10.鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應用.
Ⅰ、高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型凈水劑,工業(yè)上制備高鐵酸鈉的反應原理為:
Fe(OH)3+NaClO+NaOH→Na2FeO4+X+H2O(未配平),則X的電子式為,反應中被氧化的物質是Fe(OH)3(寫化學式).
Ⅱ、鐵紅顏料跟某些油料混合,可以制成防銹油漆.工業(yè)制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中主要含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)的過程如圖:

已知:
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2
開始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
已知FeS2是一種黃色難溶于水的固體.
(1)酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應的化學方程式為Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;“濾渣A”主要成份的化學式為SiO2
(2)還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,而本身被氧化為H2SO4,寫出該反應的離子方程式FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
(3)為確保鐵紅的質量和純度,氧化過程中加NaOH調節(jié)溶液pH的范圍是3.2~3.8;如果加NaOH調節(jié)溶液pH=a,則濾液B中c(Fe3+)=4×10(4-3a)mol/L(25℃時,Ksp=4×10-38
(4)以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極可以構成燃料電池.該電池負極的電極反應式為CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O.

分析 Ⅰ、氧化還原反應元素化合價升降分析配平化學方程式,根據(jù)質量守恒定律的實質,反應前后各元素的原子個數(shù)相等推斷X的化學式,再寫出X的電子式,元素化合價升高失電子被氧化;
Ⅱ、硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO2,加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,再加氫氧化鈉和空氣,調節(jié)溶液的pH的范圍是3.2~3.8主要是使三價鐵沉淀,而二價鎂,三價鋁都不沉淀,最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵,從而得到鐵紅;
(1)氧化鐵屬于堿性氧化物,與酸反應生成鹽和水;Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反應,二氧化硅不和酸反應;
(2)根據(jù)得失電子守恒和原子守恒來配平,F(xiàn)eS2中S元素的化合價從-1價升高到+6價,2個S原子轉移14個電子,F(xiàn)e3+轉移1個電子,則二者的計量數(shù)之比為1:14,根據(jù)S守恒可知SO42-前面的化學計量數(shù)為2,根據(jù)氧守恒可知H20前面化學計量數(shù)為8,根據(jù)H守恒可知H+前化學計量數(shù)為16;
(3)根據(jù)幾種離子沉淀的pH,應選擇使Fe3+沉淀完全而其他離子不沉淀,結合溶度積常數(shù)計算分析;
(4)燃料電池通氧氣的極為正極,負極發(fā)生氧化反應,書寫電極反應式時要考慮電解質溶液對電極反應的影響.

解答 解:Ⅰ、根據(jù)元素化合價變化配平書寫化學方程式,鐵元素化合價+3價變化為+6價,氯元素化合價+1價應變化為-1價,2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O可知,反應前鐵、氧、氫、鈉、氯的原子個數(shù)分別是:2、13、10、7、3,反應后鐵、氧、氫、鈉、氯的原子個數(shù)分別是:2、13、10、4、0,所以每個X中含有1個鈉離子和1個氯離子,X是氯化鈉,其電子式為,氫氧化鐵中鐵元素化合價升高被氧化,
故答案為:,F(xiàn)e(OH)3
Ⅱ、硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO2,加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,再加氫氧化鈉和空氣,調節(jié)溶液的pH的范圍是3.2~3.8主要是使三價鐵沉淀,而二價鎂,三價鋁都不沉淀,最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵,從而得到鐵紅;
(1)氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水,方程式為:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;因二氧化硅不與硫酸反應,故“濾渣A”主要成份的化學式為SiO2
故答案為:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;SiO2;
(2)FeS2中S元素的化合價從-1價升高到+6價,2個S原子轉移14個電子,F(xiàn)e3+轉移1個電子,則二者的計量數(shù)之比為1:14,根據(jù)S守恒可知SO42-前面的化學計量數(shù)為2,根據(jù)氧守恒可知H20前面化學計量數(shù)為8,根據(jù)H守恒可知H+前化學計量數(shù)為16,則反應的離子方程式為:FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+,
故答案為:FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+;
(3)根據(jù)幾種離子沉淀的pH,使Fe3+沉淀完全的PH為3.2,其他離子開始沉淀PH為3.8,因此所選PH因介于3.2和3.8之間,如果加NaOH調節(jié)溶液的pH=a,c(OH-)=$\frac{{10}^{-14}}{{10}^{-a}}$,25℃時,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38 ,則濾液B中的c(Fe3+)=$\frac{{K}_{sp}}{{c}^{3}(O{H}^{-})}$=$\frac{{4×10}^{-38}}{(\frac{{10}^{-14}}{{10}^{-a}})^{3}}$=4×10(4-3a),
故答案為:3.2~3.8,4×10(4-3a)
(4)以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極可以構成燃料電池,負極上甲醚發(fā)生氧化反應,在氫氧化鉀溶液為電解液時氧化產(chǎn)物為K2CO3,則負極電極反應式為CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,故答案為:CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O.

