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)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题:
(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.

练习册系列答案
相关题目
11.氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用.
(1)利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染,相关热化学方程式如下:
H2O(l)═H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(l)△H4
则△H4=-2317kJ•mol-1.
(2)使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体.
①写出该反应的离子方程式:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O;
②在纳米钴的催化作用下,肼可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图1所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为:3N2H4N2+4NH3;为抑制肼的分解,可采取的合理措施有降低反应温度(任写一种).

(3)在微电子工业中NF3常用作半导体、液晶和薄膜太阳能电池等生产过程的蚀刻剂,在对硅、氮化硅等材料进行蚀刻时具有非常优异的蚀刻速率和选择性,在被蚀刻物表明不留任何残留物,对表面物污染.工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如上图2所示.
①a电极为电解池的阳(填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:NH4++3F--6e-=NF3+4H+;
②以NF3对氮化硅(Si3N4)材料的蚀刻为例,用反应方程式来解释为什么在被蚀刻物表面不留任何残留物4NF3+Si3N4=4N2↑+3SiF4↑.
③气体NF3不可燃但可助燃,故气体NF3应远离火种且与还原剂、易燃或可燃物等分开存放,结构决定性质,试从结构角度加以分析NF3分子中N为+3价,有较强氧化性.
④能与水发生反应,生成两种酸及一种气态氧化物,试写出相应的化学方程式3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网