四川高考化学三年(2020-2022)模拟题分类汇编-22铁及其化合物(3)
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一、单选题
1.(2022·四川绵阳·统考模拟预测)下列实验操作、现象和所得到的结论均正确的是
选项
实验内容
实验结论
A
取两只试管,分别加入4mL0.01mol·L-1KMnO4酸性溶液,然后向一只试管中加入0.01mol·L-1H2C2O4溶液2mL,向另一只试管中加入0.01mol·L-1H2C2O4溶液4mL,第一只试管中溶液褪色时间长
H2C2O4浓度越大,反应速率越快
B
室温下,用pH试纸分别测定浓度为0.1mol·L-1HClO溶液和0.1mol·L-1HF溶液的pH,前者pH大于后者
HclO的酸性小于pH
C
检验FeCl2溶液中是否含有Fe2+时,将溶液滴入酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去
不能证明溶液中含有Fe2+
D
取两只试管,分别加入等体积等浓度的双氧水,然后试管①中加入0.01mol·L-1FeCl3溶液2mL,向试管②中加入0.01mol·L-1CuCl2溶液2mL,试管①中产生气泡快
加入FeCl3时,双氧水分解反应的活化能较大
A.A B.B C.C D.D
2.(2021·四川泸州·统考二模)下列有关实验错误的是
A.中和反应反应热的测定,需要准确读取酸碱溶液混合后的最高温度
B.将4.0g NaOH置于100mL容量瓶中,加水配制1.000mo/LNaOH溶液
C.除去甲烷中的乙烯,可以依次通过酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、浓H2SO4
D.探究Fe2+能转化为Fe3+,可以向FeCl2溶液中依次滴加KSCN溶液、氯水
3.(2021·四川·统考一模)下列物质的提纯方法中,不能达到目的是
选项
物质(杂质)
方法
A
NaHCO3溶液(Na2CO3)
加足量NaOH溶液
B
CO2(HCl)
通过饱和NaHCO3溶液洗气
C
FeCl3溶液(FeCl2)
通入适量氯气
D
KNO3(NaCl)
重结晶
A.A B.B C.C D.D
4.(2021·四川·统考一模)中国景德镇瓷器精美绝伦,瓷器表面的兔毫釉主要成分为SiO2,还含有少量Al2O3和Fe2O3。下列说法错误的是
A.SiO2属于酸性氧化物
B.景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质
C.兔毫釉极易被空气氧化,瓷器不能在空气中久置
D.Al2O3中氧的质量分数高于Fe2O3
5.(2021·四川达州·统考一模)下列实验操作能达到实验目的的是
选项
实验目的
实验操作
A
比较水和乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
B
CCl4萃取碘水中的I2
先从分液漏斗下口放出水层,后从上口倒出有机层
C
检验FeSO4溶液是否变质
加入K3[Fe (CN)6]溶液
D
验证Ksp (AgCl) > Ksp (AgI)
在AgNO3溶液中加入少量KI溶液后,再加入NaCl溶液
A.A B.B C.C D.D
6.(2021·四川南充·统考一模)用下图装置(夹持、加热装置略)进行实验,有乙中现象,不能证实甲中发生反应的是
选项
甲中实验
乙中现象
A
铁粉与水蒸气加热
肥皂水冒泡
B
加热和混合物
湿润的红色石蕊试纸变蓝
C
固体受热分解
带火星木条复燃
D
石蜡油(高级烷烃混合物)在碎瓷片上受热分解
的溶液褪色
A.A B.B C.C D.D
7.(2020·四川遂宁·统考三模)“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”是唐代诗人白居易的著名诗句,诗句中所涉及物质的说法错误的是
A.酒精的化学式为C2H6O,75%的酒精溶液可用于杀菌消毒
B.酿酒原料高粱、谷物等主要成分为纤维素
C.我国西周时期发明了“酒曲” 酿酒工艺,“酒曲”是一种催化剂
D.红泥小火炉中红泥的颜色可能来自于氧化铁
8.(2020·四川绵阳·统考三模)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是