點評 本題通過制備鐵紅,考查了物質制備方案的設計及化學實驗基本操作方法的綜合應用、燃料電池的電化學原理,題目難度中等,明確制備流程及化學實驗基本操作方法為解答關鍵,試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol•L-1稀鹽酸,CO2的生成量與加入鹽酸的體積(V)的關系如圖所示.下列判斷正確的是 ( 。
A.在0~a范圍內,只發(fā)生NaOH和HCl的反應
B.ab段發(fā)生反應的離子方程式為:CO32-+2H+═CO2↑+H2O
C.a=0.3
D.原混合溶液中NaOH與Na2CO3的物質的量之比為1:2

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.下列說法或表述正確的是(  )
①“PM2.5”是細小顆粒物懸浮在空氣中形成膠體,嚴重危害人體健康
②純堿既屬于正鹽又屬于鈉鹽和碳酸鹽
③相同溫度下,氫氧化鈉溶液的導電能力與氨水溶液強
④丁達爾效應可用于區(qū)別溶液和膠體,煙、云、霧均為膠體,能產(chǎn)生丁達爾效應.
⑤鋼鐵的吸氧腐蝕,負極發(fā)生反應:Fe-2e-═Fe2+
A.①②④⑤B.②③④C.②④⑤D.③④⑤

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.化學與生活密切相關,下列有關說法正確的是( 。
A.植物油久置會出現(xiàn)油脂的酸敗現(xiàn)象,是因為油脂發(fā)生了水解
B.有機玻璃、合成橡膠、滌綸都是由加聚反應制得的
C.糖類、油脂、蛋白質的水解產(chǎn)物都是非電解質
D.將已成熟的水果放入未成熟的水果中并密封,可加速水果成熟

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

5.部分短周期元素的性質或原子結構如表所示.
元素代號元素的性質或原子結構
WM層上的電子數(shù)為4
X常溫下,其單質為雙原子分子,其氫化物的水溶液顯堿性
YL層電子數(shù)為次外層電子數(shù)的3倍
Z元素最高正價是+7價
下列敘述不正確的是( 。
A.原子半徑:W>X>Y
B.化合物WY2不溶于水
C.由X、Y和氫三種元素形成的所有化合物中只含共價鍵
D.最高價氧化物對應水化物的酸性:W<Z

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.(1)第四周期的某主族元素,其第一至五電離能數(shù)據(jù)如圖1所示,則該元素對應原子的M層電子排布式為3s23p6
(2)如圖2所示,每條折線表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點變化.每個小黑點代表一種氫化物,其中a點代表的是SiH4
(3)化合物(CH33N與鹽酸反應生成【(CH33 NH】+,該過程新生成的化學鍵為b.(填序號)
a.離子鍵 b.配位鍵 c.氫鍵 d.非極性共價鍵
若化合物(CH33N能溶于水,試解析其原因化合物(CH33N為極性分子且可與水分子間形成氫鍵
(4)CO2在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖3所示.該晶體的熔點比SiO2晶體高(選填“高”或“低”),該晶體中碳原子軌道的雜化類型為sp3
(5)如圖4為20個碳原子組成的空心籠狀分子C20,該籠狀結構是由許多正五邊形構成如圖.C20分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵;
則:C20分子共有12個正五邊形,共有30條棱邊.
(6)Cu2+等過渡元素水合離子是否有顏色與原子結構有關,且存在一定的規(guī)律.試推斷Ni2+的水合離子為有(填“有”或“無”)色離子,依據(jù)是Ni2+的3d軌道上有未成對電子.
離子Sc3+Ti3+Fe2+Cu2+Zn2+
顏色無色紫紅色淺綠色藍色無色
(7)晶體具有規(guī)則的幾何外形,晶體中最基本的重復單元稱為晶胞.已知FexO晶體晶胞結構為NaCl型,由于晶體缺陷,x值小于1.測知FexO晶體密度為p=5.71g•cm-3,晶胞邊長為4.28×10-10m,F(xiàn)exO中x值(精確至0.01)為0.92.

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

2.下列說法中,正確的是( 。
A.人類目前所直接利用的能量全部是由化學反應產(chǎn)生的
B.化學反應不一定伴隨著能量變化
C.化學變化中的能量變化主要是由化學鍵變化引起的
D.化學反應中能量變化的大小與反應物質量的多少無關

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.下列關于如圖所示原電池裝置的敘述中,正確的是( 。
A.銅片是負極B.氫離子在銅片表面被還原
C.電流從鋅片經(jīng)導線流向銅片D.銅片質量逐漸減少

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.某化學反應的能量變化如圖所示.下列有關敘述不正確的是( 。
A.該反應的反應熱△H=E2-E1
B.催化劑能改變反應的焓變
C.催化劑能降低反應的活化能
D.a、b分別對應無催化劑和有催化劑的能量變化

查看答案和解析>>

同步練習冊答案