钢铁制品经常进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片,分别进行了以下实验操作:①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。②取m
题型:不详难度:来源:
钢铁制品经常进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片,分别进行了以下实验操作: ①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。 ②取m g该粉末,放人28.00 mL 1 mol/L的盐酸中,恰好完全反应,生成标准状况下的气体134.4 mL,向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象。 ③再取三份不同质量的粉末,分加加到相同体积(V)、物质的量浓度均为l0.00 mol/L的三份硝酸溶液中,充分反应后,固体全部溶解,有关的实验数据如下表所示(假设NO是硝酸的唯一还原产物):
实验序号
| Ⅰ
| Ⅱ
| Ⅲ
| 加入粉末质量/g
| 13.68
| 27.36
| 34.20
| 生成气体的体积(标准状况)/L
| 2.912
| 5.824
| 6.720
| 完成下列各题: (1)实验②所得溶液中的溶质是 (写化学式),样品中n(Fe)∶n(Fe3O4)= ,m= 。 (2)计算实验③中每份硝酸溶液的体积(V)(mL)。 (3)若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉,要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在,求加入铜粉的物质的量的范围。 |
答案
(1)FeCl2,4∶1 , 0.912 g (2)180 mL (3)0.105mol<n(Cu)<0.315mol |
解析
试题分析:(1)由于向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象可知反应后生成的物质为FeCl2,由于放人盐酸的量为28.00 mL× 1 mol/L=0.028mol,故产生FeCl2的物质的量为0.028/2=0.014mol。其中单质铁分别于盐酸、Fe3O4二者发生反应,①由生成标准状况下的气体134.4 mL,根据电荷守恒可知,混合物中与盐酸发生产生气体的单质铁为0.006mol,②Fe3O4与Fe、HCl共同反应,在该反应中铁元素总量为:0.014mol-0.006mol=0.008mol,且该反应方程式为Fe3O4+8HCl+Fe=4FeCl2+4H2O,通过该反应方程式可知Fe3O4为0.002mol,发生该反应的单质铁为0.002mol。故总的Fe物质的量为0.008mol,Fe3O4为0.002mol。故比例为4∶1。质量为0.002mol×232g/mol +0.008mol×56g/mol =0.912g。 (2)根据三个实验,通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知,Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量,Ⅲ为粉末过量。可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积。由于假设NO是硝酸的唯一还原产物,且产生的气体的物质的量为6.720L/22.4L·mol-1=0.3mol。则N元素得到电子数为0.3mol×3=0.9mol。由于Ⅲ中混合物质量为34.2g,且n(Fe)∶n(Fe3O4)=4:1,则Fe为0.3mol,Fe3O4为0.075mol,由于氮元素得到电子数共为0.9mol,故溶液中为Fe(NO3)2、Fe(NO3)3两种溶质,计算可知Fe(NO3)2为0.075mol,Fe(NO3)3为0.45mol。故溶液中硝酸根含量为0.075mol×2+0.45mol×3=1.5mol。则该反应中N元素总物质的量为1.5mol+0.3mol=1.8mol。故硝酸的体积为180ml。 (3)27.36g 粉末,根据n(Fe)∶n(Fe3O4)=4:1可知含铁元素0.42mol,由于硝酸过量,产物为硝酸铁,故II反应需用硝酸1.52 mol(硝酸共1.8mol),故II溶液中有Fe3+ 0.42 mol,过量硝酸0.28mol, 3Cu ~ 8HNO3 Cu ~ 2Fe3+ 3 8 1 2 nmin 0.28mol n 0.42 nmin=0.105mol n=0.21mol nmax =0.21mol+0.105mol=0.315mol |
举一反三
C和CuO在一定温度下反应,产物有Cu、Cu2O、CO、CO2。将1.20 g C跟16.0 g CuO混合,隔绝空气加热,将生成的气体全部通过足量的澄清石灰水,反应一段时间后共收集到1.12 L气体(标准状况),生成沉淀的质量为5.00 g。下列说法正确的是A.反应后的固体混合物中还含有碳 | B.反应后的固体混合物总质量为13.6 g | C.反应后的固体混合物中氧化物的物质的量为0.05 mol | D.反应后的固体混合物中单质Cu的质量为12.8 g |
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工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Al(OH)3
| 开始沉淀
| 2.3
| 7.5
| 3.4
| 完全沉淀
| 3.2
| 9.7
| 4.4
| 回答下列问题: (1)反应I溶液中存在的金属阳离子有__________________。 (2)加入NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的______(填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是_____________。 (3)反应II的离子方程式为__________。在实际生产中,反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作为________。若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2物质的量为__________。 (4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2+离子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________。 |
某混合液中含有等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3。已知下表数据:下列叙述正确的是
物质(25℃)
| Cu(OH)2
| Fe(OH)2
| Fe(OH)3
| Ksp
| 2.2×10-20
| 8.0×10-16
| 4.0×10-38
| 完全沉淀时的pH
| ≥6.4
| ≥9.6
| 3~4
| A.混合溶液中:c(SO42-):[ c(Cu2+) +c(Fe3+) +c(Fe2+)]=5:4 B.若向混合溶液中加入铁粉,不可能观察到红色固体析出 C.若向混合溶液中加入足量氯水,调节pH到3~4后过滤,得到纯净的CuSO4溶液 D.若向混合溶液中逐滴加入烧碱溶液,首先生成Fe(OH)3沉淀 |
(10分)工业上综合利用黄铜矿(CuFeS2)制备净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)、铜及其化合物的工业流程如下图所示:
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若中CuFeS2铁元素的化合价为+2,1molCuFeS2参与反应转移电子的物质的量为_______ mol。 (2)利用炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)制备高铁酸钠的方法为: ①用稀盐酸浸取炉渣,过滤; ②向滤液中加入足量H2O2溶液,再加入足量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、于燥得Fe(0H)3; ③Fe(OH)3与NaClO和NaOH反应,生成高铁酸钠。 a.写出制取高铁酸钠的化学方程式:______________________; b.验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为________________________。 (3)制备纳米氧化亚铜(Cu2O)时用铜棒和石墨做电极,饱和食盐水做电解质,电解反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。铜棒上发生的电极反应式为_________________________________________。(5)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。用NaOH溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-)
| 91:9
| 1:1
| 1:91
| pH(25℃)
| 8.2
| 7.2
| 6.2
| 当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为是________________。 |
铁元素及其化合物与人类的生产生活息息相关,试回答下列问题: (1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板,该反应的离子方程式为 。 (2)已知:Fe(s)+O2(g)FeO(s) △H=-272 kJ·mol-1 C(s)+O2(g)CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1 则高炉炼铁过程中 FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H= 。 (3)铁红(Fe2O3)是一种红色颜料。将一定量的铁红溶于160mL 5 mol·L-1盐酸中,再加入足量铁粉,待反应结束共收集到气体2.24L(标准状况),经检测溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为 。 (4)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如下图所示,其中P端通入CO2。
①石墨I电极上的电极反应式为 。 ②通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则下列说法中正确的是 (填序号)。A.X、Y两端都必须用铁作电极 | B.可以用NaOH溶液作为电解液 | C.阴极发生的反应是:2H2O+ 2e-= H2↑+ 2OH- | D.白色沉淀只能在阳极上产生 | ③若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中,其颜色变化为 ,该反应的化学方程式为 。 |
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