微题型23 金属及其化合物制备流程(二)

1.草酸亚铁晶体(FeC2O 4·2H 2O) 是一种浅黄色固体,难溶于水,受热易分解,是生产锂电池的原材料,也常用作分析试剂及显影剂等,其制备流程如下:

(1)配制(NH4) 2Fe(SO4) 2·6H 2O 溶液时,需加少量硫酸,目的是____________________。

(2)沉淀时发生反应的化学方程式为_________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO 4溶液,振荡,发现溶液的颜色由紫红色变为棕黄色,同时有气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有________(填“氧化”或“还原”) 性。若反应中消耗1molFeC 2O 4·2H 2O ,则参加反应的n (KMnO4) 为____________。

(4)称取3.60g 草酸亚铁晶体(摩尔质量是180g·mol 1) 用热重法对其进行热分解,得到剩余固-

体的质量随温度变化的曲线如图所示:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②300℃时剩余固体是铁的一种氧化物,试通过计算确定该氧化物的化学式__________。

2.(2016·广州六校联考) 孔雀石主要含Cu 2(OH)2CO 3,还含少量FeO 、SiO 2。以孔雀石为原料可制备CuSO 4·5H 2O 步骤如下:

(1)写出孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式:_______________________________

________________________________________________________________________, 为了提高原料浸出速率,可采取的措施有_______________________(写出两条) 。

(2)溶液A 的金属离子有Cu 2、Fe 2。实验步骤中试剂①最佳选________(填字母) 。 ++

a .KMnO 4

c .H 2O 2 b .Cl 2 d .HNO 3

(3)溶液B 中加入CuO 作用是__________________________________________。

(4)常温下Fe(OH)3的K sp =1×10

+---39,若要将溶液中的Fe 3转化为Fe(OH)3沉淀,使溶液中+c (Fe3) 降低至1×103mol·L 1,必需将溶液pH 调节至____________。

(5)由溶液C 获得CuSO 4·5H 2O 晶体,需要经______________、______________和过滤。

(6)可用KMnO 4标准溶液测定溶液A 中Fe 2的浓度, 量取A 溶液20.00mL ,用0.010mol·L +

+-1酸性KMnO 4标准溶液滴定,消耗KMnO 410.00mL, A 溶液中Fe 2的物质的量浓度

________mol·L 1。(反应原理:MnO 4+5Fe 2+8H ===Mn2+5Fe 3+4H 2O) --++++

3.(2016·湖北枣阳一中月考) 铝土矿(主要成分为Al 2O 3,含有少量杂质) 是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下:

(1)请用离子方程式表示第①步反应:______________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)写出第③步反应的化学方程式:__________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)金属铝与氧化铁混合,在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式:______________________________________。请举一例该反应的用途:______________。

(4)电解熔融氧化铝制取金属铝,若有0.9mol 电子发生转移,理论上能得到金属铝的质量是________。

4.(2017·河北定州中学第一次月考) 工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS 2) 为原料制备CuSO 4·5H 2O 的主要流程如下:

(1)下列装置可用于吸收气体X 的是________(填字母) 。

(2)某研究性学习小组用泡铜与CO 反应来制取粗铜。

①装置B 中的药品为________________。

②实验时,依次进行如下操作:组装仪器、________________________、加装药品、通入气体、__________________________、点燃酒精灯。

(3)熔渣Y 的成分为Fe 2O 3和FeO ,选用提供的试剂,设计实验验证熔渣中含有FeO 。写出有关实验操作、现象与结论。提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN 溶液、KMnO 4溶液、NaOH 溶液、氯水。

(4)向粗铜中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时(杂质不参加反应) ,混酸中H 2SO 4与HNO 3的最佳物质的量之比为_____________。

(5)用滴定法测定所得产品中CuSO 4·5H 2O 的含量, 称取a g 样品配成100mL 溶液,取出 20.00mL ,用c mol·L -1滴定剂EDTA(H2Y 2) 标准溶液滴定至终点(滴定剂不与杂质反应) ,消-

+--+耗滴定剂b mL 。滴定反应如下:Cu 2+H 2Y 2===CuY2+2H 。则CuSO 4·5H 2O 的质量分数

为____________。滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准溶液,则会导致测定结果偏________(填“高”或“低”) 。

答案精析

+1.(1)抑制Fe 2水解

(2)(NH4) 2Fe(SO4) 2+H 2C 2O 4+2H 2O===FeC2O 4·2H 2O ↓+H 2SO 4+(NH4) 2SO 4

(3)还原 0.6mol

(4)①FeC 2O 4·2H 2O=====FeC 2O 4+2H 2O ②Fe 2O 3

2.(1)Cu2(OH)2CO 3+2H 2SO 4===2CuSO4+CO 2↑+3H 2O 、FeO +H 2SO 4===FeSO4+H 2O 增加硫酸浓度、将原料粉碎、提高反应温度、加催化剂(答案合理均可)

