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2021年高考化学三轮冲刺《金属及其化合物》练习三(含答案)
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这是一份2021年高考化学三轮冲刺《金属及其化合物》练习三(含答案),共10页。试卷主要包含了4 g,即eq \f=0等内容,欢迎下载使用。
某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W g样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )
下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存
B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁
D.100 mL 0.1 ml·L-1该溶液与足量的Zn充分反应,生成1.12 g Fe
如图所示,甲、乙、丙、丁分别代表Na2CO3、NaOH、NaHCO3、CO2四种物质,a、b、c、d、e、f分别表示两种物质间的转化关系。对于图中两种物质间的转化,通过一步反应就能实现的有( )
A.只有a、b、c、d
B.只有b、c、d、e
C.只有c、d、e、f
D.a、b、c、d、e、f
以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下:
下列说法正确的是( )
A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜
B.电解时用粗银作阴极,硝酸银溶液为电解质溶液
C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应
D.从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)
某无色溶液含有下列离子中的若干种:H+、NHeq \\al(+,4)、Cu2+、Ba2+、Al3+、COeq \\al(2-,3)、Cl-、OH-、NOeq \\al(-,3)。向该溶液中加入铝粉,只放出H2,则溶液中能大量存在的离子最多有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是( )
A.钠是银白色金属,质软,熔点相对较低,密度比水小
B.Na2O2中阴阳离子个数比为1∶1
C.金属钠在空气中长期放置,最终变为碳酸钠
D.Na2O和Na2O2都能由金属钠和氧气化合生成,但Na2O和Na2O2中O的价态不同
氮化锂(Li3N)常作固体电解质和催化剂,遇水蒸气剧烈反应生成氢氧化锂和氨气。某实验小组用一瓶氮气样品制备纯净的氮化锂的装置如图所示。
已知:连苯三酚碱性溶液能定量吸收少量O2,氯化亚铜盐酸溶液能定量吸收少量CO生成Cu(CO)Cl·H2O且易被O2氧化;在加热条件下,CO2与锂发生剧烈反应。下列说法正确的是( )
A.干燥管e中试剂为无水CuSO4,用于检验氮气中的水蒸气
B.为了减少气体用量,先点燃酒精灯再通入氮气
C.a、c中试剂分别为连苯三酚碱性溶液、浓硫酸
D.a装置可以换成盛装赤热铜粉的硬质玻璃管
下列说法正确的是( )
A.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成
B.制备Al(OH)3悬浊液:向1 ml·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 ml·L-1 NaOH溶液
C.AlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al3++4NH3·H2O+4+2H2O
D.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生
铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热,有铜的氧化物生成,其质量随温度变化如图甲所示;另外,某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素的质量的关系曲线,如图乙所示。则下列分析正确的是( )
A.图甲中a点和b点对应物质的化学式分别为Cu2O和CuO
B.图甲整个过程中共生成0.26 g水
C.图乙三条曲线中,表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是A
D.图甲中,a到b的过程中有0.01 ml电子发生了转移
向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段产生H2
B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C.原混合酸中NOeq \\al(-,3)物质的量为0.2 ml
D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 ml·L-1
某化学兴趣小组利用还原铁粉处理含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的废水,所加还原铁粉的质量与溶液中Fe2+的浓度变化关系如下图(忽略溶液体积变化)。下列有关结论错误的是( )
A.加入铁粉质量小于56g时发生的反应为Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O
B.当加入的铁粉质量超过168g后,溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2(忽略Fe2+的水解)
C.原废水中三种物质的氧化性由强到弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2
D.原废水中Fe(NO3)3的浓度为2ml/L,Cu(NO3)2的浓度均为1ml/L
高铁酸钾(K2FeO4)是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能处理剂,其生产工艺如图所示:
已知K2FeO4具有下列性质:
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液
②在0~5 ℃、强碱性溶液中比较稳定
③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解
④在酸性至碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2
请完成下列填空:
(1)已知Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,生产KClO应在温度___________的情况下进行(填“较高”或“较低”)。
(2)生产K2FeO4的反应原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______________。
(3)K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe(OH)3和O2,则该反应的化学方程式为________________。
(4)在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是___________。
