- 气体的检验
- 共1690题
煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物，其造成的环境污染问题愈来愈严重．某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究：
[资料检索]
①煤矸石主要含Al2O3、SiO2及少量铁的氧化物．
②聚合氯化铝（[Al2（OH）nCl6-n]m （1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．
[探究思路]用煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，可制得聚合氯化铝．
[探究实验]
[交流讨论]
（1）向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是______．
（2）反应器装置如右图，三颈烧瓶上长导管的作用是______．
（3）实验流程中残渣2的主要成分可能是______，请设计一个实验来证明你的结论（填“操作”、“现象”）：______．
（4）要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝，应采取的实验操作是______，得到PAC粗产品中可能含有杂质离子是______．
正确答案
解：（1）氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应，但是二氧化硅和盐酸不反应将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，不与SiO2反应，向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO2分离，
故答案为：将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO2分离；
（2）三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用，故答案为：平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用；
（3）向含有铁离子、铝离子的混合液中加入适量的氢氧化钙，可以获得氢氧化铁沉淀，氢氧化铝能溶于过量的碱中，检验三价铁离子可以将氢氧化铁溶于盐酸中，加入硫氰酸钾，三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色，
故答案为：Fe（OH）3；取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色；
（4）要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝，应采取蒸发结晶的方法，但是前面加入的硫酸、氢氧化钙后引进的硫酸根离子以及钙离子无法除掉，作为杂质存在于其中，故答案为：蒸发结晶；Ca2+、SO42-．
解析
解：（1）氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应，但是二氧化硅和盐酸不反应将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，不与SiO2反应，向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO2分离，
故答案为：将煤矸石中的Al2O3、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO2分离；
（2）三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用，故答案为：平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用；
（3）向含有铁离子、铝离子的混合液中加入适量的氢氧化钙，可以获得氢氧化铁沉淀，氢氧化铝能溶于过量的碱中，检验三价铁离子可以将氢氧化铁溶于盐酸中，加入硫氰酸钾，三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色，
故答案为：Fe（OH）3；取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色；
（4）要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝，应采取蒸发结晶的方法，但是前面加入的硫酸、氢氧化钙后引进的硫酸根离子以及钙离子无法除掉，作为杂质存在于其中，故答案为：蒸发结晶；Ca2+、SO42-．
铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂．
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式______．腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+的浓度均为0.10mol•L-1，不考虑溶液体积的变化，则原FeCl3溶液的浓度为______．
（2）某化学小组在实验室按照下列操作分离腐蚀铜板后的混合液并制取有关物质，图示如下：
请回答下列问题：
①试剂X为______；试剂Y为______；操作M为______．
②固体c的化学式为______．
③检验混合溶液B中是否存Fe3+的操作是______．C中反应的总的化学方程式为______．
正确答案
解：（1）铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁，离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，此时Cu2+的浓度均为0.10mol•L-1，所以消耗的三价铁离子浓度为0.20mol•L-1，又最终还剩0.10mol•L-1Fe3+，所以原FeCl3溶液的浓度为0.2+0.1=0.3mol•L-1，
故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；0.3mol•L-1；
（2）混合液A加入过量的铁，则铁将铜置换出来，将三价铁还原成二价铁离子，所以过滤得固体a为铜和过量的铁，溶液B为二价铁溶液，加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁，在空气中放置氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁，所以最终生成氢氧化铁的沉淀c；固体a为铜和过量的铁再加入稀盐酸溶解单质铁，再过滤的固体b为铜，与试剂Y加热反应生成蓝色溶液，所以Y为浓硫酸，蓝色溶液为硫酸铜，再经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得蓝色晶体；
①根据以上分析，试剂X为稀盐酸；试剂Y为浓硫酸，操作M为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，故答案为：稀盐酸；浓硫酸；蒸发浓缩、冷却结晶；
②根据以上分析，固体c的化学式为Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
③取少量溶液于试管中，用胶头滴管加入 KSCN溶液，若变红则有三价铁，否则无三价铁；加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁，在空气中放置，氢氧化亚铁在空气被氧化，氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁，反应的化学方程式是为：4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3，
