4.高純氧化鐵是現(xiàn)代電子工業(yè)的重要材料.以下是用硫酸廠產(chǎn)生的燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)為原料制備高純氧化鐵(軟磁a-Fe2O3)的生產(chǎn)流程示意圖:

(1)酸浸時,常需將燒渣粉碎、并加入過量H2SO4,其目的是提高鐵元素的浸出率,同時抑制鐵離子的水解;
濾渣的主要成分為SiO2(填化學式).
(2)加入FeS2時,發(fā)生反應②的離子方程式為FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+
(3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸,調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為FeCO3.“沉淀”時,pH不宜過高,否則制備的FeCO3中可能混有的雜質(zhì)是Fe(OH)2.檢驗FeCO3是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液少量放入試管,滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀生成,說明洗滌干凈.
(4)煅燒時,發(fā)生反應④的化學方程式為4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2

分析 在燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)中加入硫酸,鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為鐵離子、亞鐵離子,SiO2不與酸反應,過濾后所得濾渣為SiO2,濾液中加入FeS2將Fe3+還原為Fe2+,過濾后在濾液中加入碳酸氫銨可生成FeCO3,高溫煅燒可得Fe2O3,濾液硫酸銨為銨鹽,可作為氮肥施用.
(1)將燒渣粉碎、并加入過量H2SO4,目的是提高鐵元素的浸出率,同時抑制鐵離子的水解,酸浸時Fe2O3、Fe3O4、FeO能與稀硫酸反應得到Fe2+、Fe3+,SiO2不能與稀硫酸反應;
(2)濾液中加入FeS2將Fe3+還原為Fe2+,-1價的硫被氧化成+6價的硫,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒書寫離子反應方程式;
(3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸,調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為FeCO3,二價鐵離子在pH值為7.6左右轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀;過濾得碳酸亞鐵,濾液中有硫酸銨,所以檢驗FeCO3是否洗凈,就是檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子,檢驗硫酸根離子需排除碳酸根離子的干擾;
(4)根據(jù)流程可知煅燒后的產(chǎn)物為二氧化碳,同時得到氧化鐵,根據(jù)原子守恒書寫化學反應方程式.

解答 解:(1)燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2),酸浸時Fe2O3、Fe3O4、FeO能與稀硫酸反應得到Fe2+、Fe3+,酸浸時,常需將燒渣粉碎,通過增大接觸面積,
提高鐵元素的浸出率,因亞鐵離子、鐵離子都易水解呈酸性,通過加入過量H2SO4,抑制鐵離子的水解,SiO2不能與稀硫酸反應,因此酸浸、過濾后濾渣主要成分為SiO2
故答案為:提高鐵元素的浸出率,同時抑制鐵離子的水解;SiO2
(2)濾液中加入FeS2將Fe3+還原為Fe2+,-1價的硫被氧化成+6價的硫,F(xiàn)eS2~SO42-,失去14e-,F(xiàn)e3+~Fe2+,得到e-,最小公倍數(shù)為14,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒,離子反應方程式為:FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+,
故答案為:FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+;
(3)NH4HCO3能和酸反應硫酸銨和二氧化碳,同時能調(diào)節(jié)溶液的PH,使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為FeCO3,二價鐵離子在pH值為7.6左右轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀,所以制備FeCO3應控制溶液pH不宜過高,否則會產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀;過濾得碳酸亞鐵,濾液中有硫酸銨,所以檢驗FeCO3是否洗凈,就是檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子,所以操作為取最后一次洗滌濾液,滴加鹽酸酸化排除碳酸根離子的干擾,滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀生成,說明洗滌干凈,
故答案為:中和溶液中的酸,調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為FeCO3;Fe(OH)2;取最后一次洗滌液少量放入試管,滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無沉淀生成,說明洗滌干凈;
(4)根據(jù)流程可知煅燒后的產(chǎn)物為二氧化碳,同時得到氧化鐵,則生成物為Fe2O3、CO2,反應物為碳酸鹽和氧氣,所以化學反應方程式為:4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2,
故答案為:4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2

