高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为:①在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO43NaC
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高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为: ①在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4 3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O ②Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4:Na2FeO4 + 2KOH=K2FeO4 + 2NaOH 主要的生产流程如下:
(1)加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是 。 (2)流程图中“转化”(反应③)是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4) Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。 (3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。 图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响; 图2为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
工业生产中最佳温度为 ℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。 (4)K2FeO4在水溶液中易“水解”:4FeO42- + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8OH- + 3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘***方法,则洗涤剂最好选用 溶液(填序号)。A.H2O | B.CH3COONa、异丙醇 | C.NH4Cl、异丙醇 | D.Fe(NO3)3、异丙醇 | (5)K2FeO4处理水时,不仅能消毒***菌,还能除去水体中的H2S、NH3等,生成的Fe(OH)3胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,试写出K2FeO4处理含有NH3污水时与NH3反应的离子方程式 。 |
答案
(12分,每空2分)(1)取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试 纸上,半分钟后与标准比色卡对照 (2)< (3)①26 6:5 (4)B (5)2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH- 或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)(把胶体写成↓也可。) |
解析
试题分析:(1)实验室用pH试纸测定溶液的pH值的正确操作是取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸上,半分钟后与标准比色卡对照即可。 (2)由流程图可知,“转化”(反应③)是Na2FeO4→K2FeO4,该转化是在某低温下进行的,根据沉淀更容易向生成更难溶的方向进行可知,此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4,所以Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)。 (3)由图1可知,在Fe(NO3)3浓度一定时,温度在26℃时,K2FeO4的生成率最高,故工业生产中最佳温度为26℃。由图1可知,Fe(NO3)3浓度在330g/L时,K2FeO4的生成率最高。由图2可知,NaClO在2575g/L时,K2FeO4的生成率最高,所以Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L:275g/L=6:5。 (4)K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性,应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解,进行洗涤。A、H2O不能抑制水解,且容易损失,故A错误;B、CH3COONa溶于水水解显碱性、异丙醇,能抑制水解,减少洗涤损失,故B正确;C、NH4Cl溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故C错误;D、Fe(NO3)3溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故D错误,答案选B。 (5)向含有NH3污水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,则该无毒的物质是氮气,而高铁酸钾的还原产物是氢氧化铁,其中氮元素的化合价从-3价升高到0价,失去3个电子。铁元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子,因此氧化剂高铁酸钾与还原剂氨气的物质的量之比是1:1,根据原子守恒可知反应的离子方程式为2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)。 |
举一反三
某工厂排出的污水中含有大量的Fe2+、Zn2+、Hg2+三种金属离子。以下是某化学研究性学习小组的同学设计的除去污水中的金属离子,回收绿矾、皓矾(ZnSO4·7H2O)和汞的方案。 [药品] NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉 [实验方案]
[问题探究] (1)步骤Ⅱ所发生反应的离子方程式为_________________________________________________。 (2)步骤Ⅲ中的抽滤为减压条件下的过滤,可以加快过滤速度;该步骤涉及反应的离子方程式有Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O和________________。 (3)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子反应方程式为______________________________。 (4)欲实现步骤Ⅴ,所需加入的试剂有________、________,所涉及的主要操作依次为______________________。 (5)步骤Ⅳ常用的方法是加热,该步骤是否对环境有影响?__________(填“是”或“否”),如有影响,请你设计一个环境保护方案来实现步骤Ⅳ的反应________________________。 |
钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等]。某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中,与的反应化学方程式为 。 (2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸, 原因是 、 。 (3)该厂结合本厂实际,选用的X为 (填化学式);中和Ⅰ使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。 (4)上述流程中洗涤的目的是 。 |
某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿(主要成份:CuO ZnO)的方案,实现废物综合利用,方案如下图所示。
请回答下列问题: (1)操作1的名称是: (2)向溶液A中加入Fe粉发生的主要的反应离子方程式为: 、 。 (3)向溶液B中加入物质X的目的是 ,物质X可用下列物质中的 。(填字母) (4)向溶液B中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在 范围之间。 (5)溶液D中主要溶质的化学式是 。 (6)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS) Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”)。 |
Ⅰ某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的Cl2与干燥Na2CO3 固体反应得到的固体物质的成分。 已知:通入一定量的氯气后,测得D中只有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯氧化物。可以确定的是C中固体含有NaHCO3 ,且含氯的盐只有一种。现对C的成分进行猜想和探究。
(1)提出合理猜想:若已知C中有0.1molCl2恰好和10.6克Na2CO3固体完全反应。则C中有Cl2参与反应的化学方程式可能 。 (2)①提出合理假设。 假设1:存在两种成分:NaHCO3和 ; 假设2:存在三种成分:NaHCO3和 、 。 ②设计合理方案对C固体中的未知成分进行探究。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。 限选实验试剂和仪器:蒸馏水、稀HNO3、Ba(OH)2溶液、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。
实验步骤
| 预期现象和结论
| 步骤1:取少量C中固体样品于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡至固体完全溶解,然后将所得溶液分装A、B两支试管中。
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| 步骤2:
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| 步骤3:
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| Ⅱ探究铁矿石中铁的含量将2. 25g铁矿石样品经一系列化学处理,制得铁元素全部为Fe2+的待测液250 mL,利用反应 6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 对铁矿石中铁元素的含量进行测定。 ①现有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管,要配制0.0150 mol/L K2Cr2O7溶液100mL,还需要的玻璃仪器是 。 ②取25mL待测液进行滴定,平均消耗 K2Cr2O7溶液体积为25.00 mL,则铁矿石中铁元素的百分含量是(Fe的相对原子质量为56) 。 ③在本实验的滴定过程中,下列操作会使测定结果偏小的是 (填写序号)。 a.未用标准K2Cr2O7溶液润洗滴定管 b.锥形瓶中加入待测溶液后,再加少量水 c.锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动,有少量液体溅出 |
硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:
根据题意回答下列问题: (1)在酸解过程中,想加快酸解速率,请提出两种可行的措施__________、______________。 (2)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外,还有 。 (3)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式是 。在调节pH、发生水解之前,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为 。 (4)如何检验滤液中Fe3+是否被除尽,简述检验操作 。 (5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃)
| 40
| 50
| 60
| 70
| MgSO4
| 30.9
| 33.4
| 35.6
| 36.9
| CaSO4
| 0.210
| 0.207
| 0.201
| 0.193
| “除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明除钙的操作步骤 、 。 (6)现有l.60 t硼镁泥,生产MgSO4·7H2O,若生产过程的产率为50%,则能生产出MgSO4·7H2O产品 t (计算结果保留三位有效数字)。(H:1 O:16 Mg:24 S:32) |
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