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1、高考化學(xué)復(fù)習(xí)鐵及其化合物推斷題專項(xiàng)綜合練含答案一、鐵及其化合物1 室溫下,a 是常見的金屬單質(zhì)、單質(zhì)b 是黃綠色氣體、單質(zhì)c 是無色氣體。在合適反應(yīng)條件下,它們可以按下面框圖進(jìn)行反應(yīng);e 是無色溶液,f 是淡綠色溶液。b 和c 反應(yīng)發(fā)出蒼白色火焰。請回答:( 1) a 是 _ ,b 是 _, c 是 _ (請?zhí)顚懟瘜W(xué)式);( 2)反應(yīng) 的化學(xué)方程式 _ ;( 3)反應(yīng) 的離子方程式 _ ;( 4)反應(yīng) 的離子方程式 _ ?!敬鸢浮?fe cl2 223 fe2 h22 cl23h2fe+3cl2feclfe2h2fe 2fe2cl【解析】【分析】室溫下, a 是常見的金屬單質(zhì)、單質(zhì) b 是黃綠
2、色氣體、單質(zhì) c 是無色氣體, b 是氯氣, b 和c反應(yīng)發(fā)出蒼白色火焰, c 是氫氣, e 是氯化氫。 f 是淡綠色溶液, f 溶液中含有亞鐵離子,所以a 是鐵, f 是氯化亞鐵,d 是氯化鐵,據(jù)以上分析解答?!驹斀狻渴覝叵拢?a 是常見的金屬單質(zhì)、單質(zhì)b 是黃綠色氣體、單質(zhì)c 是無色氣體,b 是氯氣, b 和c反應(yīng)發(fā)出蒼白色火焰, c 是氫氣, e 是氯化氫。 f 是淡綠色溶液, f 溶液中含有亞鐵離子,所以 a 是鐵, f 是氯化亞鐵, d 是氯化鐵,(1) 根據(jù)以上分析可知 a、 b、c 分別是 fe、 cl 2、 h2;(2)反應(yīng)為鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵,化學(xué)方程式為2fe+3cl
3、22fecl 3;(3)反應(yīng)為鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣,離子方程式為fe 2h fe2 h2;(4)反應(yīng)為氯化亞鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵,離子方程式為2fe2 cl 22fe3 2cl 。2 已知 a、 b、 c、 d 四種物質(zhì)均含有鐵元素,彼此轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:請回答:(1)反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)(屬于置換反應(yīng)),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:_、其中 al 作_劑。( 2)反應(yīng)的離子方程式為: _。( 3)新配制的 c 溶液中應(yīng)加入 _,以防止其轉(zhuǎn)化為 d。檢驗(yàn) d 溶液中陽離子的常用試劑是_(填化學(xué)式),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_。高溫【答案】 2al+fe2o32fe+al2o3還原劑2fe2+h2o2+2h+
4、=2fe3+2h2 o鐵粉(屑)kscn(或 nh4scn)溶液變紅(或呈現(xiàn)血紅色)【解析】【分析】氧化鐵與鋁單質(zhì)在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng),生成a,則 a 為 fe,鐵和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成 b, b 為黑色磁性氧化物,則b 為 fe343 4中鐵元素的化合價(jià)含有+2、 +3 價(jià),與鹽o , fe o酸反應(yīng)生成 fecl3 和 fecl2,鐵與過量鹽酸反應(yīng)生成fecl2 ,則 c 為 fecl2, fecl2 與雙氧水反應(yīng)生成 fecl33,則 d 為 fecl ,據(jù)此分析解答?!驹斀狻?1)反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)(屬于置換反應(yīng) ),該反應(yīng)的化學(xué)方程式:高溫2fe+al2o3,2al+fe2o3反應(yīng)中
