由硫铁矿“烧渣”(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)制备绿矾(FeSO4·7H2O))的流程如图:
已知:FeS2(S的化合价为-1)难溶于水。
(1)①中加入的酸为___ ,滤渣2的主要成分是___ 。
(2)①中生成Fe3+的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、___ 。
(3)检验②中Fe3+已经完全转化成Fe2+的实验方法:取适量溶液2,___ 。
(4)通过③得到绿矾晶体的实验操作:加热浓缩、冷却结晶、___ 。
已知:FeS2(S的化合价为-1)难溶于水。
(1)①中加入的酸为
(2)①中生成Fe3+的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O、
(3)检验②中Fe3+已经完全转化成Fe2+的实验方法:取适量溶液2,
(4)通过③得到绿矾晶体的实验操作:加热浓缩、冷却结晶、
更新时间:2020-06-02 10:24:18
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解答题-实验探究题
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(0.65)
解题方法
【推荐1】晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅。
②粗硅与干燥 HCl气体反应制得 SiHCl3:Si + 3HClSiHCl3+ H2
③SiHCl3与过量 H2在 1000 ~1100℃反应制得纯硅
已知 ①SiHCl3能与 H2O强烈反应,在空气中易自燃②普通玻璃在6000C左右融化。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为__________________ 。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点 33.0℃)中含有少量 SiCl4(沸点57.6℃)
和 HCl(沸点-84.7℃),提纯 SiHCl3采用的方法为_________________________ 。
(3)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置 B中的试剂是___________ 。 装置 C中的烧瓶需要加热,其目的是__________________ 。
②反应一段时间后,装置 D中观察到的现象是_________________ ,装置 D不能采用普通玻璃管的原因是__________________ ,装置D中发生反应的化学方程式为_______________ 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及____________________ 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是____________ 。
A 碘水 B 氯水 C NaOH溶液 D KSCN溶液 E Na2SO3 溶液
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅。
②粗硅与干燥 HCl气体反应制得 SiHCl3:Si + 3HClSiHCl3+ H2
③SiHCl3与过量 H2在 1000 ~1100℃反应制得纯硅
已知 ①SiHCl3能与 H2O强烈反应,在空气中易自燃②普通玻璃在6000C左右融化。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点 33.0℃)中含有少量 SiCl4(沸点57.6℃)
和 HCl(沸点-84.7℃),提纯 SiHCl3采用的方法为
(3)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置 B中的试剂是
②反应一段时间后,装置 D中观察到的现象是
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是
A 碘水 B 氯水 C NaOH溶液 D KSCN溶液 E Na2SO3 溶液
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解题方法
【推荐2】长期放置的溶液易被氧化而变质,某兴趣小组进行了如下实验:
(1)设计实验检验溶液的变质程度,请将方案补充完整。
③若要用酸性高锰酸钾检验,方法是___________ 。(写离子反应方程式)
