精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
19.铁的发现和大规模使用,是人类发展史上的一个光辉里程碑,它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代,推动了人类文明的发展.
(1)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂,它的氧化性比高锰酸钾更强,本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的.按要求回答下列问题:高铁酸钠主要通过如下反应制取:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,则X的化学式NaCl,反应中被氧化的物质是Fe(OH)3(写化学式).
(2)铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆.以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:

①酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,请完成该反应的离子方程式:
1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
③氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓.
④为了确保铁红的质量和纯度,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2~3.8,
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2
开始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
如果pH过大,可能引起的后果是Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯(几种离子沉淀的pH见上表);滤液B可以回收的物质有(写化学式)Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

分析 (1)根据元素守恒判断X的化学式;反应中化合价升高被氧化;
(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,再加氢氧化钠和空气,调节溶液的pH的范围是3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到铁红;
①氧化铁属于碱性氧化物,与酸反应生成盐和水;Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反应,二氧化硅不和酸反应;
②根据得失电子守恒和原子守恒来配平;
③NaOH与Fe2+反应生成的氢氧化亚铁易被氧化;
④根据几种离子沉淀的pH分析;因加入的是氢氧化钠来调节PH,所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠;

解答 解:(1)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,根据元素守恒可知X的化学式为NaCl;反应中Fe(OH)3中的Fe元素是化合价升高被氧化;
故答案为:NaCl;Fe(OH)3
(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,再加氢氧化钠和空气,调节溶液的pH的范围是3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到铁红;
①氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,方程式为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;因二氧化硅不与硫酸反应,故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2
故答案为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;SiO2
②FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价,2个S原子转移14个电子,Fe3+转移1个电子,则二者的计量数之比为1:14,根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2,根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8,根据H守恒可知H+前化学计量数为16,则反应的离子方程式为:1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
故答案为:1、14、8、15、2、16H+
③Fe2+与OH-反应生成4Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定易被氧气氧化为Fe(OH)3,用化合价升价法配平方程式,
故答案为:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓;
④根据几种离子沉淀的pH,如果pH过大,Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯;未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+,故滤液B可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4
故答案为:Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯;Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

点评 本题通过制备铁红,考查了物质制备方案的设计及化学实验基本操作方法的综合应用,题目难度中等,明确制备流程及化学实验基本操作方法为解答关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.下列有关钠的叙述中,错误的是(  )
A.钠的还原性很强,可以用来冶炼金属钛、锆、铌等
B.钠的化学性质非常活泼,钠元素只能以化合态存在于自然界
C.钠极易和水反应而被还原
D.钠、氧化钠、氢氧化钠的焰色反应均显黄色

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.已知:2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl3,下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(  )
A.氯气是氧化剂,FeCl3是还原剂
B.常温下,与56g Fe反应断裂1.5NA个Cl-Cl键
C.1 L 0.1 mol•L-1 FeCl3溶液中含有0.1NA个Fe3+
D.常温常压下,22.4 L Cl2和足量Fe反应转移3NA个电子

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列推断正确的是(  )
A.分子晶体中一定存在范德华力和共价键两种作用力,可能存在氢键
B.某晶体熔融态能导电,则一定是离子晶体
C.分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体都可以采用紧密堆积方式
D.金属元素形成的化合物可能是分子晶体

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.下列物质中,有极性共价键的是(  )
A.单质碘B.溴化钾C.D.氯化镁

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.根据元素周期表和元素周期律分析下面的推断,其中错误的是(  )
A.铍原子失电子的能力比钙弱B.砹的氢化物不如碘化氢稳定
C.硒酸的酸性比硫酸强D.氢氧化锶的碱性比氢氧化钙强

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

11.金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质(同素异形体).在100kPa时,1mol石墨转化为金刚石,要吸收1.895kJ的热量.据此试判断下列结论正确的是(  )
A.金刚石比石墨稳定B.石墨比金刚石稳定
C.1mol石墨比1mol金刚石的总能量低D.1mol石墨比1mol金刚石的总能量高

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下列化学用语表示正确的是(  )
A.乙烯的结构简式:CH2CH2B.甲烷的比例模型:
C.硫化钾的电子式:D.CO2的结构式:O-C-O

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.氨水中存在的粒子有(  )
①NH3 ②NH3•H2O ③H2O ④OH- ⑤NH${\;}_{4}^{+}$ ⑥H+
A.①②③④B.②④⑤⑥C.①②③④⑤D.①②③④⑤⑥

查看答案和解析>>

同步练习册答案