5、 al 有0 價(jià)變?yōu)?3 價(jià),化合價(jià)升高,失電子,被氧化,作還原劑;(2)反應(yīng)為232+2 2+3+2o;fecl 與雙氧水反應(yīng)生成 fecl,離子方程式為: 2fe +h o +2h =2fe +2h(3)c 為 fecl2, d 為 fecl3,亞鐵離子具有還原性,易被氧化,新配制的fecl2 溶液中應(yīng)加入鐵粉 (屑 ),以防止其轉(zhuǎn)化為 fecl3。檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子常用試劑是kscn(或 nh4scn),三價(jià)鐵離子遇 scn-變?yōu)檠t色溶液。3 己知a 為淡黃色固體,r 是地殼中含量最多的金屬元素的單質(zhì),t 為生活中使用最廣泛的金屬單質(zhì),f 是無色無味的氣體,h 是白色沉淀,w 溶液中滴加k
6、scn溶液出現(xiàn)血紅色。(1)物質(zhì) a 的化學(xué)式為 _。(2) b 和 r 在溶液中反應(yīng)生成f 的離子方程式為_。( 3) h 在潮濕空氣中變成 m 的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 _,化學(xué)方程式為 _。( 4) a 和水反應(yīng)生成 b 和 c 的離子方程式為 _, a 可以作為呼吸面具的 _。( 5) w 和 t 反應(yīng)的離子方程式 _?!敬鸢浮?na2 22-2-2白色沉淀逐漸變?yōu)榧t褐色沉淀2o2al +2h o + 2oh =2alo+3h 4fe(oh)2232 22+-23+2+ o + 2h o =4fe(oh)2na o +2 h o=4 na + 4oh + o 供氧劑2fe + fe =3fe【解析
7、】【分析】題干已經(jīng)對部分物質(zhì)的特征進(jìn)行了描述,可先根據(jù)某些物質(zhì)的特定表征直接得出該物質(zhì),地殼含量最多金屬為al, t 為最廣泛使用的金屬單質(zhì),則為fe, w 溶液中滴加kscn溶液出現(xiàn)血紅色,則w 含有 fe3+。根據(jù)上述能直接確定的物質(zhì),結(jié)合各物質(zhì)間轉(zhuǎn)換圖解答此題。【詳解】(1) .a 為淡黃色固體,常見物質(zhì)可能為na2o2 或 s, a 與水的產(chǎn)物b 可與 al 反應(yīng),同時(shí)c又與 fe 反應(yīng)。綜上可推知a 應(yīng)為 na2o2,答案為na2o2。( 2) .根據(jù)分析 b 為 naoh, r 為 al,答案為 2al +2h2o + 2oh- =2alo2- +3h2。( 3) .根據(jù)分析, a
8、 與水反應(yīng)產(chǎn)物 c 為氧氣, b 為 naoh。 d 為 fe 在氧氣中燃燒產(chǎn)物3 423+,說明 fe(oh)2發(fā)生氧化生成fe o , h 為白色沉淀 ,則 h 應(yīng)為fe(oh)。 w 含有 fefe(oh) 。答案為白色沉淀逐漸變?yōu)榧t褐色沉淀,4fe(oh) + o + 2h o =4fe(oh) 。32223(4) .a 為 na2 2與水反應(yīng)生成22 22反應(yīng)生成的氧氣供人呼onaoh 和 o ,同時(shí)na o 與水和 co吸。故答案為 2na222+-2o+2 h o =4 na + 4oh + o ,供氧劑。(5) .由分析可知w 為 fecl3 ,t 為金屬 fe。答案為3+2+
9、2fe+ fe =3fe?!军c(diǎn)睛】解答本題需要對某些物質(zhì)的特定表征非常熟悉,首先應(yīng)該根據(jù)這些表征即得出對應(yīng)物質(zhì),然后再結(jié)合各種物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和相關(guān)描述合理推導(dǎo)出其他對應(yīng)的物質(zhì)。4a、 b、 c、 x 均為中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì),一定條件下它們有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物已略去 )。下列說法正確的是()a若x 為koh溶液,則a 可能為alb若x 為fe,則c可能為fe(no3)2 溶液c若a、b、 c 均為焰色反應(yīng)呈黃色的化合物,則x 一定為co2d若 x 為 o2,則 a 可為有機(jī)物乙醇,也可為非金屬單質(zhì)硫【答案】 b【解析】【詳解】a. 若 x 為 koh 溶液、 a 為 a1時(shí), al 和