(2)利用部分变质的溶液制备,请在括号内填写所需试剂①___________ ;②氢氧化钠溶液;③加热;
④若200mL该变质溶液制得,则变质过程中所需空气在标准状况下的体积约为___________ L(结果保留两位小数)。
(3)可用作补铁剂,使用时建议与维生素C同服,同学甲猜测维生素C可将转化为,以利于人体吸收。为了验证这一猜想,设计了如下实验:
实验方案:取适量溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液。
实验现象:紫色褪去。
由上述实验能否得出“维生素C可将转化为”的结论?请说明结论和理由:___________ 。
(1)设计实验检验溶液的变质程度,请将方案补充完整。
实验方案 | 实验现象 | 实验结论 | |
步骤1 | 取待检测液于试管中,向其中滴加 ① | 溶液变红 | 溶液部分变质 |
步骤2 | 取待检测液于试管中,向其中滴加 ② | 生成蓝色沉淀 |
(2)利用部分变质的溶液制备,请在括号内填写所需试剂①
④若200mL该变质溶液制得,则变质过程中所需空气在标准状况下的体积约为
(3)可用作补铁剂,使用时建议与维生素C同服,同学甲猜测维生素C可将转化为,以利于人体吸收。为了验证这一猜想,设计了如下实验:
实验方案:取适量溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液。
实验现象:紫色褪去。
由上述实验能否得出“维生素C可将转化为”的结论?请说明结论和理由:
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【推荐3】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)有广泛的用途,实验室中通过如下方法制备:
①不断搅拌条件下,在饱和Na2CO3溶液中缓缓通入SO2至反应完全;
②取下三颈烧瓶,测得反应液的pH=4.1;
③将溶液蒸发浓缩、结晶、过滤得焦亚硫酸钠晶体
请回答下列问题:
(1)实验室可利用Na2SO3和浓的硫酸制备少量SO2气体,但硫酸浓度太大不利于SO2气体逸出,原因是________ 。制备、收集干燥的SO2气体时,所需仪器如下。装置A是气体发生装置,按气流方向连接各仪器口,顺序为a→_____ →______ →______ →________ →f。装置D的作用是___________ 。
(2)步骤①反应的离子方程式为________________ 。
(3)在强碱性条件下利用Na2S2O5氧化HCOONa的方法可制备保险粉连二亚硫酸钠(Na2S2O4),当生成0.5molNa2S2O4时,消耗Na2S2O5______ mol。
(4)工业上用焦亚硫酸钠法制备保险粉带来的主要问题是废水中含有大量的有机物,有机物总含碳量用TOC表示,常采用Fenton氧化法去除废水中的有机物,即通过向废水中加入H2O2,以Fe2+作催化剂,产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)来氧化降解废水中的有机物。
①其他条件一定时,n(H2O2)∶n(Fe2+)的值对TOC去除效果的影响如图1所示:
当TOC的去除率最大时,n(H2O2)∶n(Fe2+)=________ 。
②在pH=4.5,其他条件一定时,H2O2的加入量对TOC去除效果的影响如图2所示,当H2O2的加入量大于40mL·L−1时,TOC去除率反而减小的原因是_____________ 。
①不断搅拌条件下,在饱和Na2CO3溶液中缓缓通入SO2至反应完全;
②取下三颈烧瓶,测得反应液的pH=4.1;
③将溶液蒸发浓缩、结晶、过滤得焦亚硫酸钠晶体
请回答下列问题:
(1)实验室可利用Na2SO3和浓的硫酸制备少量SO2气体,但硫酸浓度太大不利于SO2气体逸出,原因是
(2)步骤①反应的离子方程式为
(3)在强碱性条件下利用Na2S2O5氧化HCOONa的方法可制备保险粉连二亚硫酸钠(Na2S2O4),当生成0.5molNa2S2O4时,消耗Na2S2O5
(4)工业上用焦亚硫酸钠法制备保险粉带来的主要问题是废水中含有大量的有机物,有机物总含碳量用TOC表示,常采用Fenton氧化法去除废水中的有机物,即通过向废水中加入H2O2,以Fe2+作催化剂,产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)来氧化降解废水中的有机物。
①其他条件一定时,n(H2O2)∶n(Fe2+)的值对TOC去除效果的影响如图1所示:
当TOC的去除率最大时,n(H2O2)∶n(Fe2+)=
