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古埃及人在公元前一千多年前曾用橄榄石(硅酸盐)作饰品,称它为“太阳的宝石”。某小...

古埃及人在公元前一千多年前曾用橄榄石(硅酸盐)作饰品,称它为太阳的宝石。某小组以某橄榄石(主要成分可看作为MgOFeOSiO2,还含有少量的MnO)为原料制备工业合成氨的活性催化剂(FeOFe2O3质量比为920的混合物)的一种流程如下:

金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Mg2+

7.6

9.4

Fe2+

6.5

9.9

Fe3+

1.5

3.3

Mn2+

8.2

10.6

 

回答以下问题:

1)从绿色化学角度分析,试剂1宜选择___(填字母)。加入试剂1的目的是___(用离子方程式表示)

a.H2O2     b.MnO2     c.HNO3    d.K2Cr2O7

2)调节pH范围为___

3)单位时间内酸浸中金属浸出率与温度、盐酸浓度的关系如图所示。

x___(“>”“<”“=”)2。当盐酸浓度相同时,温度高于45℃,浸出率降低的主要原因是___

4还原过程中,不仅要控制温度,而且要控制氧化铁和炭粉(C)的比例。若还原时产生气体的相对分子质量为36,理论上,480kgFe2O3需要加入___kg炭粉(C)

 

a 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH<7.6 > 温度过高,加快盐酸挥发,盐酸浓度降低较快 8 【解析】 橄榄石中加入过量盐酸后过滤所得滤液A中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化锰等,加入试剂1将氯化亚铁氧化为氯化铁,调节溶液的pH使铁离子完全沉淀,过滤所得滤渣2为氢氧化铁,灼烧可得氧化铁,加入碳粉还原可得催化剂,由此进行分析作答。 (1)加入试剂1的目的是将氯化亚铁氧化为氯化铁,为了不引入新的杂质,试剂1宜选择H2O2,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O; (2)调节溶液的pH使铁离子完全沉淀,而镁离子不沉淀,则调节pH范围为3.3≤pH<7.6; (3)盐酸浓度越大,金属的浸出率越高,则x>2;当盐酸浓度相同时,温度过高,加快盐酸挥发,盐酸浓度降低较快,浸出率降低; (4)FeO与Fe2O3的质量之比为9:20,FeO与Fe2O3的物质的量之比为=1:1,480 kgFe2O3的物质的量为3×103mol设有xmolFe2O3参与反应 3Fe2O3+2C6FeO+CO2↑+CO↑ 剩余Fe2O3的物质的量为3×103mol –xmol,那么,解得x=10-3mol,参与反的氧化铁为160kg, 3Fe2O3 + 2C 6FeO+CO2↑+CO↑ ,解得x=8kg。  
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考点分析:
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无机化合物在化工生产和科学研究中发挥着重要的作用。根据题意完成下列计算:

(1)一定温度下,将60mLCOCO2O2的混合气体用电火花引燃,完全反应后冷却到原来温度,体积减少了10mL。将反应后的气体通过足量的NaOH(aq),体积又减少了30mL。剩余气体可使带余烬的木条复燃。原混合气中CO的体积为___mLCO2的体积为___mL

(2)标准状况下COCO2混合气体的平均相对分子质量为32。将该气体完全通入盛有足量Na2O2的容积为2.24升的密闭容器中(忽略固体物质的体积),引燃,完全反应后,容器内固体生成物的质量为___g

(3)Fe2O3溶于150mLH2SO4中,待Fe2O3完全溶解后,加入铁粉,产生气体3.36L(标准状况),溶液中不再有FeFe3+。已知加入的铁粉和氧化铁共19.2g,计算:

Fe2O3的质量为_____g

②稀H2SO4物质的量浓度为_____

(4)5.64gCu(NO3)2无水晶体,强热使其分解,得到NO2O22.32固体氧化物。将气体用水充分吸收后,还有气体剩余,同时得到100mL溶液。请通过计算确定所得溶液的物质的量浓度_____(写出计算过程)

 

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工业上生产硫酸的原料,一种是黄铁矿,其主要成分为FeS2S-1价);另一种是磁黄铁矿,其主要成分是Fe1-xSS-2价),式中x通常为0.1~0.2,既含有Fe2又含有Fe3

生产硫酸时将矿石煅烧,发生反应如下:

4 FeS2+ 11 O2→ 2 Fe2O3+ 8 SO2

4 Fe1-xS + (7-3x) O2→ 2 (1-x) Fe2O3+ 4 SO2

1)含FeS272%的黄铁矿10吨,理论上最多可以生产98%的浓硫酸___________吨(矿石中无其他含硫物质)。

2)若磁黄铁矿Fe1-xSx=0.1,则Fe1-xSFe2Fe3的物质的量之比为_____1

3)煅烧矿石时,为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO2,需通入过量20%的空气(其中N2O2的体积比为41,假设无其他气体成分),计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO2的体积分数_____(用含x的代数式表示)。

4)将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐酸,充分反应后测得生成S单质2.4gFeCl20.425mol,且溶液中无Fe3,计算Fe1-xS中的x_____值(矿石中其他成分不与盐酸反应)。

 

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钢铁制品经常进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片,分别进行了以下实验操作:

①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末;

②取m g该粉末,放入28.00 mL 1 mol·L1的盐酸中,恰好完全反应,生成标准状况下的气体134.4 mL,向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象。

完成下列各题:

(1)将反应后的溶液稀释至100 mL,则溶液中c(Fe2)________mol·L1

(2)样品中n(Fe)n(Fe3O4)__________

 

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13.6gFeFe2O3CuO的混合粉末加入到100mL一定物质的量浓度的盐酸中,充分反应,生成标准状况下的氢气896mL,过滤,滤渣经洗涤、干燥后得到1.28g固体纯净物,经检验滤液中只含有一种溶质。请回答:

1)固体混合物中CuO的质量___

2)盐酸的浓度为___

 

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向一定量的Fe、FeO、Fe2O3 的混合物中加入100 mL浓度为1.0 mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL的气体(标准状况)。所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是(

A. 11.2 g    B. 5.6 g    C. 2.8 g    D. 1.4 g

 

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