高中化学铁盐和亚铁盐的相互转变试题

水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 $CaO$ 、 $Si{O}_2$ ，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，还可使用___________代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是_________________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________________________________。

（3）加氨水过程中加热的目的是___________。沉淀B的主要成分为_____________、____________（写化学式）。

（4）草酸钙沉淀经稀 $H_{2}S{O}_4$ 处理后，用 $KMn{O}_4$ 标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含 量，滴定反应为： $\text{Mn}{\text{O}}_4^{-}{\text{+H}}^{\text{+}}{\text{+H}}_{\text{2}}{\text{C}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{4}}{\text{→Mn}}^{\text{2+}}{\text{+CO}}_{\text{2}}{\text{+H}}_{\text{2}}\text{O}$ 。实验中称取 $0.400g$ 水泥样品，滴定时消耗了 $0.0500mol·L^{-1}$ 的 $KMn{O}_4$ 溶液 $36.00mL$ ，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。

由下列实验及现象不能推出相应结论的是（ ）

	实验	现象	结论
A．	向 $\mathit{2}mL\mathit{0}\mathit{.}\mathit{1}\mathit{mol}\cdot L^{-1}$ 的 $\text{FeC}{\text{l}}_3$ 溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液	黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变	还原性：     $\text{Fe>F}{\text{e}}^{2+}$
B．	将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满 $C{O}_2$ 的集气瓶	集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生	$C{O}_2$ 具有氧化性
C．	加热盛有少量 $N{H}_{4}HC{O}_3$ 固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸	石蕊试纸变蓝	$N{H}_{4}HC{O}_3$ 显碱性
D．	向2支盛有 $2mL$ 相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的 $NaCl$ 和 $NaI$ 溶液	一只试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象	$K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgI})<K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgCl})$

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_0(Mn+)=0.1mol·L^{-1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M{n}^{2+}$	$F{e}^{2+}$	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$Z{n}^{2+}$	$N{i}^{2+}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。    

（2）"氧化"中添加适量的 $Mn{O}_2$ 的作用是将________。    

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。    

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z{n}^{2+}$ 和 $N{i}^{2+}$ ， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $Mg{F}_2$ 沉淀除去 $M{g}^{2+}$ 。若溶液酸度过高， $M{g}^{2+}$ 沉淀不完全，原因是________。   

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。    

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $LiN{i}_{x}C{o}_{y}M{n}_z{O}_2$ ， 其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x=y=\frac{1}{3}$ 时， z=________。    

碘（紫黑色固体，微溶于水）及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

（1） $I_2$ 的一种制备方法如下图所示：

$\mathit{净化除氯后含}I\mathit{海水}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\stackrel{\underset{\downarrow }{\mathit{AgN}{O}_3}}{\overline{)\mathit{富集}}}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\mathit{悬浊液}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\stackrel{\underset{\underset{\downarrow }{\mathit{Fe}粉}}{\stackrel{\downarrow }{\mathit{沉淀}}}}{\overline{)\mathit{转化}}}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\stackrel{\underset{\downarrow }{C{l}_2}}{\overline{)\mathit{氧化}}}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }{I}_2$

①加入 $\mathit{Fe}$ 粉进行转化反应的离子方程式为_________，生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。

②通入 $C{l}_2$ 的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为__________；若反应物用量比 $n\left(C{l}_2\right)/n\left(\mathit{Fe}{I}_2\right)=1.5$ 时，氧化产物为_________；当 $n\left(C{l}_2\right)/n\left(\mathit{Fe}{I}_2\right)>1.5$ ，单质碘的收率会降低，原因是___________。

（2）以 $\mathit{NaI}{O}_3$ 为原料制备 $I_2$ 的方法是：先向 $\mathit{NaI}{O}_3$ 溶液中加入计量的 $\mathit{NaHS}{O}_3$ ，生成碘化物；再向混合溶液中加入 $\mathit{NaI}{O}_3$ 溶液，反应得到 $I_2$ ，上述制备 $I_2$ 的总反应的离子方程式为__________。

（3） $\mathit{KI}$ 溶液和 $\mathit{CuS}{O}_4$ 溶液混合可生成 $\mathit{CuI}$ 沉淀和 $I_2$ ，若生成 $1\mathit{mol}{\text{I}}_2$ ，消耗的 $\mathit{KI}$ 至少为_______ $\mathit{mol}$ 。 $I_2$ 在 $\mathit{KI}$ 溶液中可发生反应： $I_2+I^{-}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\leftleftarrows }{I^{-}}_3$ 。实验室中使用过量的 $\mathit{KI}$ 与 $\mathit{CuS}{O}_4$ 溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量 $\mathit{KI}$ 的原因是________。

钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO ₂、Fe ₃O ₄。采用如图工艺流程可由黏土钒矿制备NH ₄VO ₃。

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

金属离子	Fe ^3+	Fe ^2+	Al ^3+	Mn ^2+
开始沉淀pH	1.9	7.0	3.0	8.1
完全沉淀pH	3.2	9.0	4.7	10.1

回答下列问题：

（1）"酸浸氧化"需要加热，其原因是 　　。

（2）"酸浸氧化"中，VO ⁺和VO ²⁺被氧化成VO ₂ ⁺，同时还有 　　离子被氧化。写出VO ⁺转化为VO ₂ ⁺反应的离子方程式 　。

（3）"中和沉淀"中，钒水解并沉淀为V ₂O ₅•xH ₂O，随滤液②可除去金属离子K ⁺、Mg ²⁺、Na ⁺、 　　，以及部分的 　　。

（4）"沉淀转溶"中，V ₂O ₅•xH ₂O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 　　。

（5）"调pH"中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是 　　。