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2.利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO43、TiOSO4],生产硫酸亚铁和补血剂乳酸亚铁.其生产步骤如下

请回答:
(1)步骤①中分离操作的名称是过滤;步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是防止Fe2+被氧化
(2)废液中的TiOSO4在步骤①能水解生成滤渣(主要成分为TiO2•xH2O)的化学方程式为TiOSO4+(x+1)H2O?TiO2•xH2O+H2SO4;步骤④的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2
(3)用平衡移动原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因FeCO3(s)?Fe2+(aq)+CO32-(aq),CO32-与乳酸反应浓度降低,平衡向右移动,使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液.
(4)配平酸性高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液反应的离子方程式:
5 Fe2++1 MnO4-+8 H+=5Fe3++1 Mn2++4H2O
取步骤②所得晶体样品a g,溶于稀硫酸配成100.00mL溶液,取出20.00mL溶液,用KMnO4溶液滴定(杂质与KMnO4不反应).若消耗0.1000mol•L-1 KMnO4溶液20.00mL,则所得晶体中FeSO4•7H2O的质量分数为(以含a的式子表示)$\frac{13.9}{a}$.

分析 (1)实现固体和液体的分离用过滤的方法,亚铁离子易被氧气氧化;
(2)TiOSO4水解生成TiO2•xH2O和硫酸;由流程图可知,硫酸亚铁与碳酸氢铵反应是碳酸亚铁,还生成气体为二氧化碳,溶液B为硫酸铵溶液;
(3)根据沉淀溶解平衡的移动以及碳酸根离子乳酸之间反应的原理来回答;
(4)酸性高锰酸钾氧化硫酸亚铁时,Mn由+7价变为+2价,亚铁离子被氧化为铁离子,高锰酸根离子与亚铁离子物质的量之比为1:5,结合原子守恒配平;亚铁离子会被高锰酸钾氧化为三价铁离子,本身被还原为+2价的锰离子,根据电子守恒,则 5 FeSO4•7H2O~KMnO4,令FeSO4•7H2O的质量分数为x,根据关系式列方程计算.

解答 解:(1)实现固体和液体的分离用过滤的方法,亚铁离子易被氧气氧化,所以步骤⑥必须控制一定的真空度,这样有利于蒸发水还能防止Fe2+被氧化,
故答案为:过滤;防止Fe2+被氧化;
(2)TiOSO4水解生成TiO2•xH2O和硫酸,化学方程式为:TiOSO4+(x+1)H2O?TiO2•xH2O+H2SO4,由流程图可知,硫酸亚铁与碳酸氢铵反应是碳酸亚铁,还生成气体为二氧化碳,溶液B为硫酸铵溶液,反应离子方程式为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑,
故答案为:TiOSO4+(x+1)H2O?TiO2•xH2O+H2SO4;Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑;
(3)碳酸亚铁的沉淀存在溶解平衡:FeCO3(s)?Fe2+(aq)+CO32-(aq),加入乳酸,这样CO32-与乳酸反应浓度降低,平衡向右移动,使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液,
故答案为:FeCO3(s)?Fe2+(aq)+CO32-(aq),CO32-与乳酸反应浓度降低,平衡向右移动,使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液;
(4)酸性高锰酸钾氧化硫酸亚铁时,Mn由+7价变为+2价,亚铁离子被氧化为铁离子,高锰酸根离子与亚铁离子物质的量之比为1:5,结合原子守恒配平,该反应的离子方程为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O,
亚铁离子会被高锰酸钾氧化为三价铁离子,本身被还原为+2价的锰离子,根据电子守恒,则
5 FeSO4•7H2O~KMnO4
5×278g       1mol
ag×x     0.1000mol/L×0.02L×$\frac{100mL}{20mL}$
所以5×278g:ag×x=1mol:0.1000mol/L×0.02L×$\frac{100mL}{20mL}$
解得x=$\frac{13.9}{a}$,
故答案为:5、1、8、5、1、4H2O;$\frac{13.9}{a}$.

点评 本题是化学工艺流程题目,是一道金属元素的单质以及化合物性质的综合应用题目,涉及对原理的理解、实验条件下的选择与控制、物质的分离提纯、氧化还原反应、平衡移动原理等,考查学生分析和解决问题的能力,难度中等.

