搜索
6道主观大题组合练(一)16．以硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生产安全高效的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下：已知：FeO2－4在强碱性溶液中稳定，但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解。(1)“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多的原因是_________________________________________________________________________________________________________。(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为____________________________________。(3)在控制其他条件不变的情况下，探究保持Fe2(SO4)3和NaOH总质量不变，改变其质量比对K2FeO4产率的影响，实验结果如图所示，当质量比大于0.55时K2FeO4的产率下降的原因可能是_______________________________________________。(4)“过滤2”产生的滤渣的主要成分为________(填化学式)，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH－、Cl－、SO2－4、____________、____________(填化学式)。(5)K2FeO4可将水中的H2S氧化为硫酸盐，同时K2FeO4被还原为Fe(OH)3，则反应时K2FeO4与H2S的物质的量之比为________。解析：硫铁矿烧渣中加入稀硫酸、过氧化氢，滤渣为二氧化硅，滤液中含有铁离子、铝离子、硫酸根离子和镁离子，加入次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液，混合发生氧化还原反应生成高铁酸钠、氯化钠和水，过滤除去氢氧化镁，滤液中加入饱和氢氧化钾溶液实现高铁酸钠转化为高铁酸钾沉淀，冷却结晶过滤得到高铁酸钾固体，滤液中含有的阴离子有OH－、Cl－、SO2－4、FeO2－4、AlO－2，上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯。(1)为避免后续反应消耗较多的氢氧化钠，则“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多。(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O。(3)题给信息中FeO2－4在强碱性溶液中稳定，但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解，由图像可知，当质量比大于0.55时，过多的Fe3＋与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，从而使K2FeO4的产率下降。(4)滤渣2含有氢氧化镁，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH－、Cl－、SO2－4、FeO2－4、AlO－2。(5)反应中Fe元素化合价由＋6价降低为＋3价，S元素化合价由－2价升高为＋6价，根据化合价升降总数相等可得，K2FeO4与H2S的物质的量之比为8∶3。答案：(1)可以减少“氧化”步骤中NaOH的用量(2)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O(3)当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比增大到一定程度时，过多的Fe3＋与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，从而使K2FeO4的产率下降(4)Mg(OH)2FeO2－4AlO－2(5)8∶317．以化合物A为原料合成化合物M的线路如图所示。(1)写出化合物B中含氧官能团的名称为_____________________________________。(2)①的反应类型为________________。(3)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式_____________。①能与FeCl3发生显色反应；②分子中有3种不同化学环境的氢。(4)E与Y反应生成M同时还生成甲醇，写出Y(C5H8O4)的结构简式________________________________________________________________________。答案：(1)羟基、醚键(2)取代反应(4)CH3OOCCH2COOCH3(5)18．工厂化验员检验某含有KBrO3、KBr及惰性物的样品。化验员称取了该固体样品1.000g，加水溶解后配成100mL溶液X。Ⅰ.取25.00mL溶液X，加入稀硫酸，然后用Na2SO3将BrO－3还原为Br－；Ⅱ.去除过量的SO2－3后调至中性；Ⅲ.加入K2CrO4作指示剂，用0.1000mol·L－1AgNO3标准溶液滴定Br－至终点，消耗AgNO3标准溶液11.25mL；Ⅳ.另取25.00mL溶液X，酸化后加热，再用碱液调至中性，测定剩余Br－，消耗上述AgNO3标准溶液3.75mL。