10、堿反應(yīng)只能生成偏鋁酸鉀,不符合轉(zhuǎn)化關(guān)系,a 可以為 al3+,故 a 錯(cuò)誤;b. 若 x 為 fe,則 a 和鐵反應(yīng)的量不同,產(chǎn)物不同,且產(chǎn)物可以和鐵反應(yīng),證明a 為氧化性酸,判斷 a 可以為 hno33 33 2溶液,故 b 正確;, b 為 fe(no )溶液,則 c 可能為 fe(no )c. 若 a. b. c均為焰反應(yīng)呈黃色的化合物,說明含鈉元素,轉(zhuǎn)化關(guān)系中a 可以是 naoh, x可以是二氧化碳或二氧化硫,b 為碳酸鈉或亞硫酸鈉, c 為碳酸氫鈉或亞硫酸氫鈉,故c錯(cuò)誤;d. 若 x 為 o2, a 為有機(jī)物乙醇,可以實(shí)現(xiàn)a bc的轉(zhuǎn)化,但不能一步實(shí)現(xiàn)ac;為非金屬單質(zhì)硫時(shí),可以實(shí)現(xiàn)
11、 abc的轉(zhuǎn)化,但不能實(shí)現(xiàn) ac的轉(zhuǎn)化,故 d 錯(cuò)誤;答案選 b。5 粉末狀試樣 a 是由等物質(zhì)的量的mgo 和 fe2o3 組成的混合物。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取適量 a 進(jìn)行鋁熱反應(yīng),產(chǎn)物中有單質(zhì)b 生成;1c;另取 20 g a 全部溶于 0.15 l 6.0 mol l鹽酸中,得溶液將中得到的單質(zhì)b 和溶液 c 反應(yīng),放出 1.12 l(標(biāo)況 )氣體,同時(shí)生成溶液d,還殘留有固體物質(zhì) b;用 kscn溶液檢驗(yàn)時(shí),溶液d 不變色。請?zhí)羁眨?1)中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是_,產(chǎn)物中的單質(zhì) b 是 _。(2)中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是_。(4)若溶液 d
12、的體積仍視為 0.15 l,則該溶液中c(mg 2 )為 _, c(fe2 )為 _?!敬鸢浮考由倭縦clo3fe2 333h2,插上鎂條并將其點(diǎn)燃feo 6hcl=2feclo、 mgo2232、 fe 2h2 h2 1 12hcl=mgcl h ofe 2fe=3fe=fe0.67 mol l2.3 mol l【解析】【詳解】(1)鋁熱反應(yīng)是指單質(zhì)al 和某些金屬氧化物發(fā)生的反應(yīng),反應(yīng)過程中放出大量熱,但該反應(yīng)需要較高的溫度才能引發(fā)。在混合物上加少量kclo固體并插上mg 條,點(diǎn)燃 mg 條后放出3熱量,使 kclo3 固體分解放出 o2,進(jìn)一步加劇mg 的燃燒,可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅
13、高溫速升高,引發(fā)反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)為fe2o3 2alal2o3 2fe,所以產(chǎn)物中單質(zhì)b 為 fe,故答案為:加少量 kclo3,插上鎂條并將其點(diǎn)燃;fe;(2)fe o和 mgo 都是堿性氧化物,能和酸反應(yīng)生成鹽和水:fe o 6hcl=2fecl 3h o,232332mgo 2hcl=mgcl h o,故答案為: fe o 6hcl=2fecl 3h o、 mgo 2hcl=mgcl 2223322h2o;(3)混合物中只有 fe o 能和 al 發(fā)生鋁熱反應(yīng),生成fe 單質(zhì)。 c 溶液中有反應(yīng)生成的23fecl3,還有未反應(yīng)的hclfe2fe3=3fe2 、 fe2h =fe2 h2。
