复印机使用的墨粉主要成份是Fe3O4，如图是氧化沉淀法生产Fe3O4的工艺：已知：①工业绿...

高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

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(14分). 复印机使用的墨粉主要成分是Fe₃O₄，下图是氧化沉淀法生产Fe₃O₄的工艺：

已知：① 工业绿矾中FeSO₄的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；

②  Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O

③  12.16﹡1000﹡52.5%=6384, 6384／152=42请回答下列问题：

（1）铁的常见氧化物有；

（2）Fe₃O₄与稀硝酸反应的离子方程式是，检验反应后的溶液中含Fe³⁺的方法；

（3）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是：；

（4）生产中可获得的副产品是，提取该副产品的操作顺序是（填写序号）

a．过滤    b．加热浓缩    c．冷却    d．结晶    e．洗涤

（5）在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16 kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为L/h（假设反应在标准状态下进行，空气中O₂占20%）。

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(14分) 复印机使用的墨粉主要成分是Fe₃O₄，下图是氧化沉淀法生产Fe₃O₄的工艺：

已知：① 工业绿矾中FeSO₄的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；

②  Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O

③  12.16﹡1000﹡52.5%=6384, 6384／152=42请回答下列问题：

（1）铁的常见氧化物有________；

（2）Fe₃O₄与稀硝酸反应的离子方程式是________，检验反应后的溶液中含Fe³⁺的方法________；

（3）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是：________；

（4）生产中可获得的副产品是________，提取该副产品的操作顺序是________（填写序号）

a．过滤    b．加热浓缩    c．冷却    d．结晶    e．洗涤

（5）在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16 kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为________L/h（假设反应在标准状态下进行，空气中O₂占20%）。

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四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的应用,人们工作中常用的打印机、复印 机使用的墨粉主要成分就是 Fe3O4，下图是某企业用氧化沉淀法生产 Fe3O4 的工艺流程：

已知：① 工业绿矾中 FeSO4 的含量为 52.5%,其中的杂质不参与反应；

② Fe(OH)2＋2Fe(OH)3＝Fe3O4·4H2O 请回答下列问题：

请回答下列问题

（1）铁的氧化物除Fe3O4·外，还有　　　　　　　　 。

（2）检验Fe3O4与稀盐酸反应后的溶液中含Fe2+的试剂是　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）在工艺流程中，通人适量空气“氧化”时的化学方程式是：　　　　　　　　　　　　 ；

（4）流程图中所示的副产品的化学式是　 　　　　　　 　 ，从过滤所得滤液中提取该副产品需要的操作依次是　　 　　　　　　　　　　　　 （填写序号）。

a．过滤　　 b．加热浓缩　　 c．冷却结晶　　 d．洗涤

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（16分）钛合金是航天航空工业的重要原料。由钛铁矿（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）

制备Ti和绿矾（FeSO4·7H2O）等产品的一种工艺流程示意如下

已知：①TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中　 ②TiCl4的熔点-25℃，沸点136.4℃；SiCl4的熔点-68.8℃，沸点57.6℃ 回答下列问题：

（1）TiCl4的晶体类型是　　　　　　　　　　　　 晶体。

（2）TiO2的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如图，其中黑球表示　　　　　　　 原子。

（3）钛铁矿酸浸时，主要成分TiO2反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）操作Ⅱ包含的具体操作方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）废液中溶质的主要成分是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （填化学式）。

（6）沸腾氧化炉中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，

制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质，可采用　　　　　　　　　　　　　　 方法除去。

（7）若经事先处理后的钛铁矿只含有TiO2和Fe3O4两种氧化物，现有312kg经处理后的钛铁矿，经上述流程后（省去操作Ⅰ）制得了48kg纯净的金属钛。已知在上述流程的强酸性溶液中加过量铁粉时测得转移的电子的物质的量为2a×103mol，则理论上可制得　　　　　　　 kgFeSO4·7H2O（假设上述各步反应均完全且各步没有损耗）。

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工业上，以钛铁矿（主要含FeTiO3，还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质）为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。　

已知：TiO2+在一定条件下会发生水解。

回答下列问题：

（1）要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，可行的措施是（写一条即可）_______________。黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，步骤①主要反应的化学方程式是_________。

（2）步骤②中，加入铁粉的主要作用是_____，同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。

（3）向滤液2中通入空气的目的是______（用离子方程式表示）。

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_________________。

（5）副产品绿矾中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯，请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程：将副产品溶于稀硫酸中，充分搅拌后，用NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤沉淀后得到FeSO4溶液，______，过滤，用冰水洗涤，低温干燥，得到FeSO4·7H20晶体。

（6）用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数：在一定条件下，将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3＋，再以KSCN溶液作为指示剂，用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]标准溶液滴定Ti3＋至全部生成Ti4＋。

①滴定终点的现象是_______________。

②滴定分析时，称取TiO2试样0.2 g，消耗0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL，则TiO2的质量分数为_______________。

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绿矾(FeSO4·7H2O)在工业上可用于制造铁盐、氧化铁红及靛青等。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：

（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________。

A．KSCN溶液　 B．NaOH溶液　　 C．KMnO4溶液　　 D．苯酚溶液

（2）操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是______________________________________；在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是__________________________________。

（3）操作Ⅳ的顺序依次为_________________、冷却结晶、____________________。

（4）操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②_________________________________________________________。

（5）测定绿矾产品中Fe2＋含量的方法是：a.称取2.850 g绿矾产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。

①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为________________________(填仪器名称)。

②计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为____________________。

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I．铁是人体必须的微量元素，绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成份。

（1）FeSO₄溶液在空气中会因氧化变质产生红褐色沉淀，其发生反应的离子方程式是________；实验室在配制FeSO₄溶液时常加入________以防止其被氧化，请你设计一个实验证明FeSO₄溶液是否被氧化________。

（2）测定绿矾样品含量的实验步骤：

a. 称取5.7g样品，溶解，配成250mL溶液

b.量取25mL待测溶液于锥形瓶中

c.用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积为40mL

根据以上步骤回答下列问题：

①用硫酸酸化的KMnO₄滴定终点的标志是________。

②计算上述产品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为________。

II．硫酸亚铁铵（NH₄）₂Fe（SO₄）₂·6H₂O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，常用于代替硫酸亚铁。

（3）硫酸亚铁铵不易被氧化的原因________。

（4）为检验分解产物的成份，设计如下实验装置进行实验，加热A中硫酸亚铁铵至分解完全。

①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是________。

②装置B中BaC1₂溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，观察到的观象为________。

③实验中，观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生的反应为________（用离子方程式表示）

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（14分）以黄铜矿（主要成份为CuFeS₂，含少量杂质SiO₂等）为原料，进行生物炼铜，同时得到副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）。其主要流程如下：

② 部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表

（1）试剂a是________，试剂b是________（填化学式）。

（2）操作X流程依次为蒸发浓缩、________、过滤、洗涤干燥。

（3）反应Ⅱ中加CuO调pH为3.7的目的是________；

（4）反应Ⅴ的离子方程式为________。

（5）反应①中，每生成1mol Fe₂(SO₄)₃，转移电子的物质的量为mol；

（6）过滤操作中，要用到的玻璃仪器有________、________和漏斗。

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