點評 本題考查物質(zhì)的制備和分離操作,側重于學生分析能力、實驗能力和綜合運用化學知識能力的考查,為高考常見題型,題目難度中等,注意根據(jù)實驗流程以及相關物質(zhì)的性質(zhì)解答該題.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.下列關于反應中能量變化說法正確的是(  )
A.甲烷的標準燃燒熱為-890.3 kJ•mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O (g)△H=-890.3 kJ•mol-1
B.相同條件下,2mol氫原子所具有的能量小于1mol氫分子所具有的能量
C.常溫下,反應C(s)+CO2(g)═2CO(g) 不能自發(fā)進行,則該反應的△H<0
D.已知①2H2(g)+O2(g)═2H2O (g)△H1=a kJ•mol-1②2H2(g)+O2(g)═2H2O (l)△H2=b kJ•mol-1,則a>b

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

15.研究物質(zhì)磁性表明:金屬陽離子含未成對電子越多,則磁性越大磁記錄性能越好.離子型氧化物MnO2和Fe3O4及Cr2O3中,磁性最大的是Fe3O4

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.CoCl2•6H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑.一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工藝流程如下:

已知:①浸出液含有陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分陽離子沉淀時溶液的pH見下表:(金屬離子濃度為:0.01mol/L)
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
開始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔點為86℃,加熱至110~120℃時,失去結晶水生成CoCl2
(1)寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應的離子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)寫出加適量NaClO3發(fā)生反應的主要離子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O.
(3)“加Na2CO3調(diào)pH至a”,過濾所得到的沉淀為Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)“操作1”中包含3個基本實驗操作,依次是蒸發(fā)(濃縮),冷卻(結晶)和過濾.
(5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖1.向“濾液”中加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+;其使用的最佳pH范圍是B(填選項序號).
A.2.0~2.5      B.3.0~3.5      C.4.0~4.5      D.5.0~5.5
(6)為測定粗產(chǎn)品中CoCl2•6H2O含量,稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質(zhì)量.通過計算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2•6H2O的質(zhì)量分數(shù)大于100%,其原因可能是粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水(答一條即可).
(7)已知某鋰離子電池正極是LiCoO2,含Li+導電固體為電解質(zhì).充電時,Li+還原為Li,并以原子形式嵌
入電池負極材料碳-6(C6)中(如圖2所示).若該電池的總反應為LiCoO2+C6$?_{放電}^{充電}$CoO2+LiC6,則電池放電時的正極反應式為:CoO2+Li++e-=LiCoO2

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,還含少量FeCO3及Si的化合物,實驗室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下

(1)步驟Ⅱ中試劑①是b(填代號).
a.KMnO4     b.H2O2         c.Fe粉          d.KSCN
(2)步驟Ⅳ獲得硫酸銅晶體,需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾等操作.
(3)高鐵酸鉀(K2FeO4)具有高效的消毒作用,為一種新型非氯高效消毒劑,它可以通過Fe(OH)3與KClO和KOH的混合液制備,寫出此離子方程式:2Fe(OH)3+3C1O-+4OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O.
在堿性鋅電池中,用高鐵酸鉀作為正極材料,電池反應為:2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 該電池正極發(fā)生的反應的電極反應式為:2FeO4+6eˉ+5H2O=Fe2O3+10 OH-
(4)步驟Ⅲ加入CuO目的是調(diào)節(jié)溶液的pH.查閱有關資料得到如下數(shù)據(jù),常溫下Fe(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp=3.0×10-20,通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol•L-1時就認為沉淀完全.設溶液2中Cu2+的濃度為3.0mol•L-1.步驟Ⅲ加入CuO目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算應調(diào)節(jié)溶液的pH范圍是3.3<pH<4.(已知 lg5=0.7)
(5)測定硫酸銅晶體(CuSO4•xH2O)中結晶水的x值:稱取2.4g硫酸銅晶體,加熱至質(zhì)量不再改變時,稱量粉末的質(zhì)量為1.6g.則計算得x=4.4(計算結果精確到0.1).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

