8.電力工業(yè)所需的鋼制構(gòu)件在鍍鋅前需要經(jīng)過酸洗,其基本原理是用鹽酸除去其表面的Fe2O3•2H2O及FeO等雜質(zhì).回收廢酸同時(shí)生產(chǎn)含鐵產(chǎn)品的流程如圖:
已知:i.酸洗鋼制構(gòu)件后得到廢酸的主要成分如表所示.
成分Cl-游離HClFe2+Fe3+
含量g•/L-1130-16050-7060-800
ii pH<4時(shí),F(xiàn)e2+不易被氧氣氧化.
(1)酸洗鋼制構(gòu)件時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:2H++FeO=Fe2++H2O、6H++Fe2O3•H2O+Fe═3Fe2++4H2O.
(2)過程II中,發(fā)生的主要反應(yīng):FeCl2(s)十H2SO4(aq)?FeSO4(s)+2HCl( aq).
①加入過量H2SO4的作用是抑制Fe2+水解:防止pH>4時(shí),F(xiàn)e2+被氧氣氧化:同時(shí)提供H+利于HC1氣體的逸出;提供SO42-利于FeSO4固體析出(至少寫出兩點(diǎn)).
②用化學(xué)平衡原理解釋鼓入空氣的目的:空氣帶走HCl氣體,促進(jìn)平衡FeCl2(s)+H 2SO4(aq)?FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反應(yīng)方向移動(dòng),有利于FeSO4固體的析出.
(3)過程III中,F(xiàn)eSO4隔絕空氣焙燒得到的尾氣中含有兩種可用于生產(chǎn)硫酸的氧化物,此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2FeSO4$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑.
(4)過程IV發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++H2O2+8Cl-+2H+═2FeCl4-+2H2O.
(5)過程V:陰離子交換樹脂可將FeCl4-選擇性吸附分離,其過程可表示為ROH+X- $?_{脫附}^{吸附}$RX+OH-.當(dāng)樹脂吸附飽和后可直接用水洗滌樹脂進(jìn)行脫附,同時(shí)脫附過程發(fā)生反應(yīng):FeCl4-?Fe3++4C1-
①吸附后溶液酸性下降的原因是利用陰離于空換樹脂進(jìn)行吸附時(shí),樹脂上的OH-被交換下來進(jìn)入吸附后溶液.
②洗脫液中主要含有的溶質(zhì)是FeCl3和HC1.

分析 廢酸為鹽酸去除Fe2O3•2H2O及FeO等雜質(zhì)后的物質(zhì),該過程發(fā)生的反應(yīng)為:2H++FeO=Fe2++H2O、6H++Fe2O3•H2O+Fe═3Fe2++4H2O,故廢酸中主要含有氯化亞鐵和鹽酸,
回收廢酸同時(shí)生產(chǎn)含鐵產(chǎn)品的流程,加熱濃縮廢酸,得到氯化氫氣體和氯化亞鐵的固液混合物,其中氯化氫溶于水可得鹽酸,向氯化亞鐵的固液混合物中將入過量的稀硫酸并通入空氣,生成氯化氫氣體和硫酸亞鐵固體,灼燒發(fā)生反應(yīng):2FeSO4$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑;
向廢酸中加入雙氧水得到含有FeCl4-的溶液,反應(yīng)為:2Fe2++H2O2+8Cl-+2H+═2FeCl4-+2H2O,樹脂吸附飽和后可直接用水洗滌樹脂進(jìn)行脫附,洗脫液中為FeCl3和HC1,據(jù)此分析解答.

解答 解:(1)鋼制構(gòu)件表面有Fe2O3•2H2O及FeO等雜質(zhì),酸洗鋼制構(gòu)件時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:2H++FeO=Fe2++H2O、6H++Fe2O3•H2O+Fe═3Fe2++4H2O;
故答案為:6H++Fe2O3•H2O+Fe═3Fe2++4H2O;
(2)①程II中,發(fā)生的主要反應(yīng):FeCl2(s)十H2SO4(aq)?FeSO4(s)+2HCl( aq),F(xiàn)e2+水解,F(xiàn)e2++2H2O=Fe(OH)2+2+,加入過量的H2SO4,氫離子濃度增大,平衡正向移動(dòng),抑制Fe2+水解:防止pH>4時(shí),F(xiàn)e2+被氧氣氧化:同時(shí)提供H+利于HC1氣體的逸出;提供SO42-利于FeSO4固體析出;
故答案為:抑制Fe2+水解:防止pH>4時(shí),F(xiàn)e2+被氧氣氧化:同時(shí)提供H+利于HC1氣體的逸出;提供SO42-利于FeSO4固體析出;
②鼓入空氣的目的是空氣帶走HCl氣體,促進(jìn)平衡FeCl2(s)+H 2SO4(aq)?FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反應(yīng)方向移動(dòng),有利于FeSO4固體的析出;
故答案為:空氣帶走HCl氣體,促進(jìn)平衡FeCl2(s)+H 2SO4(aq)?FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反應(yīng)方向移動(dòng),有利于FeSO4固體的析出;
(3)FeSO4隔絕空氣焙燒得到的尾氣中含有兩種可用于生產(chǎn)硫酸的氧化物,分別為二氧化硫和三氧化硫,此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2FeSO4$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑;
故答案為:2FeSO4$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑;
(4)反應(yīng)Ⅳ為向廢酸中加入雙氧水得到含有FeCl4-的溶液,亞鐵離子被氧化為FeCl4-,過氧化氫被還原為水,離子方程式為:2Fe2++H2O2+8Cl-+2H+═2FeCl4-+2H2O;
故答案為:2Fe2++H2O2+8Cl-+2H+═2FeCl4-+2H2O;
(5)①陰離子交換樹脂對(duì)離子選擇性吸附分離,其過程可表示為ROH+X- $?_{脫附}^{吸附}$RX+OH-,利用陰離于空換樹脂進(jìn)行吸附時(shí),樹脂上的OH-被交換下來進(jìn)入吸附后溶液,則附后溶液酸性下降;
故答案為:利用陰離于空換樹脂進(jìn)行吸附時(shí),樹脂上的OH-被交換下來進(jìn)入吸附后溶液;
②脫附過程發(fā)生反應(yīng):FeCl4-?Fe3++4C1-,原溶液中有鹽酸,故洗脫液中主要含有的溶質(zhì)是FeCl3和HC1;
故答案為:FeCl3和HC1.