A.为下一步反应提供反应物
B.与“反应液Ⅰ”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
C.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
D.使副产物KClO3转化为KCl
(5)制备K2FeO4时,须将90%的Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中,并且不断搅拌。采用这种混合方式的原因是_______________________ (答出1条即可)。
(6)从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4晶体后,可以得到的副产品有________ (写化学式)。
(7)工业上常用“间接碘量法”测定高铁酸钾样品中高铁酸钾的含量,其方法是:用碱性的碘化钾溶液(pH为11~12)溶解3.96 g高铁酸钾样品,调节pH为1,避光放置40分钟至反应完全(高铁酸根离子全部被还原成铁离子),再调节pH为3~4(弱酸性)。以1.0 ml/L的硫代硫酸钠标准溶液为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),当达到滴定终点时,用去硫代硫酸钠标准溶液15.00 mL,则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为______________。
废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到铜矿石的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3,反应中H2O2的作用是 。
写出操作①的名称: 。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
。操作②用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作③使用右图装置,图中存在的错误是 。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。
(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是 。
以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2,还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如下:
(1)“酸浸”过程发生的主要反应的离子方程式是
_______________________________________________。
“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行,温度不宜过高的原因是
________________________________________________________________________。
(2)“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为_________________,检验溶液中铁元素已经除尽的方法
是________________________________________________________________________。
(3)“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体,从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程,溶液中Al3+和盐酸的浓度随通气时间的变化如下图所示。Al3+浓度减小的原因是_________________________。
(4)上述流程中,可以循环利用的物质是 。
为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。
A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH=5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。
(4)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
\s 0 答案详解
答案为:A;
解析:用甲基橙作指示剂,盐酸滴定样品溶液发生的反应为Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,根据消耗标准盐酸的体积确定n(HCl),再结合反应计算n(Na2CO3)及m(Na2CO3),从而确定纯碱中碳酸钠的质量分数,A正确;
样品与盐酸反应产生的CO2中含有水蒸气,均被碱石灰吸收,导致测定结果偏高,且测量碱石灰增重不属于量气法,B错误;
CO2逸出带出水蒸气,质量差变大,导致测定结果偏高,C错误;
CO2能溶于水,不能用排水法收集,可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2,D错误。
答案为:D;
解析:Fe3+与I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,A项错误;Fe2(SO4)3溶液溶解Cu时发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,此时若Fe2(SO4)3恰好完全反应,再向溶液中加入铁粉,则发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,可析出固体Cu,B项错误;Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐,水解产生氢氧化铁和硫酸,由于硫酸没有挥发性,二者会再发生反应生成硫酸铁,故将该溶液蒸干,得到的固体中不会是氢氧化铁,而是硫酸铁,C项错误;100mL0.1ml·L-1该溶液含有溶质0.01ml,和足量的Zn充分反应,根据电子守恒及元素守恒可知反应产生0.02mlFe,其质量是1.12g,D项正确。
答案为:D;
解析:a反应可以是Na2CO3与Ba(OH)2的反应;向NaOH溶液中通入过量的CO2,可以实现反应b;NaHCO3与酸反应可以生成CO2,c反应能够实现;CO2与NaOH反应可以生成Na2CO3,d反应能够实现;Na2CO3溶液中通入CO2能够实现反应e;NaHCO3受热分解或与NaOH反应,能够实现反应f。
答案为:D;
解析:A、由流程可知,粗铜中含有少量铁,铁和铜都能溶于过量的稀硝酸中,过滤后低温干燥得不到纯铜,选项A错误;
B、电解时,粗银作阳极,纯银作阴极,选项B错误;
C、渣料的主要成分为氧化铜,还含有少量的氧化铁,两种金属氧化物均能与稀硫酸反应,元素化合价均没有发生变化,没有发生氧氧化还原反应,选项C错误;
D、滤液B中的溶质是硫酸亚铁,采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到绿矾,选项D正确。答案选D。
答案为:C;
