四川省2023年高考化学模拟题汇编-02常见无机物及其应用
一、单选题
1.(2023·四川宜宾·统考二模)下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项 操作 现象 结论
A 向菠菜汁中加入少量稀硝酸,再滴入几滴KSCN溶液 溶液变红 菠菜汁中含有Fe3+
B 将在酒精灯上灼烧后的铜丝迅速插入乙醇中 铜丝表面由黑色变为红色 乙醇具有还原性
C 相同温度下,用pH计分别测定0.010 mol/LHF溶液和0.010 mol/L CH3COOH溶液的pH HF溶液pH更小 Ka(HF)
A.A B.B C.C D.D
2.(2023·四川宜宾·统考二模)能正确表示下列反应的离子方程式是
A.向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2:
B.铜丝插入浓硫酸中: 2H+ +Cu=Cu2++H2↑
C.Cl2通入水中: Cl2+H2O 2H+ +Cl- +ClO-
D.向AlCl3溶液中滴加过量NaOH溶液: Al3++3OH-=Al(OH)3↓
3.(2023·四川凉山·统考二模)下列操作和实验目的均正确的是
A.用甲装置收集NO气体
B.乙装置中II有平衡气压的作用,可将多余气体直接排出到空气中
C.用丙装置制取并收集干燥纯净的NH3
D.用丁装置(环己醇与浓硫酸混合加热脱水)制备环己烯,反应过程中,分水器中有水积攒就应该立即打开活塞放出。
4.(2023·四川凉山·统考二模)化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A.将铬、锰加入普通钢中制成不锈钢,使钢铁制品永不生锈
B.核酸检测时用到的“拭子”由尼龙纤维制成,属于有吸附性的天然有机高分子材料
C.化石燃料脱硫与碳达峰、碳中和无关
D.广汉三星堆出土的青铜器深埋于地下而生锈,是因为发生了析氢腐蚀
5.(2023·四川成都·成都七中校考二模)化学与生活密切相关,下列说法正确的是
A.稀土金属被称为冶金工业的维生素
B.地沟油和甲醇或乙醇可以制造生物柴油,生物柴油属于烃类化合物
C.“嫦娥五号”使用的太阳能电池板和锂离子电池组,均可将化学能转变为电能
D.泡沫灭火剂可以用于Mg粉引起的火灾,因为CO2可以隔绝空气
6.(2023·四川泸州·统考二模)化学与生活密切相关。下列叙述正确的是
A.氮氯化硅陶瓷是硅酸盐材料
B.练书法所用宣纸是蛋白质
C.过氧化氢可用于杀菌消毒
D.发展核电对实现碳达峰无影响
7.(2023·四川泸州·统考二模)已知:Ksp(AgNO2)=5.9×10-4,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。下列离子方程式书写正确的是
A.FeSO4溶液滴入溴水:Fe2++Br2=Fe3++Br-
B.Ca(ClO)2溶液中通SO2:C1O-+SO2+H2O=+HClO
C.AgNO2中滴加KCl溶液:AgNO2+C1-=AgCl+
D.明矾与Ba(OH)2按物质的量1:1在溶液中反应:Al3+++Ba2++3OH-=Al(OH)3↓+BaSO4↓
8.(2023·四川成都·校联考二模)化学与生活、社会密切相关。下列所涉及的化学知识正确的是
选项 生活现象 化学知识
A 铝箔常作为食品、药品的包装材料 铝是不活泼的金属且性质稳定
B 佩戴N95口罩能有效降低感染新型冠状病毒的风险 N95口罩具有吸附、过滤等作用
C 手艺人将白砂糖制成造型奇特的“棉花糖” 白砂糖的主要成分蔗糖是高分子化合物
D 美国对中国进行计算机芯片技术封锁 计算机芯片主要成分是SiO2
A.A B.B C.C D.D
9.(2023·四川成都·校联考二模)下列离子方程式中,正确的是
A.金属钠投入水中:Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B.铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓
C.等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:+OH-=NH3·H2O
D.KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾:3ClO-+2Fe(OH)3=2+3Cl-+4H++H2O
10.(2023·四川绵阳·二模)过氧化钙是一种用途广泛的优良供氧剂,性质与过氧化钠相似。选用下列部分装置(部分固定装置略)合理组装可制备过氧化钙,其中不适合或不必要选取的装置是
