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简答题

氯化铜晶体(CuCl2•xH2O)是重要的化工原料,可用作催化剂、消毒剂等,用孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3,还含有少量Fe、Si的化合物]制备氯化铜晶体,方案如图:

已知:有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH:

(1)酸溶时应选择酸的名称为______;若溶液A含有的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①可选用______(填字母).

A.Cu  B.Cl2  C.NH3•H2O  D.NaOH     E.H2O2  F.KMnO4

(2)加入试剂②的目的是调节pH至a,a的范围是______,写出试剂②的一种可能的化学式______.由溶液C获得CuCl2•xH2O,包含4个基本实验操作,这4个基本实验操作依次是______、过滤、用无水乙醇洗涤等操作,使用无水乙醇代替水进行洗涤的主要原因是______

(3)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2•xH2O)中x值,有同学设计了如下两种实验方案:

①称取一定质量的晶体加热使其失去结晶水,称量所得无水CuCl2的质量.该方案存在的问题是______

②称取ag晶体、加入足量氢氧化钠溶液,过滤、洗涤、加热沉淀至质量不再减轻为止,称量所得固体的质量为bg.则x=______(用含a、b的代数式表示).

正确答案

解:孔雀石用盐酸溶解,主要成份Cu2(OH)2CO3与其反应生成二氧化碳和氯化铜,以及铁的氯化物,其中的二氧化硅是酸性氧化物不溶解,然后加入氧化剂将亚铁转化为易除的铁离子,过滤,将滤液在酸性条件下蒸发结晶,得到氯化铜晶体,

(1)因为要制备氯化铜晶体,为不引入新的杂质,所以加入盐酸;加入氧化剂不能引入新的杂质,所以选用氯气或过氧化氢,故答案为:盐酸;BE;

(2)由工艺流程转化关系可知,试剂②应为调节溶液pH值,使Fe3+转化为Fe(OH)3,除去Fe3+,不能沉淀Cu2+,由金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH可知,Fe3+从pH=2.7开始沉淀,在pH=3.7沉淀完全,Cu2+从pH=5.4开始沉淀,所以应该可知pH范围为3.7~5.4,所以试剂②可以是氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜或者碱式碳酸铜,由溶液获得CuCl2•xH2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等;氯化铜易溶于水,使用无水乙醇代替水进行洗涤,防止CuCl2•xH2O晶体溶解损失.

故答案为:3.7~5.4;CuO、Cu(OH)2;蒸发浓缩、冷却结晶;防止CuCl2•xH2O晶体溶解损失;

(3)①CuCl2•xH2O晶体加热时会发生水解CuCl2+2H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,有HCl气体放出,CuCl2质量偏小,测得x值偏大,故答案为:CuCl2•xH2O晶体加热时会发生水解;

②b g为CuO质量为=mol,根据铜元素守恒可知,n(CuO)=n(CuCl2•xH2O),所以ag=mol×(135+18x)g/mol,解得,x=

故答案为:

解析

解:孔雀石用盐酸溶解,主要成份Cu2(OH)2CO3与其反应生成二氧化碳和氯化铜,以及铁的氯化物,其中的二氧化硅是酸性氧化物不溶解,然后加入氧化剂将亚铁转化为易除的铁离子,过滤,将滤液在酸性条件下蒸发结晶,得到氯化铜晶体,

(1)因为要制备氯化铜晶体,为不引入新的杂质,所以加入盐酸;加入氧化剂不能引入新的杂质,所以选用氯气或过氧化氢,故答案为:盐酸;BE;

(2)由工艺流程转化关系可知,试剂②应为调节溶液pH值,使Fe3+转化为Fe(OH)3,除去Fe3+,不能沉淀Cu2+,由金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH可知,Fe3+从pH=2.7开始沉淀,在pH=3.7沉淀完全,Cu2+从pH=5.4开始沉淀,所以应该可知pH范围为3.7~5.4,所以试剂②可以是氧化铜、氢氧化铜、碳酸铜或者碱式碳酸铜,由溶液获得CuCl2•xH2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等;氯化铜易溶于水,使用无水乙醇代替水进行洗涤,防止CuCl2•xH2O晶体溶解损失.

故答案为:3.7~5.4;CuO、Cu(OH)2;蒸发浓缩、冷却结晶;防止CuCl2•xH2O晶体溶解损失;

(3)①CuCl2•xH2O晶体加热时会发生水解CuCl2+2H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,有HCl气体放出,CuCl2质量偏小,测得x值偏大,故答案为:CuCl2•xH2O晶体加热时会发生水解;

②b g为CuO质量为=mol,根据铜元素守恒可知,n(CuO)=n(CuCl2•xH2O),所以ag=mol×(135+18x)g/mol,解得,x=

故答案为:

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为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯,并制得纯净的KNO3溶液(E),某学生设计如下实验方案:

(1)操作①主要是将固体溶解,则所用的主要玻璃仪器是____________

(2)操作②~④所加的试剂顺序可以为__________________(填写试剂的化学式).

(3)如何判断SO42-已除尽______

(4)实验过程中产生的多次沉淀______(选填“需要”或“不需要”)多次过滤,理由是______

(5)该同学的实验设计方案中某步并不严密,请说明理由______

正确答案

解:将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体溶解,配制成溶液,先加硝酸钡,除去硫酸根,再加氢氧化钠,除去镁离子,再加碳酸钾,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾,硝酸易挥发,加热煮沸,制得纯净的KNO3溶液(E),加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-

(1)溶解固体药品通常在烧杯中进行,而固体物质溶于水时,在不借助外力帮助下,溶解速率很慢,为加快溶解,配制溶液时使用玻璃棒进行搅拌,使溶解的分子或离子向水中扩散速度加大,从而使物质溶解的速度加快,制得纯净的KNO3溶液(E).

