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钢铁企业酸洗钢材时产生的废液主要成分为Fe2+、H+、Cl-,可用下述方法处理该...

钢铁企业酸洗钢材时产生的废液主要成分为Fe2+H+Cl-,可用下述方法处理该废液,回收盐酸和制备氧化铁涂料。

1)单质X的化学式是___________

2)氯化亚铁溶液经高温喷雾焙烧转化为HCl气体和氧化铁粉末,有关的化学方程式依次为:_____________________________________________________________________

3)某铁红涂料中除含有Fe2O3外,还可能添加有CuOFeO中的一种,请设计实验方案,探究该铁红涂料中添加物的成分。

提出合理假设

假设1:添加了CuO

假设2:添加了FeO

请设计方案,验证上述假设,写出实验步骤、预期现象和结论。

限选试剂:铁粉、3mol•L-1H2SO40.1 mol•L-1酸性KMnO4溶液、10%NaOH溶液、10%H2O2KSCN溶液

操作步骤

预期现象和结论

步骤1.取少量样品于试管中,_______________
 

样品全部溶解,得到澄清的溶液。

步骤2___________________
步骤3____________________
 

__________________
_____________
 

 

4)请计算,用635g水完全吸收高温喷雾焙烧产生的HCl气体___升(标准状况),即可得到36.5%的浓盐酸(相对原子质量 Cl 35.5 H 1)。

 

Fe 4FeCl2+ 4H2O+ O2 △2Fe2O3 + 4HCl 或FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl;4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3;2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O 取少量样品于试管中,加入足量的3mol•L-1H2SO4,充分振荡 取少许上述溶液于,加入足量铁粉,充分振荡;再加入足量3mol•L-1H2SO4,充分振荡 若试管中出现红色固体,说明试样中有CuO 取少许步骤1溶液于试管中,逐滴加入0.01 mol•L-1酸性KMnO4溶液 如果紫红色褪去,说明试样中有FeO 224 【解析】 (1)废液主要成分为Fe2+、H+、Cl-,处理废液的目的是回收盐酸和制备氧化铁涂料,加入单质X的目的是除酸,所以加入的应是铁。 (2)氯化亚铁溶液经高温喷雾焙烧转化为HCl气体和氧化铁粉末,可以写总的化学方程式,也可以分步写出依次发生的三个反应。 (3)氧化铜可以在酸溶后的溶液中铁置换铜后有红色固体析出验证,氧化亚铁可以用酸溶后溶液中的Fe2+可以使酸性高锰酸钾溶液褪色验证。 (4)用溶质的质量分数的计算公式计算需要HCl气体的体积。 (1)根据题给流程和信息结合反应Fe+2H+=Fe2++H2↑知除酸步骤选择的单质X是过量的铁粉或铁屑; (2)氯化亚铁是强酸弱碱盐,能水解,且其水解反应是吸热反应,因此高温能使其彻底水解,生成氢氧化亚铁和氯化氢;氯化氢气体逸出,氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁;氢氧化铁焙烧时分解,生成氧化铁和水;根据上述三步反应可以得到总反应式;故答案为4FeCl2+ 4H2O+ O2 △2Fe2O3 + 4HCl 或FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl;4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3;2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O; (3)若假设1成立,Fe2O3、CuO都是难溶于水的碱性氧化物,不能直接选择试剂检验CuO的存在,必须先用足量稀硫酸溶解生成硫酸铁、硫酸铜溶液;再根据金属活动性顺序表和铁盐、铜盐的性质,Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,因此加入过量的铁粉,充分反应后析出红色固体,说明样品中含有CuO;而选择NaOH溶液或观察溶液的颜色都不行,因为铁离子对铜离子的检验造成干扰;若假设2成立,Fe2O3、FeO都是难溶于水的碱性氧化物,不能直接选择试剂检验FeO的存在,必须先用足量稀硫酸溶解生成硫酸铁、硫酸亚铁溶液;再根铁盐、亚铁盐的性质,铁盐溶液不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而亚铁盐溶液则能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此加入少量酸性高锰酸钾溶液,充分反应后溶液褪色,说明样品中含有FeO;不能选择KSCN和双氧水检验,因为铁离子会干扰亚铁离子的检验; (4)设所需的HCl体积为xL,由于n=、m=n•M、m(溶液)=m(溶质)+m(水)、w(溶质)=×100%,则×100%=36.5%,解得x= 224L。  
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考点分析:
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氯氧化铜[xCuO·yCuCl2·zH2O]在农业上用作杀菌剂。工业上用铜矿粉(主要含Cu2(OH)2CO3Fe3O4等)为原料制取氯氧化铜的流程如下:

