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简答题

氯化铝融盐电解法是以氯化铝为原料,以碱金属或碱土金属氯化物(含少量MgCl2、KCl、CaCl2)为电解质进行电解制取铝的方法.

(1)氯化铝融盐电解法需要先制纯氧化铝.以铝土矿(主要成分为Al2O3,含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料通过以下途径提纯氧化铝:

①依次写出X、Y的成分____________

②如图所示在实验室中进行过滤,操作中的两处错误分别是____________

(2)制备无水氯化铝的反应为:2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2

③为促进该反应的进行,实际生产中需加入焦炭,其原理是______

④加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑,为确定气体X是否是混合气体,某同学将X依次通过灼热的氧化铜和澄清的石灰水,再根据现象判断.该操作是否正确?(填正确、不正确或无法判断)______,请说明理由______

(3)现在工业上通常用电解熔融氧化铝方式制取铝,理论上生产1吨铝消耗的氧化铝的质量______(填“大于”、“小于”、“等于”)氯化铝质量.

正确答案

解:(1)①滤液乙能与氨水反应生成氢氧化铝沉淀,则滤液乙中含有铝离子,所以Y应该是盐酸,则滤液甲中含有AlO2-、SiO32-,因此X为NaOH;氧化铁和氢氧化钠不反应,过量得到氧化铁;硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀,过量得到氯化铝和盐酸的混合液,加入氨气即生成氢氧化铝沉淀,

故答案为:NaOH溶液;稀盐酸;

②根据装置图可知,该装置是过滤装置,过滤过程中,必须使用玻璃棒引流、滤纸边缘必须高于漏斗边缘,所以装置中的主要的错误为:没有使用玻璃棒引流、滤纸边缘高于漏斗边缘,

故答案为:没有使用玻璃棒引流;滤纸边缘高于漏斗边缘;

(2)③在加热的条件下,碳与O2反应,生成CO或CO2,降低了氧气的浓度,有利于反应正向进行,

故答案为:碳与O2反应,有利于反应正向进行;

④由于在加热的条件下,CO能和氧化铜反应生成CO2,所以将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若反应产物有CO会被氧化成生成CO2,无法确定原产物中是否有CO2,所以该操作不正确,

故答案为:不正确;将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若有CO就会生成CO2,这样就无法确定原来是否有CO2

(3)根据原子守恒可知,1mol氧化铝可以生成2mol氯化铝,1mol氧化铝的质量是102g,2mol氯化铝的质量是:2mol×133.5g/mol=267g,所以获得相同量的铝单质,氧化铝的质量小于氯化铝的质量,

故答案为:小于.

解析

解:(1)①滤液乙能与氨水反应生成氢氧化铝沉淀,则滤液乙中含有铝离子,所以Y应该是盐酸,则滤液甲中含有AlO2-、SiO32-,因此X为NaOH;氧化铁和氢氧化钠不反应,过量得到氧化铁;硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀,过量得到氯化铝和盐酸的混合液,加入氨气即生成氢氧化铝沉淀,

故答案为:NaOH溶液;稀盐酸;

②根据装置图可知,该装置是过滤装置,过滤过程中,必须使用玻璃棒引流、滤纸边缘必须高于漏斗边缘,所以装置中的主要的错误为:没有使用玻璃棒引流、滤纸边缘高于漏斗边缘,

故答案为:没有使用玻璃棒引流;滤纸边缘高于漏斗边缘;

(2)③在加热的条件下,碳与O2反应,生成CO或CO2,降低了氧气的浓度,有利于反应正向进行,

故答案为:碳与O2反应,有利于反应正向进行;

④由于在加热的条件下,CO能和氧化铜反应生成CO2,所以将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若反应产物有CO会被氧化成生成CO2,无法确定原产物中是否有CO2,所以该操作不正确,

故答案为:不正确;将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若有CO就会生成CO2,这样就无法确定原来是否有CO2

(3)根据原子守恒可知,1mol氧化铝可以生成2mol氯化铝,1mol氧化铝的质量是102g,2mol氯化铝的质量是:2mol×133.5g/mol=267g,所以获得相同量的铝单质,氧化铝的质量小于氯化铝的质量,

故答案为:小于.