故答案为:烧杯、玻璃棒;

(2)先加硝酸钡,除去硫酸根,再加氢氧化钠,除去镁离子,再加碳酸钠,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾;

先加氢氧化钾,除去镁离子,再加氯化钡,除去硫酸根,再加碳酸钾,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾;

先加入硝酸钡,除去硫酸根,再加碳酸钾,能把钙离子和多余钡离子除去,再加氢氧化钾,除去镁离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾,

故答案为:Ba(NO32、K2CO3、KOH或KOH、Ba(NO32、K2CO3、或Ba(NO32、KOH、K2CO3

(3)加入过量硝酸钡溶液除去硫酸根离子,检验硫酸根离子已除尽,可静止片刻在上层清液处,滴加一滴Ba(NO32溶液,不出现浑浊就说明硫酸根离子已经除尽,

故答案为:静置,取少量上层澄清溶液,再加入少量Ba(NO32溶液,若不变浑浊,表明SO42-已除尽;

(4)几个沉淀分别为BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2,这几个沉淀反应互不干扰,因此只过滤一次,可减少操作程序,

故答案为:不需要;因为几个沉淀反应互不干扰,因此只过滤一次,可减少操作程序;

(5)因加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-,制不到纯净的KNO3溶液(E),所以该同学的实验设计方案中该步并不严密,

故答案为:因为加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-

解析

解:将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体溶解,配制成溶液,先加硝酸钡,除去硫酸根,再加氢氧化钠,除去镁离子,再加碳酸钾,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾,硝酸易挥发,加热煮沸,制得纯净的KNO3溶液(E),加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-

(1)溶解固体药品通常在烧杯中进行,而固体物质溶于水时,在不借助外力帮助下,溶解速率很慢,为加快溶解,配制溶液时使用玻璃棒进行搅拌,使溶解的分子或离子向水中扩散速度加大,从而使物质溶解的速度加快,制得纯净的KNO3溶液(E).

故答案为:烧杯、玻璃棒;

(2)先加硝酸钡,除去硫酸根,再加氢氧化钠,除去镁离子,再加碳酸钠,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾;

先加氢氧化钾,除去镁离子,再加氯化钡,除去硫酸根,再加碳酸钾,除去多余的钡离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾;

先加入硝酸钡,除去硫酸根,再加碳酸钾,能把钙离子和多余钡离子除去,再加氢氧化钾,除去镁离子,最后加硝酸,除去多余的碳酸钾和氢氧化钾,

故答案为:Ba(NO32、K2CO3、KOH或KOH、Ba(NO32、K2CO3、或Ba(NO32、KOH、K2CO3

(3)加入过量硝酸钡溶液除去硫酸根离子,检验硫酸根离子已除尽,可静止片刻在上层清液处,滴加一滴Ba(NO32溶液,不出现浑浊就说明硫酸根离子已经除尽,

故答案为:静置,取少量上层澄清溶液,再加入少量Ba(NO32溶液,若不变浑浊,表明SO42-已除尽;

(4)几个沉淀分别为BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2,这几个沉淀反应互不干扰,因此只过滤一次,可减少操作程序,

故答案为:不需要;因为几个沉淀反应互不干扰,因此只过滤一次,可减少操作程序;

(5)因加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-,制不到纯净的KNO3溶液(E),所以该同学的实验设计方案中该步并不严密,

故答案为:因为加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl-

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用磁铁矿(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂质),制取高纯铁红的工艺流程如图1.(已知Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16;Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33

(1)酸浸时,硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式是______;铁粉的作用是______

(2)滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为______

(3)图中“滤液”中主要阳离子是______

(4)采用图2装置(加热仪器已略去)在约600~650℃煅烧30min,通入的气体A是______.图中使用石英玻璃反应管,而不使用普遍玻璃反应管的原因是______

正确答案

解:用磁铁矿(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂质),制取高纯铁红的工艺流程:酸浸过程中四氧化三铁和酸反应Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O生成亚铁离子、铁离子和水,氧化铝和酸反应:Al2O3+3H2SO4═Al2(SO43+3H2O,二氧化硅不反应,加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+:Fe+2Fe3+=3Fe2+,因Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16;Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,所以加入20%的NH3•H2O,调PH=5.7,Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+,过滤得到滤渣为:Fe、SiO2、Al(OH)3,滤液中含有Fe2+、NH4+,加入碳酸氢铵得到FeCO3,碳酸亚铁和氧气反应4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

(1)酸浸过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水,“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的方程式为:Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O;加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+:Fe+2Fe3+=3Fe2+,以便下一步进行铁、铝分离,

故答案为:Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O;将Fe3+还原为Fe2+(或作还原剂);

(2)滴加氨水,铝离子和氨水反应:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+

故答案为:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+; 

(3)加入20%的NH3•H2O,调PH=5.7,Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+,过滤得到滤渣为:Fe、SiO2、Al(OH)3,滤液中含有Fe2+、NH4+,加入碳酸氢铵得到FeCO3,此时图中滤液主要成分为NH4+

故答案为:NH4+

(4)在氧气(空气)中碳酸亚铁和氧气反应反应:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2,生成氧化铁和二氧化碳,采用图2装置(加热仪器已略去)在约600~650℃煅烧30min,通入的气体A是氧气(空气);因石英玻璃成分为二氧化硅为原子晶体耐高温,普通玻璃高温下容易软化,所以图中使用耐高温的石英玻璃,

故答案为:氧气(空气);普通玻璃高温下容易软化.

解析

解:用磁铁矿(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂质),制取高纯铁红的工艺流程:酸浸过程中四氧化三铁和酸反应Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O生成亚铁离子、铁离子和水,氧化铝和酸反应:Al2O3+3H2SO4═Al2(SO43+3H2O,二氧化硅不反应,加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+:Fe+2Fe3+=3Fe2+,因Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16;Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,所以加入20%的NH3•H2O,调PH=5.7,Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+,过滤得到滤渣为:Fe、SiO2、Al(OH)3,滤液中含有Fe2+、NH4+,加入碳酸氢铵得到FeCO3,碳酸亚铁和氧气反应4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

(1)酸浸过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水,“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的方程式为:Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O;加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+:Fe+2Fe3+=3Fe2+,以便下一步进行铁、铝分离,

故答案为:Fe3O4+4H2SO4Fe2(SO43+FeSO4+4H2O;将Fe3+还原为Fe2+(或作还原剂);

(2)滴加氨水,铝离子和氨水反应:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+

故答案为:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+; 

(3)加入20%的NH3•H2O,调PH=5.7,Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+,过滤得到滤渣为:Fe、SiO2、Al(OH)3,滤液中含有Fe2+、NH4+,加入碳酸氢铵得到FeCO3,此时图中滤液主要成分为NH4+

故答案为:NH4+

(4)在氧气(空气)中碳酸亚铁和氧气反应反应:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2,生成氧化铁和二氧化碳,采用图2装置(加热仪器已略去)在约600~650℃煅烧30min,通入的气体A是氧气(空气);因石英玻璃成分为二氧化硅为原子晶体耐高温,普通玻璃高温下容易软化,所以图中使用耐高温的石英玻璃,

故答案为:氧气(空气);普通玻璃高温下容易软化.

