3.堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑,在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血.工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下:

已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
開始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列問題:
(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH,使溶液中的Al3+沉淀,該工藝中“攪拌”的作用是加快反應(yīng)速率.
(2)在實(shí)際生產(chǎn)中,反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)通入O2以減少NaNO2的用量,O2與NaNO2在反應(yīng)中均作氧化劑.若參與反應(yīng)的O2有11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則相當(dāng)于節(jié)約NaNO2的物質(zhì)的量為2mol.
(3)堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2+離子,可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合離子.該水解反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)2++2H2O?Fe2(OH)42++2H+
(4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵.根據(jù)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品中不得含有Fe2+及NO3-.為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+,應(yīng)使用的試劑為D.
A.氯水      B.KSCN溶液      C.NaOH溶液      D.酸性KMnO4溶液.

分析 廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等,將過量廢鐵屑加入稀硫酸中,發(fā)生反應(yīng) Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反應(yīng)I中加入NaHCO3并攪拌,調(diào)節(jié)溶液的pH,發(fā)生反應(yīng)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以濾渣中成分是Al(OH)3,過濾得到硫酸亞鐵,向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性條件下,NaNO2和FeSO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO,將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵,據(jù)此分析解答.

解答 解:廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等,將過量廢鐵屑加入稀硫酸中,發(fā)生反應(yīng) Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、Fe2(SO43+Fe=3FeSO4,然后反應(yīng)I中加入NaHCO3并攪拌,調(diào)節(jié)溶液的pH,發(fā)生反應(yīng)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以濾渣中成分是Al(OH)3,過濾得到硫酸亞鐵,向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性條件下,NaNO2和FeSO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO,將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵,
(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH,根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之間將Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,而亞鐵離子不能生成沉淀;攪拌的目的是使反應(yīng)物充分接觸反應(yīng),從而加快反應(yīng)速率,
故答案為:Al3+;加快反應(yīng)速率;
(2)酸性條件下,亞硝酸鈉具有氧化性,能將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原生成NO,所以反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,氧氣的作用與亞硝酸鈉相同,1mol氧氣得4mol電子,1mol亞硝酸根離子的1mol電子,有$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子,相對(duì)于2mol亞硝酸鈉反應(yīng),
故答案為:氧化劑;2mol;
(3)堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2+離子,F(xiàn)e(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合離子,該水解反應(yīng)的離子方程式為 2Fe(OH)2++2H2O?Fe2(OH)42++2H+
故答案為:2Fe(OH)2++2H2O?Fe2(OH)42++2H+;
(4)亞鐵離子具有還原性,能被強(qiáng)氧化劑氧化生成鐵離子,反應(yīng)過程中顏色變化明顯的效果最佳,
A.氯水為淺黃綠色,氯將亞鐵離子氧化為鐵離子,溶液呈黃色,顏色變化不明顯,故A不選;            
B.KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng),沒有顏色變化,故B不選;      
C.NaOH溶液和亞鐵離子反應(yīng)生成白色沉淀,鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀,掩蓋氫氧化亞鐵顏色,故C不選;      
D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色,現(xiàn)象明顯,故D選;
故答案為:D.