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氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗.纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:

工业ZnO浸出液滤液滤液滤饼ZnO

提示:在本实脸条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化:高锰酸钾的还原产物是MnO2

回答下列问题:

(1)反应②中除掉的杂质离子是______,发生反应的离子方程式为______;加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是______

(2)反应③的反应类型为______.过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有______

(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是______

(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3•xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g.则x等于______

正确答案

解:纯化工业级氧化锌和稀硫酸反应导致溶液中存在Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ni2+,向浸出液中加入适量高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为5,Ni(Ⅱ)不能被氧化,Fe2+、Mn2+被氧化而被除去,同时溶液中有MnO2生成,过滤后,向滤液中加入Zn过滤,Zn和Ni2+发生氧化还原反应生成Ni,溶液中存在Zn2+,向滤液中加入碳酸钠溶液,生成碳酸锌沉淀,煅烧碳酸锌沉淀生成ZnO,

(1)通过以上分析知,酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,将Fe2+、Mn2+氧化生成铁离子、MnO2,Zn2+和Ni2+与酸性高锰酸钾溶液不反应,所以反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+,发生的离子反应有MnO4-+3Fe2++7H2O═MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+、3Mn2++2MnO4-+2H2O═5MnO2↓+4H+,如果溶液的pH较低,溶液呈酸性,则不能生成Fe(OH)3和MnO2沉淀而导致无法除去Fe2+和Mn2+

故答案为:Fe2+和Mn2+;MnO4-+3Fe2++7H2O═MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+; 3Mn2++2MnO4-+2H2O═5MnO2↓+4H+;不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀,或无法除去Fe2+和Mn2+

(2)过滤后,向滤液中加入Zn过滤,Zn和Ni2+发生置换反应生成Ni,Ni不溶于水,所以滤渣中含有Ni和Zn,

故答案为:置换反应;Ni;

(3)如果沉淀洗涤不干净,则洗涤液中含有硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,其检验方法是:取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净,

故答案为:取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净;

(4)设ZnCO3•xZn(OH)2的物质的量为ymol,ZnCO3•xZn(OH)2煅烧得到ZnO,则固体质量减少的质量为二氧化碳、水的质量,n(ZnO)==0.1mol,

根据固体质量减少的质量、ZnO的物质的量列方程式为

44y+18xy=11.2-8.1

y+xy=0.1

解得 x=1

y=0.05

故答案为:1.

解析

解:纯化工业级氧化锌和稀硫酸反应导致溶液中存在Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ni2+,向浸出液中加入适量高锰酸钾溶液并调节溶液的pH约为5,Ni(Ⅱ)不能被氧化,Fe2+、Mn2+被氧化而被除去,同时溶液中有MnO2生成,过滤后,向滤液中加入Zn过滤,Zn和Ni2+发生氧化还原反应生成Ni,溶液中存在Zn2+,向滤液中加入碳酸钠溶液,生成碳酸锌沉淀,煅烧碳酸锌沉淀生成ZnO,

(1)通过以上分析知,酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,将Fe2+、Mn2+氧化生成铁离子、MnO2,Zn2+和Ni2+与酸性高锰酸钾溶液不反应,所以反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+,发生的离子反应有MnO4-+3Fe2++7H2O═MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+、3Mn2++2MnO4-+2H2O═5MnO2↓+4H+,如果溶液的pH较低,溶液呈酸性,则不能生成Fe(OH)3和MnO2沉淀而导致无法除去Fe2+和Mn2+

故答案为:Fe2+和Mn2+;MnO4-+3Fe2++7H2O═MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+; 3Mn2++2MnO4-+2H2O═5MnO2↓+4H+;不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀,或无法除去Fe2+和Mn2+