A. B. C. D.
11.(2023·四川成都·一模)假设NA代表阿伏加德罗常数值。下列说法一定正确的是
A.25℃,1 LpH=14的Ba(OH)2溶液含有OH-为NA个
B.含1 mol AlCl3的溶液中离子总数目为4NA
C.32 g Cu与足量浓硝酸反应得到的气体分子总数为NA
D.标准状况下,每生成22.4 LO2转移电子数为4NA
12.(2023·四川成都·一模)下列装置能达到实验目的的是
A.从盐水中提取 B.除去中的 C.制取收集氨 D.除去中的
13.(2023·四川绵阳·二模)绵阳博物馆位于富乐山西麓,馆内藏品3万余件,其中包括东汉青铜摇钱树、清带套五彩高足瓷碗、宋莲瓣纹高足银碗、西汉漆木马等文物。下列有关叙述错误的是
A.青铜摇钱树表面绿色物质主要成分属于盐类
B.陶瓷是以作为主要原料经高温烧结而成
C.莲瓣纹高足银碗表面因被氧化而呈现灰黑色
D.漆木马表面黑漆涂料具有耐潮、耐腐蚀功能
二、填空题
14.(2023·四川泸州·统考二模)根据实验目的,下列实验及现象、结论都正确的是
选项 实验目的 实验及现象 结论
A 检验铁粉是否生锈 取铁粉溶于稀盐酸中,充分反应后滴加KSCN溶液,溶液没变红 铁粉没生锈
B 检验电离常数Ka的大小 取等体积pH相同的一元酸HX和HY溶液,分别加入足量镁粉,充分反应后,HY收集的H2较多 Ka(HX)>Ka(HY)
C 检验气体是否含CO 点燃气体,产物通入澄清石灰水,变浑浊 气体含CO
D 检验某葡萄酒中是否含SO2 将适量葡萄酒滴入少量稀酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色 该葡萄酒中含SO2
A.A B.B C.C D.D
三、实验题
15.(2023·四川凉山·统考二模)硫酸铜主要用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂等,其晶体(CuSO4·xH2O)在不同温度下会逐步失去结晶水甚至分解。某小组对硫酸铜晶体性质进行探究,回答下列问题:
[探究一]验证硫酸铜晶体的分解产物
某小组同学对某温度下硫酸铜晶体的分解产物进行验证,设计了如下实验:
观察到的实验现象有:A中蓝色晶体逐渐变成白色粉末,最后变成黑色粉末;B中无水硫酸铜变蓝;C中产生白色沉淀;D中品红溶液褪色;E中溶液变为红色。
(1)装有无水硫酸铜的仪器名称为_______,C、D两装置位置_______ (填“ 能”或“不能”)交换。
(2)C中产生的沉淀的化学式为_______,E中Fe2+发生反应的离子方程式为______。
(3)该实验设计的不足之处是_______。
[探究二]测定硫酸铜晶体中结晶水含量
实验步骤:①称取mg硫酸铜晶体,用适量蒸馏水溶解,再滴加几滴酸A酸化。
②向①所得溶液中滴加足量BaCl2溶液,得到白色沉淀,将所得沉淀过滤、洗涤。
③将洗涤后的沉淀充分干燥后称得其质量为ag。
(4)步骤①酸A应该选择_______ ( 填“稀盐酸”或者“稀硫酸”),滴加酸A的目的是______。
(5)步骤②检验沉淀是否洗涤干净的方法是_______。
(6)根据实验数据,硫酸铜晶体( CuSO4·xH2O)中x=_______ (用含 m、a的代数式表示)。
16.(2023·四川成都·一模)镀锌钢构件的酸洗废液中含有盐酸、和。实验室从酸洗废液中回收盐酸和的实验流程如下:
已知化合物的溶解度(水)数据如下表:
物质
49.7 59.0 62.5 66.7 70.0 78.3 88.7 94.9
342 363 395 437 452 488 541 614
回答下列问题:
I.回收盐酸和粗产品
(1)操作1应选择______________(填字母序号)。
A.水浴加热 B.油浴加热 C.投入沸石
(2)为了获得粗产品,应适时停止加热且留有少量残余液,这样做除了防止被氧化外,另一目的是___________;若留有残余液过多,会造成的不良后果是___________(答一条)。
II.粗产品的重结晶
(3)检验粗产品中含有的操作方法是____________。
(4)重结晶前加入的物质X为_____________;操作2的名称是______________。
III.滴定亚铁离子,测定晶体纯度
