【題目】高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種高效、新型的水處理劑,在堿性條件下較穩(wěn)定;在中性或弱酸性條件下轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3O2;易被H2還原。工業(yè)上以黃鐵礦(主要成分為FeS2,含有少量NiS、CuS、SiO2等雜質(zhì))為原料制備Na2FeO4并回收某些金屬資源的工藝流程如圖:

已知:

Ⅰ.“焙燒后礦石中的金屬元素均以氧化物的形式存在。

Ⅱ.溶液中離子濃度小于1×10-5mol/L時,該離子沉淀完全。

1粉碎的目的是___。

2)氣體X__,濾渣1__。

3)流程中調(diào)節(jié)pH1的實驗操作目的是___。

4轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為___

5)采用電解法制備Na2FeO4的工作原理如圖所示:

該裝置工作時,陽極的電極反應(yīng)式為___

離子交換膜應(yīng)選用___(”)離子交換膜,原因____。

【答案】加快焙燒速率,使焙燒更充分 XSO2 濾渣1SiO2 “調(diào)節(jié)pH1”目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而Cu2+Ni2+不沉淀 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 可防止FeO42-進入陰極區(qū)被H2還原

【解析】

黃鐵礦粉碎,增大與空氣的接觸面積,可加快化學反應(yīng)速率,是焙燒更加充分。充分焙燒后,得各金屬的氧化物以及SiO2,礦石中的硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,加入稀硫酸酸化,SiO2不與硫酸反應(yīng)過濾除去,而金屬氧化物與硫酸反應(yīng)得到硫酸鹽,調(diào)節(jié)pH1,在濾渣2中得到Fe(OH)3Fe(OH)3、NaClO、NaOH反應(yīng)得到Na2FeO4。濾液2中有Cu2Ni2;調(diào)節(jié)pH2,分離NiCu;Ni(OH)2最終轉(zhuǎn)化為Ni(CO)4

(1)黃鐵礦粉碎,可以增大固體的表面積,加快“焙燒速率”,使“焙燒”更充分;

(2)根據(jù)元素守恒,黃鐵礦焙燒時,金屬元素均轉(zhuǎn)化為其氧化物,因此氣體XSO2;金屬氧化物均與硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可溶于水的硫酸鹽,而SiO2不與硫酸反應(yīng),因此濾渣1SiO2;

(3)根據(jù)流程圖,濾渣2最終轉(zhuǎn)化為Na2FeO4,因此濾渣2Fe(OH)3,調(diào)節(jié)pH1的目的是使Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,與Cu2、Ni2分離;

(4)轉(zhuǎn)化過程,Fe(OH)3、NaOHNaClO轉(zhuǎn)化為Na2FeO4,Fe的化合價從+3價升高到+6價,Cl的化合價從+1價降低到-1價,化合價升降守恒,Fe(OH)3ClO的系數(shù)為23,再根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒配平,離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO+4OH=FeO42+3Cl+5H2O;

(5)采用電解制備Na2FeO4,示意圖中,Fe作陽極,失去電子,轉(zhuǎn)化為FeO42,陰極為水得到電子,生成H2OH;

Fe作陽極,失去電子,轉(zhuǎn)化為FeO42,電極方程式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

②Na2FeO4容易被H2還原,因此要需要防止陰極生成的H2還原FeO42,離子交換膜應(yīng)選擇陽離子交換膜,可防止FeO42-進入陰極區(qū)被H2還原。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】18.0 mol·L1的濃硫酸稀釋成1.80 mol·L1的稀硫酸100 mL,實驗操作如下:

1)請在下列操作步驟中填寫有關(guān)的空格:

①用量筒量取________ mL18.0 mol·L1的濃硫酸;

②將__________沿燒杯內(nèi)壁慢慢注入盛有少量__________的燒杯中;

③將已冷卻至室溫的硫酸溶液沿玻璃棒注入________ mL的容量瓶中;

④用少量蒸餾水洗滌燒杯23次,并將洗滌液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中;

⑤繼續(xù)向容量瓶中加蒸餾水,直至液面接近刻度線__________處;

⑥改用__________逐滴加蒸餾水,使溶液凹液面恰好與刻度線相切;

⑦蓋好容量瓶塞,反復(fù)顛倒,搖勻;

⑧將配好的稀硫酸倒入試劑瓶中,貼好標簽。

2)由于操作不當,會引起實驗誤差。下列情況對所配制的H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度有何影響?(用偏大”“偏小無影響填寫)

①容量瓶用蒸餾水洗滌后殘留有少量的水__________;

②搖勻后,發(fā)現(xiàn)溶液的液面低于刻度線,又加水至刻度線__________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】600℃時,在 2 L 的恒容密閉容器中充入一定量的 CO H2O,發(fā)生反應(yīng): CO (g)H2O (g) CO2(g)H2 (g)。反應(yīng)過程中的部分數(shù)據(jù)如下表所示:

下列說法正確的是

A.05 min CO 表示的平均反應(yīng)速率為 0.08mol·L1·min1

B.該反應(yīng)在 10 min 后才達到平衡

C.溫度升高至 800℃時,反應(yīng)平衡常數(shù)為 0.64,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

D.保持其他條件不變,起始時向容器中充入 0.60 molCO 1.20 molH2O,達到平衡時 n(CO2)0.4mol

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注,采用肼(N2H4)燃料電池為電源,用離子交換膜控制電解液中c(OH)制備納米Cu2O,其裝置如圖甲、乙。

(1)上述裝置中D電極應(yīng)連接肼燃料電池的________(填“A”或“B),該電解池中離子交換膜為________離子交換膜(填“陰”或“陽”)。

(2)該電解池的陽極反應(yīng)式為________________________________________

肼燃料電池中A極發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________。

(3)當反應(yīng)生成14.4 g Cu2O時,至少需要肼________ mol。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】是一種常用的還原劑、媒染劑。某化學實驗小組在實驗室里用如下兩種方法來制備無水。有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下:

C6H5Cl(氯苯)

C6H4Cl2(二氯苯)

FeCl3

FeCl2

溶解性

不溶于水,易溶于苯、乙醇

不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易溶于乙醇,易吸水

熔點/

-45

53

易升華

沸點/

132

173

——

——

1)用還原無水制取。有關(guān)裝置如圖1所示:

還原無水制取的化學方程式為________________________。

中盛放的試劑是________,按氣流由左到右的方向,上述儀器的連接順序為________填母,裝置可多次使用。

該制備裝置的缺點為________________________________

2)利用反應(yīng),制取無水并測定的轉(zhuǎn)化率。按圖2裝置,在三頸燒瓶中放入無水氯化鐵和過量的氯苯,控制反應(yīng)溫度在一定范圍加熱3h,冷卻、分離提純得到粗產(chǎn)品。

儀器a的作用是________________________。

反應(yīng)結(jié)束后,冷卻實驗裝置A,將三頸燒瓶內(nèi)物質(zhì)倒出,經(jīng)過濾、洗滌、干燥后,得到粗產(chǎn)品。洗滌所用的試劑可以是________填名稱,回收濾液中的操作方法是________。

在反應(yīng)開始之前先通一段時間的目的是________________,在反應(yīng)完成后繼續(xù)通一段時間的作用是________________________________。

反應(yīng)后將錐形瓶中溶液配成250mL,量取所配溶液,用溶液滴定,重復(fù)上述操作3次,達到滴定終點時消耗NaOH溶液的體積分別為、、,則氯化鐵的轉(zhuǎn)化率為________________

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是( )

A.將兩塊未擦去氧化膜的鋁片分別投入1mol·L-1CuSO4溶液和1mol·L-1CuCl2溶液中,鋁片表面都觀察不到明顯的反應(yīng)現(xiàn)象

B.溶液酸堿性對H2O2的穩(wěn)定性有較大影響,在酸性溶液中,H2O2分解較快

C.Fe3+能與硫氰化鉀反應(yīng)生成可溶于水的血紅色配合物

D.變色硅膠干燥劑含有CoCl2,干燥劑呈藍色時,表示不具有吸水干燥功能

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】由徐光憲院士發(fā)起,院士學子同創(chuàng)的《分子共和國》科普讀物最近出版了,全書形象生動地訴說了BF3TiO2、CH3COOHCO2、NO、二茂鐵、NH3、HCN、H2S、O3、異戊二烯和萜等眾多分子共和國中的明星。

(1)寫出Fe2的核外電子排布式________________________________

(2)下列說法正確的是________

aH2S、O3分子都是直線形

bBF3NH3均為三角錐形

cCO2、HCN分子的結(jié)構(gòu)式分別是O=C=OH—C≡N

dCH3COOH分子中碳原子的雜化方式有:sp2、sp3

(3)TiO2的天然晶體中,最穩(wěn)定的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖, 白球表示________原子。

(4)乙酸()熔沸點很高,是由于存在以分子間氫鍵締合的二聚體(含一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)),請畫出該二聚體的結(jié)構(gòu):_________________________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某同學為了檢驗濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng):[C+2H2SO4()CO2↑+2SO2↑+2H2O] 產(chǎn)生的所有氣體產(chǎn)物,選用了如圖所示實驗裝置。

(1)②中酸性KMnO4溶液的作用是____________

(2)②中兩次用到品紅溶液,它們的作用分別是A______,B_____。

(3)③中出現(xiàn)的現(xiàn)象是___________

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列變化不能用勒夏特列原理解釋的是(

A.工業(yè)制取金屬鉀Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),選取適宜的溫度,使K變成蒸氣從反應(yīng)混合物中分離出來

B.合成氨工業(yè)用鐵觸媒作催化劑

C.合成氨時將氨液化分離,可提高原料的利用率

D.新制氯水久置后顏色變淺

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