故答案为：取少量溶液于试管中，用胶头滴管加入 KSCN溶液，若变红则有三价铁，否则无三价铁；4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3．
解析
解：（1）铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁，离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，此时Cu2+的浓度均为0.10mol•L-1，所以消耗的三价铁离子浓度为0.20mol•L-1，又最终还剩0.10mol•L-1Fe3+，所以原FeCl3溶液的浓度为0.2+0.1=0.3mol•L-1，
故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；0.3mol•L-1；
（2）混合液A加入过量的铁，则铁将铜置换出来，将三价铁还原成二价铁离子，所以过滤得固体a为铜和过量的铁，溶液B为二价铁溶液，加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁，在空气中放置氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁，所以最终生成氢氧化铁的沉淀c；固体a为铜和过量的铁再加入稀盐酸溶解单质铁，再过滤的固体b为铜，与试剂Y加热反应生成蓝色溶液，所以Y为浓硫酸，蓝色溶液为硫酸铜，再经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得蓝色晶体；
①根据以上分析，试剂X为稀盐酸；试剂Y为浓硫酸，操作M为蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，故答案为：稀盐酸；浓硫酸；蒸发浓缩、冷却结晶；
②根据以上分析，固体c的化学式为Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
③取少量溶液于试管中，用胶头滴管加入 KSCN溶液，若变红则有三价铁，否则无三价铁；加入氢氧化钠先生成氢氧化亚铁，在空气中放置，氢氧化亚铁在空气被氧化，氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁，反应的化学方程式是为：4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3，
故答案为：取少量溶液于试管中，用胶头滴管加入 KSCN溶液，若变红则有三价铁，否则无三价铁；4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3．
某实验小组欲利用以图所示的方法，从含Ag+、Fe3+、Al3+三种阳离子的混合液中分离提取单质Ag、Fe、Al（某些反应的条件已略去）．
回答下列问题：
（1）请填写下列空白：
试剂①的名称：______，试剂③的化学式：______，化合物①的晶体类型：______；
（2）写出下列反应的离子方程式：
溶液A与试剂②在一定条件反应：______，
溶液B中通入过量CO2：______；
（3）图中“化合物②→金属丙”是工业上冶炼该金属的主要反应原理（在冶炼条件下，该反应为可逆反应），相关工业数据表明，反应后的尾气中还含有较多的CO，若采取增大压强的措施，是否能减少尾气中CO的含量？请判断并说明理由：______．
正确答案
解：向溶液中通入过量氨气，Fe3+、Al3+和NH3．H2O反应都生成氢氧化物沉淀，Ag+和过量NH3．H2O反应生成银氨溶液，则试剂①是氨气或氨水，溶液A是银氨溶液，向A中加入醛反应生成Ag单质甲，所以试剂②是醛；
向沉淀中加入NaOH溶液，Al（OH）3溶解，Fe（OH）3不溶，则试剂③是NaOH，溶液B中含有NaAlO2、NaOH，向B溶液中通入过量CO2，得到沉淀Al（OH）3，将沉淀加热得到化合物①为Al2O3，电解氧化铝得到金属乙为Al；
将Al（OH）3沉淀加热得到固体Fe2O3，然后加热通入CO得到金属单质丙，为Fe，
（1）通过以上分析知，试剂①的名称为氨气或氨水，试剂③的化学式为NaOH，化合物①为离子晶体，
故答案为：氨水（或氨气）；NaOH；离子晶体；
（2）银氨溶液和醛发生银镜反应，离子反应方程式为2[Ag（NH3）2]++2OH-+RCHO
故答案为：2[Ag（NH3）2]++2OH-+RCHO
（3）该反应方程式为Fe2O3+3CO（g）
解析
解：向溶液中通入过量氨气，Fe3+、Al3+和NH3．H2O反应都生成氢氧化物沉淀，Ag+和过量NH3．H2O反应生成银氨溶液，则试剂①是氨气或氨水，溶液A是银氨溶液，向A中加入醛反应生成Ag单质甲，所以试剂②是醛；
向沉淀中加入NaOH溶液，Al（OH）3溶解，Fe（OH）3不溶，则试剂③是NaOH，溶液B中含有NaAlO2、NaOH，向B溶液中通入过量CO2，得到沉淀Al（OH）3，将沉淀加热得到化合物①为Al2O3，电解氧化铝得到金属乙为Al；
将Al（OH）3沉淀加热得到固体Fe2O3，然后加热通入CO得到金属单质丙，为Fe，
（1）通过以上分析知，试剂①的名称为氨气或氨水，试剂③的化学式为NaOH，化合物①为离子晶体，
故答案为：氨水（或氨气）；NaOH；离子晶体；
（2）银氨溶液和醛发生银镜反应，离子反应方程式为2[Ag（NH3）2]++2OH-+RCHO
故答案为：2[Ag（NH3）2]++2OH-+RCHO
（3）该反应方程式为Fe2O3+3CO（g）
（2015•赤峰二模）硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等．利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：
已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质．25℃时，Ksp（CaSO4）=4.9×10-5，Ksp（PbSO4）=1.6×10-8．
（1）已知步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+．分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式______、______．
（2）步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是______．
（3）母液可循环利用于步骤Ⅰ，其溶质主要是______（填一种物质化学式），若母液中残留的SO42-过多，循环利用时可能出现的问题是______．
（4）产品PbSO4还需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，目的是除去______．
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极的电极反应式为______．
正确答案
解：（1）氧化铅属于碱性氧化物和硝酸反应生成盐和水，根据题给信息硝酸把铅氧化成Pb2+，硝酸被还原成NO，故反应方程式为PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+H2O、3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O；
故答案为：PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+H2O；3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O；
（2）若硝酸过量，则过量的硝酸会和银反应生成硝酸银，产品中会有杂质，所以步骤I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，其目的是防止Ag被溶解进入溶液，
故答案为：防止Ag被溶解进入溶液（或使Ag留在浸出渣中）；