(2)过滤后,向滤液中加入Zn过滤,Zn和Ni2+发生置换反应生成Ni,Ni不溶于水,所以滤渣中含有Ni和Zn,

故答案为:置换反应;Ni;

(3)如果沉淀洗涤不干净,则洗涤液中含有硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,其检验方法是:取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净,

故答案为:取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净;

(4)设ZnCO3•xZn(OH)2的物质的量为ymol,ZnCO3•xZn(OH)2煅烧得到ZnO,则固体质量减少的质量为二氧化碳、水的质量,n(ZnO)==0.1mol,

根据固体质量减少的质量、ZnO的物质的量列方程式为

44y+18xy=11.2-8.1

y+xy=0.1

解得 x=1

y=0.05

故答案为:1.

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我国柴达木盆地拥有丰富的盐矿资源,其中的液体矿床以钾矿为主,伴生着镁、溴等多种成分.某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等),来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:

请根据以上流程,回答相关问题:

(1)操作①需要的玻璃仪器有______;固体A名称是______.检验操作①得到的无色溶液中Cl-的方案是:______

(2)工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如下:

该研究小组在参观了溴的生产流程后,准备以盐湖苦卤为原料设计以下装置进行实验(所有橡胶制品均已被保护,夹持装置已略去):

①检验装置A气密性的方法是______

②该装置中的橡胶制品均要用特定的材料保护,其原因是______

(3)某同学提出一种新的方案,对上述操作①后无色溶液进行除杂提纯,其方案流程如下:

有关资料:

(1)试剂B的化学式为______

(2)有同学提出从经济上考虑可以用石灰乳代替试剂A进行实验,经讨论,其他同学一致认为该提议不可行,他们的理由是______

(3)实验过程中,若要确保Mg2+完全除尽,用广泛pH试纸测定溶液的pH应≥______.(若离子浓度小于10-5mol•L-1可视作已被完全除尽)

正确答案

解:(1)最开始加的氧化剂将Br-氧化生成Br2,由加入CCl4可知,是用萃取剂萃取Br2,所以操作①是萃取,用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;

由实验目的制取较纯净的氯化钾晶体可知,要除掉无色溶液中的Mg2+、SO42-,因此固体A为硫酸镁;

硫酸银是微溶,影响氯离子的检验,因此先加过量的硝酸钡除掉SO42-,静置,在上层清液中加入用HNO3酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,说明有Cl-

故答案为:分液漏斗、烧杯;硫酸镁;取少量无色溶液,加入过量硝酸钡溶液,静置,在上层清液中加入用HNO3酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,说明有Cl-

(2)①装置气密性的检验可采用微热法,可用热空气代替加热,往蒸馏烧瓶中加入适量的水,塞紧塞子,再打开导管a上的活塞,关闭导管b上的活塞和止水夹c,往导管a通入空气,再关闭导管a上的活塞,若导管b中能上升一段稳定的水柱,则表明装置A气密性良好,

故答案为:往蒸馏烧瓶中加入适量的水,塞紧塞子,再打开导管a上的活塞,关闭导管b上的活塞和止水夹c,往导管a通入空气,再关闭导管a上的活塞,若导管b中能上升一段稳定的水柱,则表明装置A气密性良好;

②溴单质具有较强的腐蚀性,可加速该装置中的橡胶制品的老化,故答案为:橡胶易被溴腐蚀;

(3)①向盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)中加入氧化剂和四氯化碳以后,振荡溶液分层,下层是溶有溴的四氯化碳,此时所得的滤液主要含有大量的Mg2+、硫酸根离子,可加入KOH溶液和BaCl2溶液分别生成Mg(OH)2沉淀和BaSO4沉淀,加入K2CO3可以将大量的钡离子除去,

故答案为:K2CO3

②用石灰乳代替试剂A进行实验,CaSO4的Ksp比BaSO4大得多,使用石灰乳难以使溶液中的SO42-沉淀完全,

故答案为:CaSO4的Ksp比BaSO4大得多,使用石灰乳难以使溶液中的SO42-沉淀完全; 

确保Mg2+完全除尽,其浓度最大为10-5mol•L-1,则c(OH-)=>0.001mol/L,所以广泛pH≥12,故答案为:12.