14、發(fā)生的離子反應(yīng)為(4)假設(shè)步驟用去的20 g 固體中, mgo 的物質(zhì)的量為 x,則 fe2o3 的物質(zhì)的量也為x,則40 g mol 1x160 g mol 1x 20 g,解得: x 0.1mol 。根據(jù) mgo mgcl2 的關(guān)系,則溶液中 mgcl 13,也就是溶2 的濃度為 0.1 mol 0.15 l 0.67。步驟說明溶液中沒有 femoll守恒的關(guān)系,可知mgcl2 和 fecl2 的總的物質(zhì)的量等于質(zhì)為 fecl2 和 mgcl2。根據(jù) cl0.15l6.0mol gl-1 0.45mol ,所以, fecl2 的濃度為 0.45mol-0.1mol20.15l 1, 2.3
15、 moll322 1故答案為: fe 2fe=3fe、fe 2h=fe h2;0.67 mol l;【點(diǎn)睛】本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算、物質(zhì)的量濃度計(jì)算,題目難度中等,掌握氧化鎂、氧化鐵以及鐵和三價(jià)鐵離子的反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵,(4)中計(jì)算亞鐵離子的物質(zhì)的量時(shí),不可忽略了鐵與氫離子的反應(yīng)。6 溴主要以br- 形式存在于海水(呈弱堿性)中,利用空氣吹出法從海水中提溴,工藝流程示意如下。資料:常溫下溴呈液態(tài),深紅棕色,易揮發(fā)。( 1)酸化:將海水酸化的主要目的是避免_(寫離子反應(yīng)方程式)。( 2)脫氯:除去含溴蒸氣中殘留的cl2具有脫氯作用的離子是_。溶液失去脫氯作用后,補(bǔ)加febr2 或加入 _,
16、脫氯作用恢復(fù)。(3)富集、制取 br2:用 na2 3溶液吸收溴,23 -和 br-。再用 h2 42,其cobr歧化為 broso 酸化歧化后的溶液得到br離子反應(yīng)方程式為 _。(4)探究 (3)中所用 h242生成的影響,實(shí)驗(yàn)如下:so 濃度對 br序號(hào)abc試劑組成1 mol/l nabr1 mol/l nabr將 b 中反應(yīng)后溶液用20% h2so498% h2so4水稀釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象溶液呈棕紅色,放熱溶液顏色變得很淺b 中溶液呈棕紅色說明產(chǎn)生了_。分析 c 中溶液顏色變淺的原因,甲同學(xué)認(rèn)為是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)所致;乙同學(xué)認(rèn)為是用水稀釋所致。若認(rèn)為甲同學(xué)的分析合理,請用具體的反應(yīng)說明
17、理由;若認(rèn)為乙同學(xué)的分析合理,進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案說明。理由或方案:_。酸化歧化后的溶液宜選用的酸是_(填 “稀硫酸 ”或 “濃硫酸 ”)?!敬鸢浮?cl2- 22+、 br-3-+222理由:+2oh =cl +clo+h ofe鐵粉 bro+5br +6h=3br +3h obrso2+br2+2h2o=2hbr+h2so4 方案:用 ccl4 萃取顏色很淺的溶液,觀察溶液下層是否呈棕紅色稀硫酸【解析】【分析】【詳解】(1)海水中溴元素以br-存在,從海水中提取溴單質(zhì),要用cl2 氧化溴離子得到,但海水呈堿性,若不酸化,就會(huì)發(fā)生反應(yīng):cl2 +2oh-=cl-+clo-+h2o,影響溴的提取
18、;(2) 將溴蒸氣的殘留的cl2 脫去,可利用氯氣有強(qiáng)的氧化性,要加入能與cl2 反應(yīng),但不能與 br2 反應(yīng)的物質(zhì),如fe2+、 br-;溶液失去脫氯作用后,補(bǔ)加febr2 或加入還原鐵粉,物質(zhì)具有還原性,脫氯作用就恢復(fù);-+(3)用 na2co3 溶液吸收溴, br2 歧化為 bro3和 br 。再用h2so4 酸化, bro3和 br及 h 發(fā)生歸中反應(yīng)得到 br2,其離子反應(yīng)方程式為 bro3- +5br-+6h+=3br2+3h2o;(4) b 中溶液呈棕紅色是由于 br2 是紅棕色物質(zhì),產(chǎn)生了br2;若甲同學(xué)說法正確,則會(huì)發(fā)生反應(yīng):so2+br2+2h2 o=2hbr+h2so4,