A.食用单晶冰糖的主要成分是单糖 B.硫酸亚铁可用作袋装食品的脱氧剂
C.用水玻璃浸泡过的纺织品可防火 D.传播新冠病毒的气溶胶具有胶体性质
9.(2020·四川攀枝花·统考二模)下列关于物质用途的说法中,错误的是
A.硫酸铁可用作净水剂 B.碳酸钡可用作胃酸的中和剂
C.碘酸钾可用作食盐的添加剂 D.氢氧化铝可用作阻燃剂
10.(2020·四川绵阳·统考二模)下列实验操作与现象不相匹配的是
实验操作
实验现象
A
向盛有Ba(NO3)2溶液的试管中通入CO2
产生白色沉淀
B
向盛有KI溶液的试管中滴加氯水和CCl4液体,振荡
下层溶液变为紫红色
C
向盛有Na2S2O3溶液的试管中先滴入酚酞溶液,然后滴加盐酸,边滴边振荡。
溶液先变红后褪色,有气泡产生并出现浑浊
D
向盛有FeCl3溶液的试管中先加入足量锌粉,充分振荡后加2滴K3[Fe(CN)6]溶液
溶液黄色逐渐消失,加K3[Fe(CN)6]溶液产生深蓝色沉淀
A.A B.B C.C D.D
11.(2020·四川乐山·统考一模)化学与社会、生活密切相关。下列现象或事实的解释不正确的是
选项
现象或事实
化学解释
A
Fe3O4用于人民币票面文字等处的油墨
Fe3O4是一种红棕色物质
B
祖国七十华诞焰火五彩缤纷
金属元素的焰色反应
C
现代旧房拆除定向爆破用铝热剂
铝热反应放热使建筑物的钢筋熔化
D
金属焊接前用NH4Cl溶液处理焊接处
NH4Cl溶液呈弱酸性
A.A B.B. C.C D.D
二、实验题
12.(2021·四川泸州·统考一模)高铁酸钾是一种绿色高效的水处理剂,具有杀菌、消毒、氧化、絮凝、吸附、脱色等多种功能。以下是制取高铁酸钾并探究其性质的相关实验,回答相关问题:
i.在C中加入和的浓溶液混合均匀,保持以下,将A产生的缓缓通入C中,不断搅拌至溶液呈深紫红色即得的混合液。
ii.取下C继续加入固体至饱和,过滤取滤液。
ⅲ.在滤液中加入饱和溶液,保持温度不变,不断搅拌至有大量黑色沉淀生成,过滤取滤渣。
ⅳ.将滤渣用溶液溶解,再加入饱和溶液,冰水冷却析出晶体,过滤后用95%乙醇洗去碱液,再用乙醚洗涤即得到产品。
已知一定条件下,时相关物质溶解度如下表:
物质
溶解度
36.1
87.3
108.6
112
138.5
38.2
(1)B装置的作用是___________;A制取适合的试剂是___________(选填编号)。
a.(浓) b.(浓)
c.(浓) d.溶液
(2)装置C应置于___________中。
(3)步骤ⅱ加的目的是沉盐,该盐主要是___________。
(4)步骤ⅲ加的反应方程式为___________。
(5)步骤iv中乙醚洗涤的作用是___________。
(6)浑浊的城市污水中常含硫化物而发臭,向污水中加入高铁酸钾,静置一会儿后发现污水变澄清臭味消失。请解释原因:___________。
(7)在同等浓度不同条件下,溶液的分解率如图所示,据此分析,保存溶液的适宜条件是___________。
13.(2021·四川南充·统考一模)莫尔盐[(相对分子质量为392)]能溶于水,难溶于乙醇,较硫酸亚铁不易被氧气氧化,是实验中代替硫酸亚铁使用的重要试剂。某兴趣小组欲制备莫尔盐并测定其纯度。采用的方法是先在封闭体系中利用铁和稀硫酸制备硫酸亚铁溶液,再用制得的硫酸亚铁溶液和硫酸铵饱和溶液反应制得。实验装置如图所示,回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_____________。配制本实验所需溶液的蒸馏水,均需经煮沸并迅速冷却后再使用,目的是____________。
(2)按图连好装置,检验气密性后,将过量铁屑和少量碳粉加入c中,加入其它试剂,打开仪器a的塞子,然后旋开K2,为保证硫酸顺利滴入c中,还应采取的操作是________________________。
(3)c中加入少量碳粉的作用是________________________。
(4)为加快反应速率,需将c中试剂温度保持在,一般采取的加热方式是_____________。
(5)充分反应一段时间后,打开K3,关闭K1、K2。c中液体会自动流入d中,利用的原理是____________,此时,d中发生的主要反应的化学方程式为____________。
(6)制备结束后,将d中固液混合物过滤,所得莫尔盐可用_______________(填试剂名称)进行洗涤,洗涤后用烘箱进行烘干。
