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(14分)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种新型高效絮凝剂,常用于污水处理,在医疗上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下所示:

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
请回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH,除去Al3+,①pH的范围__________,②写出可能发生的离子方程式:________________。
(2)在实际生产中,反应Ⅱ中常同时通入O2,以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作__________。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为________。
(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH),该水解反应的离子方程式为________________________________________________________________。
Fe(OH)3的Ksp=____________。(提示,开始沉淀c(Fe3+)浓度为1.0×10-5mol/L)
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO。为检验所得的产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为________。
(1)①4.4~7.5 ②H++HCO===CO2↑+H2O,Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
(2)氧化剂 2 mol
(3)2Fe(OH)2++2H2OFe2(OH)+2H+;10-37.4
(4)酸性KMnO4溶液或铁氰化钾。

试题分析:(1)根据工艺流程可知加NaHCO3除去Al3+保留Fe2+,因而要控制pH使Al3+完全沉淀,而Fe2+不沉淀。(2)反应Ⅱ中通入的O2与NaNO2均作氧化剂,根据得失电子守恒,可以计算出标准状况下11.2 L O2与2 mol NaNO2得到的电子数相等。(3)依据原子守恒及电荷守恒可以写出Fe(OH)2+水解生成Fe2(OH)的离子方程式:2Fe(OH)2++2H2OFe2(OH)+2H+。pH=3.2时完全沉淀,c(H+)=10-3.2mol/L,c(OH-)=10-10.8mol/L,Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-5×(10-10.8)3=10-37.4。(4)因产品中含Fe3+,可以用酸性KMnO4溶液检验Fe2+的存在,如含有Fe2+,则滴入几滴酸性KMnO4溶液后,溶液的紫色会褪去,否则不褪色。也可用铁氰化钾,溶液出现蓝色沉淀含有Fe2+,否则不产生蓝色沉淀
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相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

在FeSO4溶液中加入NaOH溶液的反应现象是:______,方程式有:______,______.

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(6分)中学化学常见的物质A、B、C、D、E、X有如图所示转化关系。已知A、D是单质,B为氧化物,反应①在高温下发生。

(1)若A、D、X为非金属单质,E是常见的温室气体,则A为____________,X为___________(用化学式填空)。
(2)若A为金属单质,D为非金属单质,X为盐酸,则反应①的化学方程式为________________;反应②的离子方程式________________________________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(18分)铁及其他合物在工业生产中有着广泛的应用。请按要求回答下列问题:
I.工业上利用硫酸铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2等)为原料提取Fe2O3,工艺流程如下图1:

(1)滤液X中所含金属阳离子有                      。
(2)步骤②中理论上发生反应的离子方程式依次为                                  。
(3)结合图2,分析步骤③调节pH的目的是                         。
(4)假设流程中矿渣中的铁元素100%转化到产品中,则硫酸铁矿烧渣样品中Fe2O3的质量分数范围为(含m、n的代数式)                             。
(5)请设计实验室中以硫酸铁矿烧渣为原料提取氧化铁的另一种方案:向硫酸铁矿烧渣原料中加入过量稀硫酸、充分搅拌、过滤,再向滤液中加入足量的        溶液,接下来的一系列操作是搅拌、   、洗涤、           ,最后获得纯净的产品Fe2O3。
Ⅱ.几位同学用铁盐溶液清洗试管中银镜,实验设想如下:
(6)甲:认为含Fe3+的盐无法洗去银镜。依据是Fe3+的氧化性(填“强于”或“弱于”)   Ag+的氧化性,所以反应Fe3++Ag→Fe2++Ag+不可以发生。
(7)乙:查资料发现,用FeCl3溶液可以清洗银镜,于是他亲自动手实验,发现银镜迅速消失,另外还观察到溶液变为浅绿色;为验证Fe3+的还原产物,可选择的试剂为                  。结合甲的分析和自己的实验现象他得出结论:反应Fe2++Ag→Fe3++Ag是(填“可逆”或“不可逆”)       反应。
(8)丙:结合甲、乙的设想,他用Fe(NO3)3溶液做对比实验,发现清洗银镜的速率慢许多,他重新观察乙的实验试管中有白色沉淀,于是结合化学平衡理论分析,得出用FeCl3溶液清洗银镜的离子方程式:                                     。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:实验题