②在pH=4.5,其他条件一定时,H2O2的加入量对TOC去除效果的影响如图2所示,当H2O2的加入量大于40mL·L−1时,TOC去除率反而减小的原因是
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【推荐1】以锌焙砂(主要成分为,还含有、和少量、、、)为原料,制备黄铁矾和的工艺流程如下:
已知:①的成分可看做,只在高温高酸环境下溶解;
②25℃下,浸出液中和开始沉淀和完全沉淀()时的如下表:
回答下列问题:
(1)基态锌原子的电子排布式为_______ ,欲提高“浸出”速率,可采用的方法是_______ (任写一条)。
(2)时,浸出液中_______ 。
(3)“高温高酸浸出”步骤中加入的酸不能选用盐酸,原因是_______ 。
(4)“预中和”时,发生反应的化学方程式为_______ 。
(5)黄铁矾的生成条件是溶液中必须有、或等离子(),不同种类和数量的阳离子除铁效果如图,则试剂最好选用_______ (填化学式),选用该试剂沉铁时,生成黄铁矾的离子方程式为_______ 。
(6)获得的“一系列操作”是_______ 、_______ 、过滤、洗涤、干燥。
已知:①的成分可看做,只在高温高酸环境下溶解;
②25℃下,浸出液中和开始沉淀和完全沉淀()时的如下表:
金属离子 | ||
开始沉淀 | 完全沉淀 | |
6.2 | 8.2 | |
1.5 | 3.2 |
回答下列问题:
(1)基态锌原子的电子排布式为
(2)时,浸出液中
(3)“高温高酸浸出”步骤中加入的酸不能选用盐酸,原因是
(4)“预中和”时,发生反应的化学方程式为
(5)黄铁矾的生成条件是溶液中必须有、或等离子(),不同种类和数量的阳离子除铁效果如图,则试剂最好选用
(6)获得的“一系列操作”是
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【推荐2】利用硫酸车间的废酸原液中的残酸浸出处理含铜废镁砖,实现了氧化镁的脱除及废镁砖中有价资源的二次回收,达到了经济效益最大化的目的,其工艺流程如图所示:
已知:①含铜废镁砖主要含MgO(56.2%)、CuO、Fe2O3、Cu、Ag、Au、含As的化合物等。
②废酸原液中硫酸的浓度为120 g/L。
(1)为使反应更充分,通常______ (填序号)。
①将废酸原液加入含铜废镁砖粉中②将含铜废镁砖粉加入废酸原液中
(2)酸的初始浓度与镁的浸出率的关系如图1所示,该工艺使用的酸的初始浓度为_______ ,理由是_________________________ 。
(3)“沉砷”时,Na2S不宜加过量的原因是_____________________ 。
(4)含As的化合物在浸出液中转化成HAsO2,写出生成As2S3的化学方程式:_________ 。
(5)几种金属离子沉淀的pH范围如图2所示,“调pH”应将pH调至_____ ~______ 。
(6)某次工艺中投入50吨含铜废镁砖,经上述流程后,得到159.9吨MgSO4●7H2O,则此次工艺中Mg的脱除率为______ (保留四位有效数字)%。
已知:①含铜废镁砖主要含MgO(56.2%)、CuO、Fe2O3、Cu、Ag、Au、含As的化合物等。
②废酸原液中硫酸的浓度为120 g/L。
(1)为使反应更充分,通常
①将废酸原液加入含铜废镁砖粉中②将含铜废镁砖粉加入废酸原液中
(2)酸的初始浓度与镁的浸出率的关系如图1所示,该工艺使用的酸的初始浓度为
(3)“沉砷”时,Na2S不宜加过量的原因是
(4)含As的化合物在浸出液中转化成HAsO2,写出生成As2S3的化学方程式:
(5)几种金属离子沉淀的pH范围如图2所示,“调pH”应将pH调至
(6)某次工艺中投入50吨含铜废镁砖,经上述流程后,得到159.9吨MgSO4●7H2O,则此次工艺中Mg的脱除率为
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【推荐3】LiCoO2是锂离子电池常用的电极材料。利用原钴矿Co2O3(含Cr2O3、NiS等杂质)制备LiCoO2的工艺流程如下。
已知:①在含一定量Cl-的溶液中,钻离子以CoCl形式存在:Co2++4Cl-CoCl;
②CoCl溶于有机胺试剂,有机胺不溶于水;
③盐酸溶液中,有机胺试剂对金属离子的溶解率随盐酸浓度变化如图所示:
(1)基态钴原子的价层电子排布式为___________ ,其核外有___________ 种能量不同的电子。
(2)步骤ⅰ的目的是___________ 。
(3)步骤ⅱ中出现了淡黄色沉淀,写出发生该反应的离子方程式___________ 。
(4)从平衡移动角度解释步骤ⅲ中加入NaCl固体的目的___________ 。
