题目内容

18．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
Ⅰ（1）SO2可用NaOH溶液吸收，过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SO2+NaOH=NaHSO3．
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目分别是使氧化铁溶解为氯化铁、抑制Fe3+水解．
（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为Cl2，HCl（写化学式）．
Ⅱ已知：CuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2，为制备纯净的CuCl2•2H2O晶体，拟定实验步骤如图所示：

且已知：Fe2+沉淀的pH范围为7.0～9.0；Fe3+沉淀的pH范围为1.9～3.2；Cu2+沉淀的pH范围为4.7～6.7
请回答下列问题：
（4）步骤Ⅰ中，将Fe2+转化为Fe3+最好选用下列氧化剂中的C（填字母）．
A．K2Cr2O7　         B．NaClO　      C．H2O2 D．HNO3
该反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O．
（5）在步骤Ⅱ中，加入Y的目的是为了调节溶液的PH以促使Fe3+沉淀完全，pH范围应为3.2≤pH＜4.7Y可以是下列物质中的C（填字母）．
A．NaOH                 B．Cu               C．Cu2（OH）2CO3
（6）步骤Ⅲ应控制的实验条件是将溶液在较低温度下加热蒸发析出晶体，同时通入氯化氢气体防止水解．

分析 Ⅰ硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O），铁矿石通入空气焙烧得到氧化铁和二氧化硫，固体加入稀盐酸酸溶后过滤后得到溶液加入氯气氧化亚铁离子为铁离子，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体氯化铁晶体，
（1）过量二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸氢钠；
（2）原料中的硫化亚铁酸浸后生成的氯化铁是目标物质，加入过量盐酸是抑制铁离子的水解，铁离子水解生成氢氧化铁和酸；
（3）氯气是强氧化剂，可以氧化亚铁离子；尾气依据流程图分析判断，有氯气和盐酸挥发出的氯化氢气体；
ⅡCuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2，为制备纯净的CuCl2•2H2O晶体，实验原理是：向混合溶液中加入氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子，但是选择的氧化剂不能引入杂质离子，然后调节pH，是铁离子完全沉淀，但是铜离子不沉淀，得到氯化铜溶液，铜离子易水解，然后在酸性环境下，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到氯化铜晶体，
（4）根据需要，反应不能引进杂质离子，H2O2是绿色氧化剂，据此回答；
（5）调节溶液的酸度以促使Fe3+沉淀完全，但是铜离子不沉淀，加入的试剂可以和氢离子反应，但是不能引进杂质离子；
（6）氯化铜溶液中铜离子易水解，应该在酸性环境下进行操作，得到氯化铜晶体．

解答 解：Ⅰ（1）过量二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠，反应的化学方程式为：SO2+NaOH=NaHSO3，
故答案为：SO2+NaOH=NaHSO3；
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是使氧化铁溶解为氯化铁，抑制铁离子的水解，
故答案为：使氧化铁溶解为氯化铁、抑制Fe3+水解；
（3）通氯气氧化后时，氯气氧化亚铁离子为铁离子，发生的主要反应的离子方程式为：Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为过量的氯气和盐酸溶液中挥发出的氯化氢气体；
故答案为：Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，Cl2，HCl；
ⅡCuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2，为制备纯净的CuCl2•2H2O晶体，实验原理是：向混合溶液中加入氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子，但是选择的氧化剂不能引入杂质离子，然后调节pH，是铁离子完全沉淀，但是铜离子不沉淀，得到氯化铜溶液，铜离子易水解，然后在酸性环境下，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到氯化铜晶体，
（1）K2Cr2O7、NaClO将亚铁离子氧化的同时都会引进杂质离子，但是H2O2是绿色氧化剂，不会引进杂质离子，所以选C，反应的原理为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，
故答案为：C；2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
（2）在步骤Ⅱ中，加入Y的目的是为了调节溶液的酸度以促使Fe3+沉淀完全，但是铜离子不沉淀，则应控制溶液的pH为3.2≤pH＜4.7，加入的试剂可以和氢离子反应，但是不能引进杂质离子，可以是氧化铜、碱式碳酸铜，碳酸铜或是氢氧化铜等，
故答案为：3.2≤pH＜4.7；C；
（3）氯化铜溶液中铜离子易水解，应该在酸性环境下，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，得到氯化铜晶体，
故答案为：将溶液在较低温度下加热蒸发析出晶体，同时通入氯化氢气体防止水解．

