题目内容

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图所示：

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：                                 。
②反应II的离子方程式为                                                  。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为                它能净水的原因是                                  。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5 mol/L,则需要调整        时，开始生成Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是：         。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠   （填“大”或“小”）。

湿法
强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法
Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
 
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为        。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定， 放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式：                      。

（1）①减少高铁酸钾的溶解损失(2分)
②3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O(2分)
③高铁酸钾（K2FeO4）有强氧化性  (1分)高铁酸钾的还原产物水解产生的Fe（OH）3胶体，有吸附性（有絮凝作用），使水澄清起净水作用  (1分)  ④3 (2分)
（2）①增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出(1分) ②小 (1分)
（3）3：1  (2分)（4）2FeO42－+6e－+8SO32Fe3＋+8SO42-(2分)

解析

练习册系列答案
相关题目

CoxFe3－xO4磁粉是一种比较好的高矫顽力磁粉。工业上以FeSO4为原料制备CoxFe3－xO4的主要步骤如下：

（1）步骤①是在FeSO4溶液中加入NaOH溶液，在40℃下搅拌生成FeOOH晶种。生成晶种的化学方程式为      ；
（2）步骤②将晶种移到放有FeSO4溶液和铁皮的生长槽中，升温到60℃，吹入空气，待晶种长大到一定尺寸后，过滤、水洗、干燥，得FeOOH粉末。生长槽中放入铁皮的目的是      ，吹入空气的作用为        。
（3）步骤③将FeOOH在200～300℃下加热脱水，生成红色Fe2O3。实验室完成该操作需要下列仪器中的        (填字母)。
a．蒸发皿　　b．烧杯　　c．坩埚　　d．泥三角　　e．酒精灯
（4）步骤④通入H2，加热至300～400℃，生成Fe3O4。通入H2前要向加热炉中通入N2，其作用为        。
（5）步骤⑤加入CoSO4溶液，所得粗产品经过滤、洗涤、干燥即得成品。检验粗产品洗涤干净的实验操作和现象是        。
（6）某研究小组欲用锂离子电池正极废料(含LiCoO2、铝箔、铁的氧化物)制备CoSO4·7H2O晶体。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3＋
1.1
3.2
Fe2＋
5.8
8.8
Co2＋
6.9
9.4
 
请完成下列实验步骤(可选用的试剂：H2O2、稀硝酸、稀硫酸、NaOH溶液)：
①用N－甲基吡咯烷酮在120℃下浸洗正极废料，使LiCoO2与铝箔分离，得到LiCoO2粗品并回收铝。
②        。
③向所得粗品CoSO4溶液中加入NaOH溶液，调节pH约为5，过滤。
④        。
⑤将Co(OH)2沉淀溶于稀硫酸中，蒸发浓缩、降温结晶，得到CoSO4·7H2O晶体。

TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应TiO2(s)＋CCl4(g) TiCl4(g)＋CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置示意图如下：

有关物质性质如下表：

物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
CCl4
－23
76
与TiCl4互溶
TiCl4
－25
136
遇潮湿空气产生白雾
 
仪器A的名称是________。装置E中的试剂是________。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、________、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通N2　②熄灭酒精灯　③冷却至室温。正确的顺序为________(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是________。
(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：
酸溶　FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)
水解　TiOSO4(aq)＋2H2O(l)H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)
简要工艺流程如下：

①试剂A为________。钛液Ⅰ需冷却至70 ℃左右，若温度过高会导致产品TiO2产率降低，原因是__________________________________________
②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是____________________(填化学式)。

氧化铁在工业上具有广泛的应用。
I．据报道，一定条件下利用FeO2与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下：
Fe2O3(s)＋3CH4(g)＝2Fe(s)＋3CO(g)＋6H2(g) △H＞0
（1）若反应在2L的密闭容器中进行，5min后达到平衡，测得反应生成Fe的质量为l.12g。则该段时间内CH4的平均反应速率为 ________________。
（2）反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅改变某一相关元素，下列说法正确的是___(选填序号)。
a．若加入催化剂，v正增大，平衡向右移动
b．若温度升高，平衡常数K减小
c．若增大Fe2O3的量，平衡向右移动
d．若从反应体系中移走部分CO，可提高CH4的转化率
Ⅱ．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、A12O3、SiO2等)为原料提取Fe2O3，工艺
流程如下：试回答下列问题：
 
（3）步骤i烧渣中A12O3溶解的离子方程式为________________。
（4）步骤i、ⅱ、ⅲ都要进行的操作名称是__________________。
（5）结合下图，判断步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于_________________。

（6）已知

计算反应Fe2＋(aq)＋2HCO3－(aq)FeCO3(s)＋H2CO3(aq)的平衡常数为_______。
（7）在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁的化学方程式为____________。
（8）结合所学化学知识，请你设计在实验室里从上述的硫铁矿烧渣中提取氧化铁的另一种简单方案。

合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al－Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为____________________________________。
焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。

(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0 g Cu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，结合题图信息推断该合金中除铜外一定含有________。

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,涉及流程如下:

已知25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

 
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀pH
≥9.6
≥6.4
≥3.2
 
(1)加快黄铜矿焙烧速率,可采用的措施有                                            (写两种)。
(2)加入双氧水可能发生反应的离子方程式为                                                   ;
试剂X的化学式为　　　　　　　　。
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为　　　　,用pH试纸测该溶液pH的方法是                        　。
(4)已知Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,写出该反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　。
(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                  　。

明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO4）2·12H2O]。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示：
焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO4）2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是________。
（2）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是________。

（3）Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是________。
（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是________。
（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH1＝－197 kJ/mol；
H2O（g）=H2O（l）　ΔH2＝－44 kJ/mol；
2SO2（g）＋O2（g）＋2H2O（g）=2H2SO4（l）　ΔH3＝－545 kJ/mol。
则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是________。焙烧948 t明矾（M＝474 g/mol），若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸________t。

某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A12 O3,还含有SiO2及铁的氧化物)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:

(1)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有           ;洗涤沉淀的操作是                                                                        。
(2)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式:                                                                                                                               ,此方案中所用药品的物质的量之比是:n(Al)∶n(H2SO4)∶n(NaOH) =       。
(3)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由                                                       。

Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。 

钴的有关性质如下：Co(OH)2具有两性。钴的主要物理、化学参数与铁、镍接近，属铁族元素。
结合以上信息试回答下列问题：
(1)Co(OH)2的制备是在CoCl2溶液中加稍过量的氨水，不用NaOH溶液的原因是________________________________(用化学方程式表示)。制得的Co(OH)2不宜在空气中长期放置，会被空气中的O2氧化，化学方程式为_____________________________________________________。
(2)如图，已知钴的氢氧化物加热至290 ℃时已完全脱水，则1000 ℃时，剩余固体的成分为________________________(填化学式)；在290～500 ℃范围内，发生的反应的化学方程式为__________________________________________。
(3)已知常温下，在0.10 mol·L－1 CoCl2溶液中加入氨水充分搅拌，有Co(OH)2沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Co2＋)＝________mol·L－1(Ksp[Co(OH)2]＝1.6×10－15)。常温下反应Co2＋＋2H2O??Co(OH)2＋2H＋的平衡常数为
_______________________________。

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