(7)实验小组对样品进行纯度检测,取9.000 g样品配成溶液,用0.1000 mol/L的酸性溶液滴定。消耗酸性溶液30.00 mL,该样品的纯度为______________%(保留至)。
三、工业流程题
14.(2021·四川绵阳·统考二模)硫化铋在光电、催化及储能方面有着广泛应用,还可用作新型锂离子电池的电极材料。以浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3,还含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备高纯 Bi2S3的工艺流程如下:
已知:铋单质不溶于盐酸,可溶于硝酸,BiCl3极易水解生成BiOCl沉淀。
回答下列问题:
(1)辉铋矿的“浸出液”中铋元素主要以Bi3+形式存在,写出Bi2S3与FeCl3溶液反应的离子方程式:___________。
(2)“浸出”时加入盐酸,既可提高铋的浸出率,又可_____ ;滤渣1的主要成分是S和______。
(3) “还原”过程中发生置换反应的离子是___________,过量的铁粉可用___________除去。检验过滤后的铋粉是否洗净的方法是___________。
(4)如把铋粉空气氧化后“酸溶”改为直接用浓硝酸氧化铋粉,不足之处是___________。
(5)用Bi2S3/石墨烯复合材料、高纯锂作电极,LiPF6+EC/EMC作电解液制成的电池如图所示。放电时电池的总反应为:Bi2S3+6Li=3Li2S+2Bi,电极材料中石墨烯的作用是___________。放电时负极的电极反应为___________充电时阳极的电极反应为___________。
15.(2021·四川·统考一模)利用冶炼、电池生产等工业中产生的废锌浮渣(主要含Zn和ZnO,还含有少量FeO、MnO、CuO、CdO等氧化物或硫酸盐及少量SiO2等)。采用如下工艺流程回收其中的锌制备氯化锌:
回答下列问题:
(1)“酸浸”中盐酸与ZnO反应的化学方程式_______。
(2)“沉淀”除去的离子是_______。
(3)“除铁”时先后加入了两种试剂,应先加入_______,再加入_______,原因是_______。
(4)“除锰”时的离子方程式为_______。
(5)制得的ZnCl2成品中可能含有的杂质为Zn(OH)Cl,已知浓缩液的蒸发温度与碱式盐的含量如图所示。
①降低成品中的碱式盐含量的方法有_______。
②采用中和滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:取10.0000g样品于锥形瓶中,加入50ml.蒸馏水溶解,用甲基橙做指示剂,用0.1000 mol/L的盐酸滴定至溶液由黄色变为浅红色且30s内不恢复成原色,消耗盐酸的体积为20.00mL。样品中所含Zn(OH)Cl(M=117.5g/mol)杂质的质量分数为_______。
16.(2020·四川泸州·统考二模)NH4HCO3的分解温度是 35℃。以氯化钾和制取二氧化钛的副产品硫酸亚铁为原料生产铁红颜料和过二硫酸铵等,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
(1)气体x是_________,反应 I 需控制反应温度低于35℃ , 其目的是_______。
(2)反应I的离子方程式为 ___________,FeCO3灼烧的反应方程式为 __________。
(3)各物质的溶解度曲线如图,晶体z是____,简述反应III发生的原因 ________,工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇,其目的是_____________。
(4)反应IV 常用于生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,气体y是__________,阳极发生的电极反应可表示为_______________ 。
17.(2020·四川·统考三模)闪锌精矿(含有ZnS、SiO2和少量FeS杂质),钛白废液(含H2SO4约20%,还有少量Fe2+、TiO2+)。利用钛白废液及闪锌精矿联合生产七水合硫酸锌流程简化如下:
回答下列问题:
(1)在焙烧过程中,产生了具有漂白性的气体和金属氧化物,其中气体是_________,滤渣X的主要成分是_________________。