准确称取重结晶后的晶体,溶于混酸中并定容至。移取三份溶液,加入指示剂,用标准溶液()滴定至终点,半分钟内不恢复,平均消耗标准溶液体积为(此时不被氧化)。
(5)计算晶体的纯度为____________(含a、c的代数式,化到最简)。
四、工业流程题
17.(2023·四川凉山·统考二模)某工厂利用黄铁矿(FeS2)和电解金属锰后的阳极渣(主要成分MnO2,杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物)为原料制备高性能磁性材料MnCO3的I工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)FeS2中硫元素化合价为_______,滤渣I的成分除了S还有_______。
(2)写出任意两种加快酸浸速率的措施_______、_______。“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是_______。
(3)请结合平衡移动原理解释“除钙”时溶液酸度不宜过高,否则溶液中Ca2+沉淀不完全的原因是:_____。
(4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为:_______。“沉锰”时需缓慢向含MnSO4的溶液中滴加NH4HCO3,否则会发生反应MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) +(aq)而生成Mn(OH)2,该反应的平衡常数K=_______(保留一位小数,已知: Ksp[Mn(OH)2]=1.9 ×10-13,Ksp(MnCO3)=2.2× 10-11)。
(5)用惰性电极电解酸性MnSO4溶液还可制备MnO2,其阳极反应式为_______。
18.(2023·四川巴中·统考一模)某废铁铬催化剂(含Fe3O4、Cr2O3、MgO、Al2O3及少量不溶性杂质)回收铁、铬的工艺流程如下图所示:
已知:i.0.1mol·L-1金属离子形成氢氧化物沉淀与氢氧化物沉淀溶解的pH范围如下:
金属离子 Fe3+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Mg2+
开始沉淀的pH 1.5 4.0 4.6 7.6 9.5
沉淀完全的pH 2.8 5.2 6.8 9.7 11.1
金属氢氧化物 Al(OH)3 Cr(OH)3
开始溶解的pH 7.8 12
溶解完全的pH 10.8 >14
ii.Cr(OH)3+OH-=+2H2O
iii.已知Cr的金属性强于Fe
(1)加入铁粉后,调节pH的范围为___________。
(2)由滤渣1得到滤液3发生反应的离子方程式为___________。
(3)滤渣3成分的化学式为___________;回收铬时,铬的存在形式为___________(填化学式)。
(4)由滤液2得到结晶水合物的操作是___________、___________过滤、洗涤、干燥。
(5)滤渣2与FeS2混合后隔绝空气焙烧,总反应的化学方程式为___________;该过程加入少量CaO的目的是___________。
(6)酸浸过程中,在硫酸用量一定的情况下,随着酸浓度的增加,铁、铬的溶解度增大。实际生产中,硫酸的质量分数为50%,其原因是___________。(已知,Fe2(SO4)3 9H2O,Cr2(SO4)3·18H2O在20°C时的溶解度分别为400g和64g)
19.(2023·四川泸州·统考二模)四氧化三锰是电子工业生产锰锌铁氧体软磁材料的重要原料。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有少量FeCO3、Al2O3、MgO和SiO2等杂质)为原料制备高品位四氧化三锰的一种工艺流程如下:
已知:①0.01mol/L金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据:
金属离子 Al3+ Fe3+ Fe2+ Mg2+ Mn2+
开始沉淀 4.1 2.2 7.5 9.6 8.8
完全沉淀 5.4 3.2 9.5 / /
②Ksp(MgF2)=7.4×10-1l;Ksp(MnF2)=5.6×10-3
