5.鐵、鈷(Co)、鎳(Ni)是同族元素,都是較活潑的金屬,它們的化合物在工業(yè)上有重要的應(yīng)用.
(1)Fe2(SO43和明礬一樣也具有凈水作用,其凈水的原理是Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+.(用離子方程式表示).
(2)已知某溶液中,Co2+、Ni2+的濃度分別為0.6mol/L和1.2mol/L,取一定量的該溶液,向其中滴加NaOH溶液,當Co(OH)2開始沉淀時,溶液中$\frac{c(C{o}^{2+})}{c(N{i}^{2+})}$ 的值等于3.(已知Ksp=6.0×10-15,Ksp=2.0×10-15
(3)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑,且不會造成二次污染.已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,工業(yè)上用濕法制備K2FeO4的流程如圖1所示:反應(yīng)③加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),這說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小.某溫度下,將Cl2通入NaOH溶液中,反應(yīng)后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液,經(jīng)測定ClO-與ClO3-離子的物質(zhì)的量之比是1:2,則Cl2與氫氧化鈉反應(yīng)時,被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11:3.
(4)工業(yè)上還可用通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4,其工作原理如圖2所示:陽極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

分析 (1)三價鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,膠體表面積大,吸附能力強,達到凈水目的;
(2)(2)Ksp[Co(OH)2]=6.0×10-15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,對于同種類型的沉淀,Ksp越小,越難溶,則在滴加氫氧化鈉溶液的過程中,二價鎳離子先沉淀,Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓,當Co2+開始沉淀時,溶液中存在兩個溶解平衡:Co(OH)2?CO2++2OH-,Ni(OH)2?Ni2++2OH-,根據(jù)Ksp[Co(OH)2]計算出此時溶液中c(OH-),則可計算出此時溶液中剩下的鎳離子濃度,最終得出溶液中$\frac{c(C{o}^{2+})}{c(N{i}^{2+})}$ 的值;
(3)加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度;
Cl2生成ClO-、ClO3-化合價升高,是被氧化的過程,而Cl2生成NaCl是化合價降低被還原的過程,氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等,據(jù)ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量濃度之比可計算出失去電子的總物質(zhì)的量,進而可計算得到電子的總物質(zhì)的量;再根據(jù)氯元素被還原生成KCl的化合價變化為1計算出被還原的氯元素的物質(zhì)的量,最后計算出被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比;
(4)依據(jù)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-結(jié)合堿性環(huán)境來寫出電極方程式;根據(jù)OH-在陽極被消耗,而在陰極會生成來分析.

解答 解:(1)三價鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,離子方程式為:Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+,膠體表面積大,吸附能力強,達到凈水目的,
故答案為:Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+;
(2)Ksp[Co(OH)2]=6.0×10-15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,對于同種類型的沉淀,Ksp越小,越難溶,
則在滴加氫氧化鈉溶液的過程中,二價鎳離子先沉淀,Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓,
當Co2+開始沉淀時,溶液中存在兩個溶解平衡:CO(OH)2?CO2++2OH-,Ni(OH)2?Ni2++2OH-,
根據(jù)Ksp[Co(OH)2]計算出此時溶液中c(OH-),c(OH-)=$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Co(OH)_{2}]}{c(C{o}^{2+})}}$=$\sqrt{\frac{6.0×1{0}^{-15}}{0.6}}$=10-7mol/L,
則溶液中剩下的鎳離子濃度c(Ni2+)=$\frac{{K}_{sp}[Ni(OH)_{2}]}{{c}^{2}(O{H}^{-})}$=$\frac{2.0×1{0}^{-15}}{(1{0}^{-7})^{2}}$=0.2mol/L,溶液中$\frac{c(C{o}^{2+})}{c(N{i}^{2+})}$=$\frac{0.6mol/L}{0.2mol/L}$=3,
故答案為:3;
(3)加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小,
Cl2生成ClO-與ClO3-是被氧化的過程,化合價分別由0價升高為+1價和+5價,
經(jīng)測定ClO-和ClO3-物質(zhì)的量之比為1:2,
則可設(shè)ClO-為1mol,ClO3-為2mol,被氧化的氯元素的物質(zhì)的量為:1mol+2mol=3mol,
根據(jù)化合價變化可知,反應(yīng)中失去電子的總物質(zhì)的量為:1mol×(1-0)+2mol×(5-0)=11mol,
氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目一定相等,則該反應(yīng)中失去電子的物質(zhì)的量也是11mol,
Cl2生成KCl是被還原的過程,化合價由0價降低為-1價,
則被還原的Cl的物質(zhì)的量為:$\frac{11mol}{1-0}$=11mol,
所以被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11mol:3mol=11:3,
故答案為:該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度;11:3;
(4)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-,由于是堿性環(huán)境,故電極方程式為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,
在電解時,水電離的H+在陰極放電:2H++2e-=H2↑,c(OH-)增大,Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),使陰極區(qū)c(NaOH)增大,故NaOH可以循環(huán)使用,
故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O.

點評 本題考查了三價鐵離子與Na2FeO4的凈水原理,涉及難溶電解質(zhì)的計算、氧化還原反應(yīng)方程的書寫、計算、電極反應(yīng)的書寫,綜合性強,有一定難度,Na2FeO4的凈水是?键c,應(yīng)注意歸納總結(jié).

