题目内容
16.工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
| 开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀),该工艺中“搅拌”的作用是使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行.
(2)生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3.
(3)反应Ⅱ中的离子方程式为Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O或Fe2++H2O+NO2-=Fe(OH)2++NO↑+H+,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2循环使用产物以减少NaNO2的用量,O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO).(用化学方程式表示)
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁.根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-.为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为D.(填写字母)
A.溴水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液.
分析 废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等,将过量废铁屑加入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4,然后反应I中加入NaHCO3并搅拌,调节溶液的pH,发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以滤渣中成分是Al(OH)3,过滤得到硫酸亚铁,向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性条件下,NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO,将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁,以此解答该题.
解答 解:废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等,将过量废铁屑加入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4,然后反应I中加入NaHCO3并搅拌,调节溶液的pH,发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,所以滤渣中成分是Al(OH)3,过滤得到硫酸亚铁,向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2,酸性条件下,NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO,将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁,
(1)备硫酸亚铁,应与硫酸铝分离,应调节溶液pH生成Al(OH)3,要避免生成应Fe(OH)2沉淀,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀,而亚铁离子不能生成沉淀,所以控制pH在4.4~7.5之间,搅拌的目的为使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行,
故答案为:调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀);使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行;
(2)减小压强,可降低沸点,可防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3,
故答案为:防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3;
(3)酸性条件下,亚硝酸钠具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原生成NO,所以反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O,氧气和与NO反应,进一步与水反应生成硝酸,反应的化学方程式为2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO),
故答案为:Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O 或Fe2++H2O+NO2-=Fe(OH)2++NO↑+H+;2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO);
(4)亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化生成铁离子,反应过程中颜色变化明显的效果最佳,
A.溴水为橙红色,溴将亚铁离子氧化为铁离子,溶液呈黄色,颜色变化不明显,故A不选;
B.KSCN溶液和亚铁离子不反应,没有颜色变化,故B不选;
C.NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀,铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀,掩盖氢氧化亚铁颜色,故C不选;
D.酸性KMnO4溶液呈紫色,亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,现象明显,故D选;
故答案为:D.
点评 本题考查物质的分离和提纯,侧重考查学生获取信息及利用信息能力、分析能力、实验操作能力,注意题给信息的灵活运用,知道常见离子的检验方法及现象,题目难度中等.
| A. | 向BaCl2溶液中加入足量Na2CO3溶液后,静置,向上层清澈中继续滴加Na2CO3溶液,若无沉淀,说明Ba2+已经完全沉淀 | |
| B. | 淀粉在稀硫酸的作用下水解后,加NaOH溶液使溶液呈碱性,加入新制Cu(OH)2,加热,若有砖红色沉淀生成,说明淀粉已经完全水解 | |
| C. | 将NaSO4•10H2O晶体置于坩埚内加热,称量,并重复上述操作,若相邻两次称量的结果相同,说明硫酸钠已全部失去结晶水 | |
| D. | 用酸式滴定管向滴有酚酞的NaOH溶液中滴加HCl溶液,若滴入最后一滴HCl溶液后红色刚好褪去,且30s内颜色不复原,说明NaOH已完全中和 |
| 阳离子 | Na+ H+ Ba2+ |
| 阴离子 | OH- CO32- SO42- |
①A溶液与B溶液反应生成无色气体X,气体X可以和C溶液反应生成沉淀E,沉淀E可与B溶液反应,但反应很快停止;
②B溶液与 C溶液反应生成白色沉淀D,沉淀D不溶于稀硝酸.
请根据上述实验结果,填空:
(1)写出下列物质的名称:X二氧化碳.
(2)鉴别B在溶液中产生的阴离子的实验操作方法是取少量生B的溶液于试管,先加入盐酸,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,则溶液中含有SO42-.
(3)完成以下水溶液中的反应的离子方程式:
A溶液与B溶液反应:CO32-+2H+=CO2↑+H2O
B与C反应至溶液呈中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-=2H2O+BaSO4↓
(4)D 与E的混合物ag,加入足量盐酸,反应完毕生成标准状况时的气体 bL,则D在混合物中的质量分数为$\frac{(22.4a-197b)}{22.4a}$×100%.
| A. | Y、Z两元素形成的简单阴离子的还原性Z>Y | |
| B. | 原子半径大小的顺序为Z>X>Y>W | |
| C. | X与W形成的化合物W2X2中含有离子键和共价键 | |
| D. | Y、Z两种元素最高价氧化物的水化物的酸性Z>Y |
| A. | 最高价氧化物对应水化物的碱性:Z<M | |
| B. | Y、R两种元素气态氢化物的沸点:Y<R | |
| C. | X、N两种元素组成的化合物不与任何酸反应 | |
| D. | 简单离子的半径:Z<X<R |