题目内容
11.高铁酸钾(K2FeO4)时一种新型、高效、多功能水处理剂,具有强氧化性.(1)工业上的湿法制备方法是用KClO与Fe(OH)3在KOH存在下制得,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2.
(2)实验室用食盐、废铁屑、硫酸、KOH等为原料,通过图1过程制备K2FeO4:
①操作(I)的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、隔绝空气减压干燥.
②检验产生X气体的方法是用带火星的木条接触气体.
(3)测定某K2FeO4样品的质量分数,实验步骤如下:
步骤1:准确称量1.0g样品,配制100mL溶液
步骤2:准确童取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中
步骤3:在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO4-
步骤4:加稀硫酸,使CrO4-转化为Cr2O72-,CrO2-转化为Cr3+,转化为Fe(OH)3和Fe3+
步骤5:加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.1000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(溶液显紫红色),记下消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,做3次平行实验,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积30.00mL.
已知:滴定时发生的反应为:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O.
①步骤2中准确资取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中所用的仪器是酸式滴定管.
②写出步骤3中发生反应的离子方程式CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-
③步骤5中能否不加指示剂否,原因是因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显.
④根据上述实验数据,测定该样品中K2FeO4的质量分数为79.2%.
(4)配制0.1mol•L-1的K2FeO4,调节榕液pH,含铁离子在水溶液中的存在形态如图2所示.
下列说法正确的是A、D(填字母).
A.pH=2时,c(H3FeO4+)+c(H2FeO4)+c(HFeO4-)=0.1mol/L
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸铵,则HFeO4-的分布分数逐渐增大
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+H+═H3FeO4+
D.将H2FeO4晶体溶于水,水溶液呈弱孩性.
分析 (1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),则FeO42-为产物,Fe(OH)3为反应物,化合价升高,氯元素化合价降低,由ClO-生成Cl-,据此分析可得;
(2)电解熔融氯化钠得到氯气和金属钠,钠在空气中燃烧生成过氧化钠,废铁屑加入稀硫酸加热反应得到硫酸亚铁溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到硫酸亚铁晶体,隔绝空气减压干燥得到硫酸亚铁固体,硫酸亚铁固体和过氧化钠混合反应得到固体Na2FeO4,Na2SO4,Na2O,利用溶解度差异加入氢氧化钾溶液结晶得到K2FeO4,同时发出其X为O2,
①操作Ⅰ是硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体的过程需要蒸发浓缩,冷却结晶过滤洗涤,隔绝空气减压干燥得到硫酸亚铁固体;
②过程分析可知X为氧气;
(3)①K2FeO4溶液具有强氧化性,应在酸式滴定管中量取;
②在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO42-,结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式;
③K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色;
④CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,依据反应的定量关系和铬元素守恒计算;
(4)A.PH=2时结合物料守恒分析判断;
B.根据图片知,改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小;
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,HI具有还原性被高铁酸氧化;
D.不同PH值时,溶液中铁元素的存在形态及种数不相同,碱性溶液中存在FeO42-.
解答 解:(1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),则Fe(OH)3生成FeO42-为产物,铁元素化合价升高,由电子转移守恒可知,氯元素化合价降低,由ClO-生成Cl-,离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2;
故答案为:3:2;
(2)操作(I)是溶液中得到硫酸亚铁晶体的方法为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
②过程分析可知X为氧气,检验氧气的方法为:用带火星的木条接触气体,余烬的木条复燃证明是氧气,
故答案为:用带火星的木条接触气体;
(3)①K2FeO4溶液具有强氧化性,准确量取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中应在酸式滴定管中量取,
故答案为:酸式滴定管;
②在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO42-,离子方程式为:CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-,
故答案为:CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;
③加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.1000mol•L-1 (NH4)2Fe(SO4) 2标准溶液滴定至终点溶液显紫红色,不加指示剂因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显,
故答案为:否,因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显;
④CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,得到定量关系为:
2FeO42-~2CrO42-~Cr2O72-~6Fe2+,
2 6
n 0.0300L×0.1000mol/L
n=0.001mol,
100ml溶液中含有0.001mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.004mol,
测定该样品中K2FeO4的质量分数=$\frac{0.004mol×198g/mol}{1.0g}$×100%=79.2%,
故答案为:79.2%;
(4)A.图象分析可知pH=2时,溶液中存在物料守恒,存在形式为:H3FeO4+、H2FeO4、HFeO4-,所以0.1mol•L-1的K2FeO4溶液中存在物料守恒为:c(H3FeO4+)+c(H2FeO4)+c(HFeO4-)=0.1mol•L-1,故A正确;
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸铵溶液水解显酸性,图象变化可知,根据图片知,改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小,故B错误;
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,HI具有还原性,发生反应的有氢离子、碘离子被氧化为碘单质,反应的离子方程式错误,故C错误;
D.将K2FeO4晶体溶于水,不同PH值时,溶液中铁元素的存在形态及种数不相同,碱性溶液中存在FeO42-,FeO42-属于弱酸阴离子水溶液中呈弱碱性,故D正确,
故答案为:A、D.