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用,為高頻考點(diǎn),把握流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離及實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾,注意元素化合物與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的訓(xùn)練,綜合性較強(qiáng),題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.一定溫度、容器體積不變的情況下,發(fā)生反應(yīng)H2(g)+I2(g)?2HI(g),下列選項(xiàng)中不能作為達(dá)平衡標(biāo)志的是( 。
A.混合氣體顏色不再變化B.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化
C.HI的體積分?jǐn)?shù)不再變化D.2v(H2)=v(HI)

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19.化學(xué)與生產(chǎn)、生活、科學(xué)技術(shù)密切相關(guān).下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( 。
A.發(fā)射神舟十一號(hào)飛船所用火箭的燃料是液氧和煤油,與用偏二甲肼和四氧化二氮作燃料相比,燃料毒性小、污染少
B.空氣中氮氧化物不僅能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧,還可能形成酸雨和破壞臭氧層
C.綠色食品并非指綠顏色的食品,而是指綠色植物或其加工的食品,不包括動(dòng)物類食品
D.用肥皂水清洗蚊蟲叮咬處時(shí)發(fā)生了化學(xué)變化

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列關(guān)于苯酚的敘述中,正確的是( 。
A.呈弱酸性,使石蕊試液顯淺紅色
B.分子中的13個(gè)原子有可能處于同一平面
C.可以和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體
D.能與FeCl3溶液反應(yīng)生成紫色沉淀

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.下列實(shí)驗(yàn)中,對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是( 。
選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論
A向KI溶液中加入CCl4,振蕩后靜置液體分層,下層呈紫紅色碘易溶于CCl4,難溶于水
B向某溶液中滴加BaCl2溶液,隨后加稀硝酸酸化溶液中產(chǎn)生白色沉淀,加稀硝酸不溶解原溶液中一定含有SO42-
C將稀硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO32溶液中溶液變黃色氧化性:H2O2比Fe3+強(qiáng)
D向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固體溶液紅色變淺證明Na2CO3溶液中存在水解平衡
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

13.甲醇(CH3OH)是一種基礎(chǔ)有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料.利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,主反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-99kJ•mol-1
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H3=+41kJ•mol-1
副反應(yīng)有:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)   …
(1)甲醇分子中各原子半徑從大到小的順序?yàn)閞(C)>(O)>r(H).
(2)△H2=-58kJ•mol-1
(3)將上述合成甲醇的反應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖1所示的兩條途徑,其中X為2H2

(4)對(duì)主反應(yīng)①進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.
當(dāng)CO與H2投料比為1:2時(shí),測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示.
①圖中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的平衡常數(shù)Ka、Kb、Kc大小關(guān)系為Ka>Kb=Kc
②反應(yīng)在恒溫、恒容下進(jìn)行,以下說法可以作為判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BC(填標(biāo)號(hào)).
A.混合氣體的密度不變
B.反應(yīng)容器中氣體壓強(qiáng)不再變化
C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
D.生成CH3OH速率是生成H2速率的2倍
③將l molCO和2molH2通入1L密閉容器中,在300℃下,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為90%,則平衡常數(shù)K為225.
(5)在探究主反應(yīng)①過程中發(fā)現(xiàn)若合成氣只有CO和H2,則可能出現(xiàn)以下狀況.
①會(huì)有較多的副產(chǎn)品CH3OCH3生成
②形成積碳(有機(jī)物碳化覆蓋催化劑表面)
但加入適量的CO2,則可減少上述狀況.試解釋
①CO2與H2反應(yīng)生成H2O能抑制CH3OCH3的生成
②C+CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO(用化學(xué)方程式表示)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
A.通常狀況下,NA個(gè)N2所占的體積約為22.4L
B.1L1mol•L-1NaOH水溶液中含有的氧原子數(shù)為NA
C.足量Na與1molCl2完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2NA
D.1mol Na2O2中含有的陰離子數(shù)為2NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽產(chǎn)品的是(  )
A.青花瓷B.水泥C.石英D.玻璃

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中必須十分重視安全和環(huán)境.下列實(shí)驗(yàn)問題處理方法正確的是( 。
A.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將所有的廢液倒入下水道排出實(shí)驗(yàn)室,以免污染實(shí)驗(yàn)室
B.在氣體發(fā)生裝置上直接點(diǎn)燃一氧化碳?xì)怏w時(shí),必須要先檢驗(yàn)一氧化碳?xì)怏w的純度.最簡單的方法是用排空氣的方法先收集一試管氣體,點(diǎn)燃?xì)怏w,聽爆鳴聲
C.制氧氣時(shí)排水法收集氧氣后出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象,應(yīng)立即松開試管上的橡皮塞
D.凡是給玻璃儀器加熱,都要加墊石棉網(wǎng),以防儀器炸裂

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