解析

解:(1)最开始加的氧化剂将Br-氧化生成Br2,由加入CCl4可知,是用萃取剂萃取Br2,所以操作①是萃取,用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;

由实验目的制取较纯净的氯化钾晶体可知,要除掉无色溶液中的Mg2+、SO42-,因此固体A为硫酸镁;

硫酸银是微溶,影响氯离子的检验,因此先加过量的硝酸钡除掉SO42-,静置,在上层清液中加入用HNO3酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,说明有Cl-

故答案为:分液漏斗、烧杯;硫酸镁;取少量无色溶液,加入过量硝酸钡溶液,静置,在上层清液中加入用HNO3酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,说明有Cl-

(2)①装置气密性的检验可采用微热法,可用热空气代替加热,往蒸馏烧瓶中加入适量的水,塞紧塞子,再打开导管a上的活塞,关闭导管b上的活塞和止水夹c,往导管a通入空气,再关闭导管a上的活塞,若导管b中能上升一段稳定的水柱,则表明装置A气密性良好,

故答案为:往蒸馏烧瓶中加入适量的水,塞紧塞子,再打开导管a上的活塞,关闭导管b上的活塞和止水夹c,往导管a通入空气,再关闭导管a上的活塞,若导管b中能上升一段稳定的水柱,则表明装置A气密性良好;

②溴单质具有较强的腐蚀性,可加速该装置中的橡胶制品的老化,故答案为:橡胶易被溴腐蚀;

(3)①向盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)中加入氧化剂和四氯化碳以后,振荡溶液分层,下层是溶有溴的四氯化碳,此时所得的滤液主要含有大量的Mg2+、硫酸根离子,可加入KOH溶液和BaCl2溶液分别生成Mg(OH)2沉淀和BaSO4沉淀,加入K2CO3可以将大量的钡离子除去,

故答案为:K2CO3

②用石灰乳代替试剂A进行实验,CaSO4的Ksp比BaSO4大得多,使用石灰乳难以使溶液中的SO42-沉淀完全,

故答案为:CaSO4的Ksp比BaSO4大得多,使用石灰乳难以使溶液中的SO42-沉淀完全; 

确保Mg2+完全除尽,其浓度最大为10-5mol•L-1,则c(OH-)=>0.001mol/L,所以广泛pH≥12,故答案为:12.

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工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO4•7H2O),流程如图1:

(1)浸取时,溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化,其离子方程式为______.能提高烧渣浸取速率的措施有______(填字母).

A.将烧渣粉碎   B.降低硫酸的浓度   C.适当升高温度

(2)还原时,试剂X的用量与溶液pH的变化如图2所示,则试剂X可能是______(填字母).

A.Fe粉     B.SO2     C.NaI

还原结束时,溶液中的主要阴离子有______

(3)滤渣II主要成分的化学式为______;由分离出滤渣II后的溶液得到产品,进行的操作是____________过滤、洗涤、干燥.

正确答案

解:烧渣中加入稀硫酸,得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝,二氧化硅不反应,过滤,滤渣Ⅰ为二氧化硅,在滤液中加入试剂X,随着X的加入,溶液pH逐渐减小,X应为SO2,得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液,调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀,滤渣Ⅱ为氢氧化铝,溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4•7H2O,

(1)溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,提高烧渣浸取速率,可增大固体的表面积,提高反应温度,或增大浓度,只有AC符合,

故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;AC;

(2)由以上分析可知,溶液酸性增强,应通入二氧化硫,被氧化生成硫酸,反应后溶液中含有SO42-,故答案为:B;SO42-

(3)由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝,即Al(OH)3,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4•7H2O,

故答案为:Al(OH)3;蒸发浓缩;冷却结晶.

