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某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:

Fe

 

已知:R=,步骤⑤中,相同条件下测得Fe3O4的产率与R的关系如图所示。

(1)步骤②中,主要反应的离子方程式是______。
(2)已知:Fe3+在pH=2.8时沉淀完全; Fe2+在pH=6.3时开始沉淀,在pH=8.3时沉淀完全。
步骤③中,用NaOH溶液调pH至9,原因是______。
(3)浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中,反应的化学方程式是______。
(4)下列说法正确的是______(选填字母)。
a.步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间
b.步骤⑤中,反应过程中需要不断补充碱液
c.步骤⑤恰好反应时,n(FeOOH)/n(Fe2+)="2:1"
d.当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时,Fe3O4的产率最高

(1)2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)使亚铁离子沉淀完全
(3)2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O
(4)a b c

解析试题分析:(1)滤液A中含有Fe3+,加入Fe后发生反应:2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)Fe2+在pH=8.3时沉淀完全,所以步骤③中,用NaOH溶液调pH至9,亚铁离子沉淀完全。
(3)浊液C含有Fe(OH)2,加入H2O2,发生氧化还原反应,生成FeOOH,化学方程式为:2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O。
(4)a、步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间,可除去剩余的H2O2,正确;b、步骤⑤发生的反应为:2FeOOH+Fe2++2OH?=Fe3O4+2H2O,消耗OH?,所以需要不断补充碱液,正确;c、步骤⑤恰好反应时,生成Fe3O4,+3价的Fe与+2价的Fe物质的量之比为2:1,所以n(FeOOH)/n(Fe2+)=2:1,正确;d、根据图像可知,Fe3O4的产率最高时,+3价Fe与+2价Fe物质的量之比为1.75,所以当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时,Fe3O4的产率不是最高,错误。
考点:本题考查化学流程的分析、方程式的书写。

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

如图是测定铝粉(含镁粉)的纯度的实验装置。所用的NaOH(足量)的物质的量浓度为4.5  mol·L-1。不同时间电子天平的读数如下表所示:

实验操作
时间/min
电子天平的读数/g
烧杯+NaOH溶液
0
120
烧杯+NaOH溶液+样品
0
135
1
134.5
2
134.1
3
133.8
4
133.8
 
(1)反应中生成气体的质量       g。
(2)试计算样品中铝的质量分数。(写出解题过程)
(3)反应后溶液(溶液的体积变化忽略)的c(OH)。(写出解题过程)    

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某化学兴趣小组利用废弃铝矿(含CuO、Al2O3及SiO2),模拟工业上提取铝的工艺,设计如下图所示的简单操作流程:

已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

沉淀物



开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
 
回答下列问题:
(1)滤渣主要成分的化学式为______________________。
(2)灼烧时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有___________(填仪器名称)。
(3)溶液Y中要加入稍过量原料A,原料A的化学式是_________,步骤⑤反应的离子方程式是_______________________。
(4)操作流程中③的离子方程式为_______________________。
(5)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示:

请写出该电池正极反应式_________________;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300mL氯化钠溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH=_________(不考虑溶液体积的变化)。
(6)以熔融盐为电镀液可以在钢材表面镀铝,镀铝电解池中,钢材为________极;镀铝后能防止钢材腐蚀,其原因是____________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(10分)工业上综合利用黄铜矿(CuFeS2)制备净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)、铜及其化合物的工业流程如下图所示:

(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若中CuFeS2铁元素的化合价为+2,1molCuFeS2参与反应转移电子的物质的量为_______ mol。
(2)利用炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)制备高铁酸钠的方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤;
②向滤液中加入足量H2O2溶液,再加入足量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、于燥得Fe(0H)3
③Fe(OH)3与NaClO和NaOH反应,生成高铁酸钠。
a.写出制取高铁酸钠的化学方程式:______________________;
b.验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为________________________。
(3)制备纳米氧化亚铜(Cu2O)时用铜棒和石墨做电极,饱和食盐水做电解质,电解反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。铜棒上发生的电极反应式为_________________________________________。(5)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。用NaOH溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32):n(HSO3)变化关系如下表:

n(SO32):n(HSO3
91:9
1:1
1:91
pH(25℃)
8.2
7.2
6.2
当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为是________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是__________  ______________________________________。
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0ml浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。写出生成Fe2+所有可能的离子反应方程式:                                                      
若要确认其中有Fe2+,应选用     (选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水        b.铁粉和KSCN溶液 
c.浓氨水                  d.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336ml(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应的化学方程式为:                                                          
然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为           

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

有关FeSO4的转化关系如下图所示(无关物质已略去)。

已知:①X由两种化合物组成,将X通入品红溶液,溶液褪色;通入BaCl2溶液,产生白色沉淀。
②Y是红棕色的化合物。
(1)气体X的成分是_______________(填化学式),写出通入BaCl2溶液,产生白色沉淀的化学方程式______________________________。
(2)反应Ⅰ的反应类型属于________(填序号)。
a.分解反应     b.复分解反应     c.置换反应     d.化合反应    e.氧化还原反应
(3)溶液2中金属阳离子的检验方法是_____________________________
(4)若经反应Ⅰ得到16 g固体Y,产生的气体X恰好被0.4 L 1 mol·L-1 NaOH溶液完全吸收,则反应Ⅳ中生成FeSO4的离子方程式是_________________

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:

①检查装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④........
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为                        
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是                                        
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)                   
(4)装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:               
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为                        
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为                       
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;②                                          

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:

回答下列问题:
(1)焙烧硫铁矿的主要方程式为                      。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是提高铁元素的浸出率、            。
(3)通氯气氧化后时,发生的主要反应的离子方程式为                              ;该过程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为(写化学式)             
(4)在氧化过程中,如何检验铁元素全部以Fe3+形式存在:                                                                                    
(5)如果将氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)放在坩埚中加热灼烧,最后得到的固体为        
(6)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),该反应的平衡常数表达式为K=                            ; 工业在接触法制硫酸的生产中,采取下列哪些措施有利于提高SO2转化率        
①V2O5作崔化剂  ②通入过量O2  ③SO2、O2进行二次氧化 ④通入过量SO2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①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:

②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:

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的离子方程式为                   
(3)E可作为建筑材料,化合物C是      ,写出由D制备冰晶石的化学方程式                 
(4)电解制铝的化学方程式是                  ,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是                    

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