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简答题

一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3•CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下:

(1)过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为______

(2)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液,加入Na2S2O3的作用是______.在实验室模拟工业生产时,也可用盐酸代替酸化的Na2S2O3,但实际工业生产中不用盐酸,请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因______

(3)用离子方程式表示过程 IV中Na2CO3的主要作用______

(4)如图是CoCl2•6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,B物质的化学式是______

正确答案

解:(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑;

(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反应方程式为:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,所以加入Na2S2O3的作用是还原Co3+,盐酸具有还原性,能被Co2O3•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境,所以不能盐酸,

故答案为:还原Co3+;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境;

(3)碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,即:CO32-+Co2+=CoCO3↓;

故答案为:CO32-+Co2+=CoCO3↓;

(4)CoCl2•6H2O~CoCl2

        238             130    

         m             65mg

 ,解得:m=119mg

 A物质的化学式为CoCl2•nH2O,则有:

   CoCl2•6H2O~CoCl2•nH2O△m

    238                       18(6-n)

   119mg                      119mg-74mg

=,解得:n=1,

所以A物质的化学式为:CoCl2•H2O,故答案为:CoCl2•H2O.

解析

解:(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑;

(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反应方程式为:4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O,所以加入Na2S2O3的作用是还原Co3+,盐酸具有还原性,能被Co2O3•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境,所以不能盐酸,

故答案为:还原Co3+;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2污染环境;

(3)碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,即:CO32-+Co2+=CoCO3↓;

故答案为:CO32-+Co2+=CoCO3↓;

(4)CoCl2•6H2O~CoCl2

        238             130    

         m             65mg

 ,解得:m=119mg

 A物质的化学式为CoCl2•nH2O,则有:

   CoCl2•6H2O~CoCl2•nH2O△m

    238                       18(6-n)

   119mg                      119mg-74mg

=,解得:n=1,

所以A物质的化学式为:CoCl2•H2O,故答案为:CoCl2•H2O.

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简答题

高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能绿色水处理剂,具有良好的应用前景.其生产工艺如图:

已知:

①2KOH+Cl2═KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)

②6KOH+3C12═5KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高)

回答下列问题:

(1)该生产工艺应在______(填“温度较高”或“温度较低”)的情况下进行.

(2)写出工业上制取Cl2的化学方程式______

(3)写出Fe(NO33在强碱性条件下与KClO反应制K2FeO4的离子方程式______

(4)在“反应液I”中加KOH固体的目的是______(填序号).

A.与“反应液I”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO

B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率

C.为下一步反应提供反应物

D.使副产物KClO3化为KClO

(5)从环境保护的角度看,制备Na2FeO4(实际应用中Na2FeO4可替代K2FeO4使用)较好的方法为电解法,其装置如图Ⅰ所示.

①电解过程中阳极的电极反应式为______

②图Ⅰ装置中的电源采用NaBH4(硼元素的化合价为+3)和H2O2作原料的燃料电池,电源工作原理如图Ⅱ所示.工作过程中该电源的正极反应式为______

正确答案

解:(1)由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3.由信息①可知,在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO.故选择低温较低,故答案为:温度较低;

(2)工业是利用电解饱和食盐水制取氯气.反应方程式为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,故答案为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑;

(3)次氯酸跟有强氧化性,嫩将三价铁离子氧化为高铁酸根,离子方程式:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5 H2O,故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5 H2O;

(4)由工艺流程可知,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO.

A.与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,故A正确;

B.由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3,不利用KClO生成、浪费原料,故B错误;

C.由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,故C正确;

D.由信息可知,该条件下KClO3 不能转化为KClO,故D错误.

故选:AC;

(5)①Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性,能消毒杀菌,生成Fe3+形成胶体,具有吸附悬浮物的净水的作用,电解时阳极Fe失电子发生氧化反应,电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O;

故答案为:Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O;

②NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,正极上H2O2发生还原反应,得到电子生成OH-,其电极反应为:H2O2+2e-=2OH-

故答案为:H2O2+2e-=2OH-

解析

解:(1)由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3.由信息①可知,在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO.故选择低温较低,故答案为:温度较低;

(2)工业是利用电解饱和食盐水制取氯气.反应方程式为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,故答案为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑;

(3)次氯酸跟有强氧化性,嫩将三价铁离子氧化为高铁酸根,离子方程式:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5 H2O,故答案为:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5 H2O;

(4)由工艺流程可知,反应液I中有过量的Cl2反应,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO.

A.与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,故A正确;

B.由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3,不利用KClO生成、浪费原料,故B错误;

C.由工艺流程及③可知,利用Fe(NO33与KClO制备K2FeO4,故C正确;

D.由信息可知,该条件下KClO3 不能转化为KClO,故D错误.

故选:AC;

(5)①Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性,能消毒杀菌,生成Fe3+形成胶体,具有吸附悬浮物的净水的作用,电解时阳极Fe失电子发生氧化反应,电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O;

故答案为:Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O;

②NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,正极上H2O2发生还原反应,得到电子生成OH-,其电极反应为:H2O2+2e-=2OH-

故答案为:H2O2+2e-=2OH-

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简答题

白炭黑(SiO2•H2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业,可用蛇纹石(主要成分为3MgO•2SiO2•2H2O)来制取,其主要工艺流程如图:

(1)蛇纹石用盐酸浸取后的滤渣再用氢氧化钠溶液浸取,两次浸取过程中消耗盐酸和氢氧化钠溶液中HC1与NaOH的物质的量之比为______.(不考虑其他成分与酸、碱的反应)

(2)上述流程中需多次过滤,过滤时使用的玻璃仪器有______,过滤1得到的滤液的主要成分是______

(3)沉淀时加入氯化钠溶液的作用可能是______

(4)洗涤时,如何证明产品已洗涤干净?______

正确答案

解:(1)蛇纹石3MgO•2SiO2•2H2O中,3mol氧化镁和6mol盐酸之间发生反应,2mol二氧化硅可以和4mol氢氧化钠之间发生反应,所以两次浸取过程中消耗盐酸和氢氧化钠溶液中HCl与NaOH的物质的量之比为3:2,故答案为:3:2;

(2)过滤需要的仪器:烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台,硅酸钠可以和盐酸发生反应生成硅酸沉淀,所以过滤1得到的滤液的主要成分是硅酸钠,故答案为:烧杯、玻璃棒、漏斗;硅酸钠;

(3)硅酸钠和盐酸反应生成硅酸钠和氯化钠,加入氯化钠的作用是防止生成硅酸胶体,故答案为:防止生成硅酸胶体;

(4)可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净,具体方法是:取少许最后一次洗涤液,滴加2-3滴硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,证明已经洗涤干净,故答案为:取少许最后一次洗涤液,滴加2-3滴硝酸银溶液,弱无白色沉淀生成,证明已经洗涤干净.