点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等,难度中等,需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力,注意基础知识的掌握.
| A. | 稳定性:NH3>H2O>H2S | B. | 氧化性:Cl2>S>P | ||
| C. | 酸性:H3PO4>H2SO4>HClO4 | D. | 碱性:Mg(OH)2>Ca(OH)2>Ba(OH)2 |
| A. | 铜电极应与Y相连接 | |
| B. | 乙装置中溶液的颜色不会变浅 | |
| C. | 当N电极消耗0.25 mol气体时,则铁电极质量增加16 g | |
| D. | M电极反应式:H2NCONH2+H2O-6e-═CO2↑+N2↑+6H+ |
| A. | 甲学生用电子天平称取NaOH固体1.220g | |
| B. | 乙学生用广泛pH试纸测定溶液的酸碱性:pH=14.5 | |
| C. | 丙学生用碱式滴定管取25.0mL0.lmol/L的盐酸 | |
| D. | 丁学生用50mL 量筒量取46.70mL浓盐酸 |
| A. | 向碳酸钠溶液中加入过量醋酸:CO32-+2H+═H2O+CO2↑ | |
| B. | 向偏铝酸钠溶掖中通入过量二氧化碳;CO2+2H2O+AlO2-═Al(OH)3↓+HCO3- | |
| C. | 向莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]溶液中加入过量氧氧化钠溶液:NH4++Fe2++3OH-═NH3•H2O+Fe(OH)2↓ | |
| D. | 向双氧水中加入酸性高锰酸钾溶液:5H2O2+2MnO4-═2Mn2++5O2↑+6OH-+2H2O |
| A. | 煤的气化、液化和石油的分馏均为物理变化 | |
| B. | 蛋白质水解生成氨基酸的反应属于取代反应 | |
| C. | 丙烷与氯气反应可得到沸点不同的4 种二氯代物 | |
| D. | 乙酸和硬脂酸(C17H35COOH)互为同系物 |
已知:
| 含钴废料的成分 | |||||
| 成分 | Al | Li | Co2O3 | Fe2O3 | 其他不溶于强酸的杂质 |
| 质量分数/% | 10.5 | 0.35 | 65.6 | 9.6 | 13.95 |
| Ⅱ.实验中部分离子开始沉淀和沉淀完全的pH | |||
| 金属离子 | Fe3+ | Co2+ | Al3+ |
| 开始沉淀的pH | 1.9 | 7.15 | 3.4 |
| 沉淀完全的pH | 3.2 | 9.15 | 4.7 |
请回答下列问题:
(1)NaF的电子式为Na+[
(2)“沉淀1”的化学式为Fe(OH)3.“调节溶液pH2”的范围为4.7≤pH2<7.15.
(3)“还原”时发生反应的离子方程式为2CO3++H2O2=2CO2++O2↑2H+.“沉钴”时发生反应的离子方程式为CO2++2HCO3-=COCO3↓+CO2↑+H2O.
(4)制备Co时,“补充铝”的原因为原混合物中Al和Co的物质的量之比小于2:3.
(5)已知:l0-0.9≈0.13,则 A1(OH)3 的溶度积常数 Ksp=1.3×10-33.
(6)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器,该电池的总反应可表示为::4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2,其正极反应式为2SOCl2+4e-=S+SO2+4Cl-.