(10分)工业上综合利用黄铜矿(CuFeS2)制备净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)、铜及其化合物的工业流程如下图所示:
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若中CuFeS2铁元素的化合价为+2,1molCuFeS2参与反应转移电子的物质的量为_______ mol。
(2)利用炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)制备高铁酸钠的方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤;
②向滤液中加入足量H2O2溶液,再加入足量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、于燥得Fe(0H)3;
③Fe(OH)3与NaClO和NaOH反应,生成高铁酸钠。
a.写出制取高铁酸钠的化学方程式:______________________;
b.验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为________________________。
(3)制备纳米氧化亚铜(Cu2O)时用铜棒和石墨做电极,饱和食盐水做电解质,电解反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。铜棒上发生的电极反应式为_________________________________________。(5)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。用NaOH溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) | 91:9 | 1:1 | 1:91 |
pH(25℃) | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
(1)12.5mol(2分)
(2)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O(2分) 稀硫酸 KMnO4(2分)
(3)2Cu-2e-+H2O=Cu2O+2H+(2分)
(4)c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-) >c(OH-)=c(H+) (2分)
解析试题分析:(1)CuFeS2铁元素的化合价为+2,则S元素的化合价为-2价。在反应中铁元素的化合价部分从+2价升高到+3价,失去1个电子。S元素的化合价从-2价升高到+4价,失去6个电子。铜元素的化合价从+2价降低到0价,氧元素的化合价从0价降低到-2价。因此8molCuFeS2处于反应共转移电子的物质的量=8mol×2+21mol×4=100mol,则1molCuFeS2参与反应转移电子的物质的量为=12.5mol。
(2)a、Fe(OH)3与NaClO和NaOH反应,生成高铁酸钠。在反应中铁元素的化合价从+3价升高到+6价,失去3个电子。氯元素的化合价从+1价降低到-1价,得到2个电子。因此根据电子得失守恒可知,还原剂Fe(OH)3与氧化剂NaClO的物质的量之比=2:3,则反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。
b、FeO中铁元素的化合价为+2价,具有还原性。因此要验证炉渣中含有FeO,则可以用硫酸酸酸化的高锰酸钾溶液,实验现象是溶液褪色,因此需要的试剂是稀硫酸、高锰酸钾。
(3)根据总的方程式可知,在反应中铜元素的化合价升高,因此铜与电源的正极相连,作阳极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为2Cu-2e-+H2O=Cu2O+2H+。
(4)根据表中数据可知,随着n(SO32-):n(HSO3-)的减小,溶液的酸性逐渐增强。所以当溶液显中性时n(SO32-):n(HSO3-)<1:1,则溶液中离子浓度大小顺序是c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-) >c(OH-)=c(H+)。
考点:考查氧化还原反应计算、配平、亚铁离子的检验、电极反应式的书写以及溶液中离子浓度大小比较
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
二元弱酸是分步电离的,25时碳酸和草酸的如下表:
H2CO3 | Ka1=4.3×10-7 | H2C2O4 | Ka1=5.6×10-2 |
Ka2=5.6×10-11 | Ka2=5.42×10-5 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
物质A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K有下图转化关系,其中气体D、E为单质,试回答:
(1)写出下列物质的化学式:气体B是_____________,H是_______________,
(2)写出A与NaOH溶液反应的离子方程式:______________________________________;
(3)写出反应“I→J”的离子方程式:_____________________________________________;
(4)写出反应“F→G”的离子方程式:____________________________________________;
(5)在溶液I中滴入NaOH溶液,可观察到的现象是:_______________________________;
其反应的原理是(化学方程式)_________________________________________________.
(6)检验溶液J中的金属阳离子,用______________________试剂(填化学式),其现象是
_________________________________.
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
在实验室里,某同学取一小块金属钠做钠与水反应的实验。试完成下列问题:
(1)切开的金属钠暴露在空气中,最先观察到的现象是____________________________,所发生反应的化学方程式是_______________________________________________。
(2)将钠投入水中后,钠熔化成一个小球,根据这一现象你能得出的结论是
①_______________________________________________,
②_______________________________________________。
将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中,不可能观察到的现象是________。
A.有气体生成 |
B.钠熔化成小球并在液面上游动 |
C.烧杯底部有银白色的金属钙生成 |
D.溶液变浑浊 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:
回答下列问题:
(1)写出反应1的离子方程式 , ,
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是 (填化学式),反应2(气体A足量)的离子方程式为 ;
(3)电解制铝的化学方程式是 ;
(4)C为浓硫酸,E为硫酸钙,写出由D制备冰晶石(有A生成)的化学方程式 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示:
根据上述图示,完成下列填空:
(1)明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500 mL稀氨水(每升含有39.20 g氨)需要取浓氨水(每升含有251.28 g氨)__________mL,用规格为__________mL量筒量取。
(2)氨水浸出后得到固体混合体系,过滤,滤液中除K+、SO42-外,还有大量的NH4+。检验NH4+的方法是_________________________________________________________________。
(3)写出沉淀物中所有物质的化学式___________________________________。
(4)滤液Ⅰ的成分是水和______________________。
(5)为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量,请完善下列步骤:
①称取钾氮肥试样并溶于水,加入足量__________溶液,产生白色沉淀。
②__________、__________、__________(依次填写实验操作名称)。
③冷却、称重。
(6)若试样为m g,沉淀的物质的量为n mol,则试样中K2SO4的物质的量为__________mol(用含有m、n的代数式表示)。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图:
结合流程图回答下列问题:
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿,铝土矿的主要成分是________(填化学式)。煤的干馏产物__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)氧化铝熔点高达2050℃,工业上为了降低能量消耗,在金属铝的冶炼过程中采取的措施是________________________________________________________________________。
(3)在冶炼过程中,阳极材料需要定期地进行更换,原因是该极材料不断被消耗,产生这种现象的原因是__________________________________________________________。
(4)工业上制取金属镁采取电解熔融MgCl2的方法,电解反应方程式为_________________,镁和铝都是活泼金属,为什么在电解冶炼过程中,一个用氯化物,一个用氧化物?________________________________________________________________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
铁及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用。
Ⅰ.铁触媒(+2价铁和+3价铁组成的氧化物)是工业合成氨的催化剂。某学习小组用下列流程测定铁触媒的含铁量。根据题意回答相关问题:
(1)步骤①中需用1.50 mol·L-1的硫酸100mL,若用18.4mol·L-1的浓硫酸来配制,则需要用量筒量取浓硫酸 mL
(2)步骤②通入Cl2的目的是 (用离子方程式表示)
(3)步骤④后需用 (填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。
(4)步骤⑤消耗0.10mol·L-1的Na2SO3溶液25.00mL,则铁触媒中铁的质量分数为 。
Ⅱ.目前的研究表明,铁的某些含氧酸盐可用于工业废水、废气的处理。
(1)用K2FeO4处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体,并放出无色无味的气体和其它物质,写出反应的离子反应方程式 ,处理废水时既利用K2FeO4强氧化性,又利用生成氢氧化铁胶体的 作用。
(2)MFe2O4可以与氢气反应制备新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe2Ox (3<x<4),其中M表示+2价的金属元素,常温下,MFe2Ox能使工业废气中的SO2转化为S,达到回收硫、净化空气目的,转化过程表示如下:
则可以判断x y,氧化性:MFe2Oy SO2(填“>”、“<”或“=”)
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