解析

解:(1)蛇纹石3MgO•2SiO2•2H2O中,3mol氧化镁和6mol盐酸之间发生反应,2mol二氧化硅可以和4mol氢氧化钠之间发生反应,所以两次浸取过程中消耗盐酸和氢氧化钠溶液中HCl与NaOH的物质的量之比为3:2,故答案为:3:2;

(2)过滤需要的仪器:烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台,硅酸钠可以和盐酸发生反应生成硅酸沉淀,所以过滤1得到的滤液的主要成分是硅酸钠,故答案为:烧杯、玻璃棒、漏斗;硅酸钠;

(3)硅酸钠和盐酸反应生成硅酸钠和氯化钠,加入氯化钠的作用是防止生成硅酸胶体,故答案为:防止生成硅酸胶体;

(4)可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净,具体方法是:取少许最后一次洗涤液,滴加2-3滴硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,证明已经洗涤干净,故答案为:取少许最后一次洗涤液,滴加2-3滴硝酸银溶液,弱无白色沉淀生成,证明已经洗涤干净.

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题型:简答题
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简答题

(2015春•温州校级月考)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO.制备流程如图:

已知:Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似.请回答下列问题:

(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有______

A.去除油污 B.溶解镀锌层C.去除铁锈D.钝化

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是______

(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,其原因是______

正确答案

解:废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应,锌溶解生成偏锌酸钠和氢气,铁不溶解,过滤得到滤液A为Na2ZnO2,不溶物为Fe,溶液A调节pH使溶液中ZnO22-转化为Zn(OH)2沉淀,再经过抽滤、洗涤、干燥,灼烧得到ZnO.不溶物Fe中加入硫酸,反应生成硫酸亚铁,调节溶液PH=1~2,并加入适量过氧化氢,氧化部分亚铁离子为铁离子,得到含Fe2+、Fe3+的B溶液,再加入氢氧化钠溶液,加热分解生成四氧化三铁胶体粒子.

(1)根据Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似,Zn也能和氢氧化钠溶液反应,氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层和去除油污作用,

故答案为:AB;

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,抽滤就可以得到氢氧化锌沉淀,洗涤除去附着的离子,高温灼烧氢氧化锌分解得到ZnO,

故答案为:抽滤、洗涤、灼烧;

(3)持续通入N2,防止Fe2+被氧化,故答案为:在N2气氛下,防止Fe2+被氧化.

解析

解:废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应,锌溶解生成偏锌酸钠和氢气,铁不溶解,过滤得到滤液A为Na2ZnO2,不溶物为Fe,溶液A调节pH使溶液中ZnO22-转化为Zn(OH)2沉淀,再经过抽滤、洗涤、干燥,灼烧得到ZnO.不溶物Fe中加入硫酸,反应生成硫酸亚铁,调节溶液PH=1~2,并加入适量过氧化氢,氧化部分亚铁离子为铁离子,得到含Fe2+、Fe3+的B溶液,再加入氢氧化钠溶液,加热分解生成四氧化三铁胶体粒子.

(1)根据Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似,Zn也能和氢氧化钠溶液反应,氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层和去除油污作用,

故答案为:AB;

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,抽滤就可以得到氢氧化锌沉淀,洗涤除去附着的离子,高温灼烧氢氧化锌分解得到ZnO,

故答案为:抽滤、洗涤、灼烧;

(3)持续通入N2,防止Fe2+被氧化,故答案为:在N2气氛下,防止Fe2+被氧化.

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简答题

MgSO4•7H2O医药上用作泻剂.工业上用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产.已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分.主要工艺如下:

(1)用硫酸调整溶液pH到1~2,硫酸的作用是______

(2)加次氯酸钠溶液至pH=5~6并加热煮沸约5~10分钟,滤渣中主要含MnO2和另两种沉淀,另两种沉淀是____________ (写化学式).其中次氯酸钠溶液将MnSO4在碱性条件下转化为MnO2的离子方程式为:______

(3)若除杂后过滤,发现滤液发黄,需采取的措施是______

(4)过滤后晶体常用丙酮或乙醇代替蒸馏水洗涤的目的是______

(5)晶体中结晶水含量的测定:准确称取0.20g MgSO4•7H2O样品,放入已干燥至恒重的瓷坩埚,置于马弗炉中,在200℃脱水1小时.为准确确定脱水后的质量,还需要经过的操作有:冷却(干燥器中)至室温→______

正确答案

解:(1)盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分,用H2SO4调节溶液PH至1~2,会把碳酸盐和硅酸盐转化为溶于水的硫酸盐,把钙离子形成硫酸钙沉淀,把硅酸根离子形成硅酸沉淀过滤除去,

故答案为:浸出Mg、Fe、Al、Mn离子,除去Si、Ca;

(2)Al3+、Fe3+水解生成Al(OH)3、Fe(OH)3,NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++2OH-+C1O-=MnO2↓+Cl-+H2O,

故答案为:Al(OH)3、Fe(OH)3;Mn2++2OH-+C1O-=MnO2↓+Cl+H2O;

(3)滤液发黄可能含有三价铁离子,可添加适量的次氯酸钠溶液,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,次氯酸钠显碱性,可促进三价铁离子的水解,再煮沸、过滤,

故答案为:添加适量的次氯酸钠溶液,再煮沸、过滤;

(4)丙酮为有机物易挥发,用丙酮代替蒸馏水洗涤可减小硫酸镁的溶解损耗,并快速干燥,

故答案为:减小硫酸镁的溶解损耗,并快速干燥;

(5)重复脱水后至恒重说明已经完全脱水,

故答案为:称量后重复脱水→冷却→称量至恒重.

解析

解:(1)盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分,用H2SO4调节溶液PH至1~2,会把碳酸盐和硅酸盐转化为溶于水的硫酸盐,把钙离子形成硫酸钙沉淀,把硅酸根离子形成硅酸沉淀过滤除去,

故答案为:浸出Mg、Fe、Al、Mn离子,除去Si、Ca;

(2)Al3+、Fe3+水解生成Al(OH)3、Fe(OH)3,NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++2OH-+C1O-=MnO2↓+Cl-+H2O,

故答案为:Al(OH)3、Fe(OH)3;Mn2++2OH-+C1O-=MnO2↓+Cl+H2O;

(3)滤液发黄可能含有三价铁离子,可添加适量的次氯酸钠溶液,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,次氯酸钠显碱性,可促进三价铁离子的水解,再煮沸、过滤,

故答案为:添加适量的次氯酸钠溶液,再煮沸、过滤;

(4)丙酮为有机物易挥发,用丙酮代替蒸馏水洗涤可减小硫酸镁的溶解损耗,并快速干燥,

故答案为:减小硫酸镁的溶解损耗,并快速干燥;

(5)重复脱水后至恒重说明已经完全脱水,

故答案为:称量后重复脱水→冷却→称量至恒重.