已知：①25℃时，Ag2CrO4(砖红色)的Ksp＝1.12×10－12，AgBr(浅黄色)的Ksp＝5.0×10－15；②Ⅳ中酸化时发生反应：BrO－3＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O请回答：(1)步骤Ⅰ中，反应的离子方程式为________________________________。(2)步骤Ⅲ中，滴定终点的现象为_____________________________________________。(3)步骤Ⅳ中，加热的目的是____________________。(4)计算试样中KBrO3质量分数。(写出计算过程，结果保留3位有效数字)解析：(1)步骤Ⅰ中，“加入稀硫酸，然后用Na2SO3将BrO－3还原为Br－”，SO23－是还原剂，其氧化产物是SO24－，BrO－3是氧化剂，还原产物是Br－，根据化合价升降守恒和原子守恒配平，其反应的离子方程式为3SO2－3＋BrO－3===Br－＋3SO24－。(2)步骤Ⅲ中，待测溶液中的Br－与标准溶液反应：Ag＋＋Br－===AgBr↓，生成浅黄色沉淀，当Br－耗尽，再多一滴AgNO3标准溶液即发生2Ag＋＋CrO24－===Ag2CrO4↓，产生砖红色沉淀且半分钟内红色不褪色，即表示达到滴定终点。(3)步骤Ⅳ中，酸化时使KBrO3与KBr反应：BrO－3＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O，再测定剩余的Br－，而溶液中溶解的Br2会干扰Br－的测定，通过加热让溶液中溶解的Br2挥发而除去。(4)根据反应方程式Ag＋＋Br－===AgBr↓，25.00mL溶液X中KBrO3和KBr中的溴元素总物质的量n(Br－)总＝n(AgNO3)＝0.1000mol·L－1×11.25×10－3L＝1.125×10－3mol，即n(BrO－3)＋n(Br－)＝n(Br－)总＝1.125×10－3mol。由步骤Ⅳ可知，第二次取25.00mL样品溶液加酸反应完全后剩余Br－的物质的量n(Br－)余＝0.1000mol·L－1×3.75×10－3L＝3.75×10－4mol。由反应方程式BrO－3＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O可知，其中BrO－3与参加反应的Br－的物质的量之比为1∶5，所以25.00mL溶液X中含BrO－3的物质的量n(BrO－3)＝16×[n(Br－)总－n(Br－)余]＝16×(1.125×10－3mol－3.75×10－4mol)＝1.25×10－4mol。由1g样品配成100mL溶液，且每次实验取的是25mL，所以试样中KBrO3的质量分数w(KBrO3)＝1.25×10－4mol×4×167g·mol－11.000g×100%＝8.35%。答案：(1)3SO2－3＋BrO－3===Br－＋3SO2－4(2)当滴入最后一滴AgNO3溶液时，产生砖红色沉淀，且半分钟内，红色不褪色(3)除去溶解在溶液中的Br2(或使Br2挥发)(4)w(KBrO3)＝8.35%第一次所取25.00mL溶液中：n(Br－)总＝n(AgBr)＝0.1000mol·L－1×11.25×10－3L＝1.125×10－3mol所以，n(BrO－3)＋n(Br－)＝n(Br－)总＝1.125×10－3mol第二次所取25.00mL溶液，加酸反应后：n(Br－)余＝0.1000mol·L－1×3.75×10－3L＝3.75×10－4mol由步骤Ⅳ可知：BrO－3～5Br－所以，n(BrO－3)＝16×[n(Br－)总－n(Br－)余]＝16×(1.125×10－3mol－3.75×10－4mol)＝1.25×10－4mol由1g样品配成100mL溶液，且每次实验取的是25mL所以，w(KBrO3)＝1.25×10－4mol×4×167g·mol－11.000g×100%＝8.35%19．以SO2、软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Ca及Pb的化合物等)、氨水及净化剂等为原料可制备MnSO4溶液和Mn3O4，主要实验步骤如下：步骤Ⅰ：如图1所示装置，将SO2通入装置B中的软锰矿浆液中(MnO2＋SO2===MnSO4)。步骤Ⅱ：充分反应后，在不断搅拌下依次向三颈烧瓶中加入适量纯净的MnO2、MnCO3，最后加入适量Na2S沉铅等重金属。步骤Ⅲ：过滤得MnSO4溶液。(1)装置A用于制取SO2，反应的化学方程式为______________________________。(2)装置B中反应需控制在90～100℃，适宜的加热方式是________________。(3)装置C的作用是____________________________。(4)“步骤Ⅱ”中加入纯净MnO2的目的是____________________________，用MnCO3调节溶液pH时，需调节溶液pH范围为________________(该实验条件下，部分金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下)。金属离子Fe2＋Fe3＋Al3＋Mn2＋开始沉淀pH7.041.873.327.56沉淀完全pH9.183.274.910.2(5)已知：①用空气氧化Mn(OH)2浊液可制备Mn3O4[6Mn(OH)2＋O2=====△＝2，根据杂化轨道理论，则中心N原子为sp杂化。(4)直接与中心原子成键的为配位原子，所以中心原子铁的配位原子是N、S。(5)看正负电荷中心是否重叠，Fe(CO)5对称是非极性分子，CO不对称是极性分子，故A正确；铁的杂化轨道数为5，铁不是正四面体构型，Fe(CO)5中Fe原子不是以sp3杂化方式与CO成键，故B错误；碳与氧、铁与碳之间形成配位键，1molFe(CO)5含有10mol配位键，故C正确；化学反应的实质是旧键的断裂，新键的生成，故D错误。答案：(1)3d5(2)N＞O＞S三角锥形(3)sp(4)S、N(5)AC