解析

解:烧渣中加入稀硫酸,得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝,二氧化硅不反应,过滤,滤渣Ⅰ为二氧化硅,在滤液中加入试剂X,随着X的加入,溶液pH逐渐减小,X应为SO2,得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液,调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀,滤渣Ⅱ为氢氧化铝,溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4•7H2O,

(1)溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,提高烧渣浸取速率,可增大固体的表面积,提高反应温度,或增大浓度,只有AC符合,

故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;AC;

(2)由以上分析可知,溶液酸性增强,应通入二氧化硫,被氧化生成硫酸,反应后溶液中含有SO42-,故答案为:B;SO42-

(3)由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝,即Al(OH)3,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可得到FeSO4•7H2O,

故答案为:Al(OH)3;蒸发浓缩;冷却结晶.

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蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3和SiO2组成.某实验小组设计如下流程欲分别制得单质Al、Fe、Mg和Si.

有关氢氧化物沉淀的pH见下表:

请回答下列问题:

(1)滤液A中含有的阳离子有______

(2)操作②中涉及的化学方程式为______

操作④中生成沉淀G的离子方程式为______

(3)操作⑤中调节pH到5~6时,可以用到的试剂(填序号)______

a.NaOH溶液     b.氨水     c.MgO    d.Mg(OH)2

(4)从滤液H制取金属Mg的流程如下:

流程中由MgCl2冶炼Mg的方法是______.在干燥的HCl气流中加热MgCl2•6H2O制取无水氯化镁的原因是______

正确答案

解:(1)蛇纹石加过量盐酸溶解,MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,所以滤液A中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、Mg2+、H+

故答案为:Fe3+、Al3+、Mg2+、H+

(2)由(1)分析可知操作②中不溶物为SiO2,工业上粗硅的生产,用二氧化硅和碳反应,碳是还原剂,二氧化硅是氧化剂,碳元素化合价由0价变为+2价,硅元素化合价由+4价变为0价,反应方程式为2C+SiO2Si+2CO↑;滤液A中含有镁离子、铁离子和铝离子、氢离子,氢离子和氢氧化钠反应生成水,镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀,氢氧化镁、氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中,但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子,偏铝酸根离子和二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢根离子,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

故答案为:2C+SiO2Si+2CO↑;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)操作⑤中加入的物质能和盐酸反应,且不引进新的杂质,氧化镁、氢氧化镁难溶于水,但能与酸反应,可起调节pH作用,

故答案为:cd;

(4)镁是活泼金属,应采用电解其熔融盐的方法冶炼,所以工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,反应方程式为:MgCl2  Mg+Cl2↑,镁离子易水解生成氢氧化镁和氢离子,在氯化氢气流中加热该固体时,氢离子浓度增大,抑制镁离子水解生成氢氧化镁,并带走水分,

故答案为:电解;防止Mg2+水解,并带走水分.

解析

解:(1)蛇纹石加过量盐酸溶解,MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,所以滤液A中含有的阳离子有Fe3+、Al3+、Mg2+、H+

故答案为:Fe3+、Al3+、Mg2+、H+

(2)由(1)分析可知操作②中不溶物为SiO2,工业上粗硅的生产,用二氧化硅和碳反应,碳是还原剂,二氧化硅是氧化剂,碳元素化合价由0价变为+2价,硅元素化合价由+4价变为0价,反应方程式为2C+SiO2Si+2CO↑;滤液A中含有镁离子、铁离子和铝离子、氢离子,氢离子和氢氧化钠反应生成水,镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀,氢氧化镁、氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中,但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子,偏铝酸根离子和二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢根离子,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

故答案为:2C+SiO2Si+2CO↑;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)操作⑤中加入的物质能和盐酸反应,且不引进新的杂质,氧化镁、氢氧化镁难溶于水,但能与酸反应,可起调节pH作用,

故答案为:cd;

(4)镁是活泼金属,应采用电解其熔融盐的方法冶炼,所以工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,反应方程式为:MgCl2  Mg+Cl2↑,镁离子易水解生成氢氧化镁和氢离子,在氯化氢气流中加热该固体时,氢离子浓度增大,抑制镁离子水解生成氢氧化镁,并带走水分,

故答案为:电解;防止Mg2+水解,并带走水分.

