题目内容

20．工业上常采用煅烧黄铁矿来制备SO2，同时产生烧渣．烧渣的主要成分是含铁的氧化物和二氧化硅等，利用烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁可以达到资源综合利用的目的．其工艺流程如图：

（1）检验“反应I”后的溶液中是否含有Fe3+的试剂是KSCN溶液．
（2）滤渣I的主要成分是SiO2．
（3）“操作III”中具体的方法依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤和洗涤．
（4）加入适量H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，氧化时需控制反应温度为50～60℃的原因是温度低，反应速率慢
温度高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加．
（5）生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合，聚合的化学方程式为mFe2（OH）n（SO4）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$?[Fe2（OH）n（SO4）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$]m请写出水解的化学方程式Fe2（SO4）3+nH2O?Fe2（OH）n（SO4Fe2（SO4）3+nH2O?Fe2（OH）n（SO4）（3-$\frac{n}{2}$）+$\frac{n}{2}$H2SO4）（3-$\frac{n}{2}$）+$\frac{n}{2}$H2SO4．

分析 硫铁矿烧渣（主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅），加硫酸加热酸溶，水浸，过滤出不溶于酸的二氧化硅，滤液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，加废铁皮，Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，过滤去除多余的铁，滤液为硫酸亚铁溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶，得到硫酸亚铁晶体，晶体中加稀硫酸、双氧水得到聚合硫酸铁，
（1）铁离子的检验方法是遇到KSCN溶液会变红色；
（2）分析可知滤渣Ⅰ是二氧化硅；
（3）由溶液得到晶体FeSO4•7H2O，需蒸发浓缩、冷却结晶，过滤和洗涤；
（4）氧化时需控制反应温度为50～60℃的原因是温度过低反应速率小，温度过高过氧化氢会发生分解；
（5）硫酸铁水解生成Fe2（OH）n（SO4）（3-$\frac{n}{2}$）结合原子守恒配平书写水解化学方程式；

解答 解：硫铁矿烧渣（主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅），加硫酸加热酸溶，水浸，过滤出不溶于酸的二氧化硅，滤液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，加废铁皮，Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，过滤去除多余的铁，滤液为硫酸亚铁溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶，得到硫酸亚铁晶体，晶体中加稀硫酸、双氧水得到聚合硫酸铁，
（1）检验“反应I”后的溶液中是否含有Fe3+的试剂是KSCN溶液，铁离子遇到KSCN溶液变血红色，怎么铁离子的存在，
故答案为：KSCN溶液；
 （2）硫铁矿烧渣（主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅），加硫酸加热酸溶，水浸，过滤出不溶于酸的二氧化硅，滤渣I的主要成分是SiO2，
故答案为：SiO2；
（3）操作III”中是由溶液得到晶体FeSO4•7H2O，具体的方法依次为需蒸发浓缩、冷却结晶，过滤和洗涤，
故答案为：蒸发浓缩（或加热浓缩）； 冷却结晶；
（4）加入适量H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，氧化时需控制反应温度为50～60℃的原因是为了加快反应速率，防止过氧化氢分解，因为温度低，反应速率慢；温度高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加，
故答案为：温度低，反应速率慢；温度高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加；
（5）生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合，聚合的化学方程式为mFe2（OH）n（SO4）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$?[Fe2（OH）n（SO4）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$]m，水解的化学方程式为：Fe2（SO4）3+nH2O?Fe2（OH）n（SO4）（3-$\frac{n}{2}$）+$\frac{n}{2}$H2SO4，
故答案为：Fe2（SO4）3+nH2O?Fe2（OH）n（SO4）（3-$\frac{n}{2}$）+$\frac{n}{2}$H2SO4．

点评 本题考查制备实验方案的设计与评价，为高频考点和常见题型，题目难度中等，准确的分析流程、明确铁及其化合物的性质是解题的关键，侧重学生分析能力和创新能力的培养．

练习册系列答案
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10．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，受热易分解．某小组模拟制备氨基甲酸铵，反应如下：2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）△H＜0
（1）如用图I装置制取氨气，锥形瓶中可选择的试剂是氢氧化钠固体（或浓氨水与碱石灰或浓氨水与生石灰）等．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图Ⅱ所示，把NH3和CO2通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl4中．当悬浮物较多时，停止制备．

