题目内容
铁是人类较早使用的金属之一,铁及其化合物在现代社会各个领域仍有广泛的应用。
I.氧化物—Fe2O3:用工业FeCl3粗品(含Ca、Mn、Cu等杂质离子)制取高纯铁红,实验室常用萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯铁红的主要实验步骤如下:
已知:HCl(浓) + FeCl3HFeCl4 。试回答下列问题:
(1)用萃取剂X萃取,该步骤中:
① Ca2+、Mn2+、Cu2+等杂质离子主要在__________(填“水”或“有机”)相。
② 若实验时共用萃取剂X 150mL,萃取率最高的方法是__________(填字母)。
a.一次性萃取,150mL b.分2次萃取,每次75mL c.分3次萃取,每次50mL
(2)用高纯水反萃取,萃取后水相中铁的存在形式是________________(写化学式);反萃取能发生的原因是___________________。
(3)所得草酸铁沉淀需用冰水洗涤,其目的一是洗去沉淀表面吸附的杂质离子,二是________________。
(4)测定产品中铁的含量需经酸溶、还原为Fe2+,然后在酸性条件下用标准K2Cr2O7溶液滴定,已知铬的还原产物为Cr3+,写出该滴定反应的离子方程式 ___________________。
II.含氧酸盐—铁酸铜(CuFe2O4)是很有前景的热化学分解水制氢的材料,CuFe2O4在制氢过程中可以循环使用。在热化学循环分解水制氢的过程中,铁酸铜(CuFe2O4)先要煅烧成氧缺位体(CuFe2O4-a),氧缺位值(a)越大,活性越高,制氢越容易。
(5)根据以上提示,写出氧缺位体与水常温下反应制氢的化学方程式____________。
(6)课外小组将铁酸铜样品在N2的气氛中充分煅烧,得氧缺位体的质量为原质量的96.6%,则氧缺位值(a)=__________。(结果保留小数点后2位)
已知SO2可以用Fe(NO3)3溶液吸收,按如图所示装置展开相关探究:取一定量的铜片于三颈烧瓶中,通入一段时间N2后再加入足量的浓硫酸,加热;装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成,装置B中产生白色沉淀。回答下列问题:
(i)装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为_________________。
(2)实验开始前需进行的操作是_____________________。
(3)加入浓硫酸之前先通入N2一段时间,其目的是_____________________。
(4)排除装置A中白雾影响,可在装置A、B间增加洗气瓶C,则C中盛放的试剂是_______;若用NaOH溶液处理尾气,则发生反应的离子方程式为_________________。
(5)经过讨论,该小组对装置B中产生沉淀的原因,提出下列假设(不考虑各因素的叠加);假设1:装置A中白雾进入装置B中参与了反应;
假设2:______________;
假设3: Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO3-能氧化SO2。
(6)请你设计实验验证上述假设3,写出实验步骤、预期现象和结论。
实验步骤(简述操作过程) | 预期现象和结论 |
①测1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH ②取与Fe(NO3)3溶液中c(NO3-)相同的适量Ba(NO3)2溶液滴入试管中 (3)________________ ④向试管中通入适量SO2气体 | _____________ |
(7)若假设2正确,请写出B中发生反应的离子方程式:_________________。
工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,又称为“氯碱工业”。并能以它们为原料生产一系列化工产品。为提高原料的利用率,节能降耗。设计如图所示工艺流程,其中氯碱工业装置中的电极未标出。
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为___________________。
(2)为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,得到纯净的NaCl,可将粗盐溶于水,正确的操作步骤的顺序是_______ (填序号)。
①过滤②加过量NaOH溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液
A.①④①②⑤③ B.①②⑤④①③ C.①②④⑤③ D.④②⑤
(3)图中NaOH溶液的质量分数a%、b%、c%,由大到小的顺序为_________。
(4)氯碱工业的产物NaOH与不同物质反应可以生成不同的盐。已知常温下,浓度均为0.1 mol/L的四种钠盐溶液pH如下表,下列说法不正确的是_______(填序号)。
溶质 | Na2CO3 | NaHCO3 | NaClO | NaHSO3 |
pH | 11.6 | 9.7 | 10.3 | 5.2 |
A.向氯水中加入NaHCO3,可以增大氯水中次氯酸的浓度
B.四种溶液中,水的电离程度最大的是NaClO
C.常温下,相同物质的量浓度的H2SO3、H2CO3、HClO,pH最大的是HClO
D.四种盐的阴离子结合H+能力最强的是HCO3-
(5)若利用电解氯化钠溶液所得的气体制36.5%的浓盐酸100t,最少需要消耗食盐_________t。
(6)氯碱工业产品Cl2可用于冶炼钛铁矿得到金属钛,流程如图。写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式:____________________。
(7)氮气和氩气是两种化学性质相对稳定的气体。镁还原TiCl4的反应中为防止Mg和Ti被氧化选择稀有气体氩气。试用化学反应方程式解释不选用氮气的原因:__________________。