（3）Pb（NO3）2溶液加硫酸后生成硫酸铅沉淀和硝酸，所以母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是HNO3，
若母液中残留的SO42-过多，浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率；
故答案为：HNO3；浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率；
（4）硫酸钙微溶，易沉淀在PbSO4表面，所以需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，除去CaSO4，故答案为：CaSO4杂质；
（5）充电过程中原电池的负极连接电源负极做电解池的阴极发生还原反应，电极反应为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-，故答案为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-．
解析
解：（1）氧化铅属于碱性氧化物和硝酸反应生成盐和水，根据题给信息硝酸把铅氧化成Pb2+，硝酸被还原成NO，故反应方程式为PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+H2O、3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O；
故答案为：PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+H2O；3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O；
（2）若硝酸过量，则过量的硝酸会和银反应生成硝酸银，产品中会有杂质，所以步骤I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，其目的是防止Ag被溶解进入溶液，
故答案为：防止Ag被溶解进入溶液（或使Ag留在浸出渣中）；
（3）Pb（NO3）2溶液加硫酸后生成硫酸铅沉淀和硝酸，所以母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是HNO3，
若母液中残留的SO42-过多，浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率；
故答案为：HNO3；浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率；
（4）硫酸钙微溶，易沉淀在PbSO4表面，所以需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，除去CaSO4，故答案为：CaSO4杂质；
（5）充电过程中原电池的负极连接电源负极做电解池的阴极发生还原反应，电极反应为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-，故答案为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-．
为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下：
回答下列问题：
（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式______．
（2）图中所示滤液中含钒的主要成分为______（写化学式）．
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式______；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度．根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为______、______．
（4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式：
□VO2+□H2C2O4+□______═□VO2++□CO2↑+□H2O．
（5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为V
正确答案
解：废钒催化剂粉碎、水浸，将溶解性物质溶于水，然后过滤得到滤渣和滤液，根据溶解性表知，滤液中含有VOSO4，滤渣中含有V2O5等不溶性杂质，向滤渣中加入亚硫酸钠和稀硫酸，亚硫酸钠具有还原性，能将V2O5还原为VOSO4，然后过滤得到滤渣和滤液，将两部分滤液混合并加入氯酸钾，氯酸钾具有氧化性，能将VOSO4氧化为（VO2）2SO4，调节溶液pH为8且采用离子交换方法得到VO3-，向溶液中加入氯化铵，得到难溶性的NH4VO3，焙烧NH4VO3得到V2O5，
（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，铝和五氧化二钒在高温下发生置换反应生成V，根据反应物、生成物及反应条件知，该反应方程式为3V2O5+10Al
（2）VOSO4为可溶性物质，所以溶液中的溶质为VOSO4，故答案为：VOSO4；
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，铵根离子和VO3-反应生成难溶性的NH4VO3，离子方程式为NH4++VO3-=NH4VO3↓，根据图知，在80℃、氯化铵系数为4时沉降率最大，故答案为：NH4++VO3-=NH4VO3↓；4；80℃；
（4）该反应中V元素化合价由+5价变为+4价、C元素化合价由+3价变为+4价，转移电子数为2，再结合原子守恒、电荷守恒配平方程式为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O，故答案为：2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；
（5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2++V2++2H+
解析
解：废钒催化剂粉碎、水浸，将溶解性物质溶于水，然后过滤得到滤渣和滤液，根据溶解性表知，滤液中含有VOSO4，滤渣中含有V2O5等不溶性杂质，向滤渣中加入亚硫酸钠和稀硫酸，亚硫酸钠具有还原性，能将V2O5还原为VOSO4，然后过滤得到滤渣和滤液，将两部分滤液混合并加入氯酸钾，氯酸钾具有氧化性，能将VOSO4氧化为（VO2）2SO4，调节溶液pH为8且采用离子交换方法得到VO3-，向溶液中加入氯化铵，得到难溶性的NH4VO3，焙烧NH4VO3得到V2O5，
（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，铝和五氧化二钒在高温下发生置换反应生成V，根据反应物、生成物及反应条件知，该反应方程式为3V2O5+10Al
（2）VOSO4为可溶性物质，所以溶液中的溶质为VOSO4，故答案为：VOSO4；
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，铵根离子和VO3-反应生成难溶性的NH4VO3，离子方程式为NH4++VO3-=NH4VO3↓，根据图知，在80℃、氯化铵系数为4时沉降率最大，故答案为：NH4++VO3-=NH4VO3↓；4；80℃；
（4）该反应中V元素化合价由+5价变为+4价、C元素化合价由+3价变为+4价，转移电子数为2，再结合原子守恒、电荷守恒配平方程式为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O，故答案为：2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；
（5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2++V2++2H+
扫码查看完整答案与解析