注：CCl4与液体石蜡均为惰性介质．
①%2图I中滴加液体的仪器名称是分液漏斗，液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例（或通过观察气泡，控制NH3与CO2的反应速率），发生器用冰水冷却的原因是降低温度，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）．
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填写操作名称），为了得到干燥产品，应采取的方法是b（填写选项序号）．
a．常压加热烘干      b．减压40℃以下烘干     c．高压加热烘干
（3）制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种．
①设计方案，进行成分探究，请填写表中空格．
限选试剂：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、Ba（OH）2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸．
实验步骤预期现象和结论
步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解．得到无色溶液
步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置．溶液变浑浊，则证明固体中含有（NH4）2CO3．
步骤3：取步骤2的上层清液于试管中加入少量的Ba（OH）2溶液．溶液不变浑浊，则证明固体中不含有NH4HCO3．
②根据①的结论：取氨基甲酸铵样品3.30g，用足量氢氧化钡溶液充分处理后，过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为1.97g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为75.4%． （Mr（NH2COONH4）=78、Mr（NH4HCO3）=79、Mr[（NH4）2CO3]=96、Mr（BaCO3）=197，（NH2COO）2Ba易溶于水．
11．某学生为测定未知浓度的硫酸溶液，进行如下实验：用1.00mL待测硫酸溶液配制100mL稀H2SO4溶液；以0.14mol•L-1的NaOH溶液滴定上述稀H2SO4 25.00mL，滴定终止时消耗NaOH溶液15.00mL．
（1）该学生用0.14mol•L-1NaOH标准溶液滴定硫酸的实验操作如下：
A．用酸式滴定管取稀H2SO4 25.00mL，注入锥形瓶中，加入指示剂．
B．用待测定的溶液润洗酸式滴定管
C．用蒸馏水洗干净滴定管
D．取下碱式滴定管用标准的NaOH溶液润洗后，将标准液注入碱式滴定管刻度“0”以上2-3cm处，再把碱式滴定管固定好，调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下
E．检查滴定管是否漏水
F．另取锥形瓶，再重复操作一次
G．把锥形瓶放在滴定管下面，瓶下垫一张白纸，边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点，记下滴定管液面所在刻度
①滴定操作的正确顺序是（用序号填写）ECDBAGF；
②该滴定操作中应选用的指示剂是酚酞；
③在G操作中确定终点的方法是滴入最后一滴NaOH溶液，溶液无色变为浅红色（或粉红色）且半分钟不褪去．
（2）碱式滴定管用蒸馏水润洗后，未用标准液润洗导致滴定结果 （填“偏低”、“偏高”或“无影响”）偏高．
（3）配制准确浓度的稀H2SO4溶液，必须使用的主要容器是100mL容量瓶 
（4）用标准NaOH溶液滴定时，应将标准NaOH溶液注入乙（选填“甲”或“乙”）中．
（5）观察碱式滴定管读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视，则结果会导致测得的稀H2SO4溶液浓度测定值偏低（选填“偏高”“偏低”或“无影响”）
（6）计算待测硫酸（稀释前的硫酸）溶液的物质的量浓度（计算结果到小数点后二位）4.20mol/L．
8．用实验室制溴苯的废催化剂FeBr3作原料，制取溴的苯溶液和无水FeCl3．下列设计能达到相应实验目的是（　　）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙氧化FeBr3溶液中的溴离子
C．用装置丙分液时先从下口放出水相，再从上口倒出有机相
D．用装置丁将分液后的水相蒸发至干，再灼烧制得无水FeCl3
15．在恒温恒压下，向密闭容器中充入4mol SO2和2mol O2，发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0.2min后生成SO3为1.4mol，同时放出热量Q kJ，则下列分析正确的是（　　）
A．在该条件下，反应前后的压强之比为6：5.3
B．若反应开始时容器体积为2 L，则0～2 min内v（SO3）=0.35 mol/（L•min）
C．在该条件下充入He气，各物质的反应速率都将增大
D．若反应改为“恒温恒容下”进行，放出Q kJ热量需要的时间将大于2 min
5．氧化还原滴定实验与中和滴定类似（用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之）．现用0.001mol•L-1 KMnO4酸性溶液滴定未知浓度的无色NaHSO3溶液．反应的离子方程式是2MnO4-+5HSO3-+H+=2Mn2++5SO42-+3H2O
填空完成问题：
（1）该滴定实验所需仪器有下列中的ADEFH．
A酸式滴定管（50mL）   B碱式滴定管（50mL）   C量筒（10mL）   D锥形瓶   E铁架台    F滴定管夹    G烧杯    H白纸    I胶头滴管   J漏斗
（2）不能用碱（填“酸”或“碱”）式滴定管盛放高锰酸钾溶液．试分析原因酸性KMnO4溶液会腐蚀碱式滴定管下端胶管．
（3）选何种指示剂，说明理由不用指示剂，高锰酸钾溶液颜色为紫红色，滴定终点时，溶液由无色变为红色．
12．NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．1mol/L Na2CO3溶液中的Na+ 数目为2NA
B．标准状况下，11.2L CCl4所含分子数为0.5NA
C．各5.6 g铁分别与足量的盐酸、氯气反应，电子转移总数均为0.2NA
D．1 mol Na与足量O2反应生成Na2O或Na2O2均失去NA电子
9．在一定条件下，1体积气体A2和3体积气体B2完全反应生成了2体积气体X（体积在相同条件下测定），则X的化学式是（　　）
A．AB2B．A2BC．AB3D．A3B
10．下列反应的能量变化与其他三项不相同的是（　　）
A．甲烷燃烧B．碳酸钙高温分解
C．锌片与稀硫酸反应D．钠与冷水反应

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