9.B正丁醚常用作有機反應的溶劑.實驗室制備正丁醚的反應和主要實驗裝置如下:
已知:(1)2CH3CH2CH2CH2OH$→_{140℃}^{濃硫酸}$(CH3CH2CH2CH22O+H2O
(2)反應物和產(chǎn)物的相關數(shù)據(jù)如下
相對分子質(zhì)量沸點/℃密度(g/cm3水中溶解性
正丁醇74117.20.819微溶
正丁醚130142.00.7704幾乎不溶
制備過程如下:
①將6mL濃硫酸和37g正丁醇,按一定順序添加到A中,并加幾粒沸石.
②加熱A中反應液,迅速升溫至135℃,維持反應一段時間.
③待A中液體冷卻后將其緩慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中,振搖后靜置,分液得粗產(chǎn)物.
④粗產(chǎn)物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗滌,分液后加入約3g無
水氯化鈣顆粒,靜置一段時間后棄去氯化鈣.
⑤將上述處理過的粗產(chǎn)物進行蒸餾,收集餾分,得純凈正丁醚.
請回答:
(1)步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序為先加入正丁醇,再加入濃硫酸.
(2)步驟③的目的是初步洗去濃H2SO4,振搖后靜置,粗產(chǎn)物應從分液漏斗的上(填“上”或“下”)口分離出.
(3)步驟④中最后一次水洗的目的是洗去有機層中殘留的NaOH及中和反應生成的鹽Na2SO4
(4)步驟⑤中,加熱蒸餾時應收集d(填選項字母)左右的餾分.
a.100℃. 117℃. 135℃.142℃
(5)反應過程中會觀察到分水器中收集到液體物質(zhì),且分為上下兩層,隨著反應的進行,分水器中液體逐漸增多至充滿時,上層液體會從左側支管自動流回A.分水器中上層液體的主要成分為正丁醇,下層液體的主要成分為水.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.有機物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物,假設給你一種這樣的有機混合物讓你研究,一般要采取的幾個步驟是( 。
A.分離、提純→確定化學式→確定實驗式→確定結構式
B.分離、提純→確定結構式→確定實驗式→確定化學式
C.分離、提純→確定實驗式→確定化學式→確定結構式
D.確定化學式→確定實驗式→確定結構式→分離、提純

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

13.如表是元素周期表的一部分,回答下列有關問題:

周期
0
2
3
4
(1)寫出下列元素符號:①N,⑥Si,⑦S.
(2)在這些元素中,最活潑的金屬元素是K,最活潑的非金屬元素是F,最不活潑的元素是Ar.
(3)在這些元素的最高價氧化物對應水化物中,酸性最強的是HClO4,堿性最強的是KOH,呈兩性的氫氧化物是Al(OH)3;
(4)在這些元素中,原子半徑最小的是K,原子半徑最大的是F.
(5)在③與④中,化學性質(zhì)較活潑的是Na,怎樣用化學實驗證明?答:鈉跟水劇烈反應,放出氫氣,并生成強堿;Mg跟沸水才反應,放出氫氣,并生成中強堿 Mg(OH)2

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

14.(1)已知:①CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
②C(s)+2H2(g)?CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
③2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
則CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJ•mol-1
(2)其他條件相同時,CO和H2按物質(zhì)的量比1:3進行反應:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)
H2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強下,隨溫度的變化如圖1所示.

①實際生產(chǎn)中采用圖中M點而不是N點對應的反應條件,運用化學反應速率和平衡知識,同時考慮生產(chǎn)實際,說明選擇該反應條件的理由與N點條件相比,選用M點條件時,雖然H2轉(zhuǎn)化率低些,但溫度較高,反應速率較快,壓強為常壓對設備要求不高,綜合成本低.
②M點的平衡常數(shù)Kp=$\frac{\frac{0.9}{2.2}×1.01×1{0}^{5}×\frac{0.9}{2.2}×1.01×1{0}^{5}}{\frac{0.1}{2.2}×1.01×1{0}^{5}×(\frac{0.3}{2.2}×1.01×1{0}^{5})^{3}}$.(只列算式.Kp的表達式是將平衡分壓代替平衡濃度.某物質(zhì)的平衡分壓=總壓×該物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù))
(3)圖2表示在一定條件下的1L的密閉容器中,X、Y、C三種氣體因發(fā)生反應,三種氣體的物質(zhì)的量隨時間的變化情況.下表是3molX和1molY在一定溫度和一定壓強下反應,達到平衡時C的體積分數(shù)(C%).
壓強/Mpa
C%
溫度/℃
0.11020
20015.381.586.4
3002.2a64.2
4000.425.138.2
5000.110.619.1
①X、Y、C三種氣體發(fā)生反應的化學方程式為Y+3X?2C.
②表中a的取值范圍是25.1<a<64.2.
③根據(jù)上圖和上表分析,25min~40min內(nèi)圖中曲線發(fā)生變化的原因可能是縮小容器體積或增大壓強.

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同步練習冊答案