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離和提純方法的綜合應(yīng)用,題目難度中等,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康、?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵,試題側(cè)重考查學(xué)生獲取信息及利用信息能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力,注意題給信息的靈活運(yùn)用,知道常見離子的檢驗(yàn)方法及現(xiàn)象.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.醋酸是日常生活中常見的弱酸.
Ⅰ常溫下在pH=5的醋酸稀溶液中,醋酸電離出的c(H+)的精確值是10-5-10-9 mol•L-1
Ⅱ某同學(xué)用0.1000mol•L-1 NaOH溶液滴定0.1000mL某濃度的CH3COOH溶液
(1)部分操作如下:
①取一支用蒸餾水洗凈的堿式滴定管,加入標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液,記錄初始讀數(shù)
②用酸式滴定管放出一定量待測(cè)液,置于用蒸餾水洗凈的錐形瓶中,加入2滴甲基橙
③滴定時(shí),邊滴加邊振蕩,同時(shí)注視滴定管內(nèi)液面的變化
請(qǐng)選出上述操作中存在錯(cuò)誤的序號(hào)①②③.上述實(shí)驗(yàn)與一定物質(zhì)的量濃度溶液配制實(shí)驗(yàn)中用到的相同儀器燒杯(或燒杯和膠頭滴管).
(2)某次滴定前滴定管液面如圖1所示,讀數(shù)為0.80mL.
(3)根據(jù)正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果所繪制的滴定曲線如圖2所示,其中點(diǎn)①所示溶液中:c(CH3COO-)=1.7c(CH3COOH),點(diǎn)③所示溶液中c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+).計(jì)算醋酸的電離常數(shù)1.7×10-5mol•L-1,該CH3COOH的物質(zhì)的量濃度為0.1007mol•L-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列說法中正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)( 。
A.71g氯氣含有的原子數(shù)目為NA
B.4 g金屬鈣變成鈣離子時(shí)失去的電子數(shù)目為0.1NA
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4LH2O中含有的分子數(shù)為NA
D.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L甲烷與乙炔的混合物所含分子數(shù)為NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

11.某原電池總反應(yīng)的離子方程式是:Zn+Cu2+═Zn2++Cu,依據(jù)此反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池的正確組合是( 。
選項(xiàng)正極負(fù)極電解質(zhì)溶液
ACuZn稀鹽酸
BCZn硫酸銅溶液
CCuZn氯化銅溶液
DCuZn硝酸銅溶液
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.反應(yīng) A+3B═2C+2D 在四種不同條件下的反應(yīng)速率最快的是(  )
A.v(A)=0.3mol/(L•s)B.v(B)=0.6mol/(L•s)C.v(C)=0.4mol/(L•s)D.v(D)=0.45mol/(L•s)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.某有機(jī)物M7.4g與足量氧氣反應(yīng)后,所得氣體依次通過盛有濃H2SO4和堿石灰的裝置,兩裝置分別增重9g和17.6g;同溫同壓下,M蒸汽的密度是H2的37倍,則能夠與鈉反應(yīng)放出H2的M的同分異構(gòu)體的數(shù)目(不考慮立體異構(gòu))( 。
A.2B.4C.6D.8

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列選項(xiàng)中的物質(zhì)不屬于同分異構(gòu)體的是( 。
A.CH3CH=CH2和 B.乙炔和苯C.D.葡萄糖與果糖

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.酸性干電池裝置示意圖如圖,電池總反應(yīng)為:Zn+2NH4+═Zn2++2NH3↑+H2↑,下列說法正確的是( 。
A.碳為電池的負(fù)極B.氨氣在碳棒上生成
C.電流由鋅極流向碳極D.H2在Zn片上生成

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.氯化亞銅(CuCl)廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè).CuCl難溶于醇和水,可溶于氯離子濃度較大的體系,在潮濕空氣中易水解氧化.以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料,采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下:

回答下列問題:
(1)步驟①中得到的氧化產(chǎn)物是CuSO4或Cu2+,溶解溫度應(yīng)控制在60~70度,原因是溫度低溶解速度慢,溫度過高銨鹽分解.
(2)寫出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+
(3)步驟⑤包括用pH=2的酸洗、水洗兩步操作,酸洗采用的酸是硫酸(寫名稱).
(4)上述工藝中,步驟⑥不能省略,理由是醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化.
(5)步驟②、④、⑤、⑧都要進(jìn)行固液分離.工業(yè)上常用的固液分離設(shè)備有BD(填字母)
A.分餾塔     B.離心機(jī)       C.反應(yīng)釜      D.框式壓濾機(jī)
(6)準(zhǔn)確稱取所制備的氯化亞銅樣品m g,將其置于若兩的FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后,加入適量稀硫酸,用a mol/L的K2Cr2O7溶液滴定到終點(diǎn),消耗K2Cr2O7溶液b mL,反應(yīng)中Cr2O72-被還原為Cr3+,樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.597ab}{m}$.

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同步練習(xí)冊(cè)答案