高中化学探究沉淀溶解简答题

(13分)某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO₂(g) 2NO(g)＋O₂(g)
在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃，实验Ⅲ在850 ℃，NO、O₂的起始浓度都为0，NO₂的浓度(mol·L^－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

（1）实验Ⅱ隐含的反应条件是     。
（2）实验II中，从反应开始至达到平衡，用氧气浓度变化表示的化学反应速率为        。
（3）800 ℃时，该反应的平衡常数K=           ，该反应是     (填“吸” 或“ 放”)热反应。
（4）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO₂与O₂混合气体(保持温度不变)，此时反应将向       进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
（5）NO₂、NO是重要的大气污染物，近年来人们利用NH₃在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质，
如：8NH₃＋6NO₂7N₂＋12H₂O。若将此反应设计成原电池，融熔K₂CO₃为电解质，则正极反应方程式为：       。
（6）向AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，发生如下反应Al^3＋＋3NH₃·H₂O Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋ ，一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，沉淀已完全。已知当溶液中Al^3＋恰好沉淀完全时溶液的pH="4.7" ，则Al(OH)₃的溶度积常数为      (已知：lg2=0.3)。

催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产需采用催化工艺。
（1）接触法制硫酸中采用V₂O₅作催化剂：
4FeS₂（s）＋11O₂（g）=2Fe₂O₃（s） ＋8SO₂（g）      △H＝―3412 kJ·mol^－1
2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）      △H＝―196.6 kJ·mol^－1
SO₃（g）＋H₂O（l）=H₂SO₄（l）         △H＝―130.3 kJ·mol^－1
以FeS₂为原料，理论上生产2mol H₂SO₄（l）所释放出的热量为       kJ。
（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步：2CH₃OH（g）HCOOCH₃（g）＋2H₂（g）   △H>0
第二步：HCOOCH₃（g）CH₃OH（g）＋CO（g）    △H>0
①第一步反应的机理可以用图1所示。图中中间产物X的结构简式为          。


（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②            。
（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO₄^2－，该反应的离子方程式为            。
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。实验步骤为：
准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－＝2Fe^2＋＋SnCl₆^2－，
Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂＝SnCl₆^2－＋Hg₂Cl₂↓，
6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O。
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量           （填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同）。
②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量               。
（4）①可选用             （填试剂）检验滤液中含有Fe³⁺。产生Fe³⁺的原因是         （用离子反应方程式表示）。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba（NO₃）₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：                              ；
b．沉淀：                              ；
c．分离，洗涤；            
d．烘干，研磨。

I．Li-Al／FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为，则该电池的总反应式为_____________________。
Ⅱ．锂一黄铁矿高容量电池，由于其污染小、成本低、电容量大、黄铁矿储备丰富而有望取代目前市场的碱性电池。制取高纯度黄铁矿的工艺流程如下：

（1）已知：，为得到较纯的FeS沉淀，最好在FeCl₂溶液中加入的试剂为_________（填序号）
A.(NH₄）₂S      B.CuS       C.H₂S      D.Na₂S
（2）关于白铁矿与黄铁矿下列判断错误的是_____________（填序号）
A.属于同素异形体
B．因为晶体结构不同而导致性质有差别
C．黄铁矿比白铁矿更稳定
（3）反应Ⅲ制取 S₂^2－时，溶液必须保持为碱性，除了S^2－ 与酸反应外，还有更重要的原因是（用离子方程式表示）___________________________.
（4）室温下，Li/FeS₂二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关。
①该电池电解质为非水液体电解质，原因是____________________________________.
②温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），产生第二次放电行为。若二次行为均进行完全且放电量恰好相等。请写出化学反应方程式：
第一次放电：__________________；第二次放电：__________________________。
（5）制取高纯度黄铁矿的另一种方法是：以LiCl- KC1低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解。写出阳极反应式___________________________。

【改编】(16分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）（1）氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为                         ；腐蚀废液回收得到金属铜还需要的试剂为             。
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作絮凝剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是                                      。
（3）下表中，对陈述I、II及其有无因果关系的判断，都正确的是_____（填字母）

选项	陈述I	陈述II	判断
A	铁是地壳中含量最高的金属元素	铁是人类最早使用的金属材料	I对；II对；有
B	常温下铁与稀硫酸反应生成氢气	高温下氢气能还原氧化铁生成铁	I对；II对；无
C	铁属于过渡金属元素	铁和铁的某些化合物可以用作催化剂	I错；II对；无
D	铁在空气中表面生成致密氧化膜	可用铁罐储存运输浓硫酸、浓硝酸	I对；II对；有

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（4）步骤②中加双氧水的目的是      ，pH控制在3.4的作用是      。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=       。
（5）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？___________________________
（6）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为     。

软锰矿（主要成分为Mn0₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先缎烧软锰矿生成Mn₃0₄，再利用铝热反应原理由Mn₃O₄
制备锰。该铝热反应的化学方程式为
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：


①软锰矿还原浸出的反应为：

该反应中，还原剂为   。写出一种能提高还原浸出速率的措施：
②滤液1的pH   （填“＞”“＜”或“＝”）MnS0₄浸出液的pH.
③加入MnF₂的目的是除去   （”）。
（3）由MnS0₄制取MnC0₃。
往MnS0₄溶液中加人NH₄HC0₃溶液，析出MnC0₃沉淀并逸出C0₂气体，该反应的离子方程式为         ；若往MnS0₄溶液中加人（NH₄）₂C0₃溶液，还会产生Mn(OH) ₂，可能的原因有：，
t℃时，该反应的平衡常数K＝   （填数值）。

(15分)重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr^3＋，同时还含有少量的Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋和Mg^2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(>9溶解)

（1）氧化过程中可代替H₂O₂加入的试剂是________(填序号)。
A．Na₂O₂     B．HNO₃    C．FeCl₃     D．KMnO₄
（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是________；已知钠离子交换树脂的原理：M^n＋＋nNaR―→MR_n＋nNa^＋，此步操作被交换除去的杂质离子是__________。
A．Fe^3＋      B．Al^3＋      C．Ca^2＋      D．Mg^2＋
（3）还原过程中，每消耗0.8 mol Cr₂O转移4.8 mol e^－，该反应离子方程式为________________。
Ⅱ.酸性条件下，六价铬主要以Cr₂O形式存在，工业上常用电解法处理含Cr₂O的废水：
该法用Fe作电极电解含Cr₂O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃溶液。
（1）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是______________。
（2）电解时阳极附近溶液中Cr₂O转化为Cr^3＋的离子方程式为___________________。
（3）常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp＝1×10^－32，溶液的pH应为____时才能使c(Cr^3＋)降至10^－5 mol·L^－1。

氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有      、      （填化学式）。
（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：
①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是            （写出化学式）。
②“还原”阶段，SO₃^2－将Cu^2＋还原得[CuCl₂]^－，完成下列离子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+     ＝[CuCl₂]^－+     +    
③在稀释过程中存在下列两个平衡：
ⅰ.[CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ.CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
当[CuCl₂]^－完成转化时（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥    。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是     （写一点）。
（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L^－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并        后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先        ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式：                。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中有一定量的Cr₂O₇^2--和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是____________________________________________________。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是___________（用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有___________。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0Fe₂O₃、3.6% FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

（3）步骤②中加双氧水的目的是__________________，pH控制在3.4的作用是_______________________；已知25℃时，K_sp[Cu(OH) ₂] =2.0×10^-20，该温度下反应：Cu²⁺+2H₂O Cu(OH) ₂+2H⁺的平衡常数K=_______。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？_____________________________________。