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题型:简答题
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简答题

(1)工业上以粗铜为原料采取如图1所示流程制备硝酸铜晶体:

①在步骤a中,还需要通入氧气和水,其目的是______

②在保温去铁的过程中,为使Fe3+沉淀完全,根据下表数据,溶液的pH值应保持在______范围.调节pH值时,可以向溶液中加入的试剂是______

(a) NaOH溶液      (b) 氨水        (c) Cu(OH)2        (d) CuO

③在操作Ⅰ之前,对滤液用HNO3调节pH值至1,其目的是(结合离子方程式说明)______

④从滤液中制取硝酸铜晶体的操作Ⅰ的具体步骤是______

(2)图2是某小组学生查阅资料后所绘出的硝酸铜晶体[Cu(NO32•nH2O]的溶解度曲线(温度在30℃左右对应不同的晶体),下列说法正确的是______

a.A点时的溶液为不饱和溶液

b.B点时两种晶体可以共存

c.按上述流程最终得到的晶体一定是Cu(NO32•3H2O

d.若将C点时的溶液降温至30°C以下,可以析出Cu(NO32•6H2O晶体.

正确答案

解:(1)粗铜中加入稀硝酸,Fe、Cu和稀硝酸反应生成Fe(NO33、Cu(NO32,同时生成氮氧化物,氮氧化物和水反应生成硝酸,能循环利用,调节溶液的pH,将Fe(NO33转化为Fe(OH)3沉淀,然后过滤得到滤渣,滤液为Cu(NO32溶液,向滤液中加入稀硝酸并调节溶液的pH,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硝酸铜晶体,

①氮氧化物有毒,且NO不和水反应,通入氧气和水,氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,硝酸能循环利用,从而提高原料利用率,且减少污染物的排放,

故答案为:将NOx转化为硝酸,提高原料的利用率,减少污染物的排放;

②调节溶液的pH使氢氧化铁完全沉淀,铜离子不产生沉淀,当溶液的pH在1.9~3.2之间,铁离子沉淀,而铜离子不产生沉淀,pH为4.7时铜离子产生沉淀,所以调节溶液的pH为3.2--4.7;加入的物质不能引进新的杂质,且要将铁离子转化为沉淀,增大溶液的pH,氨水和NaOH引进新的杂质,CuO和氢氧化铜能和氢离子反应从而升高溶液的pH,故选cd,

故答案为:3.2--4.7;cd;

③铜离子水解生成氢氧化铜和氢离子,水解方程式为Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入稀硝酸能抑制硝酸铜溶解,故答案为:由于铜离子水解,Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入HNO3能抑制硝酸铜水解;

④从滤液中制取硝酸铜晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;

(2)a.在溶解度曲线上方的溶液为过饱和溶液,所以A点时的溶液为饱和溶液,故错误;

b.根据图象知,B点时两种晶体在水溶液中都达到饱和,所以二者可以共存,故正确;

c.结晶温度较低,晶体以Cu(NO32•6H2O析出,故错误;

d.若将C点时的溶液降温至30°C以下,如果溶液为过饱和溶液,根据图象知,可以析出Cu(NO32•6H2O晶体,故正确;

故选bd.

解析

解:(1)粗铜中加入稀硝酸,Fe、Cu和稀硝酸反应生成Fe(NO33、Cu(NO32,同时生成氮氧化物,氮氧化物和水反应生成硝酸,能循环利用,调节溶液的pH,将Fe(NO33转化为Fe(OH)3沉淀,然后过滤得到滤渣,滤液为Cu(NO32溶液,向滤液中加入稀硝酸并调节溶液的pH,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硝酸铜晶体,

①氮氧化物有毒,且NO不和水反应,通入氧气和水,氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,硝酸能循环利用,从而提高原料利用率,且减少污染物的排放,

故答案为:将NOx转化为硝酸,提高原料的利用率,减少污染物的排放;

②调节溶液的pH使氢氧化铁完全沉淀,铜离子不产生沉淀,当溶液的pH在1.9~3.2之间,铁离子沉淀,而铜离子不产生沉淀,pH为4.7时铜离子产生沉淀,所以调节溶液的pH为3.2--4.7;加入的物质不能引进新的杂质,且要将铁离子转化为沉淀,增大溶液的pH,氨水和NaOH引进新的杂质,CuO和氢氧化铜能和氢离子反应从而升高溶液的pH,故选cd,

故答案为:3.2--4.7;cd;

③铜离子水解生成氢氧化铜和氢离子,水解方程式为Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入稀硝酸能抑制硝酸铜溶解,故答案为:由于铜离子水解,Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入HNO3能抑制硝酸铜水解;

④从滤液中制取硝酸铜晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;

(2)a.在溶解度曲线上方的溶液为过饱和溶液,所以A点时的溶液为饱和溶液,故错误;

b.根据图象知,B点时两种晶体在水溶液中都达到饱和,所以二者可以共存,故正确;

c.结晶温度较低,晶体以Cu(NO32•6H2O析出,故错误;

d.若将C点时的溶液降温至30°C以下,如果溶液为过饱和溶液,根据图象知,可以析出Cu(NO32•6H2O晶体,故正确;

故选bd.

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题型:简答题
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简答题

(2013秋•启东市校级月考)工业上生产高氯酸(沸点:90°C)时还同时生产了亚氯酸钠,其工艺流程如下:

(1)冷却过滤的目的是降低NaHSO4______,并分离出NaHSO4晶体.

(2)反应器2中发生反应的离子方程式为______,SO2的作用是作______剂.

(3)上述工业生产高氯酸的化学反应为:3NaClO3+3H2SO4(浓)=3NaHSO4+HClO4+2ClO2+H2O,氧化产物与还原产物的物质的量之比为______

(4)可以通过蒸馏滤液的方法得到高氯酸的原因可能是高氯酸的沸点比较______(填“高”或“低”),容易从溶液中逸出,循环使用的物质是______

正确答案

解:工业上生产高氯酸(沸点:90°C)时还同时生产了亚氯酸钠,其工艺流程为:反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2+3NaHSO4+H2O,NaHSO4的溶解度随着温度的降低而减小,冷却得到NaHSO4晶体,滤液通过蒸馏得到HClO4产品,通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO2、H2O、ClO2,生成物有NaClO2,反应的方程式为2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O.

