(14分)明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化;造纸工业上作施胶剂;食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含A

(14分)明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化;造纸工业上作施胶剂;食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含A

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(14分)

明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化;造纸工业上作施胶剂;食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al 、 Al2O3及少量SiO2和FeO ·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)明矾净水的原理是(用离子方程表示)                 
(2)操作Ⅰ是        ,操作Ⅱ是蒸发浓缩、         、过滤、          干燥。
(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是                     (只用一种试剂)
(4)在滤液A中加入高锰酸钾的目的是            ,发生反应的离子方程式为(该条件下Fe2+转化为Fe3+,MnO4- 转化为Mn2+                          
已知:生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
 
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1
根据表中数据解释调pH=3的目的                                               
(5)己知:在pH=3、加热条件下,MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为:                                    。滤渣2含有的物质是                                
(6)以Al和NiO(OH)为电极,KOH溶液为电解液可组成新型、高效电池,充放电过程中,发生Ni(OH)2与NiO(OH)之间的转化,写出放电时电池反应的化学方程式            
答案
(1) Al3+ +3H2O   Al(OH)3 +3H+;(2)过滤 冷却结晶  洗涤
(3)取适量滤液A于试管中,滴加铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明Fe2+存在。
(4)使Fe2+转化为Fe3+;5Fe2+ +MnO4- +8H+ ==5Fe3+ +Mn2+ +4H2O;使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀
(5)3Mn2+ +2MnO4- +2H2O=5MnO2 +4H+;  MnO2    Fe(OH)3
(6) Al+3NiO(OH)+KOH +H2O=KAlO2+3Ni(OH)2
解析

试题分析:(1)明矾是强酸弱碱盐,弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体,能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去,从而达到达到净水的目的。其反应原理用方程式表示是Al3+ +3H2O Al(OH)3 +3H+;(2)操作Ⅰ是将难溶性固体与溶液分离的操作,叫过滤。操作Ⅱ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥就得到明矾。(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是取适量滤液A于试管中,滴加铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明Fe2+存在。或加入KSCN溶液,无明显变化,在滴加几滴H2O2溶液,溶液变为血红色,就证明含有Fe2+存在。(4)在滤液A中加入高锰酸钾的目的是使Fe2+转化为Fe3+;发生反应的离子方程式为5Fe2+ +MnO4- +8H+ ==5Fe3+ +Mn2+ +4H2O;;根据表中数据可知当溶液的pH=3时Fe3+可以形成沉淀Fe(OH)3。(5)根据题意可得方程式3Mn2+ +2MnO4- +2H2O=5MnO2 +4H+; 由于溶液的pH=3,所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe(OH)3。(6)根据题意结合反应条件可知:在放电时,电池反应的化学方程式Al+3NiO(OH)+ KOH +H2O=KAlO2+3Ni(OH)2
举一反三
(14分)工业上可用软锰矿浆(主要成分为MnO2)吸收硫酸厂废气SO2,并制备MnSO4.H2O晶体,其工艺流程如下:

已知:①浸出液的pH<2,且阳离子主要是Mn2,以及少量Fe2、Al3等。
②几种离子沉淀时数据信息如下:

请回答下列问题:
(1)浸出液pH <2的原因可能是_________________________________________。
(2)加入MnO2,氧化时溶液中反应的离子方程式为________________________ ,若流程中取消“加入MnO2”,对上述流程的影响是________________________________________。
(3)试剂X________(填“能”或“不能”)选用氢氧化锰,试说明理由:____________
______________________________________________________________________________。
(4)滤渣的主要成分是________,利用滤渣能提取铁红,其原理是______________________
______________________________________________________________________________。
(5)从滤液中提取MnSO4.H2O晶体的操作是____________________________________。
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(14分)氧化锌是橡胶、油漆、搪瓷、电缆、医药、电子、化学等工业的重要原料。以氧
化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下:

(1).浸出”后得到的酸性溶液中含有Zn2、SO42,另含有Fe2、Cu2、Mn2
杂质。物质A的作用是调节溶液的pH至5 4,物质A最好选择________。
A.NH3.H2OB.Na2CO3C.H2SO4D.ZnO
已知25℃时部分金属离子从开始形成氢氧化物沉淀到沉淀完全时溶液的pH如下表:

该温度下
(2) KMnO4的作用是除去Mn2和Fe2,则KMnO4与Mn2反应的离子方程式为_____________________________________;若溶液中,则处理1该溶液,Fe2所消耗的KMnO4的质量为________g(保留两位有效数字)。
(3)杂质Cu22+可利用置换反应除去,则物质B是_________。
(4)被灼烧的沉淀是,生成该沉淀的化学方程式为________。
如何检验该沉淀是否洗净?________________________________。
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根据下图的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)
A.反应①②③④⑤均属于氧化反应和离子反应
B.反应⑤说明该条件下铝的还原性强于锰
C.相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1:1
D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4

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(16分)卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe2+、Fe3+和Mn2+等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产,可制得轻质氧化镁。

查阅资料得下表相关数据:
表1: 生成氢氧化物沉淀的pH
表2: 原料价格表
物质
开始沉淀
沉淀完全
物质
价格(元/吨)
Fe(OH)3
2.7
3.7
a.漂液(含25.2%NaClO)
450
Fe(OH)2
7.6
  9.6﹡
b.双氧水(含30%H2O2
2400
Mn(OH)2
8.3
9.8
c.烧碱(含98%NaOH)
2100
Mg(OH)2
9.6
11.1
d.纯碱(含99.5%Na2CO3
600
﹡Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,必须将它氧化后以Fe(OH)3沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低,请根据上表提供的资料回答:
(1)流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的           (选填试剂编号)。
(2)步骤②发生反应的离子方程式为      ;步骤⑤中发生反应的化学方程为      
(3)步骤③控制pH=9.8的目的是                                           
(4) 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验,必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、      
泥三角。
(5)在探究Mg(OH)2溶解性的实验中,发现向装有少量Mg(OH)2浊液的试管中加入适量
NH4Cl晶体,充分振荡后溶液会变澄清,请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
         
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(16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:

已知:(ⅰ)PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl4-(aq) △H>0
(ⅱ)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8, Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(ⅲ)Fe3、Pb2以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中生成PbCl2和S的离子方程式                               ,加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是                                     
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                       
(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式                           
(4)请用离子方程式解释滤液2加入H2O2可循环利用的原因                         ,滤液3是               
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的  PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为                      
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