- 气体的检验
- 共1690题
治理环境污染刻不容缓，建设美丽中国是十八大的奋斗目标．2012年底锂电池总产量超过35亿只，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的．因此锂电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂．某回收工艺流程如下：
（1）根据上述工艺流程图得出：可回收到的产物除了有Li2CO3，还有______、______；
（2）锂电池使用广泛的主要原因是______；
（3）废旧电池可能由于放电不完全而残留单质锂，为了安全生产，对拆解环境的要求是______；
（4）碱浸时主要反应的化学方程式为______；
（5）最后一步过滤应趁热过滤，原因是______．
正确答案
解：题干工艺流程为：铝钴膜废料中含有LiCo02和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo02；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，通过操作分别分离出Li2SO4、CoSO4，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）工艺流程的最终产物为：Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3，故答案为：Al（OH）3；CoSO4；
（2）单位质量的金属锂放出的电量很大，所以锂电池使用广泛，故答案为：单位质量的金属锂放出的电量很大；
（3）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，故答案为：隔绝空气和水分；
（4）铝能与碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（5）Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤，防止析出硫酸钠晶体，故答案为：防止析出硫酸钠晶体．
解析
解：题干工艺流程为：铝钴膜废料中含有LiCo02和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo02；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，通过操作分别分离出Li2SO4、CoSO4，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）工艺流程的最终产物为：Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3，故答案为：Al（OH）3；CoSO4；
（2）单位质量的金属锂放出的电量很大，所以锂电池使用广泛，故答案为：单位质量的金属锂放出的电量很大；
（3）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，故答案为：隔绝空气和水分；
（4）铝能与碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（5）Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤，防止析出硫酸钠晶体，故答案为：防止析出硫酸钠晶体．
有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合物，选择适当的试剂除去溶液中的NaCl和Na2SO4，从而得到纯净的NaNO3溶液．相应的实验过程可用如图表示：
请回答下列问题：
（1）写出实验流程中下列物质化学式：试剂X______，沉淀A______，沉淀B______．
（2）①、②、③过程中均需要过滤，在进行此操作时需要用到的玻璃仪器为：______、______、______．
（3）上述实验流程中加入过量的Na2CO3的目的是______．
（4）按此实验方案得到的溶液3中肯定含有Na2CO3杂质；为了解决这个问题，可以向溶液3中加入适量的______，之后若要获得固体NaNO3需进行的实验操作是______（填操作名称）．
正确答案
解：（1）如先加入AgNO3，则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀，则应先加入过量的BaCl2[或Ba（NO3）2]，生成BaSO4沉淀，然后在滤液中加入过量的AgNO3，使Cl-全部转化为AgCl沉淀，则试剂X为BaCl2[或Ba（NO3）2]，沉淀A为BaSO4，沉淀B为AgCl，
故答案为：BaCl2[或Ba（NO3）2]；BaSO4；AgCl；
（2）根据流程可知，操作①、②、③为过滤，过滤操作使用的仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：漏斗；烧杯；玻璃棒；
（3）加入过量的BaCl2[或Ba（NO3）2]，然后在滤液中加入过量的AgNO3，使Cl-全部转化为AgCl沉淀，在所得滤液中含有Ag+、Ba2+，在所得滤液中加入过量的Na2CO3，使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀，
故答案为：除去过量的Ba（NO3）2〔或BaCl2〕和AgNO3；
（4）溶液3为NaNO3和Na2CO3的混合物，加入稀HNO3，可除去Na2CO3，最后加热蒸发、冷却结晶、过滤得到硝酸钠，
故答案为：HNO3；加热蒸发、冷却结晶、过滤．
解析
解：（1）如先加入AgNO3，则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀，则应先加入过量的BaCl2[或Ba（NO3）2]，生成BaSO4沉淀，然后在滤液中加入过量的AgNO3，使Cl-全部转化为AgCl沉淀，则试剂X为BaCl2[或Ba（NO3）2]，沉淀A为BaSO4，沉淀B为AgCl，
故答案为：BaCl2[或Ba（NO3）2]；BaSO4；AgCl；
（2）根据流程可知，操作①、②、③为过滤，过滤操作使用的仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：漏斗；烧杯；玻璃棒；
（3）加入过量的BaCl2[或Ba（NO3）2]，然后在滤液中加入过量的AgNO3，使Cl-全部转化为AgCl沉淀，在所得滤液中含有Ag+、Ba2+，在所得滤液中加入过量的Na2CO3，使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀，
故答案为：除去过量的Ba（NO3）2〔或BaCl2〕和AgNO3；
（4）溶液3为NaNO3和Na2CO3的混合物，加入稀HNO3，可除去Na2CO3，最后加热蒸发、冷却结晶、过滤得到硝酸钠，
故答案为：HNO3；加热蒸发、冷却结晶、过滤．
