题目内容
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 。
(1)普通漏斗 向漏斗里加入蒸馏水,使水面浸没沉淀,等水自然流完后,重复2～3次
(2)2Al+6H+=2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 、Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓ 8∶3∶6
(3)不合理,稀硝酸具有强氧化性,若铁的价态为+2价,可被氧化为+3价,同样与KSCN反应溶液显红色
解析
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： 。
3Fe＋4CO2，若有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是________ mol。
某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO4·5H2O晶体和AlCl3
溶液:
已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:
| 离子 | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | Cu2+ |
| pH范围 | 2.2～3.2 | 5.5～9.0 | 4.1～5.0 | 5.3～6.6 |
(1)加入H2O2的作用是 ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶体较为纯净,pH至少应调至 。
(2)写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式: 。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是 。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl3溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl3 (填“能”或“不能”),原因是 。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)= 。
菱锌矿的主要成分是碳酸锌，还含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。
请结合下表数据，回答问题：
| 离子 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
| Fe2＋ | 6.3 | 9.7 |
| Fe3＋ | 1.5 | 3.2 |
| Zn2＋ | 6.2 | 8.0 |
（1）下列试剂中，________（填代号）可作为试剂甲的首选。
A．KMnO4 B．Cl2 C．H2O2 D．浓硝酸
根据所选试剂写出与之反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）氢氧化铁固体会吸附一些SO42-，如何洗涤Fe（OH）3固体以及如何判断是否洗涤干净？
洗涤方法：______________________________________________________________，判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。
（3）除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是______________；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的________。
a．Zn b．ZnO c．Zn（OH）2 d．CuO
（4）经测定乙溶液中仍含有少量的Fe3＋和Zn2＋。若c（Fe3＋）为4.0×10－17 mol·L－1，则c（Zn2＋）为______________ mol·L－1。（已知Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×10－17）。
xFe2O3的铝灰制备Al2(S04)3
当pH=2时，Fe3＋开始沉淀的浓度为_______________。