20.鹵塊的主要成分是MgCl2,此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子.若以它為原料按如圖所示工藝流程進行生產(chǎn),可制得輕質(zhì)氧化鎂.

若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì),而且生產(chǎn)成本較低,根據(jù)以下資料,填寫空白:
已知:(1)25℃,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,
Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=4.0×10-14,
(2)Fe2+氫氧化物呈絮狀,不易從溶液中除去,常將它氧化為Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去
(3)原料價格表
物質(zhì)價格/元•噸-1
漂液(含25.2%NaClO)450
雙氧水(含30%H2O22400
燒堿(含98%NaOH)2100
純堿(含99.5%Na2CO3600
(1)請設(shè)計實驗證明鹵塊中含有Fe3+取樣,加水溶解,往所得溶液中滴加硫氰化鉀溶液,若溶液變紅,則說明鹵塊中含鐵離子
(2)在步驟②中加入的試劑X,最佳的選擇是漂液(NaClO)
(3)在步驟③中加入的試劑Y應(yīng)是燒堿(NaOH),步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)是MgCO3+H2O$\frac{\underline{\;煮沸\(zhòng);}}{\;}$Mg(OH)2+CO2
(4)步驟⑥如在實驗室進行,應(yīng)選用在坩堝(填儀器名稱)中灼燒.
(5)25℃,往鹵塊對應(yīng)的水溶液中,加入一定量的燒堿達到沉淀溶液平衡,測得pH=4.00,則此溫度下殘留在溶液中的c(Fe3+)=4×10-8mol/L.

分析 鹵塊的主要成分是MgCl2,此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子,所以鹵塊水溶液中含有Mg2+、Fe3+、Fe2+和Mn2+等離子,為除去Fe2+,先將Fe2+氧化成Fe3+,則進入的X應(yīng)該具有氧化性且價格較低廉,為NaClO;然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8,則Y為NaOH;然后在濾液中加入純堿將Mg2+從溶液中以MgCO3沉淀出來,然后加熱煮沸可得到Mg(OH)2,灼燒后得到MgO,則Z為純堿;
(1)實驗室用KSCN溶液檢驗Fe3+;
(2)X能氧化亞鐵離子生成鐵離子,則X應(yīng)該具有氧化性且價格低廉;
(3)Y能調(diào)節(jié)溶液的pH值,煮沸碳酸鎂溶液得到氫氧化鎂沉淀和二氧化碳,發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化;
(4)用于灼燒固體的儀器是坩堝;
(5)pH=4.0,c(H+)=0.0001mol/L,c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10-10mol/L,25℃時,F(xiàn)e(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp=4.0×10-38,c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,據(jù)此計算c(Fe3+).

解答 解:鹵塊的主要成分是MgCl2,此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子,所以鹵塊水溶液中含有Mg2+、Fe3+、Fe2+和Mn2+等離子,為除去Fe2+,先將Fe2+氧化成Fe3+,則進入的X應(yīng)該具有氧化性且價格較低廉,為NaClO;然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8,則Y為NaOH;然后在濾液中加入純堿將Mg2+從溶液中以MgCO3沉淀出來,然后加熱煮沸可得到Mg(OH)2,灼燒后得到MgO,則Z為純堿;
(1)KSCN與Fe3+作用使溶液顯紅色,證明某溶液中是否含有Fe3+,可以向溶液中加入硫氰化鉀溶液,若溶液變成紅色,證明溶液中含有鐵離子,否則不含鐵離子,
所以實驗操作為:取樣,加水溶解,往所得溶液中滴加硫氰化鉀溶液,若溶液變紅,則說明鹵塊中含鐵離子,
故答案為:取樣,加水溶解,往所得溶液中滴加硫氰化鉀溶液,若溶液變紅,則說明鹵塊中含鐵離子;
(2)步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+,并在控制合適的pH條件時生成Fe(OH)3沉淀而除之,雖然漂液和H2O2都可采用,但對比表2提供的原料價格可以看出,漂液比H2O2的價格低得多,所以選漂液最合理,故X為漂液;
故答案為:漂液(NaClO);
(3)加入Y的目的是調(diào)節(jié)pH,選用氫氧化鈉,故Y為燒堿;加入的Z物質(zhì)為純堿,所以步驟④生成的沉淀物是MgCO3,所以步驟⑤中沉淀物MgCO3在煮沸的情況下發(fā)生水解,生成Mg(OH)2和CO2氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:MgCO3+H2O$\frac{\underline{\;煮沸\(zhòng);}}{\;}$Mg(OH)2+CO2↑,
故答案為:燒堿(NaOH); MgCO3+H2O$\frac{\underline{\;煮沸\(zhòng);}}{\;}$Mg(OH)2+CO2↑;
(4)步驟⑥由氫氧化鎂灼燒制備氧化鎂,應(yīng)該在耐高溫的坩堝中進行,
故答案為:坩堝;
(5)pH=4.0,c(H+)=0.0001mol/L,c(OH-)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10-10mol/L,25℃時,F(xiàn)e(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp=4.0×10-38,c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,c(Fe3+)=4×10-8mol/L,
故答案為:4×10-8mol/L.