練習冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.生活中的有機物種類豐富,在衣食住行等多方面應(yīng)用廣泛,其中乙醇是比較常見的有機物.
(1)乙醇是無色有特殊香味的液體,密度比水小.
(2)工業(yè)上用乙烯與水反應(yīng)可制得乙醇,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2=CH2+H2O$\stackrel{一定條件}{→}$CH3CH2OH.(不用寫反應(yīng)條件)
(3)下列屬于乙醇的同系物的是D,屬于乙醇的同分異構(gòu)體的是E.(選填編號)
A.B.C.CH3 CH2-O-CH2CH3    D.CH3 OH      E.CH3-O-CH3    F.HO-CH2CH2-OH
(4)乙醇能夠發(fā)生氧化反應(yīng):
①乙醇在銅作催化劑的條件下可被氧氣氧化,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C2H5OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O.
②46g乙醇完全燃燒消耗3mol氧氣.
③下列說法正確的是CD(選填字母).
A.乙醇不能和酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)
B.實驗室制乙烯時,溫度控制在140℃
C.黃酒中某些微生物將乙醇氧化為乙酸,于是酒就變酸了
D.陳年的酒很香是因為乙醇和乙醇被氧化生成的乙酸發(fā)生酯化反應(yīng).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列有機反應(yīng)中,不屬于取代反應(yīng)的是( 。
A.+Cl2$\stackrel{光照}{→}$+HCl
B.2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O
C.ClCH2CH=CH2+NaOH→HOCH2CH=CH2+NaCl
D.+HONO2$\stackrel{濃硫酸}{→}$+H2O

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13.某鹽的混合物溶液中含有Na+、Mg2+、Cl-、SO42-4種離子,其3種濃度分別為0.2mol/L Na+、0.4mol/L Mg2+、0.4mol/L Cl-,則SO42-為( 。
A.0.1 mol/LB.0.2 mol/LC.0.3 mol/LD.0.4 mol/L

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20.可以驗證硫元素的非金屬性比氯元素弱的事實是( 。
①H2S 溶于水是弱酸,HC1 溶于水是強酸 
②向氫硫酸溶液中通入氯氣有單質(zhì)硫生成
③穩(wěn)定性:H2S<HCl                              
④高氯酸(HClO4)的酸性比硫酸強.
A.①②④B.②④C.②③④D.①②③④

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10.下列離子方程式正確的是( 。
A.向含2molFeBr2的溶液中通入1molCl2:2Fe2++Cl2═2Cl-+2Fe3+
B.向AlCl3溶液中加入過量氨水:Al3++4OH-═AlO2-+2H2O
C.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至中性:Ba2++OH-+H++SO42-═BaSO4↓+H2O
D.鈉與水反應(yīng):Na+2H2O═Na++2OH-+H2

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17.下列物質(zhì)鑒別方法不正確的是( 。
A.用焰色反應(yīng)鑒別NaCl、KCl溶液
B.用氫氧化鈉鑒別MgCl2溶液、AlCl3溶液
C.利用丁達爾效應(yīng)鑒別Fe(OH)3膠體和FeCl3溶液
D.用澄清石灰水鑒別SO2、CO2氣體

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14.金剛烷結(jié)構(gòu)如圖,其結(jié)構(gòu)非常對稱,1H-NMR譜中只有兩個信號.
(1)請寫出金剛烷的分子式C10H16,其二氯取代物的同分異構(gòu)體有6種.
(2)四氮金剛烷(烏洛拖品)是金剛烷中的四個碳原子被氮原子取代的產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)也具有很好的對稱性.將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛拖品.甲醛的分子式為CH2O,合成時甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為3:2.
(3)金剛乙烷、金剛乙胺等已經(jīng)被批準用于臨床治療人感染禽流感,已知金剛乙烷可通過下列轉(zhuǎn)化生成金剛乙胺;
$→_{I}^{Cl_{2}}$M$→_{II}^{NH_{3}}$
①金剛乙烷的一氯取代有5種.
②若反應(yīng)I、II均為取代反應(yīng),且M的分子式為C12H19Cl.寫出反應(yīng)II生成的另一種產(chǎn)物是HCl.

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15.下列實驗操作與預(yù)期實驗?zāi)康幕蛩脤嶒灲Y(jié)論一致的是( 。
選項實驗操作實驗?zāi)康幕蚪Y(jié)論
A將某溶液中加入鹽酸,有氣體生成,氣體能使澄清石灰水變渾濁該溶液中有CO32-
B向某溶液中加入氯化鋇溶液生成白色沉淀,再加稀硝酸,白色沉淀不消失該原溶液一定含有SO42-
C下層液體從分液漏斗下端管口放出后,關(guān)閉活塞,換一個接收容器,再將上層液體從下端管口放出取出分液漏斗中的上層液體
D向某溶液中加入NaOH溶液并加熱,有氣體產(chǎn)生,用濕潤的紅色石蕊試紙,試紙顯藍色說明該溶液中一定含有NH4+
A.AB.BC.CD.D

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