回答下列问题:
(1)提高“酸浸”效果的方法有___________、___________(任写两种)。
(2)“氧化1”步骤中,氧化剂a可选用MnO2,发生反应的离子方程式为___________,为了检验氧化是否完全可选用的试剂是___________(写化学式)。
(3)“沉铁铝”步骤中,调节pH的范围为___________。
(4)“沉镁”步骤中,沉淀转化反应的平衡常数K值等于___________。
(5)“沉锰”步骤中,杂质含量直接影响四氧化三锰的品位,实验测得温度对四氧化三锰中硫酸根含量的影响如图所示。实际生产中综合考虑选择50°C为宜,不选择更高温度的原因是___________。
(6)“氧化2”步骤中发生反应的化学方程式为___________。
参考答案:
1.B
【详解】A.KSCN遇Fe3+变红,稀硝酸可以将Fe2+氧化成Fe3+,故无法证明菠菜里含Fe3+还是Fe2+,A错误;
B.将在酒精灯上灼烧后的铜丝迅速插入乙醇中,氧化铜和乙醇反应生成铜、乙醛和水,乙醇具有还原性,B正确;
C.相同温度下,用pH计分别测定0.010 mol/LHF溶液和0.010 mol/L CH3COOH溶液的pH,HF溶液pH更小,pH越小,酸性越强,电离常数越大, Ka(HF)>Ka(CH3COOH),C错误;
D.向0.01 mol/L FeCl3溶液中, Fe3++H2OFe(OH)3+H+,加入少量FeCl3固体,Fe3+浓度变大,平衡向右移动,但是Fe3+水解程度变小,D错误;
故答案为:B。
2.A
【详解】A.向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2会产生NaHCO3沉淀,所以离子方程式
正确,故A正确;
B.常温下铜与浓硫酸不发生反应,且在发生反应时浓硫酸主要是分子形式存在,因此不能拆开,故B错误;
C.氯气与水反应会产生次氯酸,是弱酸,不能拆开,正确的是,故C错误;
D.AlCl3溶液中滴加过量NaOH溶液是产生NaAlO2,因此正确是,故D错误,
故答案选A。
3.A
【详解】A.NO不溶于水,可以用排水法收集,A项正确;
B.乙装置中II有平衡气压的作用,等气体都是有毒的气体,不能直接排出,B项错误;
C.氨气的密度比空气小,应该用向下排空气法收集,C项错误;
D.分水器的作用是将反应生成的水能够及时分离出来,使反应正向进行,且分水器中的水量不再增多时,说明反应结束,即可停止实验,故还有控制反应的作用,故反应过程中,当分水器的水层增至支管口附近时,再打开活塞放出部分水,D项错误;
答案选A。
4.C
【详解】A.将铬、加入普通钢中制成不锈钢,能大大增强钢铁的抗腐蚀能力,但并不能使钢铁制品永不生锈,A错误;
B.尼龙纤维属于合成纤维,属于有机高分子材料,但不属于天然有机高分子材料,B错误;
C.化石燃料脱硫不能减少二氧化碳排放,与碳达峰、碳中和无关,C正确;
D.铜的金属活动性排在H之后,不会发生析氢腐蚀,D错误;
故选C。
5.A
【详解】A.世界稀土金属资源稀缺,但稀土金属是国家军事战略的重大资源,A项正确;
B.烃类物质是只含碳氢的有机物,而地沟油和甲醇、乙醇等均含有氧元素,B项错误;
C.太阳能电池板是将太阳能转化为电能,C项错误;
D.泡沫灭火器产生的CO2能与Mg等活泼金属发生反应,D项错误;
故选A。
6.C
【详解】A.氮氯化硅虽然含有硅元素,但不属于硅酸盐,所以氮氯化硅陶瓷不是硅酸盐材料,A不正确;
B.练书法所用宣纸是用青檀树皮和沙田稻草制作而成,所以宣纸属于纤维素,而不属于蛋白质,B不正确;
C.过氧化氢中O元素显-1价,所以过氧化氢具有强氧化性,可用于杀菌消毒,C正确;
D.发展核电可减少化石燃料的使用,从而减少大气中二氧化碳的排放,有利于实现碳达峰、碳中和,D不正确;
故选C。
7.C
【详解】A.FeSO4溶液滴入溴水,Fe2+与Br2发生氧化还原反应,生成Fe3+和Br-:2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-,A不正确;
B.Ca(ClO)2溶液中通SO2,生成的HClO具有强氧化性,能将、氧化为等,所以一定有CaSO4生成,B不正确;