19、消耗了溴單質(zhì);若乙同學(xué)說法正確,則要把顏色很淺的溶液用ccl4 萃取,利用 ccl4 密度比水大,溴單質(zhì)容易溶于ccl4,觀察下層液體顏色否呈棕紅色即可;歧化后的溶液若用稀硫酸酸化無明顯現(xiàn)象,若用濃硫酸酸化,溶液變?yōu)榧t棕色,反應(yīng)放出熱量,會(huì)導(dǎo)致溴單質(zhì)揮發(fā),所以酸化要用稀硫酸。7 某小組同學(xué)用一種鋁鐵合金為原料,模擬相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn),反應(yīng)過程如圖所示(部分產(chǎn)物和條件已略去),請回答:(1)鐵鋁合金是一種高電磁性能合金,下列有關(guān)推測可能正確的是_(填序號(hào))a鐵鋁合金可由鐵和鋁熔融混合制成b鐵鋁合金的熔點(diǎn)高于鋁和鐵c鐵鋁合金硬度高于純鋁( 2)反應(yīng)中鋁元素發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。( 3)反應(yīng)的化學(xué)方
20、程式為 _ 。( 4)反應(yīng)發(fā)生時(shí)觀察到的現(xiàn)象是 _ ,用化學(xué)方程式表示顏色變化的原因 _ 。( 5)反應(yīng)中的 co2 不宜換成 hcl,原因是 _ 。( 6)請舉出固體 a 一種用途 _。3+222【答案】 ac al2+2ho 先產(chǎn)生白色沉+4oh =alo2al+2naoh+2ho=2naalo +3h淀,之后迅速變成灰綠色最后變?yōu)榧t褐色4fe(oh)2 223過量的氯化氫會(huì)+o +2h o=4fe(oh)使生成的氫氧化鋁溶解做紅色油漆和涂料【解析】【分析】分析流程可知,中的反應(yīng)有硫酸與氫氧化鈉酸堿中和,硫酸鋁與過量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,硫酸亞鐵在空氣中與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵;中二
21、氧化碳能與偏鋁酸鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉;固體a 為氧化鐵,固體b 為氧化鋁;中鋁單質(zhì)能與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉;中硫酸亞鐵在空氣中與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵。【詳解】(1) a鐵鋁合金可由鐵和鋁熔融混合制成具有特征性質(zhì)的混合物,故a 正確;b合金熔點(diǎn)低于各成分,則鐵鋁合金的熔點(diǎn)低于鋁和鐵,故b 錯(cuò)誤;c合金硬度高于各成分,則鐵鋁合金硬度高于純鋁,故c 正確;綜上所述,故答案為:ac;(2) 中硫酸鋁與過量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,其反應(yīng)的離子方程式為al3+4oh3+=alo2 +2h2o,故答案為:al +4oh=alo2 +2h2o;(3) 中鋁單質(zhì)能與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉
22、,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2 ,故答案為: 2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2;(4) 中硫酸亞鐵在空氣中與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵,現(xiàn)象是先產(chǎn)生白色沉淀,之后迅速變成灰綠色最后變?yōu)榧t褐色,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3,故答案為:先產(chǎn)生白色沉淀,之后迅速變成灰綠色最后變?yōu)榧t褐色;4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3;( 5) 中二氧化碳能與偏鋁酸鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉,若將二氧化碳換成氯化氫,則生成的氫氧化鋁會(huì)繼續(xù)與過量的鹽酸發(fā)生反應(yīng)而溶解,故答案為:過量的氯化氫會(huì)
23、使生成的氫氧化鋁溶解;( 6)固體 a 為紅棕色的氧化鐵,可以用來做紅色油漆和涂料,故答案為:做紅色油漆和涂料。8 無水氯化錳mncl 2 在電子技術(shù)和精細(xì)化工領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種由粗錳粉為 fe、 ni、pb 等金屬單質(zhì) )制備無水氯化錳的工藝如下(部分操作和條件略)。(主要雜質(zhì)i向粗錳粉中加入鹽酸,控制溶液的ph 約為5,測定離子的初始濃度。靜置一段時(shí)間后錳粉仍略有剩余,過濾;ii向i 的濾液中加入一定量鹽酸,再加入h 2 o 2 溶液,充分反應(yīng)后加入mnco 3 固體調(diào)節(jié)溶液的ph 約為5,過濾;iii向 ii 的濾液中通入h 2s氣體,待充分反應(yīng)后加熱一段時(shí)間,冷卻后過濾;iv濃縮、結(jié)
24、晶、過濾、洗滌、脫水得到無水mncl 2。各步驟中對雜質(zhì)離子的去除情況fe2+ni 2+pb2+初始濃度 /mg l 121.024.955.86步驟 i 后 / mg l 112.853.803.39步驟 ii 后 / mg l10.253.763.38步驟 iii 后 / mg l 10.10(達(dá)標(biāo) )3.19(未達(dá)標(biāo) )0.12(達(dá)標(biāo) )已知:金屬活動(dòng)性mn fe nipb(1)錳和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)步驟 i 中:fe2+濃度降低,濾渣中存在fe oh 3 。結(jié)合離子方程式解釋原因: _。pb2+濃度降低,分析步驟i 中發(fā)生的反應(yīng)為: pb + 2h+2+2= pb+ h
25、、 _。(3)步驟 ii 中: h 2o 2 酸性溶液的作用: _。結(jié)合離子方程式說明mnco3 的作用: _。(4)步驟 iii 通入 h2s 后, ni2+不達(dá)標(biāo)而 pb2+ 達(dá)標(biāo)。推測溶解度:pbs_nis(填“ ”或“”)。(5)測定無水 mncl 2 的含量:將 a g 樣品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中,加入稍過量nh 4 no 3 ,使 mn 2+氧化為 mn 3+ 。待充分反應(yīng)后持續(xù)加熱一段時(shí)間,冷卻后用b mol/l 硫酸亞鐵銨 nh 4 2 fe so4 2滴定 mn 3+ ,消耗 c ml 硫酸亞鐵銨。(已知:滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)為: fe2+ + mn 3+ = fe
26、3+ + mn 2+)樣品中 mncl2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 _(已知: mncl2的摩爾質(zhì)量是 126 g mol -1)?!俺掷m(xù)加熱”的目的是使過量的nh 4 no 3 分解。若不加熱,測定結(jié)果會(huì)_(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)?!敬鸢浮?mn + 2hcl = mncl2 + h2空氣中的 o2 將部分 fe2+氧化為 fe(oh)3 沉淀,相關(guān)的離子方程式為: 4fe2+ + o2 + 10h2o = 4fe(oh)3 + 8h+pb2+ + mn = pb + mn2+將剩余 fe2+氧化為 fe3+,調(diào)節(jié) ph 使 fe3+轉(zhuǎn)化為 fe(oh)3 沉淀除去3+2+223+2 垐 ?