(16分)铜与浓硫酸反应,实验装置如图所示。

(1) 装置A中发生反应的化学方程式为:                     ,反应过程中试管B中的现象是                           ,试管C的作用是                 。
(2) 导管D的下端(虚线段)应位于              (液面上、液面下),导管D的作用有:①实验结束后排除装置中的SO2;②                                                           。
实验中发现试管内除了产生白色固体外,在铜丝表面还有黑色固体甲生成,甲中可能含有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S。为探究甲的成分,进行了以下的实验。
查阅资料可知:Cu2O + 2HCl =CuCl2+ Cu + H2O, 2Cu2O + O2煅烧 4CuO,2CuS+3O2煅烧2CuO+2SO2,Cu2S+2O2煅烧2CuO+SO2。CuS、 Cu2S和稀HCl不反应。

锻烧

 

(3) 固体乙在空气中煅烧时,使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外,还必须有:                                       。
(4) 煅烧过程中,除上述反应外,还可能发生反应的方程式为                                    。
(5)结论:甲中有CuO,还肯定含有的物质是          。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:计算题

由锌和铜构成的合金共10 g,放入足量的稀盐酸中充分反应,产生标准状况下气体2.24L,试求合金中铜的质量分数。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:推断题

(15分)
某学习小组利用某工业废弃固体(主要成分为Cu2S和Fe2O3)来研究相关物质的制备。设计方案如图所示:

已知:Ksp[Cu(OH)2]=6.0×10-20 ,Ksp[Fe(OH)2]=1.6×10-14 ,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38
(1) 废弃固体在空气中灼烧发生反应(有2种元素被氧化)的化学方程式为______。
(2) 溶液C通过_______、_________、过滤等操作得到Fe2(SO4)3晶体。
(3) 常温下,铜粉、O2和稀硫酸三者在一起生成硫酸铜反应极慢。当往其中加入溶液D后,随即生成硫酸铜。这一过程中反应的化学方程式依次为4FeSO4 + O2 + 2H2SO4=2Fe2(SO4)3 + 2H2O和          。溶液D在这一过程中所起的作用是_______。
(4) 操作⑧的目的是制取较纯的硫酸铜溶液。溶液E中加入试剂Y以调节pH使得铁元素全部形成沉淀(含铁元素的离子浓度小于10-5 mol·L-1)。试剂Y可以是               ,溶液的pH至少调节为________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

铁屑可用于地下水脱氮,其实验室研究步骤如下:
Ⅰ、将铁屑浸泡在0.5 mol/L盐酸中进行预处理。
Ⅱ、30 min后,用去离子水反复冲洗,至冲洗后液体的pH为中性。在N2保护下烘干备用。
Ⅲ、在蒸馏水中加入硝酸钾配制硝酸钾溶液。
Ⅳ、将酸预处理后的铁屑加入硝酸钾溶液中。
请回答:
(1)盐酸溶解Fe2O3的离子方程式是      。
(2)烘干时需要在N2保护下进行的原因是      。
(3)将步骤Ⅱ中冲洗后的溶液在空气中加热蒸发灼烧,最终得到的固体是     。
(4)将酸性条件下,铁与NO3-反应的离子方程式补充完整:

(5)已知活性炭能吸附NH4+ 、OH-。步骤Ⅳ中操作时将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中,可以提高脱氮的效果,其原因是     。
(6)研究表明溶液pH会影响铁屑脱氮的效果,反应体系的pH分别控制在4 和8. 5 时,NO3-的去除率分别为90% 和15%。正常地下水中含有CO32-,会影响脱氮的效果,用化学用语和文字简述其原因     。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,涉及流程如下:

已知25℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

(1)黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物,写出其反应的化学方程式:                    ;
(2)试剂X的化学式为               ;
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为                  ,用pH试纸测该溶液pH值的方法是                                                  ;
(4)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                    。

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