题目内容
卤块的主要成分是MgCl2,此外还含 Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁,工艺流程如下图:
已知:Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化为Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质,请根据表1表2提供的资料,填写空白:
表1 生成氢氧化物沉淀的pH
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
Mg(OH)2 | 9.6 | 11.1 |
表2 化学试剂价格表
试剂 | 价格(元/吨) |
漂液(含NaClO,25.2%) | 450 |
双氧水(含H2O2 ,30%) | 2400 |
烧碱(含98% NaOH) | 2100 |
纯碱(含99.5% Na2CO3) | 600 |
(1)在步骤②中加入漂液而不是双氧水其原因是 。
写出加入NaClO发生反应的离子方程式 。
(2)在步骤③中控制pH=9.8,其目的是 。
(3)沉淀物A的成分为 ,试剂Z应该是 。
(4)在步骤⑤中发生反应的化学方程式是 。
(5)若在实验室中完成步骤⑥,则沉淀物必需在 (填仪器名称)中灼烧。
(1)漂液比H2O2的价格低得多。(2分) 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O(3分)
(2)使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀,以便过滤除去。(2分)
(3)Fe(OH)3 、 Mn(OH)2、 Mg(OH)2 (2分,写3个且全对得2分,只写其中2个且写对得1分,其他情况都得0分) 纯碱 (2分)
(4)MgCO3 +H 2O Mg(OH)2↓+ CO2↑ (3分,产物写成碱式碳酸镁也算正确)
(5)坩埚 (2分)
解析试题分析:(1)表2为一个试剂价格表,在漂白液和双氧水均可做氧化剂时,从经济角度应该选漂液更加实惠;因此加入漂白液次氯酸钠后发生的化学反应的离子方程式为
2Fe2+ + ClO-+ 2H+ = 2Fe3+ + Cl-+ H2O。
(2)从表1的离子沉淀PH值可以看出步骤③调节pH值目的是使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀,以便过滤除去。
(3)步骤③调节pH值使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都沉淀了,但pH值已略微超过了Mg2+ 开始沉淀的pH值,所以得到的沉淀物A为Fe(OH)3 、 Mn(OH)2,也有 Mg(OH)2 ;沉淀物B在水中加热煮沸可以生成气体,同时又生成沉淀物Mg(OH)2 ,则沉淀物B一定不是Mg(OH)2 ,所以加入的Z物质在表2中只能选纯碱。
(4)加入的Z物质为纯碱,所以生成的沉淀物B是MgCO3,所以沉淀物MgCO3在煮沸的情况下发生水解,生成Mg(OH)2 和CO2气体。化学方程式为MgCO3 +H 2O Mg(OH)2↓+ CO2↑ 。
(5)氢氧化镁灼烧制备氧化镁,应该在耐高温的容器坩埚中进行。
考点:本题考查的是简单的化学工艺流程题。
(16分)高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值,工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)为原料(含少量钡和铁的化合物等),制备高纯六水氯化锶晶体的过程为:
已知: Ⅰ. SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 |
(1)操作①加快反应速率的措施有 (写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式 。
(2)酸性条件下,加入30% H2O2溶液,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为 。
(3)在步骤②-③的过程中,将溶液的pH值由1调节至4时,宜用的试剂为_______。
A.氨水 B.氢氧化锶粉末 C. 氢氧化钠 D.碳酸钠晶体
(4)操作③中所得滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(5)步骤④的操作是 、 。
(6)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是
A.50~60℃ B.70~80℃ C.80~100℃ D.100℃以上
(14分)铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质,以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的流程图:
已知:①4FeO?Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑;
②Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑;
③Cr2CO72-+H2O2CrO42-+2H+
根据题意回答下列问题:
(1)固体X中主要含有 (填写化学式);要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,应该使用 ______________ (填写仪器或试剂名称)。
(2)酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5,其目的是 _______________________ 。
(3)操作Ⅲ有多步组成,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:加入KCl固体、蒸发浓缩、 、过滤、 、干燥。
(4)下表是相关物质的溶解度数据,操作III发生反应的化学方程式是:Na2Cr2O7 + 2KCl=K2Cr2O7 ↓+ 2NaCl,该反应在溶液中能发生的理由是_____________________________。
物质 | KCl | NaCl | K2Cr2O7 | Na2Cr2O7 | |
溶解度(g/100g水) | 0℃ | 28 | 35.7 | 4.7 | 163 |
40℃ | 40.1 | 36.4 | 26.3 | 215 | |
80℃ | 51.3 | 38 | 73 | 376 |
(5)副产品Y主要含氢氧化铝,还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质,精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品,加入过量 ____ (填写试剂)、溶解、过滤、再 (填写试剂)、……灼烧、冷却、称量,得干燥固体m g。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为 (用含m、n的代数式表示)。
用含有A1203、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12(SO4)3·18H2O。工艺流程如下:
(一定条件下,MnO4 - 可与Mn2+反应生成MnO2)
已知:生成氢氧化物沉淀的pH
| Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀时 | 3.4 | 6.3 | 2.7 |
完全沉淀时 | 5.2 | 9.7 | 3.2 |