27、fe(oh)3+0.126bc偏高mnco +2h =mn+h o+co,fe +3h o噲 ?+3ha【解析】【分析】制備無水氯化錳的原料是含有fe, ni, pb 等金屬雜質(zhì)的粗錳粉,因此制備過程中要將fe, ni, pb 等雜質(zhì)元素去除;第一步將粗錳粉加酸溶解,fe 溶解后產(chǎn)生 fe2+,由于其還原性較強(qiáng),容易被氧氣氧化;由于金屬活動(dòng)性mn fe ni pb,所以溶液中pb2+會(huì)與未反應(yīng)完全的 mn 反應(yīng),造成 pb2+濃度下降;第二步加入過氧化氫,主要是為了將fe2+氧化為fe3+,便于沉淀法去除;第三步通入h2s,是想通過生成硫化物沉淀的方式去除殘余的zn2+和 pb2+,由于 pb
28、 的去除達(dá)標(biāo),而 zn 的仍未達(dá)標(biāo),所以 pbs 的溶解度應(yīng)該更低?!驹斀狻?1)mn 與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:mn 2hcl=mncl 2 h 2 ;(2)將粗錳粉酸浸后,fe 單質(zhì)轉(zhuǎn)化為還原性較強(qiáng)的fe2+,靜置一段時(shí)間,fe2+會(huì)被空氣中的氧氣氧化,進(jìn)而生成fe(oh)3 沉淀,相應(yīng)的離子方程式為:4fe2o 2 10h 2o=4fe(oh) 38h ;由于金屬活動(dòng)性 mn fe nipb,所以溶液中pb2+會(huì)與未反應(yīng)完全的mn 反應(yīng),造成pb2+濃度下降,因此與之相關(guān)的反應(yīng)為:pb2mn=pb+mn 2 ;(3)通過分析可知,過氧化氫的作用是將溶液中的fe2+氧化為 fe3+,便于調(diào)
29、節(jié) ph 值將其轉(zhuǎn)化為 fe(oh)3 沉淀除去;通過分析可知,mnco3 的作用即調(diào)節(jié)溶液的ph 值以便于fe3+沉淀,相關(guān)的離子方程式為: mnco 32h =mn2h 2 oco23垐 ?以及 fe +3h 2o 噲 ? fe oh 3 3h;(4)通過分析可知, pbs的溶解度更小;(5)由題可知, ag 無水氯化錳中的mn 2+經(jīng)過氧化后全部轉(zhuǎn)變?yōu)閙n 3+,硫酸亞鐵銨與mn 3+反應(yīng)時(shí), mn3+和 fe2+按照 1:1 反應(yīng),所以 mncl2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:mmncl 2 = 126g/mol126bcwnmncl 2 =1000 = 0.126bc ;agagaa若不加熱,溶液
30、中剩余的硝酸銨會(huì)在酸性條件下體現(xiàn)氧化性能與硫酸亞鐵銨發(fā)生反應(yīng),這樣會(huì)使消耗的硫酸亞鐵銨偏大,那么最終求出的純度也偏大。92019 年 10 月 9 日,瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布,將2019 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給來自美國、英國、日本的三位科學(xué)家,表彰他們在鋰離子電池方面的研究貢獻(xiàn)。高度評價(jià)他們 “創(chuàng)造了一個(gè)可充電的世界 ”。鋰離子電池與傳統(tǒng)電池相比,充電更快,功率密度更高,使用時(shí)間更長,在手機(jī)和筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。工業(yè)上常以鋰輝礦 (主要成分為 lialsi2 o6,還含有 feo、mgo、cao 等雜質(zhì) )為原料來制取金屬鋰,其中一種工藝流程如下:已知: 部分金屬氫氧化
31、物開始沉淀和完全沉淀時(shí)的ph: li 2co3 的溶解度隨溫度變化如圖所示:試回答下列問題:(1)酸浸時(shí),為了提高浸取率可采取升高溫度、粉碎礦石、攪拌、過濾后再次浸取等措施還可通過 _來提高浸取率。(2)反應(yīng) i 中應(yīng)調(diào)節(jié) ph 范圍為 _,沉淀 a 的成分除 h2sio3、 caco3、 al(oh)3 外,還有_ 。(3)反應(yīng) 的離子方程式為 _。(4) “操作 i的名稱為 _;洗滌 li2co3 沉淀要使用 _ (選填 “熱水 ”或 “冷水 ”),理由是 _ ?!敬鸢浮垦娱L浸取時(shí)間(或:增大酸的濃度)4.79.6 (或 4.7)3ph 9.6fe(oh) 、22+(caso mgca(o