点评 本题考查了流程步骤中的操作目的和反应现象、反应产物的分析判断，尾气的成分判断和处理方法，题目难度中等，答题时注意实验基础知识的灵活运用．

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6．亚氯酸钠（NaClO2）是重要的漂白剂．某小组开展如下实验，按如图装置制取无水NaClO2晶体，回答下列问题：
已知：NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O，高于38℃时析出NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl．

（1）装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，则B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 ；
（3）从装置D反应后的溶液中获得无水NaClO2晶体的操作步骤为：①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③用38℃～60℃热水洗涤；④在在低于60℃条件条件下干燥得到成品．
（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl；
（5）测定样品中NaClO2的纯度．测定时进行如下实验：
准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：
ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-，将所得混合液稀释成100mL待测溶液．取25.00mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL（已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）．请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为c•V•10-3mol．
13．实验室以空气（O2体积分数20%）为原料，在无碳、无水的环境下，用下图A装置制备臭氧（3O2$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2O3）．

（1）空气通入A装置之前，应先后通过上述装置中的D、C（填装置序号）．
（2）臭氧与碘化钾溶液反应为：2KI+O3+H2O=2KOH+I2+O2．将a处气体通入装置B，溶液中的现象为溶液出现紫红色．
（3）为测定O2转化为O3的转化率，将装置B中的溶液全部转入另一容器中，加入CC14，经萃取、分液、蒸馏、冷却、称重，得I2固体0.254g．
①萃取操作所用玻璃仪器的名称分液漏斗．
②若实验时通入空气1.12L（标准状况），O2的转化率为15%．
③测定时需在A、B装置间连接装置D，原因是除去臭氧中的氮的氧化物．
（4）工业上分离O3和O2，可将混合气体液化后再分离，下列分离方法合理的是B（填序号）．
A．过滤　B．分馏　C．分液　D．萃取
（5）臭氧可用于含CN一碱性电镀废水的处理．第i步：CN一转化为OCN-；第ii步：OCN一继续转化为CO32一及两种单质气体．若第ii步转化时，O3与OCN-物质的质量之比为3：2，该步反应的离子方程式为2OH-+3O3+2OCN-=2CO32-+N2+3O2+H2O．
3．偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：（CH3）2NNH2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（g）　（Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是N2O4．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4（g）?2NO2（g）　（Ⅱ）
当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad．

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）=0.1mol/（L•s）．
（4）NO2可用氨水吸收生成两种铵盐．其反应方程式为2NH3•H2O+2NO2═NH4NO3+NH4NO2+H2O．
10．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定．
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）．
实验测得不同温度下的平衡数据列于表：
温度（℃）15.020.025.030.035.0
平衡总压强（kPa）5.78.312.017.124.0
平衡气体总浓度（×10-3mol/L）2.43.44.86.89.4
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是BC．
A．2v（NH3）=v（CO2）
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变    
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：1.6×10-8．
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量增加（填“增加”、“减小”或“不变”）．
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H＞0（填＞、＜或=）．
（2）已知：NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O．该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定上述反应速率，得到c（NH2COO-）随时间变化趋势如图所示．

⑤计算25℃时，0～6min上述反应中氨基甲酸铵的平均速率0.05mol/（L•min）．
⑥根据图中信息，如何说明上述反应速率随温度升高而增大：25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大．
7．亚氯酸钠（NaClO2）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：
实验Ⅰ：制取NaClO2晶体按如图装置进行制取．

已知：NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O，高于38℃时析出NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl．
（1）装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，则装置B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；反应后的溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是SO42-；检验该离子的方法是取少量反应后的溶液，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42-；
（3）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl；
实验Ⅱ：样品杂质分析与纯度测定
（4）测定样品中NaClO2的纯度．测定时进行如下实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（已知：ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-）；将所得混合液配成250mL待测溶液．
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定，至滴定终点．重复2次，测得平均值为V mL（已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）．
达到滴定终点时的现象为滴加最后一滴Na2S2O3标准液时，溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点．该样品中NaClO2的质量分数为$\frac{226.25cV}{m}$（用含m、c、V的代数式表示）．
8．某研究性学习小组拟热分解CuCl2•2H2O制备CuCl，并进行相关探究．
【资料查阅】

【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器略）．

请回答下列问题：
（1）仪器X的名称是球形干燥管．
（2）实验操作的先后顺序是a→c-d-b_→e（填操作的编号）
a．检查装置的气密性后加入药品        b．熄灭酒精灯，冷却
c．在“气体入口”处干燥HCl          d．点燃酒精灯，加热
e．停止通入HCl，然后通入N2
（3）在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色
（4）装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（5）反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuO杂质，根据资料信息分析：则产生的原因是通入HCl的量不足．

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