题目内容

20．新型净水剂高铁酸钾K2FeO4为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定．工业上制备K2FeO4的常用方法有两种．
方法Ⅰ：次氯酸盐氧化法．工艺流程如图所示．
（1）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
FeCl3+10NaOH+3NaClO→2Na2FeO4+9NaCl+5H2O．其中氧化剂是NaClO（填化学式）．
（2）“转化”过程中发生反应的化学方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
（3）上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂 质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用稀KOH溶液溶解，然后再加入饱和KOH溶液冷却结晶，过滤．
方法Ⅱ：电解法．以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极液中加入KOH．
（4）电解时阳极发生反应生成FeO42-，该电极反应方程式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
（5）与锌錳电池类似，K2FeOn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极 材料，其电极反应式为FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-，该电池反应的化学方程式为3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-．
（6）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是FeO（OH）．

分析 （1）反应中NaClO是氧化剂，还原产物是NaCl，根据元素守恒，可知反应式中需要补充NaCl和H2O．根据化合价升降法配平方程；
（2）由工艺流程可知，“氧化”过程除杂后的滤液中含有Na2FeO4，“转化”过程的产物为K2FeO4，故“转化”过程是在加入KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4；
（3）由题目信息可知，K2FeO4可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在碱性溶液中稳定，在分离提提纯的时候就要在碱性环境中进行，要防止引入新杂质，所以需要将K2FeO4粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶；
（4）由题目信息可知，铁为阳极电解氢氧化钠溶液，生成FeO42-，由元素守恒还生成水；
（5）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，负极为锌失电子发生氧化反应，电极反应Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据产物和电子守恒写出正极反应：FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe（OH）3+5OHˉ；有正极反应和负极反应合并得到电池反应；
（6）根据化学式量为89，组成元素是Fe、O、H，其中铁的相对原子量为56，扣掉56剩下33，化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子，来判断可能的组成．

解答 解：（1）反应中FeCl3→Na2FeO4，铁元素化合价由+3价升高为+6价，化合价总升高3价，NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为-1价，化合价总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故FeCl3系数为2，NaClO系数为3，由铁元素守恒可知 Na2FeO4系数为2，由氯元素守恒可知NaCl系数为2×3+3=9，根据钠元素守恒可知NaOH系数为9+2×2=13，由氢元素守恒可知H2O系数为5，配平方程式为2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O．
反应中NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为-1价，NaClO是氧化剂，还原产物是NaCl，
故答案为：2、10、3、2、9NaCl、5H2O；NaClO；
（2）“转化”过程是在加入KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，
故答案为：Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH；
（3）由题目信息可知，K2FeO4可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在碱性溶液中稳定，在分离提提纯的时候就要在碱性环境中进行，要防止引入新杂质，所以需要将K2FeO4粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶，过滤，
故答案为：稀KOH溶液；再加入饱和KOH溶液冷却结晶，过滤．
（4）由题目信息可知，铁为阳极电解氢氧化钠溶液，生成FeO42-，阳极电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，
故答案为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O．
（5）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；负极电极反应为：②Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-，
故答案为：FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-；
（6）化学式量为89，组成元素是Fe、O、H，其中铁的相对原子量为56，扣掉56剩下33，化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子，所以可能的组成为FeO（OH），
故答案为：FeO（OH）．

点评 本题考查方程式的书写、基本的实验操作、阅读题目获取信息能力等，难度中等，需要学生具备综合运用知识及题目信息分析问题、解决问题能力．对于这类题目，需要搞清楚每一步反应物、生成物，清楚工艺流程原理．

练习册系列答案
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19．氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点．
（1）纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应：2H2O（g）$?_{Cu_{2}O}^{光照}$2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ•mol-1，不同时段产生O2的量见下表：
时间/min20406080
n（O2）/mol0.00100.00160.00200.0020
上述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能，达平衡过程中至少需要吸收光能为0.968kJ．
（2）现有反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0，在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：
物质的量COH2 OCO2H2
甲a mola mol0mol0mol
乙0mol0mol2a mola mol
丙0mol0mola mola mol
丁a mola mola mola mol
上述四种情况达到平衡后，甲、乙、丙、丁容器中n（CO）的大小顺序为丁＞乙＞甲=丙．
（3）金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝．高温下，在密闭容器中用H2还原WO3得金属钨，总反应为WO3 （s）+3H2 （g）$\stackrel{高温}{?}$W （s）+3H2O （g）．请回答下列问题：
①某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2：3，则H2的平衡转化率为60%．
②上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：
温度25℃～550℃～600℃～700℃
主要成份WO3     W2O5      WO2        W
假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为1：1：4．
③钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W（s）+2I2 （g）$?_{3000℃}^{1400℃}$ WI4 （g）．下列说法正确的有AB（填字母）．
A．灯管内的I2可循环使用
B．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
C．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
D．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢．
20．已知：（1）B2++D═D2++B；（2）D2++C═C2++D；（3）2A++B═2A+B2+，且三个反应均无明显的可逆性，判断A、B、C、D的还原（填：“氧化”或“还原”）性由弱至强的顺序为ABDC．
8．氯酸镁[Mg（ClO3）2]常用作催熟剂、除草剂等，实验室用卤块（主要成分为MgCl2•6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质）制备少量Mg（ClO3）2•6H2O的流程如图1如下：

