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1.草酸亞鐵廣泛用于涂料、染料及感光材料的生產,也是合成鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰的原料.某工廠采用煉鋼廠的脫硫渣(主要成分為Fe2O3)生產電池級草酸亞鐵晶體的工藝流程如下:

(1)“還原”過程中反應的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑.
(2)濾渣2中含有的TiOSO4在熱水中易水解,生成H2TiO3沉淀,該反應的化學方程式為TiOSO4+H2O=H2TiO3↓+H2SO4
(3)“濾液”經處理后得到一種農業上常用的化肥,其名稱是硫酸銨.
(4)流程圖中“□”應進行的操作步驟的名稱是洗滌、干燥.
(5)如圖是反應溫度、加料時間及分散劑的質量分數對草酸亞鐵純度的影響:

從圖象可知,制備電池級草酸亞鐵晶體的最佳實驗條件是:反應溫度為40℃,加料時間為25min,分散劑的質量分數為20%.
(6)草酸亞鐵晶體(FeC2O4•2H2O)純度的測定:準確稱取ω g草酸亞鐵晶體于錐形瓶中,加入一定量的稀硫酸溶解,并加熱至50℃,用c mol.L-1KMnO4標準溶液滴定,達到滴定終點時,用去V mL標準溶液.滴定反應為(未配平):FeC2O4•2H2O+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO43+CO2↑+MnSO4+K2SO4+H2O
則FeC2O4•2H2O的純度為$\frac{30cV}{w}$%(用含有ω、c、V的代數式表示).

分析 脫硫渣(主要成分為 Fe2O3 )用硫酸溶解,過濾除去不溶物,濾液中主要含有硫酸鐵、硫酸等,進入鐵粉還原得到硫酸亞鐵,過濾分離,濾液中通入氨氣,得到氫氧化亞鐵沉淀,過濾分離,濾液中含有硫酸銨,氫氧化亞鐵與草酸化合得到草酸亞鐵,再經過過濾、洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體.
(1)硫酸鐵與Fe反應生成硫酸亞鐵,硫酸與Fe反應生成硫酸亞鐵與氫氣;
(2)TiOSO4水解能生成 H2TiO3沉淀,還生成硫酸;
(3)濾液中含有硫酸銨;
(4)過濾后,再經過洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體;
(5)應選擇純度最高時的溫度、加料時間、分散劑的質量分數;
(6)反應方程式為:10FeC2O4•2H2O+6KMnO4+24 H2SO4=5Fe2(SO43+20 CO2↑+6MnSO4+3K2SO4+24H2O,結合方程式計算.

解答 解:脫硫渣(主要成分為 Fe2O3 )用硫酸溶解,過濾除去不溶物,濾液中主要含有硫酸鐵、硫酸等,進入鐵粉還原得到硫酸亞鐵,過濾分離,濾液中通入氨氣,得到氫氧化亞鐵沉淀,過濾分離,濾液中含有硫酸銨,氫氧化亞鐵與草酸化合得到草酸亞鐵,再經過過濾、洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體.
(1)“還原”過程中反應的離子方程式還有:Fe+2Fe3+=3Fe2+
故答案為:Fe+2Fe3+=3Fe2+
(2)TiOSO4水解能生成 H2TiO3沉淀,還生成硫酸,反應方程式為:TiOSO4+H2O=H2TiO3↓+H2SO4
故答案為:TiOSO4+H2O=H2TiO3↓+H2SO4
(3)濾液中含有硫酸銨,經處理后得到一種農業上常用的化肥,
故答案為:硫酸銨;
(4)過濾后,再經過洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體,
故答案為:洗滌、干燥;
(5)從圖象可知,反應溫度40℃純度最高,在加料時間為 25min、分散劑的質量分數為20%,純度最佳,
故答案為:40;25;20%;
(6)配平后反應方程式為:10FeC2O4•2H2O+6KMnO4+24 H2SO4=5Fe2(SO43+20 CO2↑+6MnSO4+3K2SO4+24H2O,可知n(FeC2O4•2H2O)=$\frac{10}{6}$n(KMnO4)=$\frac{10}{6}$×V×10-3 L×c mol•L-1
故m(FeC2O4•2H2O)=$\frac{10}{6}$×V×10-3 L×c mol•L-1×180g/mol=0.3cV g,
故FeC2O4•2H2O的純度為$\frac{0.3cVg}{wg}$×100%=$\frac{30cV}{w}$%,
故答案為:$\frac{30cV}{w}$.

點評 本題考查物質準備工藝流程、物質含量測定、物質的分離提純、對條件控制的選擇、氧化還原反應滴定等,需要學生具備扎實的基礎,是對學生綜合能力的考查,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

11.現有一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產物的新工藝,原料的綜合利用率較高.其主要流程如下:

注:反應Ⅱ的離子方程式為Cu2++CuS+4Cl-=2[CuCl2]-+S
請回答下列問題:
(1)從黃銅礦冶煉粗銅的傳統工藝是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒,使其轉變為銅.這種方法的缺點是SO2會導致大氣污染、同時要消耗大量的熱能.
(2)反應Ⅰ的產物為(填化學式)FeS2、CuS.
(3)反應Ⅲ的離子方程式為4CuCl2-+O2+4H+═4Cu2++8Cl-+2H2O.
(4)一定溫度下,在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸,可以析出硫酸銅晶體,其原因是該溫度下,硫酸銅的溶解度小于氯化銅.
(5)黃銅礦中Fe的化合價為+2,對于反應:8CuFeS2+21O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,下列有關該反應的說法正確的是BCD(填字母).
A.反應中被還原的元素只有氧
B.反應生成的SO2直接排放會污染環境
C.SO2既是氧化產物又是還原產物
D.當有8mol銅生成時,轉移電子數目為100NA
(6)某硫酸廠為測定反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數,取280mL(已折算成標準狀況)氣體樣品與足量Fe2(SO43溶液完全反應后,用濃度為0.02000mol/L的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點,消耗K2Cr2O7溶液25.00mL.
已知:Cr2O72-+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O(未配平)
①SO2通入Fe2(SO43溶液,發生反應的離子方程式為SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+
②反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數為12.00%.