C.AgNO2中滴加KCl溶液,由于Ksp(AgCl)<Ksp(AgNO2),所以AgNO2将不断转化为AgCl:AgNO2+C1-=AgCl+,C正确;
D.明矾与Ba(OH)2按物质的量1:1在溶液中反应,设二者的物质的量都为3mol,则发生反应生成BaSO4沉淀和Al(OH)3沉淀:2Al3++3+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓,D不正确;
故选C。
8.B
【详解】A.铝是活泼的金属,很容易被氧化生成致密的氧化膜,因此铝箔常作为食品、药品的包装材料,故A错误;
B.N95口罩具有吸附、过滤等作用,因此佩戴N95口罩能有效降低感染新型冠状病毒的风险,故B正确;
C.白砂糖的主要成分是蔗糖,蔗糖为二糖,不是高分子化合物,故C错误;
D.晶体硅为半导体材料,计算机芯片主要成分是Si,故D错误。
综上所述,答案为B。
9.B
【详解】A. 金属钠投入水中:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,故A错误;
B. 铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓,故B正确;
C. 等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合,NaOH先与氢离子反应:H++OH-=H2O,故C错误;
D. KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾:3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-=2+3Cl-+5H2O,故D错误;
故选B。
10.D
【详解】制备过氧化钙时,用双氧水制备氧气,钙属于极活泼的金属,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,而制备的氧气中会混有水蒸气,所以在与钙化合之前需要干燥,选用试剂是浓硫酸,同时为防止空气中水蒸气进入,最后还需要连接浓硫酸的洗气瓶,制备过程中不需要装有NaOH溶液的洗气瓶,故选D。
11.A
【详解】A.25℃,Kw=10-14,1 LpH=14的Ba(OH)2溶液中n(OH-)=1 mol,则其中含有OH-为NA个,A正确;
B.溶液中还存在水电离出的氢离子和氢氧根离子,不能计算离子数目,B错误;
C.32 g Cu的物质的量是0.5 mol,其与足量浓硝酸发生反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,根据方程式中物质反应转化关系可知0.5 mol Cu反应产生1 mol NO2气体,但可能有部分NO2溶解在溶液中,发生反应:3NO2+H2O=2HNO3+NO,则反应得到的气体分子总数可能小于NA,C错误;
D.在标准状况下,22.4 LO2的物质的量是1 mol,由于不确定制取O2的方法,因此不能根据反应制取O2的物质的量确定反应过程中转移电子数目,D错误;
故合理选项是A。
12.B
【详解】A.盐水中提取NaCl,用蒸发结晶的方法,需要用蒸发皿,坩埚是用于灼烧的,A错误;
B.Br2能与NaOH反应,且NaOH溶液与CCl4不互溶,所以可以用NaOH除去Br2后,再用分液的方法将NaOH溶液与CCl4分离,B正确;
C.浓氨水与生石灰混合,生石灰溶于水放热且生成氢氧化钙,使一水合氨的电离平衡往逆向移动,从而产生氨气,氨气会与氯化钙反应,不能用无水氯化钙干燥,C错误;
D.Cl2也可以与NaOH反应,用NaOH除去HCl,也会将Cl2除掉,D错误;
故选B。
13.B
【详解】A.青铜摇钱树表面绿色物质主要成分为碱式碳酸铜,属于盐类,A正确;
B.陶瓷是以黏土作为主要原料经高温烧结而成的硅酸盐产品,B错误;
C.莲瓣纹高足银碗表面因银与硫化氢反应生成硫化银而呈现灰黑色,反应中银被氧化,C正确;
D.漆木马表面的黑漆涂料是具有耐潮、耐腐蚀优良功能的涂料,D正确;
故选B。
14.B
【详解】A.取铁粉溶于稀盐酸中,铁锈与盐酸反应生成Fe3+,当铁粉较多时,Fe3+与Fe反应生成Fe2+,溶液中没有Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液不变红,无法证明铁粉是否生锈,A错误;