(2)氧化时,如果鼓入空气不足,其弊端是__________,生成H2TiO3的相关离子反应方程式为____________,从生产实际考虑,调pH时,选择加入石灰乳而不是烧碱的原因是_________。
(3)常温下,滤液Y中锌离子浓度约为6mol/L,若Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Zn(OH)2]=6.0×10-18。据此分析,加入石灰乳调节的pH应不超过________,此时溶液中还有的杂质阳离子为H+和__________。
(4)工业上,常用电解硫酸四氨合锌(II)溶液【含[Zn(NH3)4]2+】制备单质锌,其阴极的电极反应式为__________。
参考答案:
1.C
【详解】A.根据控制变量的原则,两试管中液体的总体积不等,无法得到正确结论,故A错误;
B.HClO溶液具有漂白性,应选pH计测定,故B错误;
C.亚铁离子、氯离子均能被高锰酸钾氧化,溶液褪色,不能证明溶液中含有Fe2+,故C正确;
D.活化能越小,反应速率越快,试管①产生气泡快,则加入FeCl3时,双氧水分解反应的活化能较小,故D错误;
故答案为C。
2.B
【详解】A.中和热的测定,需准确测出混合前的初始温度和反应后最高温度,利用温度差结合比热容求算反应放出的热量,进而计算出中和热,A正确;
B.NaOH固体不能直接在容量瓶中溶解,需在烧杯中溶解,冷却后转移到容量瓶中,B错误;
C.经过KMnO4溶液后,C2H4被氧化为CO2,经过NaOH溶液CO2又被吸收,最后经过浓硫酸获得干燥的CH4,C正确;
D.先滴加KSCN溶液,能排除溶液中原有Fe3+对Fe2+检验的干扰,再滴加氯水,若溶液在加入氯水后才变红,说明Fe2+被氧化为Fe3+,D正确;
故答案选B。
3.A
【详解】A.NaOH只会和NaHCO3反应,不能除去碳酸钠,且加过量会引入新的杂质,故A错误;
B.CO2难溶于饱和NaHCO3溶液,HCl可以和NaHCO3溶液反应生成CO2,故B正确;
C.适量的氯气可以将氯化亚铁氧化成氯化铁,且不引入新的杂质,故C正确;
D.NaCl的溶解度随温度变化较小,而KNO3的溶解度随温度变化较大,所以可以配制热的浓溶液,降温结晶得到纯净的KNO3,故D正确;
综上所述答案为A。
4.C
【详解】A.SiO2能与碱反应只生成盐和水,属于酸性氧化物,故A正确;
B.SiO2能与碱反应生成盐和水,Al2O3能与酸和碱反应,Fe2O3能与酸反应,所以景德镇瓷器不宜保存酸性或碱性太强物质,故B正确;
C.SiO2、Al2O3和Fe2O3的化学性质很稳定,不易被空气氧化,故C错误;
D.Al2O3中氧的质量分数为 Fe2O3中氧的质量分数为故D正确;
故答案为C。
5.A
【详解】A.将少量钠分别投入到盛有水和乙醇的烧杯中,钠与水反应比钠与乙醇反应激烈,能比较水和乙醇中氢的活泼性,故A符合题意;
B.CCl4萃取碘水中的I2,溶液分层,下层为CCl4的I2溶液,上层为无色液体水层,先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层,故B不符合题意;
C.检验FeSO4溶液是否变质,取少理溶液于试管,向试管中滴加几滴KSCN溶液,变红则说明已变质,无现象,说明未变质,故C不符合题意;
D.在AgNO3溶液中加入少量KI溶液后,生成黄色沉淀AgI,但由于AgNO3溶液过量,因此再加入NaCl溶液,会生成白色沉淀AgCl,因此无法验证Ksp(AgCl)>Ksp (AgI),故D不符合题意。
综上所述,答案为A。
6.A
【详解】A.铁粉与水蒸气加热时,乙试管中肥皂水冒泡,有可能是水蒸气蒸发,不能证明甲中有反应发生,故A选;
B.加热和混合物时,乙试管中湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明有氨气产生,则甲试管中物质发生变化,能说明甲试管中发生了化学反应,故B不选;
C.乙试管中带火星木条复燃,则说明甲试管中生成了氧气,则说明甲试管中固体受热分解,故C不选;
D.乙试管中的溶液褪色,则说明甲试管中生成了能与Br2发生反应的物质,因此甲试管中石蜡油(高级烷烃混合物)在碎瓷片上受热分解生成了烯烃,故D不选;
综上所述,答案为A。
7.B
