摘要:6Fe3+

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(2013?朝阳区一模)工业上常以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)和焦炭为主要原料,在高温下炼铁.焦炭产生CO的反应是:
C+O2
 高温 
.
 
CO2;         C+CO2 
 高温 
.
 
2CO
(1)CO还原赤铁矿的化学方程式是
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2

(2)下列说法正确的是
ab
ab

a.为使赤铁矿石充分燃烧,需将其粉碎
b.足量的空气能提高炼铁反应速率
c.与生铁相比较,纯铁转化为“铁水”的温度低
(3)生铁的用途很多,某电镀厂用生铁将废水中的Cr2O72-转化为Cr3+,流程图1:

①气体A是
H2
H2

②在上述酸性溶液中,生铁比纯铁产生Fe2+的速率快,原因是
生铁中含有C,在硫酸溶液中形成无数微小原电池,加快反应速率
生铁中含有C,在硫酸溶液中形成无数微小原电池,加快反应速率

③将Cr3+转化为Cr(OH)3的离子方程式是
2Cr3++3Ca(OH)2═2Cr(OH)3↓+3Ca2+
2Cr3++3Ca(OH)2═2Cr(OH)3↓+3Ca2+

(4)电解法将一定浓度的酸性废水中的Cr2O72-转化为Cr3+,其原理示意图2:
①阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式是
6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O
6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O

②一段时间后,试管底部出现沉淀.解释生成沉淀的原因:
随着电解进行,溶液中c(H+)逐渐减少,c(OH-)浓度增大,生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀
随着电解进行,溶液中c(H+)逐渐减少,c(OH-)浓度增大,生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀
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某课外活动小组欲降低废水中重金属元素铬的含量,查阅资料知,可将Cr2
O
2-
7
转化为Cr(OH)3沉淀除去.
已知:
氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物开始沉淀完全时的pH
Fe2+ 7.0 9.0
Fe3+ 1.9 3.2
Cr3+ 6.0 8.0
(1)将含铬废水进行如下处理:
①在废水中加入的混凝剂是一种复盐,将其配成溶液后加入过量的NaOH溶液,产生先有白色沉淀生成,后沉淀溶解的现象.用离子方程式表示该盐产生上述现象的反应原理:
Al3++3OH-═Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-═2H2O+AlO2-
Al3++3OH-═Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-═2H2O+AlO2-

②将废水中的Cr2
O
2-
7
转化成Cr3+.配平该离子方程式:
1
1
Cr2
O
2-
7
+
3
3
HSO3-+
5
5
H+=
2
2
Cr3++
3
3
SO42-+
4
4
H2O
H2O

③向转化后的废水中加入NaOH溶液,此过程中发生的主要反应的离子方程式是
Cr3++3OH-═Cr(OH)3
Cr3++3OH-═Cr(OH)3
H++OH-═H2O
H++OH-═H2O
.证明Cr3+沉淀完全的方法是
测定溶液的pH,若pH≥8,则证明Cr3+沉淀完全
测定溶液的pH,若pH≥8,则证明Cr3+沉淀完全

(2)工业上可用电解法来处理含Cr2
O
2-
7
的废水.实验室利用如图所示的装置模拟处理含Cr2
O
2-
7
的废水.

①阳极反应式是
Fe-2e-═Fe2+
Fe-2e-═Fe2+
,阴极反应式是
2H++2e-═H2
2H++2e-═H2

②Fe2+与酸性溶液中的Cr2
O
2-
7
反应的离子方程式是
Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
,得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从水的电离平衡角度解释其原因是
阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强
阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强
.用电解法处理该溶液中的0.01molCr2
O
2-
7
时,至少得到沉淀的质量是
8.48
8.48
g.
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聚合硫酸铁(PFS)是一种新型高效的无机高分子絮凝剂,广泛用于水的处理.现用一定质量的铁的氧化物(如下图)为原料来制取聚合硫酸铁,为控制水解时Fe3+的浓度,防止生成氢氧化铁沉淀,原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+.实验步骤如下:

(1)实验室用18.4mol?L-1的浓硫酸配制250mL4.8mol?L-1的硫酸溶液,所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管(一种带有刻度的移液管)外,还需
250mL容量瓶、胶头滴管
250mL容量瓶、胶头滴管

(2)步骤Ⅱ取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量,目的是
BC
BC

A.控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比       B.确定下一步还原所需铁的量
C.确定氧化Fe2+所需NaClO3的量      D.确保铁的氧化物酸溶完全
(3)写出步骤Ⅳ中用NaClO3氧化时的离子方程式
6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
(提示:ClO3-转化为Cl-);
已知1mol HNO3的价格为0.16元,1mol NaClO3的价格为0.45元,评价用HNO3代替NaClO3作为氧化剂的利弊,利是
原料成本较低
原料成本较低
,弊是
产生气体对大气有污染
产生气体对大气有污染

(4)为了分析产品聚合硫酸铁溶液中SO42-与Fe3+物质的量之比,有人设计了以下操作:
(a)取25mL聚合硫酸铁溶液,加入足量的BaCl2溶液,产生白色沉淀,白色沉淀经过过滤、洗涤、干燥后,称重,其质量为m g.
(b)另取25mL聚合硫酸铁溶液,加足量铜粉,充分反应后过滤、洗涤,将滤液和洗液合并配成250mL溶液,取该溶液25.00mL,用KMnO4酸性溶液滴定,到达终点时用去0.1000mol/L KMnO4标准溶液VmL.反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
回答下列问题:
①判断(a)步骤溶液中SO42-离子已沉淀完全的方法是
取上层清夜,滴加BaCl2溶液,若无沉淀产生,则溶液中SO42-已沉淀完全
取上层清夜,滴加BaCl2溶液,若无沉淀产生,则溶液中SO42-已沉淀完全

②在(b)步骤中判断达到终点的现象是
溶液由浅蓝色变为浅紫红色,且半分钟内不变色
溶液由浅蓝色变为浅紫红色,且半分钟内不变色

③聚合硫酸铁中SO42-与Fe3+的物质的量之比为
m
233
=
V
200
m
233
=
V
200
(用含m、V的代数式表示).
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