B.取等体积pH相同的一元酸HX和HY溶液,分别加入足量镁粉,充分反应后,HY收集的H2较多,说明HY是弱酸,相同温度下,电离常数小, Ka(HX)>Ka(HY),B正确;
C.甲烷点燃也产生二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,不能证明一定是一氧化碳,C错误;
D.葡萄酒中有乙醇,能使高锰酸钾褪色,不能证明有二氧化硫,D错误;
故答案为:B。
15.(1) 球形干燥管 不能
(2) BaSO4 4Fe2+ +O2+4H+=4Fe3+ +2H2O
(3)缺少尾气处理装置
(4) 稀盐酸 抑制Cu2+水解
(5)取最后一次洗涤液少量于试管,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成则已洗涤干净
(6)
【分析】本题是一道检验硫酸铜晶体分解的产物的实验题,该晶体分解后无水硫酸铜变蓝说明产物中有水,C中氯化钡生成白色沉淀,说明分解产物中含有三氧化硫,D中品红褪色,说明分解产物中含有二氧化硫,E中溶液变为红色,说明分解产物中含有氧气,以此解题。
【详解】(1)由图可知,装有无水硫酸铜的仪器名称为球形干燥管;因SO3极易溶于水,互换后,SO3溶于品红溶液,则BaCl2溶液无法检验出SO3,故答案为:互换后,SO3溶于品红溶液,BaCl2溶液无法检验出SO3,故两者不能互换;
(2)C中三氧化硫和水反应生成硫酸,硫酸再和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀;E中二价铁被水中溶解的氧气氧化为三价铁,离子方程式为:4Fe2+ +O2+4H+=4Fe3+ +2H2O;
(3)反应中产生硫的氧化物,会污染空气,需要尾气处理装置,故不足之处是:缺少尾气处理装置;
(4)该实验是通过测定其中硫酸根的量来确定硫酸铜的量,故在实验过程中不能引入硫酸根离子,故酸A是稀盐酸;考虑到铜离子容易水解生成氢氧化铜沉淀影响实验,需要防止其水解,故滴加酸A的目的是:抑制Cu2+水解;
(5)沉淀上容易吸附氯离子,可以通过检验洗涤液中是否还有氯离子来验证,则检验方法为:取最后一次洗涤液少量于试管,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成则已洗涤干净;
(6)硫酸铜的物质的量等于最后硫酸钡的物质的量,即n(CuSO4)=n(BaSO4)=,则。
16.(1)B C
(2) 防止结晶水水量偏低 造成析出的晶体过少,甚至无晶体析出或盐酸回收不充分
(3)取少量粗产品样品,加入少量无氧水溶解,滴加溶液显红色
(4) 粉 过滤
(5)
【分析】酸洗废液中含有盐酸、氯化亚铁和氯化锌,操作Ⅰ为蒸馏,溜出液为HCl,残余液中有氯化锌和氯化亚铁,冰水浴冷却抽滤得到氯化亚铁的粗产品,加入盐酸和Fe,加入盐酸防止FeCl2在结晶过程中水解,加入Fe防止Fe2+被氧化,操作2为过滤,干燥最终得到氯化亚铁晶体。
【详解】(1)操作1为蒸馏,温度为150℃,水浴无法达到150℃,因此应该选择油浴加热,油浴需要加入沸石,答案选BC。
(2)为了获得粗产品,应适时停止加热且留有少量残余液,这样做除了防止被氧化外,另一目的是防止FeCl2·4H2O结晶水水量偏低。若留有残余液过多,会导致析出的FeCl2·4H2O晶体过少,甚至无晶体析出或盐酸回收不充分。
(3)检验氯化铁晶体中是否含有Fe3+的操作方法为取少量粗产品样品,加入少量无氧水溶解,滴加溶液,若溶液显红色,说明其中含有铁离子反之则无。
(4)结晶前需要加入的物质X为铁粉,用途为防止Fe2+被氧化,操作2的名称为过滤。
(5)K2Cr2O7与亚铁离子反应离子方程式为6Fe2+++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,消耗的物质的量为cV×10-3mol,则消耗Fe2+的物质的量为6cV×10-3mol,则ag样品中含有Fe2+2.4cV×10-2mol,则FeCl2·4H2O晶体的纯度为%
17.(1) -1 PbSO4
(2) 粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度 适当升温等 将Fe2+氧化成Fe3+,以便除去