(5)步骤ⅳ的操作是___________ 。步骤ⅵ用(NH4)2CO3作沉淀剂,在一定条件下得到碱式碳酸钻Co2(OH)2CO3]。已知碱式碳酸钻在339℃以上开始分解,实验测得在一段时间内加入等量(NH4)2CO3所得沉淀质量随反应温度的变化如图所示。分析曲线下降的原因___________ 。
(6)步骤ⅷ中Co3O4和Li2CO3混合后,鼓入空气,经高温烧结得到LiCoO2。该反应的化学方程式是___________ 。
(7)多次实验测定该原钴矿中钴元素的质量分数为1.18%,假设原钻矿中含钻元素的物质只有Co2O3,则原钴矿中Co2O3的质量分数为___________ %。
已知:①在含一定量Cl-的溶液中,钻离子以CoCl形式存在:Co2++4Cl-CoCl;
②CoCl溶于有机胺试剂,有机胺不溶于水;
③盐酸溶液中,有机胺试剂对金属离子的溶解率随盐酸浓度变化如图所示:
(1)基态钴原子的价层电子排布式为
(2)步骤ⅰ的目的是
(3)步骤ⅱ中出现了淡黄色沉淀,写出发生该反应的离子方程式
(4)从平衡移动角度解释步骤ⅲ中加入NaCl固体的目的
(5)步骤ⅳ的操作是
(6)步骤ⅷ中Co3O4和Li2CO3混合后,鼓入空气,经高温烧结得到LiCoO2。该反应的化学方程式是
(7)多次实验测定该原钴矿中钴元素的质量分数为1.18%,假设原钻矿中含钻元素的物质只有Co2O3,则原钴矿中Co2O3的质量分数为
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【推荐1】七水合硫酸亚铁()是一种重要的食品或饲料添加剂、颜料及电子工业的原材料。某同学设计了利用工业烧渣(工业烧渣的主要成分是FeO 、Fe2O3、Al2O3、SiO2)并采用如图流程来制备七水合硫酸亚铁:回答下列问题:
(1)工业烧渣中Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式________________________________ 。
(2)加入的试剂X是:____________ 。
A.NaOH B.HNO3 C.Cu D.Fe
(3)固体2的主要成分是____________ (填化学式)。
(4)若需检验还原后的FeSO4溶液中是否存在有Fe3+,可选择的方法是取2-3mL试液,在其中滴加_________ 溶液(填名称 ),当_________ 时(填实验现象),说明溶液中存在Fe3+。
(5)利用工业烧渣还可以制得一种重要的净水剂Na2FeO4,其基本原理是先由烧渣制得氢氧化铁,再将氢氧化铁与NaClO、烧碱在40℃ 反应,即可制备Na2FeO4,其中NaClO被还原成NaCl,此方法称为“湿法”;请写出湿法制备Na2FeO4的化学方程式:______________________ 。
(6)制备Na2FeO4还有一种方法称为“干法”,其反应原理为:;若用FeSO4·7H2O替代FeSO4进行上述反应,当标准状况下产生11.2L O2时,需要FeSO4·7H2O的质量是__________ g。(已知FeSO4的相对分子质量为152)
(1)工业烧渣中Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式
(2)加入的试剂X是:
A.NaOH B.HNO3 C.Cu D.Fe
(3)固体2的主要成分是
(4)若需检验还原后的FeSO4溶液中是否存在有Fe3+,可选择的方法是取2-3mL试液,在其中滴加
(5)利用工业烧渣还可以制得一种重要的净水剂Na2FeO4,其基本原理是先由烧渣制得氢氧化铁,再将氢氧化铁与NaClO、烧碱在40℃ 反应,即可制备Na2FeO4,其中NaClO被还原成NaCl,此方法称为“湿法”;请写出湿法制备Na2FeO4的化学方程式:
(6)制备Na2FeO4还有一种方法称为“干法”,其反应原理为:;若用FeSO4·7H2O替代FeSO4进行上述反应,当标准状况下产生11.2L O2时,需要FeSO4·7H2O的质量是
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【推荐2】锗是重要的半导体材料,是一种“稀散金属”,如图是以中和渣(主要成分为GeO2、Fe2O3、ZnO、SiO2、CaSO4等)为原料生产二氧化锗的工艺流程:
已知:
①GeCl4的沸点:83℃,FeCl3的沸点:315℃。
②H2GeO3在高酸度时易聚合形成胶状多聚锗酸。
③常温下,部分金属阳离子转化为氢氧化物沉淀的pH见下表(离子浓度低于10-5 mol·L-1视为沉淀完全)。
回答下列问题:
(1)①“酸浸”时加热的目的是___________ ,浸渣的主要成分是___________ 。