(1)在反应器1中,硫酸钠和硫酸反应获得的硫酸氢钠的溶解度随着温度的降低而减小,这样冷却过滤,可以降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体,

故答案为:溶解度;

(2)在反应器2中,可以实现二氧化氯向NaClO2的转化,二氧化硫可以作为还原剂把ClO2还原为NaClO2,即2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O,

故答案为:2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O;还原;

(3)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4═2ClO2+2Na2SO4+H2O中2molNa2SO4,1mol是Na2SO3氧化得到,为氧化产物,1mol为H2SO4表现酸性的产物,还原产物为ClO2,由反应方程式可得,它们的物质的量之比为1:2,

故答案为:1:2;         

(4)根据题意高氯酸的沸点:90C,可以采用蒸馏滤液的方法得到高氯酸,根据循环图可以发现硫酸作为反应物进入反应器1中,又作为生成物在反应器2中生成,可以循环使用,

故答案为:低;H2SO4

解析

解:工业上生产高氯酸(沸点:90°C)时还同时生产了亚氯酸钠,其工艺流程为:反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2+3NaHSO4+H2O,NaHSO4的溶解度随着温度的降低而减小,冷却得到NaHSO4晶体,滤液通过蒸馏得到HClO4产品,通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO2、H2O、ClO2,生成物有NaClO2,反应的方程式为2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O.

(1)在反应器1中,硫酸钠和硫酸反应获得的硫酸氢钠的溶解度随着温度的降低而减小,这样冷却过滤,可以降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体,

故答案为:溶解度;

(2)在反应器2中,可以实现二氧化氯向NaClO2的转化,二氧化硫可以作为还原剂把ClO2还原为NaClO2,即2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O,

故答案为:2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O;还原;

(3)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4═2ClO2+2Na2SO4+H2O中2molNa2SO4,1mol是Na2SO3氧化得到,为氧化产物,1mol为H2SO4表现酸性的产物,还原产物为ClO2,由反应方程式可得,它们的物质的量之比为1:2,

故答案为:1:2;         

(4)根据题意高氯酸的沸点:90C,可以采用蒸馏滤液的方法得到高氯酸,根据循环图可以发现硫酸作为反应物进入反应器1中,又作为生成物在反应器2中生成,可以循环使用,

故答案为:低;H2SO4

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题型:简答题
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简答题

硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣,主要化学成分为SiO2:约45%,Fe2O3:约40%,Al2O3:约10%,MgO:约5%.目前我国已经在技术上取得突破--用硫酸渣炼铁.

某学生探究性学习小组的同学设计了不同的方案,用化学基本知识进行金属元素的提取实验(已知25℃氢氧化镁Ksp=5.6×10-12;氢氧化铁Ksp=3.5×10-38;一水合氨电离常数K=1.8×10-5,其饱和溶液中c (OH-) 约为1×10-3mol•L-1).

请回答:

(1)写出固体E的化学式:______

(2)试剂①是______

A.氢氧化钠    B.氧化铝      C.氨水    D.水

(3)溶液H中溶质的化学式:______

(4)若要准确测定溶液的pH是否达到3.7,下列物品中可供使用的是______

A.石蕊试液    B.广泛pH试纸  C.精密pH试纸  D.pH计

(5)要将固体C、固体E和固体G都转化为相应的稳定的氧化物,需进行的实验操______

(6)若不考虑溶液体积的变化,请计算溶液F中c(Mg2+)=______

正确答案

解:I.根据硫酸渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当向硫酸渣中加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸(过量);向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝,

(1)固体E是氢氧化镁,故答案为:Mg(OH)2

(2)试剂①是强碱溶液,故选:A;     

(3)溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,故答案为:NaCl、NaHCO3

(4)因PH值精确到小数点后一位,而石蕊试液测得的PH值在一个范围内,广泛pH试纸测得的PH值是一个整数,精密pH试纸、pH计均可准确到小数点后一位,故选:CD;          

(5)固体C是氢氧化铁,固体E是氢氧化镁,固体G是氢氧化铝,加热均可分解得到对应的氧化物,故答案为:灼烧; 

(6)因溶液的pH值为13,c(OH-)=10-1mol•L-1,Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=c(Mg2+)×10-2=5.6×10-12,所以c(Mg2+)=5.6×10-10 mol•L-1,故答案为:5.6×10-10 mol•L-1

解析

解:I.根据硫酸渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当向硫酸渣中加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸(过量);向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝,

(1)固体E是氢氧化镁,故答案为:Mg(OH)2

(2)试剂①是强碱溶液,故选:A;     

(3)溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,故答案为:NaCl、NaHCO3

(4)因PH值精确到小数点后一位,而石蕊试液测得的PH值在一个范围内,广泛pH试纸测得的PH值是一个整数,精密pH试纸、pH计均可准确到小数点后一位,故选:CD;          

(5)固体C是氢氧化铁,固体E是氢氧化镁,固体G是氢氧化铝,加热均可分解得到对应的氧化物,故答案为:灼烧; 

(6)因溶液的pH值为13,c(OH-)=10-1mol•L-1,Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=c(Mg2+)×10-2=5.6×10-12,所以c(Mg2+)=5.6×10-10 mol•L-1,故答案为:5.6×10-10 mol•L-1

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题型:简答题
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简答题

平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末,其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如图:

(1)第①步反应的化学方程式是______,检验滤渣A是否洗净的方法是______

(2)第②步反应的离子方程式是______

(3)萃取是分离稀土元素的常用方法,化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来.实验室进行萃取操作需要用到分液漏斗,分液漏斗在使用前需要进行的操作是______;TBP是一种磷酸三丁酯,产物应该从分液漏斗的______(填“上口倒出”或“下口倒出”).

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.5g,加硫酸溶解后,用0.1000mol•L-1FeSO4标准溶液滴定终点时(铈被还原为Ce3+),消耗20.00mL标准溶液,该产品中Ce(OH)4的质量分数为______(保留小数点后一位).

正确答案

解:废玻璃粉末中含有SiO2、Fe2O3、CeO2,向其中加入稀盐酸,Fe2O3反应变成FeCl3,溶于水,滤渣A的成分为SiO2、CeO2(第①步),第②步向滤渣A中加稀硫酸和H2O2,SiO2不反应,CeO2反应变成Ce3+,加碱以Ce(OH)3形式沉淀出(第③步),Ce(OH)3和氧气反,生成Ce(OH)4,经过滤、洗涤、干燥得到纯净的Ce(OH)4

(1)第①步中只有Fe2O3和盐酸发生反应,反应方程式为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;Fe2O3反应变成FeCl3,溶于水,滤渣A的成分为SiO2、CeO2,检验滤渣A是否洗净,只要检验最后一次洗涤液中是否还含有Fe3+即可,若含有Fe3+证明没有洗涤干净,方法:取最后一次洗涤液,滴加KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净,反之,未洗净;

故答案为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;取最后一次洗涤液,滴加KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净,反之,未洗净;

