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铁黄(FeOOH)是一种重要的化工产品。
(1)制备铁黄:向一定浓度FeSO4溶液中加入氨水,产生白色沉淀,并很快变成灰绿色。当滴加氨水至pH为6.0时,停止滴加氨水,开始通氧气,生成铁黄。通入氧气过程中,记录溶液pH变化如图1所示。

已知:25℃时,Fe(OH)2 完全沉淀( 离子浓度≤10-5mol/L)的pH=8.5。
①滴加氨水至pH为6.0时,溶液中残留Fe2+浓度为
1
1
mol/L。
②0~t1时段,溶液pH几乎不变;t1~t2时段,溶液pH明显降低。请解释原因:
pH=6.0左右,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此pH几乎不变,之后发生4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+,溶液中H+浓度增大,pH减小
pH=6.0左右,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此pH几乎不变,之后发生4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+,溶液中H+浓度增大,pH减小

③实验中产生灰绿色物质,甲同学认为该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,乙同学认为是Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物。设计实验方案验证哪一位同学的观点正确:
取少量混合物于试管中,加入足量的稀盐酸,再滴加几滴硫氰酸钾溶液,若溶液变为血红色,则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,否则为Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物
取少量混合物于试管中,加入足量的稀盐酸,再滴加几滴硫氰酸钾溶液,若溶液变为血红色,则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,否则为Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物

(2)H2O2在催化剂α-FeOOH的表面上,分解产生•OH。•OH较H2O2和O2更易与烟气中的NO发生反应生成NO3-。当一定浓度H2O2溶液与烟气以一定的流速经过装有催化剂α-FeOOH的反应管,NO的脱除效率与温度的关系如图2所示。仅用相同浓度相同流速的H2O2溶液通过反应管(无催化剂)进行实验测得:随着温度升高,H2O2 热分解速率加快,升温至80℃以上,H2O2 大量汽化。
①80~120℃时,随着温度升高NO的脱除效率显著提高的原因是
H2O2与催化剂的接触更好,产生更多的•OH,•OH浓度增大,与NO混合更充分
H2O2与催化剂的接触更好,产生更多的•OH,•OH浓度增大,与NO混合更充分

②温度高于180℃,NO的脱除效率降低的原因是
H2O2热分解速率加快,高于H2O2催化分解生成•OH的速率,导致•OH浓度减小,NO的脱除效率下降
H2O2热分解速率加快,高于H2O2催化分解生成•OH的速率,导致•OH浓度减小,NO的脱除效率下降

(3)α-FeOOH用于常压电化学法合成氨。该电解装置如图3所示。在阴极α-FeOOH参与反应,电解前后α-FeOOH的质量不变。该电极的反应过程可描述为
α-FeOOH在阴极发生得电子生成低价态的铁或О价铁,低价态的铁与N2、水反应生成NH3和α-FeOOH,α-FeOOH在该过程中起催化作用
α-FeOOH在阴极发生得电子生成低价态的铁或О价铁,低价态的铁与N2、水反应生成NH3和α-FeOOH,α-FeOOH在该过程中起催化作用

【答案】1;pH=6.0左右,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此pH几乎不变,之后发生4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+,溶液中H+浓度增大,pH减小;取少量混合物于试管中,加入足量的稀盐酸,再滴加几滴硫氰酸钾溶液,若溶液变为血红色,则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,否则为Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物;H2O2与催化剂的接触更好,产生更多的•OH,•OH浓度增大,与NO混合更充分;H2O2热分解速率加快,高于H2O2催化分解生成•OH的速率,导致•OH浓度减小,NO的脱除效率下降;α-FeOOH在阴极发生得电子生成低价态的铁或О价铁,低价态的铁与N2、水反应生成NH3和α-FeOOH,α-FeOOH在该过程中起催化作用
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:25引用:1难度:0.5
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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