(3)酸度过高,F-与H+结合形成弱电解质HF,CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移
(4) Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑ 115.8
(5)Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+
【分析】阳极渣(主要成分MnO2,杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物),加入稀硫酸酸浸,产生硫酸铅为滤渣Ⅰ主要成分,及产生S;加入双氧水、氧化钙调节pH,除铁、铜,得到滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铜,再加入MnF2除钙,生成CaF2,再加入碳酸氢铵沉锰,得到碳酸锰;
【详解】(1)根据化合价法则,FeS2中硫元素为-1价,所以铁元素的化合价是+2价;
根据分析,滤渣I的成分除了S还有PbSO4;
(2)加快酸浸速率的措施粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度,适当升温等;
“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,以便生成Fe(OH)3而除去;
(3)酸度过高,F-与H+结合形成弱电解质HF,CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移,故“除钙”时溶液酸度不宜过高,否则溶液中Ca2+沉淀不完全;
(4)硫酸锰与碳酸氢铵溶液混合反应生成碳酸锰和二氧化碳,“沉锰”时发生反应的离子方程式为: Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑;
反应MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) +(aq)的平衡常数K=====115.8;
(5)用惰性电极电解酸性MnSO4溶液还可制备MnO2,其阳极上Mn2+失电子产生MnO2,电极反应式为Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+。
18.(1)6.8≤pH<7.6
(2)
(3) Cr(OH)3
(4) 蒸发浓缩 冷却结晶
(5) 吸收SO2,防止污染
(6)随着硫酸浓度的增大,溶液中水的量减少,生成的硫酸盐会结晶析出
【分析】某废铁铬催化剂(含Fe3O4、Cr2O3、MgO、Al2O3及少量不溶性杂质)粉碎后用硫酸酸浸,Fe3O4、Cr2O3、MgO、Al2O3分别转化为Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cr3+、Al3+,向滤液中加入过量Fe粉调节pH,使Cr3+、Al3+转化为Cr(OH)3、Al(OH)3存在于滤渣1中,将滤渣1放入pH=11的强碱溶液中,Al(OH)3溶解,则滤渣3中存在Cr(OH)3,Fe3+被Fe还原生成Fe2+存在于滤液1中,向滤渣1中通入足量O2保持pH<1.5,将Fe2+再氧化成Fe3+,随后调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3存在于滤渣2中,Fe(OH)3滤渣加FeS2焙烧再经过磁选得到Fe3O4,以此解答。
【详解】(1)加入铁粉后,调节pH使Cr3+、Al3+转化为Cr(OH)3、Al(OH)3,而不能使 Fe2+沉淀,由表格数据可知,调节pH的范围为6.8≤pH<7.6
(2)滤渣1中存在Cr(OH)3、Al(OH)3,调节pH=11,其中Al(OH)3能够和强碱反应,则由滤渣1得到滤液3发生反应的离子方程式为。
(3)由分析可知,滤渣3成分的化学式为Cr(OH)3,由已知ii可知,回收铬的过程中Cr(OH)3和NaOH反应生成。
