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17.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[Fe(OH)SO4]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见表:回答下列问题:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀),该工艺中“搅拌”的作用是使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行.
(2)反应Ⅱ中的离子方程式为Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3.(用化学方程式表示)
(3)生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3
(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NO3-.为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为D.(填写字母)
A.氯水    B.KSCN溶液    C.NaOH溶液    D.酸性KMnO4溶液.

分析 废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等,将过量废铁屑加入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后加入NaHCO3并搅拌,调节溶液的pH,发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以滤渣中成分是Al(OH)3,过滤得到硫酸亚铁,向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性条件下,NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO,将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁,
(1)加入少量NaHCO3KE 调节pH,以除去Al(OH)3沉淀,为充分反应,可搅拌;
(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,通入O2可以将NO氧化得到硝酸,同时减少NaNO2的用量;
(3)因水解是吸热反应,加热会促进水解,因此碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下进行可降低加热温度;
(4)亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化生成铁离子,反应过程中颜色变化明显的效果最佳.

解答 解:(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH,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,搅拌的目的是使反应物充分接触反应,故答案为:调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀);使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行;
(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,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,通入O2可以将NO氧化得到硝酸,同时减少NaNO2的用量,发生反应的化学方程式为,故答案为:Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O;2H2O+4NO+O2=4HNO3
(3)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Fe(OH)3,因水解是吸热反应,加热会促进水解,因此碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下进行,故答案为:防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3
(4)亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化生成铁离子,反应过程中颜色变化明显的效果最佳,
A.氯水为浅黄绿色,氯将亚铁离子氧化为铁离子,溶液呈黄色,颜色变化不明显,故A不选;
B.KSCN溶液和亚铁离子不反应,没有颜色变化,故B不选;
C.NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀,铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀,掩盖氢氧化亚铁颜色,故C不选;
D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,现象明显,故D选;
故答案为:D.

点评 本题考查物质的分离和提纯,为高频考点,侧重考查学生获取信息及利用信息能力、分析能力、实验操作能力,注意题给信息的灵活运用,知道常见离子的检验方法及现象,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.在下列各溶液中,离子一定能大量共存的是(  )
A.室温下,pH=1的溶液中:Na+、Fe2+、NO3-、SO42-
B.含有0.1mol•L-1Fe3+的溶液中:K+、Mg2+、I-、NO3-
C.无色溶液中:K+、Na+、MnO4-、SO42-
D.pH=11的溶液中:CO32-、Na+、AlO2-、NO3-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.下列实验误差分析错误的是(  )
A.用湿润的pH试纸测稀碱液的,测定值偏小
B.用量筒量取10mLNaOH 溶液时,俯视刻度.量出的体积大于10mL
C.使用天平称量时不小心将药品与砝码的位置放反了,称最结果可能是准确的
D.测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中,所测温度值偏小

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.纯碱是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料.
(1)路布兰法制备纯碱:①食盐与硫酸反应生成硫酸钠;②将硫酸钠、石灰石和足量煤混合,高温下共熔制得碳酸钠,反应有硫化钙和CO生成,第②步反应中每得到1molLNa2CO3转移电子的总物质的量为8mol.
(2)索尔维法制纯碱的主要工艺流程如下,石灰石用于制备CO2和石灰乳.
①原盐水中含少量Mg2+和Ca2+,结合生产实际,精制盐水需要的试剂是Ca(OH)2(或CaO)、Na2CO3(填化学式).
②步骤Ⅱ保持在30~35℃进行,反应的化学方程式为NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl(或NH3•H2O+NaCl+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl);该工艺中循环利用的物质是NH3、CO2
③索尔维法制纯碱不需要用到的一种设备是B(填选项字母).
A.石灰窑 B.沸腾炉 C.碳酸化塔 D.蒸氨塔 E.吸氨塔
④该工艺中没有涉及的基本化学反应类型是C(填选项字母).
A.化合反应  B.分解反应 C.置换反应  D.复分解反应
(3)我国科学家侯德榜将合成氨工业得到的NH3与CO2引入纯碱的生产,向索尔维法制纯碱工艺的“母液”中通入NH3并加入食盐固体,降温结晶得到副产品NH4Cl(填化学式),剩余母液返回“吸氨”步骤,大大提高了食盐的利用率.
(4)纯碱产品中可能含有碳酸氢钠,用热重分析的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数为ω(NaHCO3)=$\frac{84(m1-m2)}{31m1}$(m1是样品质量,m2是样品受热分解后的质量).(列出算式,所需数据用字母表示,并说明各字母的含义)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