(2)c

(3)调pH [或减少c (H)],使Fe 3沉淀完全 ++△

(4)pH=2

(5)蒸发浓缩(或加热蒸发、蒸发溶液) 冷却结晶

(6)0.025

3.(1)Al2O 3+2OH ===2AlO2+H 2O

(2)NaAlO2+CO 2+2H 2O===Al(OH)3↓+NaHCO 3

(3)2Al+Fe 2O 3=====2Fe +Al 2O 3 焊接铁轨

(4)8.1g

解析 (4)电解熔融氧化铝制取金属铝2Al 2O 3(熔融)=====4Al +3O 2↑,反应转移电子为

4-12mol ,若有0.9mol 电子发生转移,则能得到金属铝的质量是0.9mol ××27g·mol 1=8.1g 。 12

4.(1)bd

(2)①碱石灰(NaOH等合理即可) ②检查装置的气密性 收集CO 检验纯度

(3)取少量熔渣,加适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO 4溶液,若溶液紫红色褪去,可证明熔渣中含有FeO 。

(4)3∶2

125bc (5) 高 a

解析 (1)X气体是SO 2,在碱性溶液中溶解度较大需要防倒吸,用b 、d 装置吸收。(2)分析装置得出,①实验原理是用CO 还原Cu 2O ,用碱石灰或固体氢氧化钠吸收产生的CO 2,便于除去未反应的CO ;②实验过程中若CO 中混有空气在加热时会发生爆炸,所以整个操作与步骤是组装仪器、检查装置的气密性、加装药品、通入气体、收集CO 检验纯度、点燃酒精灯。(3)根据熔渣的成分,若要检验含有FeO ,现需要制成溶液,由于溶液中存在Fe 3、+--高温电解Fe 2,不能选用KSCN 溶液检验,只能选择酸性高锰酸钾溶液氧化Fe 2的方法,同时还要++

注意溶解熔渣的酸不应是稀盐酸(酸性高锰酸钾溶液会氧化Cl 干扰实验) ,所以操作为取少量熔渣,加适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO 4溶液,若溶液紫红色褪去,可证明熔渣-

中含有FeO 。(4)由离子方程式得:3Cu +8H +2NO 3===3Cu2+2NO ↑+4H 2O ,混酸中H 2SO 4+-+

与HNO 3的最佳物质的量之比为3∶2。

(5)由关系式:

CuSO 4·5H 2O ~ Cu 2 ~ H 2Y 2 +-

250 1 x 5×bc ×103 -

1.25bc 125bc 解得:x =1.25bc ,则CuSO 4·5H 2O 的质量分数为×100%=%。若滴定管用蒸馏a a

水洗涤后,直接注入标准溶液,则会导致滴定管内溶液浓度变小,使用体积增大,计算结果偏高。

1.草酸亚铁晶体(FeC2O 4·2H 2O) 是一种浅黄色固体,难溶于水,受热易分解,是生产锂电池的原材料,也常用作分析试剂及显影剂等,其制备流程如下:

(1)配制(NH4) 2Fe(SO4) 2·6H 2O 溶液时,需加少量硫酸,目的是____________________。

(2)沉淀时发生反应的化学方程式为_________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO 4溶液,振荡,发现溶液的颜色由紫红色变为棕黄色,同时有气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有________(填“氧化”或“还原”) 性。若反应中消耗1molFeC 2O 4·2H 2O ,则参加反应的n (KMnO4) 为____________。

(4)称取3.60g 草酸亚铁晶体(摩尔质量是180g·mol 1) 用热重法对其进行热分解,得到剩余固-

体的质量随温度变化的曲线如图所示:

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②300℃时剩余固体是铁的一种氧化物,试通过计算确定该氧化物的化学式__________。

2.(2016·广州六校联考) 孔雀石主要含Cu 2(OH)2CO 3,还含少量FeO 、SiO 2。以孔雀石为原料可制备CuSO 4·5H 2O 步骤如下:

(1)写出孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式:_______________________________

________________________________________________________________________, 为了提高原料浸出速率,可采取的措施有_______________________(写出两条) 。

(2)溶液A 的金属离子有Cu 2、Fe 2。实验步骤中试剂①最佳选________(填字母) 。 ++

a .KMnO 4

c .H 2O 2 b .Cl 2 d .HNO 3

(3)溶液B 中加入CuO 作用是__________________________________________。

(4)常温下Fe(OH)3的K sp =1×10

+---39,若要将溶液中的Fe 3转化为Fe(OH)3沉淀,使溶液中+c (Fe3) 降低至1×103mol·L 1,必需将溶液pH 调节至____________。

(5)由溶液C 获得CuSO 4·5H 2O 晶体,需要经______________、______________和过滤。

(6)可用KMnO 4标准溶液测定溶液A 中Fe 2的浓度, 量取A 溶液20.00mL ,用0.010mol·L +

+-1酸性KMnO 4标准溶液滴定,消耗KMnO 410.00mL, A 溶液中Fe 2的物质的量浓度

________mol·L 1。(反应原理:MnO 4+5Fe 2+8H ===Mn2+5Fe 3+4H 2O) --++++

3.(2016·湖北枣阳一中月考) 铝土矿(主要成分为Al 2O 3,含有少量杂质) 是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下:

(1)请用离子方程式表示第①步反应:______________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)写出第③步反应的化学方程式:__________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)金属铝与氧化铁混合,在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式:______________________________________。请举一例该反应的用途:______________。

(4)电解熔融氧化铝制取金属铝,若有0.9mol 电子发生转移,理论上能得到金属铝的质量是________。

4.(2017·河北定州中学第一次月考) 工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS 2) 为原料制备CuSO 4·5H 2O 的主要流程如下:

(1)下列装置可用于吸收气体X 的是________(填字母) 。

(2)某研究性学习小组用泡铜与CO 反应来制取粗铜。

①装置B 中的药品为________________。

②实验时,依次进行如下操作:组装仪器、________________________、加装药品、通入气体、__________________________、点燃酒精灯。

(3)熔渣Y 的成分为Fe 2O 3和FeO ,选用提供的试剂,设计实验验证熔渣中含有FeO 。写出有关实验操作、现象与结论。提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN 溶液、KMnO 4溶液、NaOH 溶液、氯水。

(4)向粗铜中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时(杂质不参加反应) ,混酸中H 2SO 4与HNO 3的最佳物质的量之比为_____________。

(5)用滴定法测定所得产品中CuSO 4·5H 2O 的含量, 称取a g 样品配成100mL 溶液,取出 20.00mL ,用c mol·L -1滴定剂EDTA(H2Y 2) 标准溶液滴定至终点(滴定剂不与杂质反应) ,消-

+--+耗滴定剂b mL 。滴定反应如下:Cu 2+H 2Y 2===CuY2+2H 。则CuSO 4·5H 2O 的质量分数

为____________。滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准溶液,则会导致测定结果偏________(填“高”或“低”) 。

答案精析

+1.(1)抑制Fe 2水解

(2)(NH4) 2Fe(SO4) 2+H 2C 2O 4+2H 2O===FeC2O 4·2H 2O ↓+H 2SO 4+(NH4) 2SO 4

(3)还原 0.6mol

(4)①FeC 2O 4·2H 2O=====FeC 2O 4+2H 2O ②Fe 2O 3

2.(1)Cu2(OH)2CO 3+2H 2SO 4===2CuSO4+CO 2↑+3H 2O 、FeO +H 2SO 4===FeSO4+H 2O 增加硫酸浓度、将原料粉碎、提高反应温度、加催化剂(答案合理均可)

(2)c

(3)调pH [或减少c (H)],使Fe 3沉淀完全 ++△

(4)pH=2

(5)蒸发浓缩(或加热蒸发、蒸发溶液) 冷却结晶

(6)0.025

3.(1)Al2O 3+2OH ===2AlO2+H 2O

(2)NaAlO2+CO 2+2H 2O===Al(OH)3↓+NaHCO 3

(3)2Al+Fe 2O 3=====2Fe +Al 2O 3 焊接铁轨

(4)8.1g

解析 (4)电解熔融氧化铝制取金属铝2Al 2O 3(熔融)=====4Al +3O 2↑,反应转移电子为

4-12mol ,若有0.9mol 电子发生转移,则能得到金属铝的质量是0.9mol ××27g·mol 1=8.1g 。 12

4.(1)bd

(2)①碱石灰(NaOH等合理即可) ②检查装置的气密性 收集CO 检验纯度

(3)取少量熔渣,加适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO 4溶液,若溶液紫红色褪去,可证明熔渣中含有FeO 。

(4)3∶2

125bc (5) 高 a

解析 (1)X气体是SO 2,在碱性溶液中溶解度较大需要防倒吸,用b 、d 装置吸收。(2)分析装置得出,①实验原理是用CO 还原Cu 2O ,用碱石灰或固体氢氧化钠吸收产生的CO 2,便于除去未反应的CO ;②实验过程中若CO 中混有空气在加热时会发生爆炸,所以整个操作与步骤是组装仪器、检查装置的气密性、加装药品、通入气体、收集CO 检验纯度、点燃酒精灯。(3)根据熔渣的成分,若要检验含有FeO ,现需要制成溶液,由于溶液中存在Fe 3、+--高温电解Fe 2,不能选用KSCN 溶液检验,只能选择酸性高锰酸钾溶液氧化Fe 2的方法,同时还要++

注意溶解熔渣的酸不应是稀盐酸(酸性高锰酸钾溶液会氧化Cl 干扰实验) ,所以操作为取少量熔渣,加适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO 4溶液,若溶液紫红色褪去,可证明熔渣-

中含有FeO 。(4)由离子方程式得:3Cu +8H +2NO 3===3Cu2+2NO ↑+4H 2O ,混酸中H 2SO 4+-+

与HNO 3的最佳物质的量之比为3∶2。

(5)由关系式:

CuSO 4·5H 2O ~ Cu 2 ~ H 2Y 2 +-

250 1 x 5×bc ×103 -

1.25bc 125bc 解得:x =1.25bc ,则CuSO 4·5H 2O 的质量分数为×100%=%。若滴定管用蒸馏a a

水洗涤后,直接注入标准溶液,则会导致滴定管内溶液浓度变小,使用体积增大,计算结果偏高。


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