(1)H2S04溶解A1203的离子方程式是
(2)检验滤液中还存在Fe2+的方法是 (注明试剂、现象)。
(3)“除杂”环节有如下几个步骤,(Ⅰ)向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH为3.2;(Ⅱ)加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色:( Ⅲ)加入MnSO4至紫红色消失,过滤。
①步骤Ⅰ的目的: ;调节溶液的pH为3.2的目的是 。
②向Ⅱ的沉淀中加入浓HCl并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是 ,写出其反应方程式: ;
③Ⅲ中加入MnS04的目的是 。
(4)从多次循环使用后母液中可回收的主要物质是 。(填化学式)
某研究小组设计如下工艺路线提纯工业碳酸钠。已知工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-、和SO42—等杂质。
Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:
Ⅱ.有关物质的溶度积如下:
物质 | CaCO3 | MgCO3 | Ca(OH)2 | Mg(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp | 4.96×10-9 | 6.82×10-6 | 4.68×10-6 | 5.61×10-12 | 2.64×10-39 |
根据所给信息,回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为___________________________。
向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=__________________________________________
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在____________________________________
(3)有人从“绿色化学”的角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行__________________,并说明理由_______________________________________
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
回答下列问题:
(1)加入过量废铁屑的目的是 。
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的________(选填“Fe3+”、“Fe2+”或“Al3+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是 。
(3)反应Ⅱ的离子方程式为 。在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作 。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为 。
(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为 。
(5)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为 。
A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液
(6)将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中,生成了6.72 L(标准状况下)NO,向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全转化为沉淀,则沉淀质量为 。
A.22.1 g B.27.2 g C.30 g D.无法确定
稀土元素是周期表中Ⅲ B族钪、钇和镧系元素的总称,它们都是很活泼的金属,性质极为相似,常见化合价为+3。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石( Y2FeBe2Si2O10),以此矿石为原料生产氧化钇(Y2O3)的主要流程如下:
已知:I.有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:
| 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
Fe3+ | 2.7 | 3.7 |
Y3+ | 6.0 | 8.2 |
Ⅱ.在周期表中,铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置,化学性质相似。
(1)钇矿石(Y2 FeBe2Si2O10)的组成用氧化物的形式可表示为 。
(2)欲从Na2 SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则
①最好选用盐酸和下列选项中的 试剂(填字母代号),
a.NaOH溶液 b.氨水 c.CO2气 d.HNO3
再通过 操作方可实现(填实验操作名称)。
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式: ;
(3)为使Fe3+沉淀完全,须用氨水调节pH =a,则a应控制在
的范围内;继续加氨水调节pH =b发生反应的离子方程式为 ,溶液中Fe3+完全沉淀的判定标准是 。
海水中主要离子的含量如下:
成分 | 含量/(mg/L) | 成分 | 含量/(mg/L) |
Cl- | 18980 | Ca2+ | 400 |
Na+ | 10560 | HCO3- | 142 |
SO42- | 2560 | Mg2+ | 1272 |
(1)常温下,海水的pH在7.5~8.6之间,其原因是(用离子方程式表示)______________________________。
(2)电渗析法淡化海水示意图如图所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。阴极上产生氢气,阴极附近还产生少量白色沉淀,其成分有________和CaCO3,生成CaCO3的离子方程式是_______________。
(3)用海水可同时生产氯化钠和金属镁或镁的化合物,其流程如下图所示:
①在实验室中由粗盐“重结晶”制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发…洗涤等步骤;有关其中“蒸发”步骤的叙述正确的是_____。
a.蒸发的目的是得到热饱和溶液
b.蒸发的目的是析出晶体
c.应用余热蒸干溶液
d.应蒸发至有较多晶体析出时为止
②由MgCl2溶液得到MgCl2?6H2O晶体时,也需要蒸发,蒸发的目的是得到热饱和溶液,判断溶液已饱和的现象是_________________________。
(4)25℃时,饱和Mg(OH)2溶液的浓度为5×10-4 mol/L。
①饱和Mg(OH)2溶液中滴加酚酞,现象是___________________________。
②某学习小组测海水中Mg2+含量(mg/L)的方法是:取一定体积的海水,加入足量_________,再加入足量NaOH,将Mg2+转为Mg(OH)2。25℃,该方法测得的Mg2+含量与表中1272mg/L的“真值”比,相对误差约为______%[保留2位小数,海水中饱和Mg(OH)2溶液的密度都以l g/cm3计]。