解析:Cu2+在溶液中为蓝色,则溶液中一定不含有Cu2+。能与铝粉反应放出H2,则溶液中含有H+或OH-。若溶液中含有H+,则不含COeq \\al(2-,3)、OH-、NOeq \\al(-,3),一定含有Cl-,可能含有NHeq \\al(+,4)、Ba2+、Al3+。若溶液中含有OH-,则不含H+、NHeq \\al(+,4)、Al3+,结合溶液呈电中性知,一定含有Ba2+,一定不含COeq \\al(2-,3),可能含有Cl-、NOeq \\al(-,3)。综上所述,溶液中能大量存在的离子最多有5种。
答案为:D;
解析:A项,NaHCO3能与HCl反应,NaHCO3用于制胃酸中和剂,NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系;
B项,SiO2传导光的能力非常强,用于制光导纤维,SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系;
C项,Al2O3的熔点很高,用作耐高温材料,Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系;
D项,CaO能与水反应,用于食品干燥剂,CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系;答案选D。
答案为:B;
解析:B项,Na2O2中阳离子为为阴离子,阴、阳离子个数比为1∶2,错误;C项,金属钠切开后置于空气中,发生反应:4Na+O2===2Na2O、Na2O+H2O===2NaOH、2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O、Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O、Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O,正确;D项,Na2O2中O为-1价,Na2O中O为-2价,正确。
答案为:C;
解析:A.干燥管e主要作用是防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入,干扰实验,应该装有碱石灰,故A错误;
B.未发生反应前,装置中有空气,空气中含有氧气和二氧化碳,会干扰实验,在加热以前,需要先通入一段时间气体,排尽装置中的空气,故B错误;
C. 原料气中干扰气体要依次除去,a中盛放连苯三酚碱性溶液除去氧气,b中盛放氯化亚铜盐酸溶液除去一氧化碳,c中盛放浓硫酸干燥,故C正确;
D. a装置若换成盛装赤热铜粉的硬质玻璃管,可除去氧气,但同时生成的氧化铜可以和一氧化碳继续反应,生成二氧化碳,干扰实验,故D错误。综合以上分析,该题答案为C。
答案为:D
解析:A.++H2OAl(OH)3↓+,只有沉淀生成,故A错误;
B.Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故不能制备氢氧化铝悬浊液,B错误;
C.Al(OH)3不溶于过量稀氨水,C错误;
D.Al3+与发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,故D正确。
答案为:D;
解析:0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 ml,若全部生成CuO,则质量为0.01 ml×80 g·ml-1=0.80 g,所以a点对应的物质是CuO;若全部生成Cu2O,则质量为0.005 ml×144 g·ml-1=0.72 g,所以b点对应的物质是Cu2O,A错误;
根据化学方程式Cu(OH)2eq \(=====,\s\up17(高温))CuO+H2O、4CuOeq \(=====,\s\up17(高温))2Cu2O+O2↑可知,生成水的物质的量为0.01 ml,质量为0.01 ml×18 g·ml-1=0.18 g,B错误;
CuO和其中所含Cu元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为:
CuO ~ Cu
80 64
10 g 8 g
观察图乙可知,B曲线符合上述质量关系,表示的是CuO,C错误;
根据反应方程式4CuOeq \(=====,\s\up17(高温))2Cu2O+O2↑可知,a到b的过程中有0.01 ml电子发生了转移,D正确。
答案为:B;
解析:分析图像中各线段所发生的反应:
OA段:Fe+NOeq \\al(-,3)+4H+===Fe3++NO↑+2H2O;
AB段:Fe+2Fe3+===3Fe2+;
BC段:Fe+2H+===Fe2++H2↑。
由此可知A正确;
由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO,溶液中不存在NOeq \\al(-,3),故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4,B错误;
由OA段氧化还原反应的得失电子守恒可知,n(NOeq \\al(-,3))=n(Fe)=eq \f(11.2 g,56 g·ml-1)=0.2 ml,C正确;
三个阶段共消耗铁为22.4 g,即eq \f(22.4 g,56 g·ml-1)=0.4 ml,C点溶质为FeSO4,由溶液中的电荷守恒可知n(SOeq \\al(2-,4))=n(Fe2+)=0.4 ml,由反应前后SOeq \\al(2-,4)的量不变可知原混合酸中硫酸的浓度为2 ml·L-1,D正确。
答案为:D;
解析:氧化性强弱:HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2,加入还原铁粉,先于氧化性强的反应,即反应顺序是:Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O、Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2、Fe+Cu(NO3)2=Cu+Fe(NO3)2;
A、根据上述分析,加入铁粉质量小于56g,发生离子反应为Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O,故A说法正确;
B、根据上述分析,当加入铁粉质量超过168g后,溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2,故B说法正确;
C、0~56g没有Fe2+生成,说明Fe先于硝酸反应,消耗1ml铁,增加3mlFe2+,即56~112g,铁与硝酸铁反应,112~168g铁与硝酸铜反应,氧化性强弱:HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2,故C说法正确;
D、根据图像,每段消耗Fe质量为56g,即1ml,Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
1 4 1
Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2
1 2
Fe+Cu(NO3)2=Cu+Fe(NO3)2
1 1 ,
则原废水中Fe(NO3)3的物质的量为(2ml-1ml) =1ml,物质的量浓度为1ml/1L=1ml·L-1,Cu(NO3)2物质的量为1ml,即Cu(NO3)2物质的量浓度为1ml·L-1,故D说法错误。
答案为:较低 3∶2 4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe(OH)3↓+3O2↑ AB
减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解(或K2FeO4在低温、强碱性溶液中比较稳定)
KNO3、KCl 25%