已知：几种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图2．
（1）过滤时主要玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）加入BaCl2的目的是除去杂质离子，检验已沉淀完全的方法是静置，取上层清液加入BaCl2，若无白色沉淀，则SO42-沉淀完全．
（3）反应Ⅱ为：MgCl2+2NaClO3=Mg（ClO3）2+2NaCl↓，再进一步制取Mg（ClO3）2•6H2O的实验步骤依次为：①蒸发浓缩；②趁热过滤；③冷却结晶；④过滤、洗涤、干燥．
（4）产品中Mg（ClO3）2•6H2O含量的测定：
步骤1：准确称量m g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10mL溶液于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L-1的FeSO4溶液，微热．
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①步骤2中发生反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O．
②若配制K2Cr2O7标准溶液时未洗涤烧杯，则产品中Mg（ClO3）2•6H2O的含量会偏低（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
15．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4•2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义．以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图．

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4•2H2O、CaCO3、H2O外，还需要KClNH3等原料．
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-．
（3）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液．检验滤液中含有CO32-的操作方法是：用滴管取少量滤液于试管中，滴加盐酸，若产生气泡，证明滤液中含有CO32-．
（4）若过滤I的滤液中的Ca2+浓度低于1.0×10-5 mol•L-1时可认为被沉淀完全．若要使Ca2+沉淀完全，则滤液中CO32-离子的物质的量浓度不得低于5.0×10-4mol/L．（已知：Ksp（CaCO3）=5.0×10-9）
（5）写出蒸氨过程中的化学方程式CaO+2NH4Cl+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2•6H2O+2NH3↑．
5．某研究性学习小组为合成1丁醇，查阅资料得知一条合成路线：
CH3CH=CH2+CO+H2$\stackrel{一定条件}{→}$CH3CH2CH2CHO$→_{Nia△}^{H_{2}}$CH3CH2CH2CH2OH；
CO的制备原理：HCOOH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO↑+H2O，并设计出原料气的制备装置（如图1）．
请填写下列空白：
（1）若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中b的作用是安全瓶防倒吸； C中盛装的试剂是NaOH溶液．
（2）制丙烯时，还产生少量SO2、CO2及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是④⑤①②③（或④⑤①③②）（填序号）．
①足量饱和Na2SO3溶液     ②酸性KMnO4溶液   ③石灰水④无水CuSO4   ⑤品红溶液
（3）如图所示装置工作时均与H2有关．
①图2所示装置中阳极的电极反应式为MnO42--e-=MnO4-．
②图3所示装置中，通入H2一极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O．
③某同学按图4所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H2．该结论不严密（填“严密”或“不严密”），你的理由是2Fe3++Fe=3Fe2+（用离子方程式表示）．
12．在10L容器中，加入2mol的SO2（g）和2mol的NO2（g），保持温度恒定，发生反应：SO2（g）+NO2（g）?
SO3（g）+NO（g）．当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为50%．
（1）该温度下的该反应的平衡常数=1（用数值表示）
（2）该温度下、该容器中，再继续加入1mol的SO2（g），则：化学平衡将向正反应方向移动，NO2的转化率将增大．
9．氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业．为生成氮化硅膜，可以用NH3和SiH4（硅烷）在一定条件下反应并在600℃的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH4$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Si3N4+12H2
（1）以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如图1：
反应原理：4NH4Cl+Mg2Si$\frac{\underline{\;常温\;}}{\;}$4NH3↑+SiH4↑+2MgCl2（△H＜0）

①NH4Cl的化学键类型有极性键（或共价键）、离子键，SiH4电子式为．
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）．
③氨气也是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，实验室可利用如图2所示装置完成该反应．  在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是NH4NO3（或硝酸铵）．
（2）三硅酸镁（Mg2Si3O8?nH2O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂．它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激．三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为Mg2Si3O8?nH2O+4HCl═2MgCl2+3H2SiO3+（n-1）H2O．
将0.184g三硅酸镁加到50mL 0.1mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用0.1mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg2Si3O8?nH2O的n值为6．（注：Mg2Si3O8的摩尔质量为260g/mol）
10．2015年9月24日双鸭山市区发生严重的雾霾天气，对人们的健康造成严重威胁，环境问题离我们也并不遥远了，则下列有关环境问题说法正确的是（　　）
A．PH＜7的雨水称为酸雨
B．二氧化硫的大量排放是造成光化学烟雾的主要原因
C．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，与肺癌等疾病的发生相关
D．SO2、CO2、NO2均属于大气污染物

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