【详解】A.酒精的分子式为C2H6O,75%的酒精溶液可用于杀菌消毒,A正确;
B.酿酒原料高粱、谷物等主要成分为淀粉,B错误;
C.酿酒过程主要是淀粉先水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒曲作用下生成乙醇和二氧化碳,故“酒曲”是一种催化剂,C正确;
D.氧化铁是红色的,故红泥小火炉中红泥的颜色可能来自于氧化铁,D正确;
答案选B。
8.A
【详解】A.冰糖的主要成分是蔗糖,属于二糖,A错误;
B.硫酸亚铁里的铁元素为+2价具有还原性,与空气中的氧气反应,可以用于袋装食品的脱氧剂,B正确;
C.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,不易燃烧,用水玻璃浸泡过的纺织品可防火,C正确;
D.气溶胶是胶粒分散到气态分散剂里所得到的分散系,气溶胶属于胶体,具有胶体性质,D正确;
答案选A。
9.B
【详解】A.硫酸铁中铁离子水解生成胶体,胶体具有吸附性而净水,故A不符合题意;
B.碳酸钡可用作胃酸的中和剂会生成溶于水的钡盐,使人中毒,故B符合题意;
C.碘酸钾能给人体补充碘元素,碘酸钾也比较稳定,所以碘酸钾可用作加碘食盐的添加剂,故C不符合题意;
D.氢氧化铝分解吸收热量,且生成高熔点的氧化铝覆盖在表面,所以氢氧化铝常用作阻燃剂,故D不符合题意;
故选:B。
【点睛】治疗胃酸过多常用氢氧化铝或小苏打,不能使用碳酸钠,因碳酸钠水解程度较大,碱性较强,但需注意,一般具有胃穿孔或胃溃疡疾病不能使用小苏打,以防加重溃疡症状。
10.A
【详解】A.向盛有Ba(NO3)2溶液的试管中通入CO2,相当于讨论H2CO3与Ba(NO3)2复分解反应能不能发生?用弱酸不能制强酸,不反应无现象,A项实验操作与现象不相匹配, A项错误;
B.向盛有KI溶液的试管中滴加氯水和CCl4液体, Br2+2KI =I2+2KBr,I2易溶于CCl4 显紫红色,B项操作与现象相匹配,B项正确;
C.由于硫代硫酸根离子水解溶液呈碱性,滴入酚酞溶液先变红,然后滴加盐酸溶液,发生反应 Na2S2O3+2HCl=SO2↑+S↓+2NaCl+H2O,反应后溶液呈中性,红色褪去,C项操作与现象相匹配,C项正确;
D.向盛有FeCl3溶液的试管中先加入足量锌粉,发生反应:Zn+2FeCl3═2FeCl2+ZnCl2,三价铁变二价铁溶液,溶液黄色逐渐消失,加K3[Fe(CN)6]溶液产生深蓝色沉淀,D项操作与现象相匹配,D项正确;
答案选A。
11.A
【详解】A、Fe3O4是一种黑色物质,故A错误;
B、不同的金属元素焰色不同,五彩缤纷的焰火利用金属元素的焰色反应,故B正确;
C、铝热反应能放出大量的热,使建筑物的钢筋熔化,故C正确;
D、NH4Cl溶液呈弱酸性,铁锈能溶于酸,所以金属焊接前用NH4Cl溶液除锈,故D正确。
选A。
12. 除去氯气中混有的氯化氢; a; 冷水浴; 氯化钠; 除去晶体表面的乙醇溶液; 高铁酸钾把硫化物氧化,本身被还原为三价铁离子,水解生成的氢氧化铁胶体吸附悬浮物形成沉淀; 低温20℃以下、碱性pH7.5、少量氯化铜。
【详解】(1)A装置是制取氯气的装置,一般用浓盐酸,会挥发出氯化氢,B装置的作用是除去氯气中混有的氯化氢,实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气,是固体和液体在加热条件下制备气体,应该选择a,故答案为:除去氯气中混有的氯化氢;a;
(2) 要求C中保持以下,所以装置C应置于冷水浴中;故答案为:冷水浴;
(3) C中加入和的浓溶液,然后通入氯气,氯气把三价铁离子氧化,本身被还原为氯离子,加的目的是沉盐,该盐主要是氯化钠,故答案为:氯化钠;
(4)根据表中溶解度差异,步骤ⅲ加的反应方程式为,故答案为:;
(5)乙醚沸点低,容易挥发,所以乙醚洗涤的作用是除去晶体表面的乙醇溶液,故答案为:除去晶体表面的乙醇溶液;
(6) 城市污水中常含硫化物而发臭,高铁酸钾具有强氧化性,能把硫化物氧化为硫酸根,本身被还原为三价铁离子水解生成的氢氧化铁胶体吸附悬浮物形成沉淀,使污水变澄清臭味消失,故答案为:高铁酸钾把硫化物氧化,本身被还原为三价铁离子,水解生成的氢氧化铁胶体吸附悬浮物形成沉淀;
(7)由图可知,其他条件相同时,温度越高分解率越大,故应低温20℃以下保存;其他条件相同时,碱性越强,分解率越小,故应碱性条件下保存;其他条件相同时,加微量氯化铜时,分解率较小,故应加入少量氯化铜,故保存条件是:低温20℃以下、碱性pH7.5、少量氯化铜。
