1、届高考化学考点18化工流程中铁的化合物的转化必刷题考点十八 化工流程中铁的化合物的转化1胆矾(CuSO45H2O)是一种重要的含铜化合物,某课外研究小组用粗铜(含少量Fe)通过不同的化学反应制取胆矾的过程如图物质完全沉淀时的pHFe(OH)33.2Fe(OH)29.6Cu(OH)26.4当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1105molL1时,认为该离子沉淀完全。试回答下列问题:(1)下列物质中,最适合作为试剂X的是_(填序号)。AKMnO4 BK2Cr2O4 CH2O2 DNaClO(2)由粗铜通过两种途径制取胆矾,与途径相比,途径I有明显的两个优点,分别是_,_.(3)试剂Y可以是_.(任
2、填一种物质的化学式)(4)若溶液C中Cu2、Fe3的浓度分别为1mol/L、0.lmol/L,则向溶液C中加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH范围约为_.(5)氢化亚铜(CuH)是一种红色固体,4050时,滤液E和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀,同时得到硫酸和磷酸,该反应的离子方程式为_,该反应每转移1.5NA个电子,生成CuH的物质的量为_.(6)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解滤液E获得纳米氧化亚铜,电解过程中无气体产生,则铜棒作_极,生成Cu2O的电极反应式为_,电解过程中滤液E的浓度_(填“增大”“不变”或“减小”)。(7
3、)得到CuSO45H2O晶体,乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的目的是_.【答案】C产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO33.23.94Cu2+3H3PO2+6H2O=4CuH+8H+3H3PO40.5mol阳极2Cu2+2e+H2O=Cu2O+2H+减小硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发2从古至今,铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大改变。.(1)铁元素在周期表中的位置为 _ 。(2)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的,其主要成分是 _ (填字母)。a.Fe b.FeO c.Fe3O4 d.Fe2O3.下图是
4、用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图:回答下列问题:(1)酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是 _ 。(2)煅烧FeCO3生成产品的化学方程式为_ 。(3)写出步骤反应的离子方程式:_ 。【答案】第四周期第族cFe3+、Fe2+(或铁离子、亚铁离子4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O3以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图:回答下列问题:(1)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的,其主要成分是_(填字母) a.
5、Fe b.FeO c.Fe2O3 d.Fe3O4(2)酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是_,检验其中较低价态的阳离子所用试剂为_(填化学式)。煅烧FeCO3生成产品的化学反应方程式为_(3)已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示,产品的化学式为_,为了获得产品,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后,还需要进行的操作是 _、趁热过滤、洗涤、干燥(4)进一步提纯产品的方法是;_(5)步骤IV反应的离子方程式_【答案】dFe2+、Fe3+K3Fe(CN)64FeCO3+O22Fe2O3+4CO2K2SO4蒸发结晶重结晶Fe2+2HCO3-=FeCO3+CO2+H2O【解析】(1)古代中国四
6、大发明之一的司南是由天然磁石制成的,磁铁成分主要是四氧化三铁,选d,因此,本题正确答案是:d;(2)Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+,SiO2不能与稀硫酸反应,因此酸浸、过滤后滤4某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)晶体,设计了如下流程:已知:(1)常温下,金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH 见下表。 开始形成氢氧化物沉淀的pH完全形成氢氧化物沉淀的pHFe2+7.09.0Fe3+1.93.2Al3+3.35.0(2)七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)的溶解度温
7、度/1020304050FeSO47H2O溶解度(g)15.526.532.940.248.9(1)溶解烧渣选用足量硫酸,写出Fe2O3与硫酸反应的离子方程式_;检验溶液1中含有Fe3+的实验方法是_;(2)固体1是制作单晶硅的主要原料,写出该反应的化学方程式_;(3)试剂X是_;固体2是_;(4)加入NaOH溶液控制pH应不超过_;(5)从溶液2中获得晶体的的方法为_, _过滤、洗涤、干燥。【答案】Fe2O3+ 6H+=2Fe3+ +3H2O取原溶液适量于洁净的小试管中,滴加KSCN溶液,若溶液显红色,则原溶液中含有Fe3+SiO2+C Si+COFeAl(OH)37.0高温溶解冷却结晶5从
8、古至今,铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大改变。.(1)铁元素在周期表中的位置为_。(2)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的,其主要成分是_ (填字母)。a.Fe b.FeO c.Fe3O4 d.Fe2O3.下图是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图:回答下列问题:(1)酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是 _ 。(2)煅烧FeCO3生成产品的化学方程式为_。(3)已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示,产品的化学式为 _ 。(4)写出步骤反应的离子方程式:_。【答案】第四周期第族cFe3+、Fe2+(或铁离子、
9、亚铁离子)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2K2SO4Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O.(1)铁元素的核电荷数为26,原子结构示意图为,铁元素在周期表中的位置为第四周期第族;正确答案:第四周期第族。(2)四氧化三铁具有铁磁性,能够吸引铁,因此指南针中天然磁石主要成分为Fe3O4;正确选项c。.(1)二氧化硅不与稀硫酸反应,其它的三种氧化物可与酸反应,故存在的离子为Fe3+,Fe2+;正确答案:Fe3+、Fe2+(或铁离子、亚铁离子)。 (2)在有空气存在的条件下,煅烧碳酸亚铁会产生铁红,反应的方程式为FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2;正确答案:4FeCO3+O22F