(1)由工艺流程可知,利用Fe(OH)3与KClO制备K2FeO4,由信息可知温度较高KOH与Cl2反应生成的是KClO3,在低温下KOH与Cl2反应生成的是KClO,所以应选择低温较低;
(2)生产K2FeO4的反应原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),Fe(NO3)3为还原剂,KClO为氧化剂,根据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2;
(3)K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe(OH)3和O2,反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=8KOH+4 Fe(OH)3↓+3O2↑;
(4)A.Fe(NO3)3与KClO反应时,要消耗KOH,A正确;
B.根据生产工艺流程图可知,第①步Cl2过量,加入KOH固体后会继续反应生成KClO,B正确;
C.因温度较高时KOH 与Cl2反应生成的是KClO3,而不是KClO,C错误;
D.KClO3转化为 KCl,化合价只降低不升高,不符合氧化还原反应原理,D错误;
(5)信息可知,K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,将90%的Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中,并且不断搅拌,可以减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解;
(6)根据生产工艺流程图,利用元素守恒可知,硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾,所以从溶液II中分离出K2FeO4后,同时得到副产品有KCl、KNO3;
(7)用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品,调节pH为1,高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应,高铁酸根离子全部被还原成铁离子,碘离子被氧化成碘,根据电子得失守恒有关系2FeO42-~3I2,再根据反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,得关系式2FeO42-~3I2~6Na2S2O3,所以高铁酸钾的质量为×1.0ml/L×0.015L×198g/ml=0.99g,
则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为×100%=25%。
答案为:
(1)作氧化剂 过滤
(2)Cu(NH3+2RH2N+2NH3+CuR2 分液漏斗 ab
(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多
(4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤
(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀
解析:
(1)H2O2具有氧化性,可将Cu氧化为Cu2+;经操作①后固、液分开,故操作①为过滤。
(2)由提示可知发生反应:Cu(NH3+2RHCuR2+2NH3+2N。操作②为分液,主要用到分液漏斗。分液目的是a和b。
(3)CuR2与H2SO4反应生成CuSO4和RH。操作③对应图示中的错误有:液体过多,不利于充分萃取;分液漏斗尖端未紧贴烧杯内壁,会使液体溅出。
(4)电解CuSO4溶液时,阳极附近OH-放电,生成H2SO4和O2。由稀溶液获得晶体的实验步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
(5)结合流程图可知第三处可循环利用的物质为H2SO4。反应Ⅰ中利用NH4Cl溶液的酸性,控制反应环境的酸碱性。
答案为:Al2O3+6H+===2Al3++3H2O 温度太高,盐酸大量挥发会引起容器内压强过大,
导致反应釜损坏 Fe3++3===Fe(OH)3↓+3CO2↑ 静置,取少量上层清液于试管中,
滴入KSCN溶液,溶液不变红色 盐酸浓度增大,溶液中Cl-浓度增大,
促进Al3+形成AlCl3·6H2O晶体析出 HCl(或盐酸)
解析:制备Al2O3的流程:粉煤灰的主要成分为Al2O3和SiO2(含少量杂质Fe2O3),加浓盐酸,Al2O3、Fe2O3转化为离子,SiO2不溶于盐酸,过滤,滤渣为SiO2,滤液中含有Al3+、Fe3+,加入适量碳酸氢铵,Fe3+转化为沉淀从而达到除铁的目的,滤液中氯化铝在氯化氢的氛围中加热结晶得AlCl3·6H2O晶体,AlCl3·6H2O晶体煅烧得到Al2O3以及副产品氯化氢。
(1)“酸浸”过程发生的主要反应为氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应的离子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行,温度太高,盐酸大量挥发会引起容器内压强过大,导致反应釜损坏,故温度不宜过高;
(2)“除铁”生成Fe(OH)3是氯化铁与碳酸氢铵发生双水解反应生成氢氧化铁、氯化铵和二氧化碳,反应的离子方程式为Fe3++3HCO=Fe(OH)3↓+3CO2↑,检验溶液中铁元素已经除尽的方法是静置,取少量上层清液于试管中,滴入KSCN溶液,溶液不变红色;
(3) 盐酸浓度增大,溶液中Cl-浓度增大,促进Al3+形成AlCl3·6H2O晶体析出,Al3+浓度减小;
(4)上述流程中,结晶时必须用到氯化氢,而副产品为氯化氢,故可以循环利用的物质是HCl(或盐酸)。
答案为:
(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)C
(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+
(4)0.011 8ab-0.646c或
解析:
(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐[Fe2(SO4)3]和水。
(2)Fe3+的检验应选择KSCN溶液,C项正确;A、B项均为检验Fe2+溶液的所需试剂。
(3)第Ⅱ步加活化硫铁矿还原Fe3+后,滤液中含有大量Fe2+,则通入空气引起溶液pH降低的原因是空气中的O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使溶液pH降低。
(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O和FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知1mlFe2O3生成FeSO4实际消耗mlH2SO4,根据化学方程式FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2↑,
则消耗FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=()×103ml,
即应加入FeCO3的质量为
()×103ml×116g·ml-1=(0.0118ab-0.646c)kg。
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