【点睛】本题以制取高铁酸钾为载体,考查实验室制取氯气等知识,考查学生的分析问题和解决问题的能力,特别时读取题干中信息的能力,难度适中。
13. 分液漏斗 降低水中的溶解氧 旋开K1 与铁屑组成原电池加快反应速率 水浴加热 c中产生氢气使压强大于大气压 酒精(乙醇) 78.4
【分析】莫尔盐的制备原理是:是先在封闭体系中利用铁和稀硫酸制备硫酸亚铁溶液,再用制得的硫酸亚铁溶液和硫酸铵饱和溶液反应,在实验过程中加入碳粉的目的是形成原电池,加快反应速率,待锥形瓶中反应完成后,打开K3,关闭K1、K2,利用锥形瓶压强增大,将硫酸亚铁溶液压入到d中反应,据此分析解答。
【详解】(1) 仪器a为分液漏斗,蒸馏水需经煮沸并迅速冷却后再使用的目的是除去水中的溶解氧,故答案为:分液漏斗,降低水中的溶解氧;
(2) 为保证硫酸顺利滴入c中,应该使分液漏斗上下的压强相等,采取的操作是旋开K1,故答案为:旋开K1;
(3)c中加入少量碳粉的作用是与铁屑组成原电池加快反应速率,故答案为:与铁屑组成原电池加快反应速率;
(4)出加热的温度低于100,常采用水浴加热的方式,故答案为:水浴加热;
(5) 反应一段时间后,打开K3,关闭K1、K2。c中液体会自动流入d中,是因为c中继续反应产生H2,压强大于大气压,将c中的溶液压入d中,d中硫酸亚铁和饱和硫酸铵发生反应生成摩尔盐,反应的化学方程式为:;故答案为:c中产生氢气使压强大于大气压;;
(6)摩尔盐易溶于水,在乙醇等有机溶剂中溶解度小,故可用乙醇洗涤,故答案为:酒精(乙醇);
(7) Cr2O还原产物为 Cr3+,则K2Cr2O7 具有氧化性,摩尔盐中亚铁离子被氧化生成铁离子,同时还生成水,根据反应物和生成物书写离子方程式为6Fe2++ Cr2O+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,由题目数据可得:n()=0.1000 mol/L0.03L=0.003mol,故n[)]=n(Fe2+)=0.003mol6=0.018mol,则m[)]=0.018mol392g/mol=7.056g,该样品的纯度为;故答案为:78.4。
【点睛】考查物质制备及物质含量测定,明确实验原理、元素化合物性质及物质之间的转化关系是解本题关键,知道常见仪器用途、元素化合物性质。
14. Bi2S3+6Fe3+=2Bi3++6Fe2++3S 防止Bi3+水解 SiO2 Bi3+ 盐酸 取最后一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,如溶液不变浑浊,表明铋粉已洗净(或检验洗涤液中是否存在Fe2+,加入的试剂可以是用氯水和KSCN溶液检验,或铁氰化钾溶液) 消耗的硝酸多,成本高,且产生有毒的NO2气体 提高电极的导电性 Li-e-=Li+ 2Bi+3Li2S-6e-=Bi2S3+6Li+
【分析】
辉铋矿的“浸出液”中铋元素主要以Bi3+形式存在,则辉铋矿中加入氯化铁和盐酸,发生反应:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Bi2S3+6Fe3+=2Bi3++6Fe2++3S,向“浸出液”中加入铁粉发生置换反应生成单质Bi,将Bi在空气中氧化生成Bi2O3,Bi2O3与浓硝酸发生酸溶生成Bi(NO3)3,再加入CH3CSNH2硫化得到Bi2S3。
【详解】
(1)辉铋矿的“浸出液”中铋元素主要以Bi3+形式存在,则Bi2S3与FeCl3溶液反应时,Fe3+将-2价的硫元素氧化成单质S,根据得失电子守恒和原子守恒,该反应的离子方程式为:Bi2S3+6Fe3+=2Bi3++6Fe2++3S;
(2)“浸出”时加入盐酸,HCl与Fe2O3发生反应:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,生成的Fe3+可以提高铋的浸出率,HCl电离出的氢离子又可以防止Bi3+水解;因SiO2不参与反应,所以滤渣1的主要成分是S和SiO2;