12.粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物.我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、CaO等.一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如图1:
(1)粉煤灰研磨的目的是增大反应物的接触面积,提高浸取速率和浸出率.
(2)第1次过滤滤渣的主要成分有SiO2和CaSO4(填化学式,下同),第3次过滤时,滤渣的成分的是Al(OH)3
(3)在104℃用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间的关系如图2,适宜的浸取时间为2h;铝的浸取率与“助溶剂/粉煤灰”的关系如图3所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4F、KF及其NH4F与KF的混合物,在助溶剂/粉煤灰相同时,浸取率最高的是NH4F(填化学式);用含氟的化合物作这种助溶剂缺点是生产过程中会产生污染环境的HF和NH3等(举一例).
(4)流程中循环使用的物质有H2SO4和NH4Cl (填化学式).
(5)用盐酸溶解硫酸铝晶体,能够发生的原因是通入氯化氢使A1C13•6H20达到饱和,而硫酸铝不饱和.
(6)用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是使废弃固体资源化利用.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

2.绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分.下列是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法.

已知:室温下饱和 H2S溶液的 pH 约为3.9,SnS沉淀完全时溶液的 pH 为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH 为5.5.
(1)操作Ⅱ,在溶液中用硫酸酸化至 pH=2的目的是使Sn2+沉淀完全,防止Fe2+生成沉淀.
(2)操作Ⅳ的顺序依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.
(3)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
②降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗.
(4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是
a.称取一定质量的绿矾产品,配制成250.00mL溶液;
b.量取25.00mL 待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的 0.010 00mol•L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL.
滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O
①用硫酸酸化的 0.010 00mol•L-1KMnO4溶液滴定时,左手把握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO4溶液,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色;
②若用上述方法测定的样品中FeSO4•7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有样品中存在少量的杂质或样品部分被氧化.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.根据电解质在溶液中的电离情况,我们划分出了酸、碱、盐,通过学习我们知道酸和碱都有通性,而盐是没有通性的,其本质原因是(  )
A.盐不能电离出阳离子B.盐不能电离出阴离子
C.盐不能电离出H+或OH-D.盐不能电离出共同的离子

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

6.如图由短周期元素形成的物质之间的转化关系,其中A、D、L为单质,其他为化合物.其中化合物I、J、K中含有两种相同的元素,G和I的反应⑤是一种重要化工生产中的主要反应之一.B常温下为液态化合物,F是一种直线型的非极性气体分子.

试回答下列有关问题:
(1)以上7个化学反应属于同种元素自身氧化还原反应的是③;(用编号①→⑦填写)
(2)在G、J、H中含有相同的元素是Na(填元素名称);
(3)J的水溶液和F能(填“能”或”否”)发生反应,其理由是较强酸制较弱的酸;
(4)写出电解溶液H的离子反应方程式2H2O+2Cl-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑;
(5)反应⑤的化学方程式是;SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2
(6)写出J的两种常见用途木材防火剂、黏合剂.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂.
(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法.
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质.某次除杂操作时,往粗盐水中    先加入过量的BaCl2(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去.经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,其原因是BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量CO32-时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9].
②该法工艺原理示意图如下.其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2.工艺中可以利用的单质有H2、Cl2(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O.
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2.完成反应的化学方程式:
□1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4═□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□12Na2SO4
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-.处理含CN-相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的2.5倍.

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