为了将混有硫酸钠、氯化铵的氯化钠固体提纯，并制得纯净的氯化钠溶液，某学生设计了图所示实验．根据图回答下列问题．
（1）操作①发生反应的化学方程式为______．
（2）操作②中能否用硝酸钡溶液？______（填写“能”或“否”）．说明理由______．
（3）进行操作②后，判断SO42-已经除尽的方法是______．
（4）操作④需要用到的玻璃仪器是______．
（5）此实验最终并不能得到纯净的NaCl溶液，改进的方法是______．
正确答案
解：（1）硫酸钠、氯化铵、氯化钠三种固体中，只有氯化铵受热易分解为氨气和氯化氢气体，即NH4Cl
（2）加入硝酸钡溶液，硝酸钡和硫酸钠之间可以反应生成硫酸钡和硝酸钠，除去了硫酸钠，但同时引入了硝酸钠等新的杂质，故答案为：否；用硝酸钡会引入新杂质NO3-；
（3）钡离子可以和硫酸根离子反应生成白色不溶于硝酸的沉淀，可以采用加入过量氯化钡溶液的方法检验硫酸根离子已除尽操作是：将溶液静止片刻，在上层清液处滴加一滴氯化钡溶液，如果不出现浑浊，就说明硫酸根离子已经除尽，
故答案为：取少量上层澄清溶液，再滴加BaCl2溶液，如无沉淀出现则说明SO42-已除尽，反之则有（或其他的方法）；
（4）操作③加入碳酸钠溶液，碳酸钠与过量的氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠，然后过滤，可以将沉淀碳酸钡和氯化钠溶液分离，操作④过滤时需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，故答案为：玻璃棒、漏斗、烧杯；
（5）为保证钡离子除尽，所加碳酸钠过量，最后过量的碳酸钠没有除去，得到的溶液中含有氯化钠和过量的碳酸钠两种溶质，致使得到的氯化钠溶液不纯，含有碳酸根杂质，应加入适量盐酸除去，再加热煮沸，故答案为：在⑤处应先加入过量的盐酸后再加热煮沸．
解析
解：（1）硫酸钠、氯化铵、氯化钠三种固体中，只有氯化铵受热易分解为氨气和氯化氢气体，即NH4Cl
（2）加入硝酸钡溶液，硝酸钡和硫酸钠之间可以反应生成硫酸钡和硝酸钠，除去了硫酸钠，但同时引入了硝酸钠等新的杂质，故答案为：否；用硝酸钡会引入新杂质NO3-；
（3）钡离子可以和硫酸根离子反应生成白色不溶于硝酸的沉淀，可以采用加入过量氯化钡溶液的方法检验硫酸根离子已除尽操作是：将溶液静止片刻，在上层清液处滴加一滴氯化钡溶液，如果不出现浑浊，就说明硫酸根离子已经除尽，
故答案为：取少量上层澄清溶液，再滴加BaCl2溶液，如无沉淀出现则说明SO42-已除尽，反之则有（或其他的方法）；
（4）操作③加入碳酸钠溶液，碳酸钠与过量的氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠，然后过滤，可以将沉淀碳酸钡和氯化钠溶液分离，操作④过滤时需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，故答案为：玻璃棒、漏斗、烧杯；
（5）为保证钡离子除尽，所加碳酸钠过量，最后过量的碳酸钠没有除去，得到的溶液中含有氯化钠和过量的碳酸钠两种溶质，致使得到的氯化钠溶液不纯，含有碳酸根杂质，应加入适量盐酸除去，再加热煮沸，故答案为：在⑤处应先加入过量的盐酸后再加热煮沸．
（2012秋•沙坪坝区校级期末）聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2（OH）nCl6-n•xH2O]m，它是一种高效无机水处理剂．其制备原理是通过调节溶液的pH，促进AlCl3溶液水解而析出晶体．其制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰，它主要含Al2O3、Al，还有SiO2等杂质．聚合氯化铝生产的工艺流程如下：
（1）写出搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式．______、______．
（2）操作B的名称是______．
（3）反应中副产品y是______．
（4）生产过程中可循环使用的物质是______（用化学式表示）．
（5）实验室为了比较准确地测定水处理剂产品中n和x的值，需得到较纯净的晶体，则试剂z物质可选用______（可供选择的有：NaOH、Al、氨水、Al2O3、NaAlO2），操作C为______．
正确答案
解：（1）氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
故答案为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；2Al+6H+=2Al3++3H2↑；
（2）铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作B为过滤．
故答案为：过滤；
（3）搅拌加热操作过程，加入盐酸，铝与盐酸反应，有氢气生成，加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），剩余气体为氢气，反应中副产品y为H2．
故答案为：H2．
（4）95°C加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），可进行循环使用．
故答案为：HCl；
（5）用氢氧化钠和氨水调节pH值，会引入新的杂质，引入钠离子和铵根离子．所以可以加入Al和氧化铝进行处理，它二者是固体，多了可以过滤掉的，所以可以使得到的晶体较纯净，铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作C为过滤、洗涤、干燥．
故答案为：Al或Al2O3；过滤、洗涤、干燥．
解析
解：（1）氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
故答案为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；2Al+6H+=2Al3++3H2↑；
（2）铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作B为过滤．
故答案为：过滤；
（3）搅拌加热操作过程，加入盐酸，铝与盐酸反应，有氢气生成，加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），剩余气体为氢气，反应中副产品y为H2．
故答案为：H2．
（4）95°C加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），可进行循环使用．
故答案为：HCl；
（5）用氢氧化钠和氨水调节pH值，会引入新的杂质，引入钠离子和铵根离子．所以可以加入Al和氧化铝进行处理，它二者是固体，多了可以过滤掉的，所以可以使得到的晶体较纯净，铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作C为过滤、洗涤、干燥．
