题目内容

【题目】绿矾()是硫酸法生产钛白粉的主要副产物,可用于制备,复印用粉、还原铁粉等,开发利用绿矾工艺是一项十分有意义的工作。某研究性小组展开了系列研究。

Ⅰ制备

(资料一)

①无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体。

②绿矾()高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物。

③是无色有窒息性臭味的有毒气体,能使品红溶液褪色。

甲同学用如下装置制备并验证绿矾受热分解的其他产物;

(1)实验过程中发现:A中有______色固体生成,B中无水硫酸铜变蓝,C中U形管内有无色晶体()析出,D中品红溶液褪色,装置E的作用是______,E的反应的化学方程式为______。绿矾高温分解的化学方程式为______。

Ⅱ制备Fe3O4

乙同学模拟生产复印用粉的实验流程如下:

(资料二)①是一种白色难溶于水的固体,在空气中易被氧化成。

(1)溶液中加入NaOH溶液,反应的化学方程式依次为①______,②____。由沉淀M获得的化学方程式为:

(2)控制“一定量空气”的目的是控制的转化率,沉淀M中和的最佳质量比为______。

(3)副产品P是晶体,从溶液N获得该晶体的操作顺序是b→______→______→d

a过滤 b加热浓缩 c冷却结晶 d加热至完全失去结晶水

(4)若制取,采取的实验操作是:向盛有5mL新制溶液的试管中加入10滴植物油,然后用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液(驱赶),胶头滴管的正确使用方法是______(填字母)。

Ⅲ制备还原铁粉

制备还原铁粉的工业流程如下:

(1)操作1的名称是______, 和溶液反应的化学方程式为______。

(2)若将14.06g粗还原铁粉(假设粗还原铁粉中杂质仅含少量)在氧气流中完全反应,得到0.22g,将相同质量的粗还原铁粉与足量稀硫酸反应,得到048g(与稀硫酸不反应)。试通过计算确定的化学式(请写出计算过程)______。

【答案】红 吸收有毒的二氧化硫或者是尾气处理 45:112 c a D 过滤 Fe2C

【解析】

绿矾高温生成物为氧化铁、水、二氧化硫、三氧化硫,二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁和硫酸钠,氢氧化亚铁和氧气和水反应生成氢氧化铁。

Ⅰ制备Fe2O3

(1)绿矾高温生成物为氧化铁、水、二氧化硫、三氧化硫,故A中有红色固体生成;B中无水硫酸铜变蓝,说明有水生成;C中U形管内有无色晶体(SO3)析出;D中品红溶液褪色,说明有二氧化硫生成,故E的作用是吸收有毒的二氧化硫或者是尾气处理,二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水,反应的化学方程式为,绿矾高温分解的化学方程式为。

II制备Fe3O4

(1)溶液中加入NaOH溶液,发生的反应是硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁和硫酸钠,氢氧化亚铁和氧气和水反应生成氢氧化铁,反应的化学方程式依次为

,。

(2)由沉淀M获得Fe3O4的过程中发生的反应为,控制“一定量空气”的目的是控制Fe(OH)3的转化率。

,两者质量比为90:214=45:112时,恰好生成四氧化三铁,故沉淀M中Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为90:214。

(3)副产品P是Na2SO4,由溶液N获得该副产品,开始操作为加热浓缩,后续应该是冷却结晶,这样才能得到晶体进而过滤得到固体,然后加热让带结晶水的固体失去结晶水,故操作顺序是b→c→a→d。

(4)用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液(驱赶O2)时,胶头滴管的使用规则为悬空、垂直、不插入,故胶头滴管的正确使用方法为D。

III制备还原铁粉

(1)操作1是难溶性固体钛酸亚铁和硫酸铵溶液分离,故是过滤,NH4HCO3和FeSO4溶液反应生成二氧化碳、水、碳酸亚铁和硫酸铵,反应的化学方程式为

。

(2)若将14.06g粗还原铁粉(假设粗还原铁粉中杂质仅含少量FexC)在氧气流中完全反应,得到0.22gCO2,碳元素的质量为,将相同质量的粗还原铁粉与足量稀硫酸反应,得到0.48gH2(FexC与稀硫酸反应不产生H2)

设单质铁的质量为x

则FexC中铁元素的质量为

则FexC中铁原子和碳原子个数比为

故FexC化学式为Fe2C。

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