练习册系列答案
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2.下列物质性质与应用对应关系正确的是(  )
A.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥CO2
B.氨气具有还原性,可用于检查HCl泄漏
C.四氯化碳密度比水大,可用于萃取溴水中的Br2
D.氧化铝具有高熔点,可用于生产耐火砖

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子半径是周期表中所有元素中最小的,R是地壳中含量最多的元素,X与W同主族,Y是最外层电子数是最内层电子数的3倍.下列说法正确的是(  )
A.原子半径:R<Y<ZB.简单氢化物的热稳定性:R>Y
C.R与Y只能形成一种化合物D.最高价氧化物的水化物酸性:Y>Z

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20.图中A、B、C、D四条曲线分别表示ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素气态氢化物的沸点.其中表示ⅥA族元素气态氢化物沸点的是曲线A,表示ⅣA族元素气态氢化物沸点的是曲线D;同一族中第4、5周期元素气态氢化物的沸点明显高于第3周期元素气态氢化物的沸点,其原因是同一族中第4、5周期元素气态氢化物都不含氢键且分子间作用力大于第三周期氢化物.

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7.某W固体可能有①CuCl2②AlCl3③NaNO2④NH4Cl⑤AgNO3⑥FeCl2⑦NaOH中的一种或几种组成,现有某学习兴趣小组对此W固体进行实验探究分析,得到如下的实验流程,则对原W固体组成的分析不正确的是(  )
A.一定不存在③⑥B.可能存在①②C.一定存在①④⑦D.至少存在④⑤⑦

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7.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能绿色水处理剂,具有良好的应用前景.其生产工艺如图:

已知:①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)
②6KOH+3C12=5KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高)
回答下列问题:
(1)该生产工艺应在温度较低(填“温度较高’’或“温度较低”)的情况下进行.
(2)写出工业上制取Cl2的化学方程式2NaCl+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑.
(3)写出Fe(NO33在强碱性条件下与KClO反应制K2FeO4的离子方程式2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5 H2O.
(4)在“反应液I”中加KOH固体的目的是AC(填序号).
A.与“反应液I”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供反应物
D.使副产物KClO3化为KClO
(5)每制得59.4gK2FeO4,理论上消耗氧化剂的质量40.73g.
(6)从环境保护的角度看,制备Na2FeO4(实际应用中Na2FeO4可替代K2FeO4使用)较好的方法为电解法,其装置如图I所示.


①电解过程中阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O.
②图I装置中的电源采用NaBH4(硼元素的化合价为+3)和H2O2作原料的燃料电池,电源工作原理如图Ⅱ所示.工作过程中该电源的正极反应式为H2O2+2e-=2OH-

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.抗氧剂亚硫酸钠可利用硫酸工业的炉气和尾气与纯碱反应来制取,生产流程如图1:

己知:①炉气、尾气中均含有SO2、水蒸气等;②“混合反应”中还溶解有少量Fe2O3、MgO等矿尘.
(1)“混合反应”中纯碱(Na2CO3)参与反应的化学方程式为:SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2↑(或2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2↑)(任写一个).
(2)用NaOH“除杂”时,主要的离子方程式为:Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓(或Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓或HSO3-+OH-=SO32-+H2O))(任写一个).
(3)通过“操作I”可以得到亚硫酸钠晶体,其操作过程包括:加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(写出主要步骤名称)及洗涤、干燥.
(4)硫酸生产中炉气转化反应为:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g).研究发现,SO3的体积分数(SO3%)随温度(T)的变化如图2中曲线I所示.
下列判断正确的是AC(填序号).
A.该反应的正反应为放热反应
B.曲线I上A、C两点反应速率的关系是:υA>υC
C.反应达到B点时,2υ(O2)=υ(SO3
D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好,若I表示用V2O5催化剂的曲线,则Ⅱ是Fe2O3作催化剂的曲线.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.某实验小组用图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯):
反应原理:
实验中可能用到的数据:
密度g•cm-3沸点/℃溶解性
甲苯0.866110.6不溶于水,易溶于硝基甲苯
对硝基甲苯1.286237.7不溶于水,易溶于液体烃
邻硝基甲苯1.162222不溶于水,易溶于液体烃
实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液(即混酸)共40mL;
②在三颈瓶中加入13g甲苯(易挥发),按图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈瓶中加入混酸;
④控制温度约为50℃,反应大约10min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g.
请回答下列问题:
(1)实验前需要在三颈瓶中加入少许沸石(或碎瓷片),目的是防止爆沸.
(2)冷凝管的作用是冷凝回流;冷却水从冷凝管的a(填“a”或“b”)端进入.
(3)仪器A的名称是分液漏斗,使用该仪器前必须进行的操作是检查是否漏液.
(4)分离反应后产物的方案如下:

其中,操作1的名称为分液,操作2必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管(尾接管)和蒸馏烧瓶、冷凝管.
(5)本实验中一硝基甲苯的产率为77.5%(结果保留小数点后一位数字).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.化学科学需要借助化学专用语言描述,下列有关化学用语正确的是(  )
A.N2的结构式:N≡N
B.氯元素的原子结构示意图:
C.中子数为79、质子数为55 的铯(Cs)原子${\;}_{55}^{79}$Cs
D.二氧化碳的电子式:

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