题目内容
某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO4·5H2O晶体和AlCl3
溶液:
已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:
离子 | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | Cu2+ |
pH范围 | 2.2～3.2 | 5.5～9.0 | 4.1～5.0 | 5.3～6.6 |
请回答下列问题:
(1)加入H2O2的作用是 ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶体较为纯净,pH至少应调至 。
(2)写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式: 。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是 。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl3溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl3 (填“能”或“不能”),原因是 。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)= 。
(1)将Fe2+氧化为Fe3+ 5.0
(2)2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O
(3)与酸浸液中Fe3+和H+反应生成Al3+
(4)不能 直接加热AlCl3溶液,会发生水解反应,最终得到氧化铝 (5)
【解析】(1)由相关金属离子沉淀,pH范围图表可知:Fe2+与Cu2+沉淀pH范围存在交叉,不易除去,故加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,可避免这一问题,并且调节pH为5.0,可以将Al3+与Fe3+同时除去。
(2)H2O2与Fe2+反应的离子方程式为:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
(3)由流程图可知,滤渣是Fe(OH)3与Al(OH)3的混合物,加盐酸溶解后得到的是含FeCl3、AlCl3、HCl的混合物,为了得到较纯的AlCl3溶液,加入适量Al可以将FeCl3与HCl反应掉。
(4)AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2O
Al(OH)3+3HCl,加热蒸发时,HCl会挥发造成平衡右移,最终得不到AlCl3。
(5)NaOH溶液的物质的量浓度为a,据图像可知:
V1～V2段发生反应为:
Al3++3OH-Al(OH)3↓,
Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;
V2～V3段发生反应为:
Al(OH)3+OH-Al
+2H2O,
据此可求出n(Al3+)=a(V3-V2),
n(Fe3+)=
,
故n(Fe3+)∶n(Al3+)=。
短周期的五种元素A、B、C、D、E,原子序数依次增大。A、B、C三种元素电子层数之和是5。A、B两元素原子最外层电子数之和等于C元素原子最外层电子数;B元素原子最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍,A与D可以形成原子个数比分别为1∶1和2∶1的两种液态化合物;E单质用于净化水质。
请回答:
(1)写出D在元素周期表中的位置 ,
E的原子结构示意图是 。
下列可以验证C与D两元素原子得电子能力强弱的实验事实是 (填写编号)。
A.比较这两种元素的气态氢化物的沸点
B.比较只有这两种元素所形成的化合物中的化合价
C.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
D.比较这两种元素的单质与氢气化合的难易
(2)由A、B两种元素组成的最简单的化合物,写出其电子式 。
(3)均由A、B、C、D四种元素组成的甲、乙两种化合物,都既可以与盐酸反应又可以与NaOH溶液反应,甲为无机盐,其化学式为 ,乙为天然高分子化合物的水解产物,且是同类物质中相对分子质量最小的,其结构简式为 。
(4)胶态磁流体在医学上有重要的用途,而纳米级Fe3O4是磁流体中的重要粒子,其制备过程可简单表示如下:
①将化合物CA3通入等物质的量的FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液中,生成两种碱,写出该反应过程的总的离子方程式 。
②上述反应生成的两种碱继续作用,得到Fe3O4。
(5)已知下表数据:
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp/25 ℃ | 2.0×10-16 | 4.0×10-36 |
若使混合液中FeSO4、Fe2(SO4)3的浓度均为2.0 mol·L-1,则混合液中c(OH-)不得大于 mol·L-1。