(3) “还原”过程中加入的铁粉与Bi3+发生置换反应生成Bi,过量的铁粉可用盐酸除去;检验过滤后的铋粉是否洗净,可通过检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子或亚铁离子进行验证,方法是:取最后一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,如溶液不变浑浊,表明铋粉已洗净(或检验洗涤液中是否存在Fe2+,加入的试剂可以是用氯水和KSCN溶液检验,或铁氰化钾溶液);
(4)如果把铋粉空气氧化后“酸溶”改为直接用浓硝酸氧化铋粉,Bi与浓硝酸反应生成Bi(NO3)3时消耗的硝酸多,成本高,且产生有毒的NO2气体;
(5)用Bi2S3/石墨烯复合材料、高纯锂作电极,LiPF6+EC/EMC作电解液制成的电池,放电时电池的总反应为:Bi2S3+6Li=3Li2S+2Bi,由总反应式可知,高纯锂作负极,放电时负极的电极反应为:Li-e-=Li+,Bi2S3/石墨烯复合材料作正极,石墨烯具有优良的导电性,电极材料中石墨烯的作用是提高电极的导电性,正极的电极反应式为:Bi2S3+6Li++6e-=2Bi+3Li2S,则充电时阳极的电极反应为:2Bi+3Li2S-6e-=Bi2S3+6Li+。
15. H2O2溶液 氨水调节pH=5 避免Fe2+沉淀不完全 蒸发溶液产生大量气泡时加入一定量盐酸,蒸发溶液时控制浓缩液温度不要太高 2.35%
【分析】废锌浮渣(主要含Zn和ZnO,还含有少量FeO、MnO、CuO、CdO等氧化物或硫酸盐及少量SiO2等)与盐酸反应生成ZnCl2、FeCl2、MnCl2、CuCl2、CdCl2溶液,SiO2和盐酸不反应,滤渣①是SiO2;加入BaCl2除去硫酸根离子;加入过氧化氢把FeCl2氧化为FeCl3,加入氨水调节pH=5,生成Fe(OH)3沉淀除铁;加入高锰酸钾除去Mn2+;加入过量的锌置换出Cu、Cd,得到ZnCl2溶液,蒸发结晶得氯化锌。
【详解】(1)“酸浸”中盐酸与ZnO反应生成氯化锌和水,反应的化学方程式是 。
(2)“沉淀”过程是加入BaCl2生成硫酸钡沉淀,除去的离子是。
(3)Fe3+易生成氢氧化铁沉淀,为避免Fe2+沉淀不完全,“除铁”时,先加入过氧化氢把FeCl2氧化为FeCl3,再加入氨水调节pH=5,生成Fe(OH)3沉淀除铁;
(4)“除锰”时,锰离子和高锰酸根离子发生归中反应生成二氧化锰,反应的离子方程式为;
(5)①蒸发溶液产生大量气泡时加入一定量盐酸,蒸发溶液时控制浓缩液温度不要太高,可以降低成品中的碱式盐含量。
②20.00mL 0.1000 mol/L的盐酸中n(HCl)= 0.02L× 0.1000 mol/L=0.002mol,根据Zn(OH)Cl+HCl= ZnCl2+H2O可知,样品中Zn(OH)Cl的物质的量为0.002mol,样品中所含Zn(OH)Cl杂质的质量分数为 。
【点睛】本题以废锌浮渣制备氯化锌为载体,考查化学工艺流程,明确流程图中各步反应原理是解题关键,熟悉常见元素化合物的性质,注意化合物分离的化学方法。
16. CO2或二氧化碳 防止 NH4HCO3分解(或减少 Fe2+的水解) Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 K2SO4 在相同温度下,K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行,故先析出 降低 K2SO4 的溶解度 H2 2SO42--2e- = S2O82-或 2HSO4--2e- = 2H++S2O82-
【分析】反应I是FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3、H2O和CO2,过滤得到沉淀碳酸亚铁,碳酸亚铁在氧气中灼烧生成氧化铁和二氧化碳,滤液为硫酸铵和NH4HCO3,向滤液中加入稀硫酸反应生成硫酸铵,硫酸铵加入KCl发生复分解反应生成硫酸钾和氯化铵,电解硫酸铵得到过二硫酸铵。
【详解】⑴根据分析得到气体x是CO2,根据题中信息NH4HCO3的分解温度是 35℃,因此反应I需控制反应温度低于35℃,其目的是防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2+的水解);故答案为:CO2或二氧化碳;防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2+的水解)。