②测得相同时间内锗的浸出率与硫酸的物质的量浓度(mol·L-1)的关系如图所示。硫酸浓度过高,浸出率反而降低的原因是___________ 。
(2)常温下,若“沉锗”时用饱和NaOH溶液调pH=3.0,此时滤液中-lgc(Fe3+)为___________ 。
(3)“残余液”的溶质主要成分为___________ (填化学式)。
(4)“中和水解”的化学反应方程式为___________ 。
(5)纯度测定
称取m g GeO2样品,在加热条件下溶解,用NaH2PO2将其还原为Ge2+,用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定,消耗KIO3标准溶液的平均体积为V mL,需选用的指示剂为___________ ,样品纯度为___________ %。(实验条件下,NaH2PO2未被KIO3氧化)[已知:+H+Ge4++I-+H2O(未配平);]。
已知:
①GeCl4的沸点:83℃,FeCl3的沸点:315℃。
②H2GeO3在高酸度时易聚合形成胶状多聚锗酸。
③常温下,部分金属阳离子转化为氢氧化物沉淀的pH见下表(离子浓度低于10-5 mol·L-1视为沉淀完全)。
离子 | Fe3+ | Zn2+ |
开始沉淀pH | 2.2 | 6.2 |
完全沉淀pH | 3.2 | 8.2 |
(1)①“酸浸”时加热的目的是
②测得相同时间内锗的浸出率与硫酸的物质的量浓度(mol·L-1)的关系如图所示。硫酸浓度过高,浸出率反而降低的原因是
(2)常温下,若“沉锗”时用饱和NaOH溶液调pH=3.0,此时滤液中-lgc(Fe3+)为
(3)“残余液”的溶质主要成分为
(4)“中和水解”的化学反应方程式为
(5)纯度测定
称取m g GeO2样品,在加热条件下溶解,用NaH2PO2将其还原为Ge2+,用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定,消耗KIO3标准溶液的平均体积为V mL,需选用的指示剂为
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【推荐3】氧化铜矿石含有CuO和Cu2(OH) 2CO3,还含有Fe2O3、FeO和SiO2等。铜、铁是畜禽所必需的微量元素。某饲料厂联合生产硫酸铜和硫酸亚铁工艺流程如下:
(1)氧化铜矿石粉碎的目的是___________ 。
(2)写出“酸浸”中Cu2(OH) 2CO3发生反应的离子方程式___________ 。
(3)“中和/过滤”中加入CaCO3的目的是___________ 。
(4)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有___________ 。
(5)加入铁屑的作用是___________ 、___________ 。
(6)下表和下图为“烘干粉碎”的实验结果。
硫酸亚铁干燥曲线图
表2.硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)干燥实验表
表2中,m为CuSO4·5H2O晶体的质量,x为干燥后所得晶体中结晶水的个数。据此可确定由CuSO4·5H2O和FeSO4·7H2O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为___________ ,___________ (分别指出两条件的温度和时间)。
(1)氧化铜矿石粉碎的目的是
(2)写出“酸浸”中Cu2(OH) 2CO3发生反应的离子方程式
(3)“中和/过滤”中加入CaCO3的目的是
(4)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有
(5)加入铁屑的作用是
(6)下表和下图为“烘干粉碎”的实验结果。
硫酸亚铁干燥曲线图
序号 | t/h | t/℃ | m/g | x |
1 | 3 | 80 | 5 | 4 |
2 | 3 | 160 | 10 | 1 |
3 | 4 | 160 | 10 | 0.8 |
4 | 4 | 160 | 5 | 0 |
5 | 5 | 80 | 5 | 3 |
6 | 5 | 160 | 15 | 1 |
表2中,m为CuSO4·5H2O晶体的质量,x为干燥后所得晶体中结晶水的个数。据此可确定由CuSO4·5H2O和FeSO4·7H2O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为
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