(2)第②步反应物有CeO2和H2O2,在酸性条件下反应,分析化合价:Ce由+4价下降到+3价,那么H2O2中一定要有化合价升高的元素,O由-1价升高到0价,有O2生成,该反应在酸性条件下进行,方程式为:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O,

故答案为:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;

(3)分液漏斗在使用前需要进行的操作是:检查是否漏液;萃取分液后,下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出,化合物TBP作萃取剂将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP的密度比水小,故分液后铈离子的TBP溶液在上层,从分液漏斗的上口倒出,

故答案为:检查是否漏液;上口倒出;

(4)Ce(OH)4产品加硫酸溶解后,Ce(OH)4溶解成Ce4+,和FeSO4发生反应:Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,由原子守恒知n(Ce(OH)4)=n(Ce4+)=n(FeSO4)=0.1000mol•L-1×0.02000L=0.002000mol;m(Ce(OH)4)=n(Ce(OH)4)×M(Ce(OH)4)=0.002000mol×209g•mol-1=0.418g

该产品中Ce(OH)4的质量分数=×100%=×100%=83.2%,

故答案为:83.2%.

解析

解:废玻璃粉末中含有SiO2、Fe2O3、CeO2,向其中加入稀盐酸,Fe2O3反应变成FeCl3,溶于水,滤渣A的成分为SiO2、CeO2(第①步),第②步向滤渣A中加稀硫酸和H2O2,SiO2不反应,CeO2反应变成Ce3+,加碱以Ce(OH)3形式沉淀出(第③步),Ce(OH)3和氧气反,生成Ce(OH)4,经过滤、洗涤、干燥得到纯净的Ce(OH)4

(1)第①步中只有Fe2O3和盐酸发生反应,反应方程式为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;Fe2O3反应变成FeCl3,溶于水,滤渣A的成分为SiO2、CeO2,检验滤渣A是否洗净,只要检验最后一次洗涤液中是否还含有Fe3+即可,若含有Fe3+证明没有洗涤干净,方法:取最后一次洗涤液,滴加KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净,反之,未洗净;

故答案为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;取最后一次洗涤液,滴加KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净,反之,未洗净;

(2)第②步反应物有CeO2和H2O2,在酸性条件下反应,分析化合价:Ce由+4价下降到+3价,那么H2O2中一定要有化合价升高的元素,O由-1价升高到0价,有O2生成,该反应在酸性条件下进行,方程式为:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O,

故答案为:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;

(3)分液漏斗在使用前需要进行的操作是:检查是否漏液;萃取分液后,下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出,化合物TBP作萃取剂将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP的密度比水小,故分液后铈离子的TBP溶液在上层,从分液漏斗的上口倒出,

故答案为:检查是否漏液;上口倒出;

(4)Ce(OH)4产品加硫酸溶解后,Ce(OH)4溶解成Ce4+,和FeSO4发生反应:Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,由原子守恒知n(Ce(OH)4)=n(Ce4+)=n(FeSO4)=0.1000mol•L-1×0.02000L=0.002000mol;m(Ce(OH)4)=n(Ce(OH)4)×M(Ce(OH)4)=0.002000mol×209g•mol-1=0.418g

该产品中Ce(OH)4的质量分数=×100%=×100%=83.2%,

故答案为:83.2%.

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题型:简答题
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简答题

(2015•湖南模拟)锰是冶炼工业中常用的添加剂.以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如图:

已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:

(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是______

(2)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式是______,加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0,以除去Fe3+

(3)步骤Ⅲ中,滤渣2的主要成分是______

(4)步骤Ⅳ中,在______(填“阴”或“阳”)极析出Mn,电极反应方程式为______

(5)电解后的废水中还含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量Na2S,进行二级沉降.进行二级沉降的目的是______

正确答案

解:(1)加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,并产生二氧化碳和水,步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式为:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;

(2)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+-Mn2++2Fe3+,再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+-Mn2++2Fe3+,最后据原子守恒得,MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(3)由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+,向其中加入(NH42S,根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀(滤渣2)生成;

故答案为:CoS和NiS;

(4)由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO4,电解该溶液时Ni2+在阴极上被还原:Mn2++2e-=Mn;

故答案为:阴,Mn2++2e-=Mn;

(5)由于将一级沉降得到Mn(OH)2沉淀过滤之后的滤液中还含有Mn2+,以进一步去除废水中的Mn2+,向该滤液中加入适量Na2S,据溶解积常数确定其溶解度比Mn(OH)2小,进行二级沉降得到MnS,以进一步去除废水中的Mn2+

故答案为:沉降得到MnS,以进一步去除废水中的Mn2+

解析

解:(1)加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,并产生二氧化碳和水,步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式为:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;

故答案为:MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O;

(2)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+-Mn2++2Fe3+,再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+-Mn2++2Fe3+,最后据原子守恒得,MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(3)由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+,向其中加入(NH42S,根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀(滤渣2)生成;

故答案为:CoS和NiS;

(4)由于第二次过滤后的滤液中主要含有NiSO4,电解该溶液时Ni2+在阴极上被还原:Mn2++2e-=Mn;

故答案为:阴,Mn2++2e-=Mn;

(5)由于将一级沉降得到Mn(OH)2沉淀过滤之后的滤液中还含有Mn2+,以进一步去除废水中的Mn2+,向该滤液中加入适量Na2S,据溶解积常数确定其溶解度比Mn(OH)2小,进行二级沉降得到MnS,以进一步去除废水中的Mn2+

故答案为:沉降得到MnS,以进一步去除废水中的Mn2+

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题型:简答题
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简答题

石膏(CaSO4•2H2O)是某些化工生产中的副产物,其可用作医学材料和建筑材料,也可将石膏转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图.

(1)本工艺中所用的原料除CaSO4•2H2O、KCl、H2O外,还需要______

(2)“吸收”工艺过程中,分别将CO2、NH3通入水中,反应生成(NH42CO3,实际操作中为生成较多的(NH42CO3,应先在水中通______,理由是______

(3)写出向石膏悬浊液中加入(NH42CO3溶液后发生反应的离子方程式:______

(4)过滤I所得滤液中的溶质主要是(NH42SO4,也可能含有未完全反应的(NH42CO3,检验(NH42CO3是否存在的方法是______

(5)滤液A中主要的溶质为______

(6)上述工艺流程中是如何体现“绿色化学”思想的?______

正确答案

解:(1)由流程图可知,吸收环节:2NH3+CO2+H2O生成碳酸铵;转化Ⅰ环节:碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3+(NH42SO4,经过滤后分离;转化Ⅱ:(NH42SO4和KCl的饱和溶液反应得到NH4Cl和K2SO4经过滤Ⅱ分离;蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3;故答案为:CaCO3; NH3

