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.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

Co_xFe₃_－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Co_xFe₃_－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。

（1）4FeSO₄＋8NaOH＋O₂4FeOOH＋4Na₂SO₄＋2H₂O(2分)
（2）消耗硫酸，生成FeSO₄(2分)
氧化FeSO₄生成FeOOH，使晶种生长(2分)
（3）cde(2分)
（4）除去空气，防止氢气与氧气混合反应爆炸(1分)
（5）取最后一次洗涤滤出液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，如果不产生白色沉淀，则表明洗涤干净
(2分)
（6）②用稀硫酸溶解LiCoO₂，并加入过量H₂O₂(2分)
④向③所得滤液中加入NaOH溶液，调节pH至9.4，过滤，洗涤得到Co(OH)₂沉淀(2分)

试题分析：（1）该反应的反应物为FeSO₄、NaOH和O₂，产物为FeOOH；（2）在此条件下反应生成酸，会对导致晶种溶解，铁反应消耗掉生成的硫酸，同时补充原料FeSO₄；溶液中铁为+2价，通入氧气为氧化剂，使其被氧化为+3铁；（3）加热固体用坩埚，与其配套的有泥三角、三脚架、坩埚钳、酒精灯等；（4）氢气易燃，在有氧气存在下加热会发生爆炸，故先用氮气排尽空气；（5）取最后一次洗涤滤出液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，如果不产生白色沉淀，则表明洗涤干净；（6）第①分离出LiCoO₂粗品，第③得CoSO₄溶液，并沉淀除去铁离子，故第②应用硫酸溶解粗品，且需把生成的杂质亚铁离子氧化为铁离子，可以用双氧化水；第③得到纯净的溶液，第④应得到Co(OH)₂沉淀，应加入氢氧化钠溶液调节pH≥9.4,使钴沉淀完全，并洗涤、干燥得到纯净物。

练习册系列答案

某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出
了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_______________________________________
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：_______________________。
负极反应式：_______________________。
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：______________________，用离子方程式表示其反应原理：________________________________。

向某晶体的溶液中加入含Fe²^＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是 (　　)。

A．Fe³^＋的氧化性比溴的氧化性强

B．该晶体中一定含有SCN^－

C．Fe²^＋与SCN^－不能形成红色化合物

D．Fe²^＋被溴氧化成Fe³^＋

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：

（1）黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物，写出其反应的化学方程式：                    ；
（2）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值的方法是                                                  ；
（4）在溶液N中加入乙醇的目的是                                                    。

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，不溶于水、乙醇及稀硫酸，熔点422
℃，沸点1366 ℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂。以粗盐水(含Ca²^＋、Mg²^＋、SO₄²^—等杂质)、Cu、稀硫酸、SO₂等为原料合成CuCl的工艺流程如下：

(1)A的化学式为________。
(2)写出反应Ⅴ的化学方程式______________________________________
(3)写出反应Ⅵ的离子方程式______________________________________
(4)本工艺中可以循环利用的物质是(用化学式表示)___________________________
(5)反应Ⅵ后，过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70 ℃ 燥2小时，冷却，密封包装即得产品。于70 ℃真空干燥的目的是_________________________

在FeCl₃、CuCl₂混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　)

A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe²^＋，一定不含Cu²^＋

B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe²^＋，可能含有Cu²^＋和Fe³^＋

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe³^＋和Fe²^＋，一定不含Cu²^＋

D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe²^＋，一定不含Cu²^＋和Fe³^＋

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：                                    。
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、
负极，并写出电极反应式。
正极反应：                                                    。
负极反应：                                                    。
（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²^＋、Fe³^＋和Fe²^＋的浓度均为0.10 mol·L^－1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³^＋和Fe²^＋的实验步骤                                                      。

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe³^＋ Fe²^＋	1.9 7.0	3.2 9.0
Cu²^＋	4.7	6.7
提供的药品：Cl₂　浓H₂SO₄　NaOH溶液　CuO　Cu

（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。有关反应的化学方程式；；劣质不锈钢腐蚀的实验现象。

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者的混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO。
提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃
假设2：红色粉末是Cu₂O
假设3：红色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
（1）若假设1成立，则实验现象是_____________________________________________。
（2）若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗？________。简述你的理由(不需写出反应方程式)____________
________________________________________________________________________。
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是________，写出发生反应的离子方程式________________________________。
探究延伸
经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物。
（4）实验小组欲用加热法测定Cu₂O的质量分数，取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为b g(b＞a)，则混合物中Cu₂O的质量分数为________。
（5）实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO₄·5H₂O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²^＋、Fe²^＋、Fe³^＋分别生成沉淀的pH如下：

物质	Cu(OH)₂	Fe(OH)₂	Fe(OH)₃
开始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

实验室有下列试剂可供选择：A.氯水　B．H₂O₂　C．NaOH　D．Cu₂(OH)₂CO₃
实验小组设计如下实验方案：

试回答：
①试剂1为________(填字母，后同)，试剂2为________。
②固体X的化学式为____________________________________________________。
③操作Ⅰ为___________________________________________________________。

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