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以黄铁矿为原料制硫酸会产生大量的废渣,合理利用废渣可以减少环境污染,变废为宝。工...

以黄铁矿为原料制硫酸会产生大量的废渣,合理利用废渣可以减少环境污染,变废为宝。工业上利用废渣(Fe2、Fe3的硫酸盐及少量CaOMgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下:

(1)在废渣溶解操作时,应选用________溶解(填字母)。

A.氨水  B.氢氧化钠溶液   C.盐酸       D.硫酸

(2) 为了提高废渣的浸取率,可采用的措施有哪些?_______________(至少写出两点)。

(3)物质A是一种氧化剂,工业上最好选用________(供选择使用的有:空气、Cl2、MnO2),其理由是_______________。氧化过程中发生反应的离子方程式为_________________

(4)根据如图有关数据,你认为工业上氧化操作时应控制的条件(从温度、pH和氧化时间三方面说明)是:______________________________________________________

(5) 铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3________

(6) 铵黄铁矾的化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,其化学式可通过下列实验测定:

称取一定质量的样品加入稀硝酸充分溶解,将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液A。

量取25.00 mL溶液A,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体9.32 g。

量取25.00 mL溶液A,加入足量NaOH溶液,加热,收集到标准状况下气体448mL,同时有红褐色沉淀生成。

将步骤所得沉淀过滤、洗涤、灼烧,最终得固体4.80 g。

通过计算,可确定铵黄铁矾的化学式为___________________________。(已知铵黄铁矾的摩尔质量为960g•mol-1,计算过程中不考虑固体损失和气体溶解

 

D 将废渣粉碎、加热、搅拌等 空气 原料易得,成本低,不产生污染,不引入杂质 4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 溶液温度控制在80 ℃,pH控制在1.5,氧化时间为4 h左右 Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4 (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 【解析】 (1)由已知结合流程,废渣中含有Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO,故废渣溶解操作时,应选用硫酸溶解比较合适,答案选D。 (2)为了提高废渣的浸取率,可以将废渣进一步粉碎,以增大固体的表面积提高反应速率,还可以采用加热、搅拌等方法。 (3)废渣溶解后,加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,提供的三种氧化剂中只有空气(O2)是绿色氧化剂,原料易得、成本低、氧化Fe2+不产生污染、不会引入新杂质,故最好选用空气;反应化学方程式为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。 (4)由三条曲线可得,相同时间内,80 ℃、pH=1.5时,Fe2+的转化率最高,故应选该条件,浸取4小时之后再延长时间转化率提高不大,故浸取4小时较合适,综上分析,工业上氧化操作时应控制的条件是:溶液温度控制在80 ℃,pH控制在1.5,氧化时间为4 h左右。 (5)氧化后的溶液,加氨水结晶,所得沉淀除了铵黄铁矾晶体外,Fe3+、Mg2+、Ca2+也会沉淀析出,故铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2、CaSO4。 (6)由②得,n(SO42-)=n(BaSO4)=9.32g÷233g•mol-1=0.04mol;由③得,n(NH4+)=n(NH3)=0.448L÷22.4L•mol-1=0.02mol;由④得,n(Fe)=2n(Fe2O3)=2×4.8g÷160g•mol-1=0.06mol;所以,结合(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,可设为(NH4)xFe3x(SO4)2x(OH)w,由正负化合价代数和为0得:w=6x,又因为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w的摩尔质量为960g•mol-1,所以化学式为:(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12
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考点分析:
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“84消毒液”(NaClO含量为810%,另含少量NaCl)置于空气中会逐渐变质,同学们对其成分(水除外)作如下探究:

⑴查阅资料

“84消毒液有漂白性和碱性,呈碱性的原因是 ______ (用离子方程式解释)

电离方程

H2CO3 H++HCO3

HCO3 H+ + CO32

HClO H+ + ClO

电离常数

K1 =4.4×107

K2 =4.7×1011

K =3×108

 

 

②化学上用电离常数衡量弱电解质的电离能力。

③常温下,Ca(ClO)2溶解度为21gCl2在饱和食盐水中的溶解度小。

⑵提出假设甲同学根据是否变质和变质情况作出如下假设:

假设一:只含NaClNaClO

假设二:肯定含NaCl,可能含NaClONaHCO3Na2CO3中至少一种,推测含NaHCO3的依据是 ______ (用方程式解释)

假设三:只含NaCl

⑶实验验证可选用药品:AgNO3溶液、稀硝酸、澄清石灰水、酚酞、CaCl2溶液

①甲同学取适量“84消毒液样品于一支试管中,滴加澄清石灰水,出现白色沉淀,判定样品含Na2CO3

乙同学认为甲的判断不准确,不能仅凭白色沉淀就确定含Na2CO3因为 ______(用离子方程式解释),为此乙同学在甲的基础上继续实验:另取少量样品,滴加CaCl2溶液,无白色沉淀。

②请你设计实验证明假设三不成立______

③根据上述实验结果,该样品中一定含有______(填化学式)

⑷定量检测

依据原理:2HCl() + NaClO = NaCl + Cl2↑ + H2O,设计测定NaClO含量的实验如下:

10g“84消毒液样品,加足量Ca(OH)2至沉淀完全,过滤并洗涤沉淀,将滤液和洗涤液合并混匀后加入下图装置A(加热装置已略去),然后加入浓盐酸,当不再有气体生成时,B中得到224 mL液体(折合到标准状况)a仪器的名称是______,实验测得原样品中NaClO的质量分数为 ______

 

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某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的Cl2Na2CO3反应得到的固体物质。

(1)写出装置A中发生反应的化学方程式:__________________________________

(2)写出试剂Y的名称:___________________

(3)已知:通入一定量的氯气后,测得D中只有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯氧化物。可以确定的是C中含有的氯盐只有一种,且含有NaHCO3,现对C成分进行猜想和探究。

提出合理假设。

假设一:存在两种成分: NaHCO3___________;

假设二:存在三种成分: NaHCO3________________________

设计方案,进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)

限选实验试剂和仪器:蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。

实验步骤

预期现象和结论

步骤1:取C中的少量固体样品于试管中,滴加足量蒸馏水至固体溶解,然后将所得溶液分别置于AB试管中。


 

步骤2_____________________

____________

步骤3__________

_______________

 

(4)已知C中有0.1 mol Cl2参加反应。若假设一成立,可推知C中反应的化学方程式为_______________________________________

 

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某化学小组用下图所列装置(固定装置略)验证CO能还原CuO,并探究其还原产物的组成。

请回答:

1)按气流方向,各装置从左到右的连接顺序为:

i→______________________________________尾气处理(填仪器接口的字母编号)

2)说明CO能还原CuO的实验现象为___________________________

3)该实验处理尾气的方法为___________________________

4)若去掉B装置,可能产生的影响为___________________________

5)将各装置按正确的顺序连接后进行实验。当反应结束后,F处硬质玻璃管中的固体全部变为红色。

[查阅资料]CuCu2O均为红色;Cu2O在酸性溶液中能生成CuCu2

[提出猜想]红色固体的成分可能为:①Cu②Cu2O________

[实验验证]该小组为验证上述猜想,分别取少量红色固体放入试管中,进行如下实验。

实验编号

操作

现象

a

加入足量稀硝酸,振荡

试管内红色固体完全溶解,溶液变为蓝色,并有无色气体产生

b

加入足量稀硫酸,振荡

试管内有红色固体,溶液为无色

 

[实验评价]根据上述实验,不能确定红色固体成分的实验是________(填实验编号),理由为_________(用化学方程式表示)

[实验结论]根据上述实验结果,可知红色固体的成分为________(填化学式)

 

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某学生研究小组欲探究CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生的蓝绿色沉淀组成,小组进行下列实验探究。

(提出假设)

假设1:沉淀为Cu(OH)2

假设2:沉淀为________

假设3:沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO3•mCu(OH)2]

(查阅资料)无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。

(物质成分探究)

步骤1:将所得悬浊液过滤,用蒸馏水洗涤,再用无水乙醇洗涤。

步骤2:甲同学取一定量固体,用气密性良好的下图装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。请回答下列问题:

1)假设2中的沉淀为________________

2)假设1中沉淀为Cu(OH)2的理论依据是____________________________________

3)无水乙醇洗涤的目的_________________________

4)若反应后A中蓝绿色固体变黑,C中无明显现象,证明假设__(填写序号)成立。

5)乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用____________试剂后,便可验证上述所有假设。

6)乙同学更换B试剂后验证假设3成立的实验现象是_________________

7)在假设3成立的前提下,某同学考虑用Ba(OH)2代替Ca(OH)2,测定蓝绿色固体的化学式,若所取蓝绿色固体质量为27.1g,实验结束后装置B的质量增加2.7gC中的产生沉淀的质量为19.7g。则该蓝绿色固体的化学式为____________________

 

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化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题:

I.图一中A为教材制备乙酸乙酯的实验装置,甲同学认为图一中B装置比A要好,则冷却水应从______口进入;乙同学认为图一中C装置效果更好,理由是_______

Ⅱ.摩尔盐”[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]是分析化学中的重要试剂。已知:摩尔盐隔绝空气加热至500℃时可完全分解。某学习小组欲探究其分解产物。

1[提出猜想]小组同学认为分解产物可能有以下几种情况:

AFe2O3SO2NH3H2O             BFeOSO3NH3H2O

CFeOSO2NH3H2O               DFe2O3SO3SO2NH3H2O

根据所学知识,可确定_________不成立(填序号)

2[药品验纯]甲同学提出可以用湿润的红色石蕊试纸、稀盐酸和_________溶液检验出摩尔盐中的三种离子;取一定量的摩尔盐配成溶液,取少量溶液置于试管中,向其中滴加_______(填试剂名称和实验现象),则摩尔盐未因氧化而变质。

3[实验探究]为检验分解产物,甲同学设计了如下实验装置。

①取一定量摩尔盐置于加热管A中,加热至分解完全后打开K,再通入N2,目的是________

②实验中观察到A中固体逐渐变为红棕色,BC中均产生白色沉淀.C中发生反应的离子方程式为________

③实验验证取A中残留物少许加入稀硫酸溶解,再滴入KMnO4稀溶液,不褪色证明产物不含______

4[实验结论与反思]通过实验现象和认真反思,上述猜想中一定正确的是______。(填序号)

 

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