32、h) ca mg(oh)422caco32+2-= caco3( 或: caco3 2oh)低,熱水洗滌可以減少碳酸鋰的溶解損失【解析】【分析】2 mg(oh) co2- ca(oh) 或: mg 2oh322過濾熱水碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而降鋰輝礦 (主要成分為lialsi2o6,還含有feo、 mgo、 cao 等雜質(zhì) )為原料來制取金屬鋰,加入過量硫酸溶解鋰輝礦,再加入碳酸鈣調(diào)節(jié)溶液的ph,加入雙氧水將溶液里的亞鐵離子氧化為鐵離子,使鐵離子和鋁離子沉淀完全,過濾除去沉淀,然后加入氫氧化鈣和碳酸鈉除去溶液中的鈣離子和鎂離子,過濾得到的溶液中主要是鋰離子的水溶液,蒸發(fā)濃縮,加入飽和的碳酸鈉
33、溶液沉淀鋰離子生成碳酸鋰,洗滌后加入鹽酸溶解得到氯化鋰溶液,加熱蒸干得到氯化鋰,電解氯化鋰得到金屬鋰。根據(jù)以上分析解答此題?!驹斀狻?1)增大酸的濃度、升高溫度、增大固體表面積、攪拌或延長浸取時(shí)間可以提高浸取率,所以為了提高浸取率可采取升高溫度、粉碎礦石、攪拌、過濾后再次浸取等措施還可通過延長浸取時(shí)間或增大酸的濃度來提高浸取率;答案為:延長浸取時(shí)間(或:增大酸的濃度)。(2)反應(yīng)中調(diào)節(jié)ph 的目的是除去3+al3+,由表中數(shù)據(jù)可知調(diào)節(jié)ph范圍為4.7 9.6(或fe 、4.7ph9.6),硫酸鈣微溶于水,所以沉淀a 的成分除 h2sio3、 caco3、 al(oh)3 外,還有fe(oh)3
34、、caso4 ;答案為: 4.79.6(或 4.7 ph9.6); fe(oh)3、 caso4。(3)反應(yīng)調(diào)節(jié)ph=11,目的是除去mg2+和 ca2+,根據(jù)加入的試劑,主要離子方程式為:mg2+ca(oh)2= ca2+ mg(oh)2(或: mg 2+2oh-=mg(oh)2)、 co32- + ca(oh)2=caco3 +2oh-(或: co32-+ ca2+=caco3);答案為: mg2+ca(oh)2= ca2+ mg(oh)2(或: mg2+2oh-=mg(oh)2)、 co32- +ca(oh)2=caco3 +2oh-(或: co32-+ ca2+=caco3 )。(4)
35、“操作”目的是分離出固體碳酸鋰,所以“操作”是過濾;由圖可知碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而降低,熱水洗滌可以減少碳酸鋰的溶解損失,所以洗滌碳酸鋰沉淀要用熱水;答案為:過濾;熱水 ;碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而降低,熱水洗滌可以減少碳酸鋰的溶解損失。10 堿性鋅錳電池的工作原理:zn+2mno 2 +2h2 o=2mno(oh)+zn(oh)2 ,其中的電解質(zhì)溶液是koh溶液。某課題組用廢舊鐵殼無汞堿性鋅錳電池為原料,制備一種新型材料mnxzn(1-x)fe2o4,其工藝流程如圖所示:(1)濾液a 中溶質(zhì)的電子式為_。(2)已知mn xzn(1-x)fe2o4 中錳元素的化合價(jià)與實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳制取氯
36、氣時(shí)還原產(chǎn)物中錳元素的化合價(jià)相同,則鐵元素的化合價(jià)為_。(3)溶“渣 ”工序中稀硫酸與鐵反應(yīng)生成的硫酸亞鐵可將+3 價(jià)錳的化合物全部還原成mn 2+,寫出該反應(yīng)的離子方程式:_ 。(4) 調(diào)“鐵 ”工序的目的是調(diào)整濾液中鐵離子的總濃度,使其中金屬元素的物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品的化學(xué)式 mn xzn(1-x)fe2o4 相符合。寫出 “調(diào)鐵 工序中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_,_ 。若測得濾液的成分為 c(mn 2+)+c(zn2+)=amol.l-1 ,c(fe2+)+c(fe3+)=bmol.l-1 ,濾液體積為1m3, “調(diào)鐵 ”工序中,需加入的鐵粉質(zhì)量為 _kg(忽略溶液體積變化,用含a、 b 的代數(shù)式表示 )。(5)在 “氧化 工序中,加入雙氧水的目的是把fe2+氧化為 fe3+;生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際消耗雙氧水的量大于理論值,其可能原因除溫度外,主要是_。(6)用氨水 “調(diào) ph后 ,經(jīng) “
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