10、e2O3+4CO2。(3)从图中信息可知,由于硫酸钾的溶解度小,因此产品II为K2SO4;正确答案:K2SO4。(4)加入铁粉后,铁粉与铁离子反应,溶液中仅剩亚铁离子,与碳酸氢铵反应的离子方程式为:Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O;正确答案:Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O。6从古至今,铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。(1)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的,其主要成分是_(填字母序号)。aFe bFeO cFe3O4 dFe2O3(2)硫酸渣的主要化学成分为:SiO2约45%,Fe2O3约40%,Al2O3约10%,MgO约5%。用该
11、废渣制取药用辅料红氧化铁的工艺流程如下(部分操作和条件略): 回答下列问题:在步骤i中产生的有毒气体可能有_。在步骤iii操作中,要除去的离子之一为Al3。若常温时KspAl(OH)3=1.01032,此时理论上将Al3沉淀完全(Al3+的浓度为10-5mol/L),则溶液的pH为_。步骤iv中,生成FeCO3的离子方程式是_。(3)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”,向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀,写出该沉淀的化学式_。请用平衡移动的原理,结合必要的离子方程式,对此现象作出解释:_。(4)古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下:复分解反应ii的离子方程式是_。
12、如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN,方案如下:若试纸变蓝则证明食品中含有CN,请解释检测时试纸中FeSO4的作用:_。【答案】cCO和SO2等5Fe22HCO3=FeCO3CO2H2OFe(OH)3Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+加入CuO与H+反应生成Cu2+和H2O,降低了H+浓度,使得水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3沉淀3Fe(CN)6 4+ 4Fe3+ = Fe4Fe(CN)63碱性条件下,Fe2+与CN结合生成Fe(CN)64;Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+;Fe(CN)64与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色7K2Cr2O7是一种重要的化工原料。以铬铁矿(主
13、要成分为FeOCr2O3,还含有Al2O3、Fe2O等杂质)为原料制备K2Cr2O7的一种工艺流程如下:已知:(a) Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+(b)不同温度下各物质的溶解度物 质KClNaClK2Cr2O7Na2Cr2O7溶解度(g/100g H2O)02835.74.71634040.136.426.32158051.33870376(c)步骤的主要反应为:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2(未配平)。(1) “滤渣1”和 “滤渣2”的主要成分分别是_,_(填化学式).写出的离子反应方程式_;步骤中调PH可选用以下试剂
14、_。A、NH3 B、 KOH C、CH3COOH D、 HCl(2)在步骤中加入适量KCl,_,过滤得到K2Cr2O7固体。(3)某工厂用akg 铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制K2Cr2O7,最终得到产品 b kg,产率为_100%。(列计算式)。(4)化学还原法可除去废水中的Cr2O72-,取含Cr2O72-的模拟水样分别在不同PH条件下,向每个水样中分 别加一定量的FeSO4、NaHSO3,搅拌,充分反应,然后滴加Ca(OH)2悬浊液,静置沉淀,测定铬去除率,实验结果下图所示。在酸性条件下,NaHSO3使Cr2O72-还原成为Cr3+,请写出NaHSO3与Cr2O72-反应的离子方程式
15、:_。 pH8时,亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降,可能的原因是_。【答案】Fe2O3Al(OH)3AlO2-+CO2+2H2O=A(OH)3+HCO3-C蒸发浓缩,冷却结晶b / (a 0.4294152)3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3+3SO42-+4H2OpH8时,Fe2+转化为Fe(OH)2而Fe(OH)2易被空气中O2氧化方程式为:3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3+3SO42-+4H2O; pH8时,Fe2+转化为Fe(OH)2后易被空气中的氧气氧化,从而对对+6价Cr的去除率下降,故答案为:pH8时,Fe2+转化为Fe(OH)2而Fe(OH)2易被
16、空气中O2氧化。8某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40 g固体1。请回答如下问题:(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图:_。写出气体甲的电子式:_。(2)X的化学式是_,在惰性气流中加热X至完全分解的化学方程式为_。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是_(用化学反应方程式表示)。(4)一定条件下,气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式:_,并设计实验方案验证该反应的产物:_。【答案】)CaFe(CO3)2CaFe(CO3)2C
17、aOFeO2CO24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)32FeOCO2Fe2O3CO检测Fe2O3:将固体用稀盐酸溶解,加入KSCN溶液若显红色,表明产物中有Fe();检测CO:将气体通过灼热CuO,黑色固体变红色n(FeO)n(CaO)0.050 mol,则X的化学式为CaFe(CO3)2。X在惰性气流中受热至完全分解的化学方程式为CaFe(CO3)2CaOFeO2CO2。 (3)Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,其化学方程式为4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。(4)高温下FeO与CO2反应生成CO,另一种产物可能是Fe2O3。将反应后所得到的固体用稀硫
18、酸溶解,然后用KSCN溶液检验是否含有Fe3,将气体产物通过热的CuO固体,根据固体变红色可确定CO2中有CO。检测Fe2O3:将固体用稀盐酸溶解,加入KSCN溶液若显红色,表明产物中有Fe();检测CO:将气体通过灼热CuO,黑色固体变红色。9四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:请回答下列问题:(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。(2)向滤液中加入铁粉,发生反应的离子方程式为_、_。(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。书写水解的