⑵反应I是 Fe2+与HCO3- 反应生成FeCO3、H2O和CO2,其离子方程式为Fe2++2HCO3- = FeCO3↓+H2O+CO2↑,FeCO3灼烧与氧气反应生成氧化铁和二氧化碳,其反应方程式为 FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2;故答案为:Fe2++2HCO3- = FeCO3↓+H2O+CO2↑;FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2。
⑶各物质的溶解度曲线如图,在相同温度下,K2SO4溶解度最小,离子反应向生成溶解度更小的K2SO4的方向进行,因此先析出晶体z是K2SO4,工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇,其目的是降低 K2SO4 的溶解度;故答案为:K2SO4;在相同温度下,K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行,故先析出;降低 K2SO4的溶解度。
⑷反应IV常用于生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵),反应IV是电解硫酸根或硫酸氢根生成(NH4)2S2O8,化合价升高,发生氧化反应,在阳极反应,因此阴极是氢离子得到电子生成氢气,故气体y是H2,阳极发生的电极反应可表示为2SO42−−2e- = S2O82−或2HSO4-−2e- = 2H++S2O82−;故答案为:H2;2SO42−−2e- = S2O82−或2HSO4-−2e- = 2H++S2O82−。
17. SO2(或二氧化硫) SiO2(或二氧化硅) Fe2+氧化不完全,在调节pH时不能除尽Fe2+ 2H2O+TiO2+=H2TiO3↓+2H+或TiO2++Ca(OH)2=H2TiO3+Ca2+ Ca(OH)2来源广,价格便宜 5 Ca2+ [Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3
【分析】闪锌精矿焙烧过程中ZnS和FeS会与O2反应,生成金属氧化物和SO2,加入钛白废液,金属氧化物会与钛白废液中的H2SO4反应,生成溶于水的硫酸盐。过滤,不溶于酸的SiO2被除去。通过空气氧化Fe2+成Fe3+,加入石灰乳调节pH,以便转化为Fe(OH)3沉淀除去,TiO2+也转化为H2TiO3沉淀除去,过滤得到ZnSO4溶液,最后得到ZnSO4·7H2O。
【详解】(1)由信息可知,焙烧过中发生反应:2ZnS+3O22ZnO+2SO2,4FeS+7O22Fe2O3+4SO2,所以放出的气体是SO2;由于ZnO和Fe2O3均溶于硫酸,SiO2不溶于H2SO4,因此滤渣X为SiO2;
(2)通入空气的目的是为了将Fe2+氧化为Fe3+从而形成Fe(OH)3除去,如果空气不足,Fe2+没有被完全氧化,在调节pH时,不能完全除去Fe2+;
加入石灰乳调节pH,TiO2+转化为H2TiO3,分析化合价可知,Ti的化合价没有发生变化,根据原子守恒配平,则化学方程式为2H2O+TiO2+=H2TiO3↓+2H+或TiO2++Ca(OH)2=H2TiO3+Ca2+;
生产实际考虑时,必须考虑原料的来源和价格,石灰乳Ca(OH)2来源广,价格便宜;
(3)调节pH时,Fe3+要沉淀完全,而Zn2+不能沉淀,假设Fe3+沉淀完全的浓度为1×10-5mol·L-1,c(Fe3+)3c(OH-)= Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,可求出c(OH-)=1.6×10-11mol·L-1;当Zn2+恰好沉淀时,c(Zn2+)2c(OH-)= Ksp[Zn(OH)2]=6.0×10-18,c(Zn2+)=6mol/L,可求出c(OH-)=10-9mol·L-1,则c(OH-)不应超过10-9mol·L-1,可计算最大的pH值,,因此pH应不超过5;
加入石灰乳Ca(OH)2调节pH时,生成的CaSO4是微溶物,因此滤液中还会有Ca2+;
(4)根据信息,由[Zn(NH3)4]2+制备Zn,在阴极,得电子发生还原反应,则电极反应为[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3。
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