⑴“调节pH”并生成Fe(OH)3时反应的离子方程式为______

⑵调节pH,要使常温溶液中c(Cu2)0.022mol·L-1,而c(Fe3)1×106mol·L-1,则应调节pH的范围为______。{已知Ksp[Cu(OH)22.2×1020]Ksp[Fe(OH)31×1036]

⑶为测定氯氧化铜的组成,现进行如下实验:

步骤Ⅰ:称取0.4470 g氯氧化铜,放入锥形瓶,加入一定量30%的硝酸使固体完全溶解。滴加K2CrO4溶液作指示剂,用0.1000mol·L1 AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl,滴定至终点时消耗AgNO3标准溶液20.00 mL

步骤Ⅱ:称取0.4470g氯氧化铜,放入锥形瓶,加入一定量硫酸使固体完全溶解。向溶液中加入过量的KI固体,充分反应后向溶液中滴入数滴淀粉溶液,用0.2000mol·L1Na2S2O3标准溶液滴定,滴定至终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL

已知步骤Ⅱ中所发生的反应如下:

2Cu2+4I2CuI↓I2        2Na2S2O3I22NaINa2S4O6

①已知Ag2CrO4为砖红色沉淀,步骤Ⅰ滴定终点时的实验现象是_______

②通过计算确定氯氧化铜的化学式________________(写出计算过程)。

 

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以含钴废催化剂(主要成分为CoFeSiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:

(1) 溶【解析】
溶解后过滤,将滤渣洗涤
23次,再将洗液与滤液合并的目的是________________________________________________________________________

(2) 氧化:加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2氧化成Fe3,其离子方程式是____________________________

已知:铁氰化钾化学式为K3[Fe(CN)6];亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]·3H2O

3Fe22[Fe(CN)6]3=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)

4Fe33[Fe(CN)6]4=Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)

确定Fe2是否氧化完全的方法是__________________________________(可供选择的试剂:铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)

(3) 除铁:加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式:_____________________________________________________

(4) 沉淀:生成沉淀碱式碳酸钴[(CoCO3)2·3Co(OH)2],沉淀需洗涤,洗涤的操作是________________________________________________________________________

(5) 溶【解析】
CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤,其原因是__________________________________________

(6) 灼烧:准确称取CoC2O4 1.470 g,在空气中充分灼烧得0.830 g氧化钴,写出氧化钴的化学式:________________

 

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黄钾铁矾渣经如下流程可将其转化为锰锌铁氧体:

已知:①黄钾铁矾渣中铁主要以Fe2O3形式存在,锌主要以硫酸锌(ZnSO4)、氧化锌(ZnO)、硅酸锌(ZnSiO3)形式存在,黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示:

元素

Fe

Zn

Cu

Cd

Ca

Mg

Si

质量分数

28.9

8.77

0.37

0.18

0.37

0.84

4.63

 

NH4F溶液用于沉淀Mg2+Ca2+,②FeCd的金属活动性相近

酸浸后,滤渣1的主要成分为________(写化学式);为了提高浸出率,可采取的措施有________(写出一种即可)

还原除杂工序中,加入铁粉是为了除去溶液中________________等金属杂质离子。

⑶加入(NH4)2S沉淀Cd2+时应避免过量,原因是________;若此过程中溶液搅拌时间过长,则会导致Cd2+去除率偏低,原因是________(已知:CdS的溶度积Ksp = 8×1027FeS的溶度积Ksp = 4×1019ZnS的溶度积Ksp = 1.6×1024)

⑷写出共沉淀工序中生成FeCO3的离子反应方程式为:________

⑸锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:

①写出除锰(Mn2+)步骤中的离子方程式________

②准确量取25.00 mL溶液A,掩蔽铁后,用二甲酚橙作指示剂,用0.0100mol/LEDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+ (反应原理为Zn2+ + H2Y2 =ZnY 2 + 2H+),至滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为________

 

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硝酸铈铵、磷酸锰铵是两种重要的复盐,在工农业生产中具有广泛应用。

(1) 复盐是由两种或两种以上金属离子(或铵根离子)和一种酸根离子构成的盐。下列物质属于复盐的是________(填序号)

ABaFe2O4  BNaHSO4  CKAl(SO4)2·12H2O  DAg (NH3)2OH

(2) 硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]的制备方法如下:

氧化得到CeO2的化学方程式为________________________________

②证明CeO2已经洗涤干净的方法是_____________________________

(3) 为测定磷酸锰铵[(NH4)aMnb(PO4)c·xH2O]的组成,进行如下实验:①称取样品2.448 0 g,加水溶解后配成100.00 mL溶液A;②量取25.00 mL溶液A,加足量NaOH溶液并充分加热,生成NH3 0.067 20 L(标准状况);③另取25.00 mL溶液A,边鼓空气边缓慢滴加氨水,控制溶液pH 6 8,充分反应后,将溶液中Mn2转化为Mn3O4,得Mn3O4 0.2290 g。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程) __________

 

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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

 

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