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MgO、FeO和SiO2,还含有少量的MnO等)为原料制备工业合成氨的活性催化剂(FeO和Fe2O3质量比为9:20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___(填“>”“<”或“=”)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)。
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60mLCO、CO2与O2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___mL,CO2的体积为___mL。
(2)标准状况下CO与CO2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)将Fe2O3溶于150mL稀H2SO4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Fe和Fe3+。已知加入的铁粉和氧化铁共19.2g,计算:
①Fe2O3的质量为 (_____)g;
②稀H2SO4物质的量浓度为(_____)。
(4)取5.64gCu(NO3)2无水晶体,强热使其分解,得到NO2、O2和2.32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)
工业上生产硫酸的原料,一种是黄铁矿,其主要成分为FeS2(S为-1价);另一种是磁黄铁矿,其主要成分是Fe1-xS(S为-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:
① 4 FeS2+ 11 O2→ 2 Fe2O3+ 8 SO2
② 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-xS中x=0.1,则Fe1-xS中Fe2+与Fe3+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N2与O2的体积比为4:1,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2.4g,FeCl20.425mol,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)。
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·L-1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·L-1。
(2)样品中n(Fe)∶n(Fe3O4)=__________。
将13.6gFe、Fe2O3和CuO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___。
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