19、离子方程式:_。(4)水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:_。(5)过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_(填化学式),减少废物排放。(6)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其实验方法是:a5.56a kg A(摩尔质量为278gmol-1)溶于水中,加入适量氢氧化钾溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;b再向红褐色胶体中加入33.36b kg A和1.12c kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出
20、;c过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钾和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料_ kg。【答案】TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O 2Fe3Fe=3Fe2Fe2H=H2Fe2Ti+ 4H2OTiO2H2O+4H+加水促进钛盐水解,加热促进钛盐水解,降低H浓度促进钛盐水解H2O、FeSO4、H2SO41.60a3.20b1.60c10一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4H2O并回收单质硫的工艺流程如下:已知:本实验条件下,高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。回答下列问题:(1)步骤
21、混合研磨成细粉的主要目的是_;步骤浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式_。(2)步骤所得酸性滤液可能含有Fe2+,为了除去Fe2+可先加入_;步骤需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为45,再继续煮沸一段时间,“继续煮沸”的目的是_。步骤所得滤渣为_(填化学式)。(3)步骤需在90100下进行,该反应的化学方程式为_。(4)测定产品MnSO4H2O的方法之一是:准确称取a g产品于锥形瓶中,加入适量ZnO及H2O煮沸,然后用c molL-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色,消耗标准溶液VmL,产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=_。【答案】 增
22、大接触面积,提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率 3MnO2+2FeS2+6H2SO4 =3MnSO4+Fe(SO4)3+4S+6H2O 软锰矿粉或H2O2溶液 破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大,便于过滤分离 Fe(OH)3 (NH4)2Sx+1 2NH3+H2S+xS (8.25cV/a)%或(8.25cV10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a100%11Ni-MH电池在工农业生产和日常生活中具有广泛用途,废旧电池中含有大量金属元素,其回收利用具有非常重要的意义。一种利用废Ni-MH电池正极材料(主要含有Ni(OH)2,还含有少量Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的氢氧
23、化物)制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程如下图所示:回答下列问题:(1)“浸出”时温度、硫酸浓度、浸出时间对镍浸出率的影响如下图: 则“浸出”时最适宜的条件为_。(2)在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH),写出反应的离子方程式:_。(3)“滤液2”中加入NaF可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后,所得“滤液3”中c(Mg2+)c(Ca2+)=0.67,则MgF2的溶度积为_已知Ksp(CaF2)=1.1010-10。(4)向“滤液3”中加入(NH4)2S2O8可以除锰,在此过程中(NH4)2S2O8与MnSO4反应生成含锰元
24、素的一种黑色不溶物、硫酸铵及硫酸,写出该反应的化学方程式_。(5)向“滤液4”加入有机萃取剂后,Zn2+与有机萃取剂(用HA表示)形成易溶于萃取剂的络合物ZnA22HA。该过程可以表示为:Zn2+4HAZnA22HA+2H+已知加入萃取剂后,锌的萃取率随料液pH变化如图所示。试分析pH增大时,锌的萃取率逐渐增大的原因是_。“操作X”的名称是_。(6)上述回收镍的过程中,使用了1kg含镍37.1%的正极材料,最终得到纯净的NiSO47H2O1.686kg,则镍的回收率为_。【答案】80 ,1.8mol/LH2SO4,0min2Fe2+H2O2+2H2O=2FeOOH+4H+7.3710-113
25、(NH4)2S2O8+MnSO4+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4料液的pH增大,使料液中的c(H+)减小,促使Zn2+4HAZnA22HA+2H+向右进行,锌的萃取率增大分液95.4%Zn2+4HAZnA22HA+2H+向右进行,锌的萃取率增大。“滤液4”中加入有机萃取剂将Zn2+萃取,出现分层现象,将有机层与水层分离的“操作X”的名称为分液。(6)根据Ni守恒,Ni的回收率为100%=95.4%。12硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO47H2O的一种流程如图: (1)步骤的操作
26、是_。 (2)步骤加入稀硫酸进行酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是_。(3)步骤中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为_。 (4)步骤中,加入锌粉的作用是_。 (5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表: 温度/020406080100溶解度/g41.854.170.474.867.260.5从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为_、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行,原因是_。 (6)取28.70 g ZnSO47H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。分析数据,680时所得固体的化学式为_。 aZnO bZn3O(SO4)2 cZnSO4 dZnSO4H2O【答案】过滤升高温度、使反应物充分混合,以加快反应速率3Fe2+MnO4-+8H2O=3F
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1