除铁发生的离子反应方程式为 。
(3)除重金属离子后,若混合溶液中Cu2+、Pb2+、Ni2+的浓度均为1.0×10-5mol/L,则c(S2-)最大= mol/L。
(4)已知MnSO4·H2O在1150℃高温下分解的产物是Mn3O4、含硫化合物、水,则在该条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是
正确答案
(12分)(1)增大反应物接触面积,加快反应速率; (3分)
(2)2Fe3+ + 3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑+ 3Ca2+ (3分)
(或 Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3↓+ 3H+ 2H+ + CaCO3 = Ca2+ + CO2↑+ H2O )
(3)6.3×10-31 (3分) (4)3MnSO4·H2OMn3O4 + SO2↑+ 2SO3↑+ 3H2O (3分)
试题分析:(1)生产中MnO2矿粉碎增大了反应物的接触面积,加快了化学反应速率,即答案为:增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)溶液中溶解度大的物质向溶解度小的物质转化,碳酸钙的溶度积大于氢氧化铁的溶度积,所以在水溶液里,铁离子和碳酸钙反应生成氢氧化铁,离子方程式为2Fe3+ + 3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑+ 3Ca2+。
(3)当溶液中溶度积最小的物质恰好饱和时硫离子的浓度才最大,溶度积最小的是CuS--6.3×10-36,当溶液中Cu2+为1.0×10-5mol/L,则c(S2-)最大==6.3×10-31 mol/L。
(4)MnSO4•H2O在1150℃高温下分解的产物是Mn3O4、含硫化合物、水。生成Mn3O4锰元素失电子,生成二氧化硫是得电子,根据氧化还原反应中得失电子数相等结合原子守恒得出反应方程式为
3MnSO4·H2OMn3O4 + SO2↑+ 2SO3↑+ 3H2O。
点评:该题以制备MnSO4·H2O为载体,重点考查学生对工艺流程试题了解掌握情况。试题综合性强,贴近高考,侧重对学生能力的培养和训练,有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力以及动手操作能力。该类试题综合性强,理论和实践的联系紧密,有的还提供一些新的信息,这就要求学生必须认真、细致的审题,联系所学过的知识和技能,进行知识的类比、迁移、重组,全面细致的思考才能得出正确的结论。该题的易错题是(3),明确当溶度积最小的都不产生沉淀时,硫离子的浓度才最大,这样才能作出正确解答。
(12分)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
⑴气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的____________吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3 c.NaOH溶液 d.氨水
⑵用稀H2SO4 浸泡熔渣B,取少量所得溶液,检验溶液中还存在Fe3+的方法是_______________________(注明试剂、现象)。
⑶由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__________________________________。
⑷以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是____________。
a.阴阳极的质量变化相等 b.电解质溶液的组成不发生变化
c.溶液中Cu2+向阳极移动 d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
⑸利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为________________________________________。
正确答案
⑴cd ⑵滴加KSCN溶液,若溶液变为血红色则存在Fe3+。
⑶3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu ⑷d ⑸O2+4e-+4H+=2H2O
(1)根据流程图可知,A应该是SO2。由于SO2是酸性氧化物,所以吸收SO2可选择cd。稀硝酸能氧化SO2,但还原产物是NO,仍然会污染环境,答案选cd。
(2)检验铁离子的常用试剂是KSCN溶液,即滴加KSCN溶液,若溶液变为血红色则存在Fe3+。
(3)铝是活泼的金属,能发生铝热反应,方程式是3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu。
(4)由于粗铜中含有杂质,所以根据金属性强弱可知,阳极最初失去电子的是铝和锌。而阴极是始终是铜离子放电,所以ab不正确;电解池中阳离子向阴极移动,c不正确。铜的金属性强于Ag、Pt、Au,所以这些金属不会失去电子,最终形成阳极泥,答案选d。
(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以根据方程式可知,氧气在正极得到电子,反应式是O2+4e-+4H+=2H2O。
(12分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3,步骤如下:
请回答下列问题:
(1)溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择:实验步骤中试剂①为________(填代号),检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为________(填代号)。
a.KMnO4 b.(NH4)2S c.H2O2 d.KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4·5H2O,需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外,过滤操作还用到另一玻璃仪器,该仪器在此操作中的主要作用是___________。
(3)制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出,应选用下列________(填代号)装置回收。
正确答案
(1)c d (2)冷却结晶 引流 (3)NH3 b
(1)要制取硫酸铜晶体,就必须除去溶液中的杂质离子,可用沉淀法除去铁离子。因此首先要把溶液中的亚铁离子氧化生成铁离子,但同时又不能引入新的杂质,双氧水的还原产物是水,不会引入杂质。所以答案选C。检验溶液A中Fe3+的最佳试剂是KSCN溶液。
(2)要获得CuSO4·5H2O,需要通过加热蒸发、冷却结晶,然后过滤即可。过滤时除烧杯、漏斗外,还需要玻璃棒引流。
(3)用于CO2的溶解度很小,所以首先通入氨气,时溶液显碱性,然后再通入CO2即得到碳酸钙固体。用于氨气极易溶于水,所以吸收需要氨气防止倒吸,因此答案选B。
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