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純,為高頻考點,側(cè)重考查學(xué)生知識綜合運用能力及計算能力,涉及儀器選取、沉淀轉(zhuǎn)化、溶度積計算、離子檢驗等知識點,明確物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理等知識點是解本題關(guān)鍵,題目難度不大.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.下列有關(guān)實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論正確的是( 。
選項實驗操作現(xiàn)象結(jié)論
A將某氣體通入FeCl2溶液中溶液由淺綠色變?yōu)辄S色該氣體中一定含有Cl2
B將某氣體通入品紅溶液中品紅溶液褪色該氣體中一定含有SO2
C將某氣體通過灼熱的CuO粉末粉末由黑變紅該氣體中一定含有H2
D將某氣體與濕潤的紅色石蕊試紙接觸試紙變藍色該氣體中一定含有NH3
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

11.ClO2是一種消毒殺菌效率高、二次污染小的水處理劑.實驗室可通過以下反應(yīng)制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4═2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O下列說法正確的是( 。
A.KClO3在反應(yīng)中得到電子
B.ClO2是氧化產(chǎn)物
C.H2C2O4在反應(yīng)中被氧化
D.1 mol KClO3參加反應(yīng),有2 mol電子轉(zhuǎn)移

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)來說,下列說法不正確的是( 。
A.壓縮容器體積,增大壓強,活化分子百分?jǐn)?shù)不變,化學(xué)反應(yīng)速率增大
B.升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大
C.加入反應(yīng)物,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大
D.使用催化劑,降低了反應(yīng)所需的活化能,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.二氧化鈦是鈦的重要化合物,鈦白(純凈的二氧化鈦)是一種折射率高、著色力和遮蓋力強、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料.
方法一:用TiCl4水解生成TiO2•xH2O,經(jīng)過濾、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO2
請回答下問題:
(1)TiCl4水解生成TiO2•xH2O的化學(xué)方程式為TiCl4+(x+2)H2O?TiO2•xH2O+4HCl.
(2)檢驗TiO2•xH2O中Cl-是否被除凈的方法是取少量最后一次水洗液,滴加AgNO3溶液,不產(chǎn)生白色沉淀,說明Cl-已除凈.
(3)下列可用于測定TiO2粒子大小的方法是d.
a.核磁共振法  b.紅外光譜法  c.質(zhì)譜法  d.透射電子顯微鏡法
方法二:鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO•TiO2),含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì),由鈦鐵礦制取二氧化鈦,常用硫酸法,其流程如下,
(1)鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O.
(2)為提高“固體熔塊”水浸取時的浸出率,除了采用循環(huán)浸取、延長時間外,適宜的條件還可以選擇熔塊粉碎(或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等)(任寫一種).
(3)浸取液與鐵屑反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+;從濾液中獲得晶體X的基本操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥.
(4)取少量浸取液,滴加KSCN溶液后呈血紅色,說明溶液中存在Fe3+離子(填離子符號),檢驗溶液中還存在Fe2+的方法是取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,則溶液中存在Fe2+(寫明步驟、試劑和現(xiàn)象).
(5)寫出第③步反應(yīng)化學(xué)方程式TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.一氧化碳在催化劑作用下能與H2、H2O、烯、炔等反應(yīng),是制備有機物的重要原料.工業(yè)上將CO和H2的混合氣體在一定條件下可合成甲醇.
(1)已知在某溫度和壓強下:
①2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2kJ•mol-1
③2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H3kJ•mol-1
則CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=$\frac{△{H}_{1}+2{H}_{2}-△{H}_{3}}{2}$kJ•mol-1
(2)在一定溫度下,若將10molCO和20molH2放入2L的密閉容器中,達平衡后測得CO的轉(zhuǎn)化率為40%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.85×10-2;若此時再向該容器中投入10molCO、20molH2和10molCH3OH,判斷平衡移動的方向是正向移動(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”);新平衡與原平衡相比,CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ安蛔儭被颉皽p小”).
(3)一定條件下,CO可與粉末狀的氫氧化鈉作用生成甲酸鈉.
①常溫時,甲酸的電離平衡常數(shù)Ka=1.70×10-4.甲酸鈉的水溶液呈堿性,請用離子反應(yīng)方程式表示其原因HCOO-+H2O?HCOOH+OH-,0.1mol/L的甲酸鈉溶液pH約為8.4(已知:lg17≈1.23,計算結(jié)果保留一位小數(shù))
②向20ml 0.1mol/L的甲酸鈉溶液中小心滴加10ml 0.1mol/L的鹽酸,混合液呈酸性,請按由大到小的順序給溶液中離子濃度排序C(Na+)>C(HCOO-)>C(Cl-)>C(H+)>C(OH-).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au(金)和PbSO4等雜質(zhì),濕法處理陽極泥進行綜合利用的流程如下:

(1)用CuSO4做電解液電解含銅、金、鉛的粗銅,陽極的電極反應(yīng)式有:Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu-2e-=Cu2+
(2)焙燒陽極泥時,為了提高焙燒效率,采取的合理措施是將陽極泥粉碎,逆流焙燒等.
(3)操作I的主要步驟為蒸發(fā)濃縮,降溫結(jié)晶,過濾.
(4)寫出用SO2還原AuCl4-的離子方程式2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+
(5)為了減少廢液排放、充分利用有用資源,工業(yè)上將濾液1并入硫酸銅溶液進行循環(huán)操作,請指出流程圖中另一處類似的做法用濾液2溶解堿浸渣(或并入硝酸中).
(6)已知298K時,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13,Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,用離子方程式表示加入碳酸鈉溶液的作用PbSO4(s)+CO32-(aq)?PbCO3(s)+SO42-(aq).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.對氯苯甲酸(分子式為C7H5ClO2)是一種可重點開發(fā)的藥物中間體.它可用于有機化工原料和農(nóng)藥的生產(chǎn),同時還可用于非甾族消炎鎮(zhèn)痛藥物及染料的合成等.某校研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)決定利用下表所示反應(yīng)及裝置在實驗室里制備對氯苯甲酸.
反應(yīng)原理實驗裝置實驗步驟
(1)

(2)
①在規(guī)格為250mL的儀器A中加入一定量的催化劑(易溶于有機溶劑)、適量KMnO4、100mL水;
②安裝好儀器,在滴液漏斗中加入6.00mL對氯甲苯,在溫度為93℃左右時,逐滴滴入對氯甲苯;
③控制溫度在93℃左右,反應(yīng)2h,趁熱過濾,將濾渣用熱水洗滌,使洗滌液與濾液合并,加入稀硫酸酸化,加熱濃縮,冷卻;
④再次過濾,將濾渣用冷水進行洗滌,干燥后稱得其質(zhì)量為7.19g
已知:實驗室中常用氯甲苯制取對氯苯甲酸;常溫條件下的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
相對分子質(zhì)量熔點/℃沸點/℃密度/g•cm-3顏色水溶性
對氯甲苯126.57.51621.07無色難溶
對氯苯甲酸156.52432751.54白色微溶
對氯苯甲酸鉀屬于可溶性鹽
請根據(jù)以上信息,回答下列問題:
(1)儀器B的名稱是冷凝管.
(2)實驗時,儀器B需充滿冷水,則進水口為a(填“a”或“b”).
(3)量取6.00mL對氯甲苯應(yīng)選用的儀器是C.
A.10mL量筒B.50mL容量瓶C.25mL酸式滴定管D.25mL堿式滴定管
(4)控制溫度為93℃左右,通常采用的方法是水浴加熱.
(5)實驗過程中第一次過濾后濾渣的主要成分是MnO2(填化學(xué)式),使用熱水洗滌該濾渣的目的是減小對氯苯甲酸鉀的損耗;向濾液中加入稀硫酸酸化,可觀察到的實驗現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀.
(6)第二次過濾所得濾渣要用冷水進行洗滌,其原因是可除去對氯苯甲酸表面的可溶性雜質(zhì)且盡量減小對氯苯甲酸的損耗.
(7)本實驗所得到的對氯苯甲酸的產(chǎn)率是90.5%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.世界環(huán)保聯(lián)盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒,而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯.二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體,易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色,在生產(chǎn)和使用時必須盡量用稀有氣體進行稀釋,同時需要避免光照、震動或加熱.實驗室以電解法制備ClO2的流程如下:

(1)ClO2中所有原子不是(填“是”或“不是”)都滿足8電子結(jié)構(gòu).如圖所示電解法制得的產(chǎn)物中雜質(zhì)氣體B能使石蕊試液顯藍色,除去雜質(zhì)氣體可選用C.
A.飽和食鹽水  B.堿石灰  C.濃硫酸  D.蒸餾水
(2)穩(wěn)定性二氧化氯是為推廣二氧化氯而開發(fā)的新型產(chǎn)品,下列說法正確的是ABCD.
A.二氧化氯可廣泛用于工業(yè)和飲用水處理
B.應(yīng)用在食品工業(yè)中能有效地延長食品貯藏期
C.穩(wěn)定性二氧化氯的出現(xiàn)大大增加了二氧化氯的使用范圍
D.在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi),要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測及警報裝置
(3)歐洲國家主要采用氯酸鈉氧化濃鹽酸制備.化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaClO3+4HCl(濃)═2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O.缺點主要是產(chǎn)率低、產(chǎn)品難以分離,還可能污染環(huán)境.
(4)我國廣泛采用經(jīng)干燥空氣稀釋的氯氣與固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應(yīng)制備,化學(xué)方程式是2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2,此法相比歐洲方法的優(yōu)點是安全性好,沒有產(chǎn)生毒副產(chǎn)品.
(5)科學(xué)家又研究出了一種新的制備方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液還原氯酸鈉,化學(xué)反應(yīng)方程式為H2C2O4+2NaClO3+H2SO4═Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O.此法提高了生產(chǎn)及儲存、運輸?shù)陌踩,原因是反?yīng)過程中生成的二氧化碳起到稀釋作用.

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同步練習(xí)冊答案