题目内容

13．氧化铁是重要的工艺颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：

（1）①加碳酸钠溶液并小火加热的操作目的是去除油污；
②操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的名称是洗涤；
（2）①流程所发生的反应为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O过程中，加入稍过量的NH4HCO3溶液后，且要控制溶液的为6.8～7.2之间．加入稍过量的目的是使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀，溶液的pH不能过低的原因是碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少．
②检验滤液B中含有NH4+的方法是取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子．
（3）有些同学认为KMnO4溶液滴定能进行铁元素含量的测定．
a、称取2.85g绿矾（FeSO4•7H2O）产品，配成250mL溶液；
b、量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c、用硫酸化的0.0100mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．
①写出酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=Fe3++2Mn2++4H2O．
②用KMnO4标准溶液滴定时应选用酸式滴定管（填“酸式”或“碱式”）．
③计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.54%[已知M（FeSO4•7H2O）=278g/mol]．

分析 碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污，用稀硫酸溶解铁，再通过过滤分离得到滤液A，滤液A中加入碳酸氢铵，将溶液中亚铁离子转化为FeCO3沉淀，再通过过滤分离滤液B与FeCO3，滤液B中含有硫酸铵，FeCO3表面附着杂质，在干燥前应先洗涤除去杂质，在空气中煅烧分解，且+2价铁在空气中加热易被氧化为+3价，最终得到Fe2O3．
（1）①碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污；
②操作I后得到滤渣和滤液，应为过滤；沉淀干燥前应先洗涤除去杂质；
（2）①加入少过量的碳酸氢铵，使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；pH过低，碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少；
②利用铵根离子与碱反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（3）①高锰酸根具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性条件下，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为锰离子，同时有水生成；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中；
③根据n=cV计算25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量，进而计算250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量，再根据①中离子方程式计算亚铁离子的物质的量，由Fe元素守恒可得FeSO4•7H2O的物质的量，根据m=nM计算FeSO4•7H2O的质量，进而计算其质量分数．

解答 解：碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污，用稀硫酸溶解铁，再通过过滤分离得到滤液A，滤液A中加入碳酸氢铵，将溶液中亚铁离子转化为FeCO3沉淀，再通过过滤分离滤液B与FeCO3，滤液B中含有硫酸铵，FeCO3表面附着杂质，在干燥前应先洗涤除去杂质，在空气中煅烧分解，且+2价铁在空气中加热易被氧化为+3价，最终得到Fe2O3．
（1）①碳酸钠溶液显碱性，促进酯的水解，可以除去铁屑表面的油污，故答案为：去除油污；
②操作I分离互不相溶的固体与液体，采取过滤；碳酸亚铁表面附着杂质，沉淀干燥前应先洗涤除去杂质，故答案为：过滤；洗涤；
（2）①加入少过量的碳酸氢铵，使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；pH过低，碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少，
故答案为：使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少；
②检验铵根离子的实验方法为：取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子，
故答案为：取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子；
（3）①高锰酸根具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性条件下，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为锰离子，同时有水生成，反应离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，
故答案为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，且为硫酸酸化，应盛放在酸式滴定管中，故答案为：酸式；
③25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.02L×0.0100mol/L=2×10-4mol，可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为2×10-4mol×$\frac{250mL}{25mL}$=2×10-3mol，由5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为2×10-3mol×5=0.01mol，由Fe元素守恒可得FeSO4•7H2O的物质的量为0.01mol，故FeSO4•7H2O的质量分数为$\frac{0.01mol×278g/mol}{2.85g}$×100%=97.54%，
故答案为：97.54%．

点评 本题考查化学工艺流程，注意分析试剂线、操作线、反应线，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
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10．有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和粘合剂等高聚物．为研究X的组成与结构，进行了如下实验：
（1）有机物X 的质谱图为：

（1）有机物X的相对分子质量是100．
（2）将10.0g X在足量O2中充分燃烧，并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2g，KOH浓溶液增重22.0g．（2）有机物X的分子式是
C5H8O2．
（3）经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰，峰面积之比是3：1．（3）有机物X的结构简式是
（CH3）2C（CHO）2．
4．有关下列电化学装置说法正确的是（　　）
A．装置①中，盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大
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1．已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小．在钨冶炼工艺中，将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中得到钨酸钙，发生反应Ⅰ：WO42-（aq）+Ca（OH）2（s）═CaWO4（s）+2OH-（aq）．
（1）图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线．
①计算T1时KSP（CaWO4）=1×10-10．
②T1＜ T2（填“＞”“=”或“＜”）．
（2）反应Ⅰ的平衡常数K理论值如表：
温度/℃255090100
K79.96208.06222.88258.05
①该反应平衡常数K的表达式为$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{c（W{{O}_{4}}^{2-}）}$．
②该反应的△H＞0（填“＞”“=”或“＜”）．
③由于溶液中离子间的相互作用，实验测得的平衡常数与理论值相距甚远．50℃时，向一定体积的钨酸钠碱性溶液[c（Na2WO4）=c（NaOH）=0.5mol•L-1]中，加入过量Ca（OH）2，反应达到平衡后WO42-的沉淀率为60%，计算实验测得的平衡常数．
（3）制取钨酸钙时，适时向反应混合液中添加适量盐酸，分析其作用：加入盐酸，消耗反应生成的OH-，使溶液中OH-浓度减小，平衡向正反应方向移动，提高WO42-的沉淀率．
8．下列有关侯氏制碱法的描述正确的是（　　）
A．该反应条件下，碳酸氢钠难溶于水B．氨气和二氧化碳均来自合成氨工厂
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18．模拟侯氏制碱法原理，在CaCl2浓溶液中通入NH3和CO2可制得纳米级材料，装置见图示．下列说法正确的是（　　）
A．a通入适量的CO2，b通入足量的NH3，纳米材料为Ca（HCO3）2
B．a通入足量的NH3，b通入适量的CO2，纳米材料为Ca（HCO3）2
C．a通入适量的CO2，b通入足量的NH3，纳米材料为CaCO3
D．a通入少量的NH3，b通入足量的CO2，纳米材料为CaCO3
5．利用核磁共振技术测定有机物分子的三维结构的研究获得了2002年诺贝尔化学奖．在有机物分子中，不同氢原子的核磁共振谱中给出的吸收峰也不同，根据吸收峰可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目．例如二乙醚的结构简式为：CH3-CH2-O-CH2-CH3其核磁共振谱中给出的吸收峰有两个，如图1所示：

请回答下列问题：
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（3）A和C也可形成一种18电子分子，写出该分子的结构式H-O-O-H．
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