(2)CO2的溶液呈酸性,碱性溶液可以提高CO2的溶解度,在本实验中铵根离子,所以可以通入氨气来提高通入氨气(或降温、加压);降温、加压也可以提高气体CO2的溶解度;

故答案为:氨气;氨气在水中溶解度较大,先通入氨气使溶液呈碱性,可大量吸收二氧化碳气体,生成较多的(NH42CO3

(3)根据流程图可知,石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤得到碳酸钙与硫酸铵,CaSO4微溶且为悬浊液、CaCO3不溶,所以在离子方程式中均不拆;然后配平即可;故答案为:CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-

(4)碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳,所以可以用稀盐酸来验证碳酸根离子;故答案为:取滤液少许于试管中,滴加盐酸,若有气泡产生则说明存在(NH42CO3

(5)过滤Ⅱ析出硫酸钾,硫酸钾是氯化钾和硫酸铵发生复分解生成硫酸钾和氯化铵,所以滤液A为氯化铵,故答案为:NH4Cl;

(6)由绿色化学的特点可知,碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,没有有害物质排放到环境中),故答案为:碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,没有有害物质排放到环境中).

解析

解:(1)由流程图可知,吸收环节:2NH3+CO2+H2O生成碳酸铵;转化Ⅰ环节:碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3+(NH42SO4,经过滤后分离;转化Ⅱ:(NH42SO4和KCl的饱和溶液反应得到NH4Cl和K2SO4经过滤Ⅱ分离;蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3;故答案为:CaCO3; NH3

(2)CO2的溶液呈酸性,碱性溶液可以提高CO2的溶解度,在本实验中铵根离子,所以可以通入氨气来提高通入氨气(或降温、加压);降温、加压也可以提高气体CO2的溶解度;

故答案为:氨气;氨气在水中溶解度较大,先通入氨气使溶液呈碱性,可大量吸收二氧化碳气体,生成较多的(NH42CO3

(3)根据流程图可知,石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤得到碳酸钙与硫酸铵,CaSO4微溶且为悬浊液、CaCO3不溶,所以在离子方程式中均不拆;然后配平即可;故答案为:CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-

(4)碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳,所以可以用稀盐酸来验证碳酸根离子;故答案为:取滤液少许于试管中,滴加盐酸,若有气泡产生则说明存在(NH42CO3

(5)过滤Ⅱ析出硫酸钾,硫酸钾是氯化钾和硫酸铵发生复分解生成硫酸钾和氯化铵,所以滤液A为氯化铵,故答案为:NH4Cl;

(6)由绿色化学的特点可知,碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,没有有害物质排放到环境中),故答案为:碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,没有有害物质排放到环境中).

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题型:简答题
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简答题

(实验化学)某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应制取胆矾.其设计的实验过程为:

(1)杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将瓷坩埚置于______上(用以下所给仪器的编号填入,下同),取用坩埚应使用______,灼烧后的坩埚应放在______上,不能直接放在桌面上.

实验所用仪器:a.蒸发皿  b.石棉网   c.泥三角   d.表面皿   e.坩埚钳   f.试管夹

(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矾.灼烧后含有少量铜的可能原因是______

a.灼烧过程中部分氧化铜被还原      b.灼烧不充分铜未被完全氧化

c.氧化铜在加热过程中分解生成铜    d.该条件下铜无法被氧气氧化

(3)通过途径 II实现用粗制氧化铜制取胆矾,必须进行的实验操作步骤:酸溶、加热通氧气、过滤、______、冷却结晶、______、自然干燥.

(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾,与途径 I相比,途径 II有明显的两个优点是:____________

(5)在测定所得胆矾(CuSO4•xH2O)中结晶水x值的实验中:称量操作至少进行______次.

(6)若测定结果x值偏高,可能的原因是______

a.加热温度过高            b.胆矾晶体的颗粒较大

c.加热后放在空气中冷却    d.胆矾晶体部分风化.

正确答案

解:(1)用坩埚加热固体时应将坩埚放在泥三角上加热,加热时用坩埚钳夹持坩埚,加热后放在石棉网上冷却,故答案为:c;e;b;    

(2)铜在加热条件下易生成氧化铜,氧化铜稳定,难以分解,故答案为:a、b;   

(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体,故答案为:蒸发;过滤;

(4)比较反应的两个途径,途径Ⅰ有浓硫酸参加反应,消耗较多硫酸,并产生污染性二氧化硫气体,

故答案为:产生等量胆矾途径 II消耗硫酸少;途径 II不会产生污染大气的气体;

(5)测定所得胆矾(CuSO4•xH2O)中结晶水x值,应称量坩埚的质量,坩埚和晶体的质量,加热后坩埚的质量,加热后再称量一次坩埚的质量,判断质量是否在误差允许范围内及两次值是否相差不超过0.1g,共称量4次,

故答案为:4;

(6)a.加热温度过高,会导致硫酸铜分解,质量变化较大,导致结果偏大,故a正确;            

b.胆矾晶体的颗粒较大,会导致晶体解热分解不完全,质量变化偏小,结果偏小,故b错误;

c.加热后放在空气中冷却,会吸收空气中的水重新形成晶体,结果偏小,故c错误;    

d.胆矾晶体部分风化,会使水的含量较小,结果偏小,故d错误.

故答案为:a.

解析

解:(1)用坩埚加热固体时应将坩埚放在泥三角上加热,加热时用坩埚钳夹持坩埚,加热后放在石棉网上冷却,故答案为:c;e;b;    

(2)铜在加热条件下易生成氧化铜,氧化铜稳定,难以分解,故答案为:a、b;   

(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体,故答案为:蒸发;过滤;

(4)比较反应的两个途径,途径Ⅰ有浓硫酸参加反应,消耗较多硫酸,并产生污染性二氧化硫气体,

故答案为:产生等量胆矾途径 II消耗硫酸少;途径 II不会产生污染大气的气体;

(5)测定所得胆矾(CuSO4•xH2O)中结晶水x值,应称量坩埚的质量,坩埚和晶体的质量,加热后坩埚的质量,加热后再称量一次坩埚的质量,判断质量是否在误差允许范围内及两次值是否相差不超过0.1g,共称量4次,

故答案为:4;

(6)a.加热温度过高,会导致硫酸铜分解,质量变化较大,导致结果偏大,故a正确;            

b.胆矾晶体的颗粒较大,会导致晶体解热分解不完全,质量变化偏小,结果偏小,故b错误;

c.加热后放在空气中冷却,会吸收空气中的水重新形成晶体,结果偏小,故c错误;    

d.胆矾晶体部分风化,会使水的含量较小,结果偏小,故d错误.

故答案为:a.

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