故答案为：Al或Al2O3；过滤、洗涤、干燥．
工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）制取金属锌的流程如图甲所示．
（1）提高酸浸效率的措施为______（任答一条即可）；酸浸时H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为______．
（2）净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为______；X可选择的试剂为______（写化学式）；净化Ⅱ中Y为______（写化学式）；
（3）电解法制备锌的装置如图乙所示：则电解槽中盛有的电解质溶液为______（填字母）；
a．ZnCl2溶液 b．Zn（NO3）2溶液 c．ZnSO4溶液
根据图乙中的数据，可求得电解过程中电流的有效利用率为______；
（4）使用含有[Zn（OH）4]2-的强碱性电镀液进行镀锌防腐蚀，可得到细致的光滑镀层，电镀时阴极电极反应式______；以锌为负极，采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀，图丙中锌块的固定位置最好应在______处（填字母）．
正确答案
解：将锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入Zn，发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后过滤，所以Y中含有Cu，最后电解得到Zn，
（1）增大反应物浓度、升高温度、增大反应物接触面积等都可以加快反应速率，所以可以采用增大硫酸的浓度（或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等）加快反应速率；
通过以上分析知，该离子方程式为ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O，
故答案为：增大硫酸的浓度（或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等）；ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O；
（2）双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，通过以上分析知，X为ZnO、Y为Cu，
故答案为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；ZnO；Cu；
（3）a．电解ZnCl2溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气而得不到氧气，故错误；
b．电解Zn（NO3）2溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以阳极区得到的溶液相当于硝酸，硝酸具有挥发性，故错误；
c．电解ZnSO4溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阳极区域生成硫酸，硫酸没有挥发性，阴极上氢离子放电，当锌离子浓度足够大时，溶液中锌离子放电生成锌，故正确；
当有2mol氧气生成时，转移电子的物质的量=2mol×4=8mol，阴极上转移电子的物质的量是8mol，实际上析出1mol氢气，所以生成锌转移电子的物质的量是6mol，则电解过程中电流的有效利用率=
故答案为：c；75%；
（4）电镀时阴极电极反应式为[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-，以锌为负极，采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀，图丙中锌块的固定位置最好应在腐蚀最严重处C处，故答案为：[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-；C．
解析
解：将锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入Zn，发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后过滤，所以Y中含有Cu，最后电解得到Zn，
（1）增大反应物浓度、升高温度、增大反应物接触面积等都可以加快反应速率，所以可以采用增大硫酸的浓度（或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等）加快反应速率；
通过以上分析知，该离子方程式为ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O，
故答案为：增大硫酸的浓度（或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等）；ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O；
（2）双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，通过以上分析知，X为ZnO、Y为Cu，
故答案为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；ZnO；Cu；
（3）a．电解ZnCl2溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气而得不到氧气，故错误；
b．电解Zn（NO3）2溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以阳极区得到的溶液相当于硝酸，硝酸具有挥发性，故错误；
c．电解ZnSO4溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阳极区域生成硫酸，硫酸没有挥发性，阴极上氢离子放电，当锌离子浓度足够大时，溶液中锌离子放电生成锌，故正确；
当有2mol氧气生成时，转移电子的物质的量=2mol×4=8mol，阴极上转移电子的物质的量是8mol，实际上析出1mol氢气，所以生成锌转移电子的物质的量是6mol，则电解过程中电流的有效利用率=
故答案为：c；75%；
（4）电镀时阴极电极反应式为[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-，以锌为负极，采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀，图丙中锌块的固定位置最好应在腐蚀最严重处C处，故答案为：[Zn（OH）4]2-+2e-=Zn+4OH-；C．
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