(4)由滤液2得到结晶水合物的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(5)滤渣2中Fe(OH)3与FeS2混合后隔绝空气焙烧生成Fe3O4,S元素化合价上升转化为SO2,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为:;该过程加入少量CaO的目的是吸收SO2,防止污染。
(6)酸浸过程中,硫酸的质量分数为50%,其原因是浓硫酸具有吸水性,随着硫酸浓度的增大,溶液中水的量减少,生成的硫酸盐会结晶析出。
19.(1) 碳酸锰矿粉碎、搅拌 增大H+浓度、升高温度等
(2) 2Fe2++4H++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O K3[Fe(CN)6]溶液或KMnO4溶液
(3)5.4~8.8
(4)7.6×107
(5)50°C后含量减少的趋势较小、升高温度使NH3·H2O分解加快反而不利于反应
(6)6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O或6Mn2++12NH3·H2O+O2=2Mn3O4↓+12+6H2O
【分析】碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有少量FeCO3、Al2O3、MgO和SiO2等杂质)中加入硫酸酸浸,矿石中只有SiO2不溶解,其它物质转化为FeSO4、MgSO4、Al2(SO4)3、MnSO4等;加入氧化剂a进行氧化1操作,此时Fe2+被氧化为Fe3+;加入试剂b沉铁铝,生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀;过滤后往滤液中加入MnF2,将Mg2+转化为MgF2;过滤后,往滤液中加入氨水,生成Mn(OH)2沉淀,再通入O2,将Mn元素部分氧化,从而生成Mn3O4。
【详解】(1)通过增大接触面积、适当增大酸的浓度、升高温度等,都可提高“酸浸”效果,则提高“酸浸”的方法有:碳酸锰矿粉碎、搅拌、增大H+浓度、升高温度等。答案为:碳酸锰矿粉碎、搅拌;增大H+浓度、升高温度等;
(2)“氧化1”步骤中,将Fe2+氧化为Fe3+,氧化剂a可选用MnO2,则发生反应生成Fe3+、Mn2+等,离子方程式为2Fe2++4H++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O,为了检验氧化是否完全,需检验Fe2+是否存在,可选用的试剂是:K3[Fe(CN)6]溶液或KMnO4溶液。答案为:2Fe2++4H++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O;K3[Fe(CN)6]溶液或KMnO4溶液;
(3)从表中可以看出,pH≥5.4时,Fe3+、Al3+全部转化为沉淀,pH=8.8时,Mn2+开始沉淀,所以“沉铁铝”步骤中,调节pH的范围为5.4~8.8。答案为:5.4~8.8;
(4)“沉镁”步骤中,沉淀转化反应为MnF2(s)+Mg2+(aq)MgF2(s)+Mn2+(aq)则平衡常数K==≈7.6×107。答案为:7.6×107;
(5)从图中可以看出,“沉锰”步骤中,50°C以后,硫酸根含量变化很少,实际生产中综合考虑选择50°C为宜,不选择更高温度的原因是:50°C后含量减少的趋势较小、升高温度使NH3·H2O分解加快反而不利于反应。答案为:50°C后含量减少的趋势较小、升高温度使NH3·H2O分解加快反而不利于反应;
(6)由分析可知,“氧化2”步骤中,Mn(OH)2被O2氧化为Mn3O4等,发生反应的化学方程式为6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O或6Mn2++12NH3·H2O+O2=2Mn3O4↓+12+6H2O。答案为:6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O或6Mn2++12NH3·H2O+O2=2Mn3O4↓+12+6H2O。
【点睛】检验Fe2+、Fe3+混合溶液中的Fe2+时,不能使用Cl2、KSCN溶液。
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