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

12.四種有機物A、B、C、D分子式均為C3H6O2,把它們分別進行實驗并記錄現象如下:
NaOH溶液銀氨溶液新制Cu(OH)2金屬鈉
A發生中和反應不反應溶解生成氫氣
B不反應有銀鏡反應有紅色沉淀放出氫氣
C發生水解反應有銀鏡反應有紅色沉淀不反應
D發生水解反應不反應不反應不反應
四種物質的結構簡式為:
ACH3CH2COOH      BCH3CHOHCHO或CH2OHCH2CHOCHCOOCH2CH3      DCH3COOCH3

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)═2Fe(s)+3CO(g)△H=489.0kJ•mol-1
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
C(石墨)+O2(g)═CO2 (g)△H=-393.5kJ•mol-1
則4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)的△H為(  )
A.1 641.0 kJ•mol-1B.-1 641.0 kJ•mol-1
C.-259.7 kJ•mol-1D.-519.4 kJ•mol-1

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),1molH2完全燃燒放出熱量241.8KJ,有關鍵能數據如下:
化學鍵H-OO=O
鍵能/KJ?mol-1463.4498
則H-H鍵鍵能為(  )
A.413KJ/molB.557KJ/molC.221.6KJ/molD.436KJ/mol

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.利用廢舊鋅鐵皮制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產物ZnO.制備流程圖如下:

已知:Zn及化合物的性質與Al及化合物的性質相似.請回答下列問題:
(1)用NaOH溶液處理廢舊鋅鐵皮的作用有AB.
A.去除油污B.溶解鍍鋅層C.去除鐵銹D.鈍化
(2)調節溶液A的pH可產生Zn(OH)2沉淀,為制得ZnO,后續操作步驟是抽濾、洗滌、灼燒.
(3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,須持續通入N2,原因是在N2氣氛下,防止Fe2+被氧化.
(4)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產物Fe3O4中的二價鐵含量.若需配制濃度為0.01000mol•L-1的K2Cr2O7標準溶液250mL,應準確稱取0.7350gg K2Cr2O7(保留4位有效數字,已知M(K2Cr2O7)=294.0g•mol-1).配制該標準溶液時,下列儀器中不必要用到的有③⑦.(用編號表示).
①電子天平   ②燒杯   ③量筒   ④玻璃棒   ⑤容量瓶   ⑥膠頭滴管   ⑦錐形瓶
(5)滴定操作中,如果滴定前裝有K2Cr2O7標準溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡,而滴定結束后氣泡消失,則測定結果將偏大(填“偏大”、“偏小”或“不變”).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

13.實驗室可以用圖所示的裝置制取乙酸乙酯.回答下列問題:
(1)在大試管中配制一定比例的乙醇、乙酸和濃硫酸的混合液,三種試劑的加入順序是先在試管中加入一定量的乙醇,然后再加入濃硫酸,最后再加入乙酸.
(2)飽和碳酸鈉溶液的主要作用是中和揮發出來的乙酸,溶解揮發出來的乙醇,降低乙酸乙酯在水中的溶解度.
(3)玻璃導管的作用是導氣兼冷凝.
(4)若要把制得的乙酸乙酯分離出來,應采用的實驗操作是分液.
(5)生成乙酸乙酯的反應是可逆反應,反應一段時間后,就達到了該反應的限度.下列描述能說明乙醇與乙酸的酯化反應已達到化學平衡狀態的有(填序號)①③.
①混合物中各物質的濃度不再變化
②單位時間里,生成1mol乙醇,同時生成1mol乙酸
③單位時間里,生成1mol乙酸乙酯,同時生成1mol乙酸.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

10.堿式碳酸鈉鋁可用作阻燃劑、抗酸劑等.其制備方法是:控制溫度、pH,向NaHCO3稀溶液中加入Al(OH)3,并攪拌,充分反應后過濾、洗滌、干燥,得堿式碳酸鈉鋁.
(1)堿式碳酸鈉鋁中a、b、c、d之間的關系為a+3b=c+2d.
(2)堿式碳酸鈉鋁作為阻燃劑的可能原因:①在分解過程中大量吸熱;②本身及產物無毒且不可燃;③產生阻燃性氣體CO2、H2O.
(3)若pH過高,則對產品的影響是pH過高會使堿式碳酸鈉鋁轉化為NaAlO2
(4)為確定堿式碳酸鈉鋁的組成,進行如下實驗:
①準確稱取2.880g樣品用足量稀硝酸溶解,得到CO2 0.448L(已換算成標準狀況下).并測得溶液中含有0.02mol Al3+
②加熱至340℃以上時樣品迅速分解,得到金屬氧化物、CO2和H2O.當樣品分解完全時,樣品的固體殘留率為56.9%,根據以上實驗數據確定堿式碳酸鈉鋁的組成(寫出計算過程).

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.某化學課外活動小組組裝了如圖所示的西紅柿電池,下列有關該電池的說法正確的是(  )
A.銅作負極B.鋅作正極
C.電子由銅經導線流向鋅D.鋅片上的反應為:Zn-2e-=Zn2+

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同步練習冊答案
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