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以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度:

在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子.例如:

①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;

②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;

③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=a,过滤结晶即可.

请回答下列问题:

(1)上述三种除杂方案都能够达到很好的效果,Fe3+、Fe2+都被转化为______(填化学式)而除去.

(2)①中加入的试剂应该选择______为宜,其原因是______

(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为______

(4)已知Fe(OH)3的Ksp=1×10-35mol4/L4;化学上通常认为残留在溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时,沉淀完全.方案③中a最小值为______

(5)下列与方案③相关的叙述中,正确的是______(填字母).

A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染

B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤

C.调节溶液pH=a可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜

D.Cu2+可以大量存在于pH=a的溶液中

E.在pH>a的溶液中Fe3+一定不能大量存在.

正确答案

解:(1)①中为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,生成Fe(OH)3,如用氢氧化钠溶液进行沉淀,则沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,所以不用;

②根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+,;

③由于Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,所以一般将Fe2+先氧化成Fe3+,再调节溶液的pH=4,形成Fe(OH)3沉淀;

故答案为:Fe(OH)3

(2)①用氢氧化钠溶液,会引入新的杂质,沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,

故答案为:氨水;不会引进新的杂质;

(3)②中根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

故答案为:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

(4)铁离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时就认为沉淀完全,则c(OH- )===1×10-10mol/L,c(H+)=1×10-4mol/L,pH=-lg1×10-4=4,

故答案为:4;

(5)A.根据H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,故A正确;

B.根据Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,形成Fe(OH)2沉淀Fe2+沉淀不完全,故B错误;

C.原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀.而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故C正确;

D.氢氧化铜或碱式碳酸铜与H+反应,H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故D正确;

E.在pH>4的溶液中Fe3+全部以Fe(OH)3完全沉淀,Fe3+一定不能大量存在,故E正确;

故选:ACDE.

解析

解:(1)①中为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,生成Fe(OH)3,如用氢氧化钠溶液进行沉淀,则沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,所以不用;

②根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+,;

③由于Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,所以一般将Fe2+先氧化成Fe3+,再调节溶液的pH=4,形成Fe(OH)3沉淀;

故答案为:Fe(OH)3

(2)①用氢氧化钠溶液,会引入新的杂质,沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,

故答案为:氨水;不会引进新的杂质;

(3)②中根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

故答案为:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

(4)铁离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时就认为沉淀完全,则c(OH- )===1×10-10mol/L,c(H+)=1×10-4mol/L,pH=-lg1×10-4=4,

故答案为:4;

(5)A.根据H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,故A正确;

B.根据Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,形成Fe(OH)2沉淀Fe2+沉淀不完全,故B错误;

C.原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀.而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故C正确;

D.氢氧化铜或碱式碳酸铜与H+反应,H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故D正确;

E.在pH>4的溶液中Fe3+全部以Fe(OH)3完全沉淀,Fe3+一定不能大量存在,故E正确;

故选:ACDE.

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题型:简答题
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简答题

利用明矾石(主要成分:K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O,少量杂质Fe2O3)制备氢氧化铝的流程如图所示:

 (1)焙烧炉中反应为:2Al2(SO43+3S═2Al2O3+9SO2; 该反应的氧化剂及被氧化的元素分别是:______;若生成1mol Al2O3,则转移电子数是______个;

(2)熟料溶解时的离子方程式:______

(3)检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂:______.所观察到的现象为______

(4)母液中溶质的主要成分的化学式为:______;溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al(OH)3沉淀,证明沉淀洗涤干净的实验操作和现象是:______

正确答案

解:由制备流程可知,明矾石脱水后,在焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO43+3S2Al2O3+9SO2,得到的炉气主要为SO2,熟料中含K2SO4、Al2O3及少量的Fe2O3,然后加NaOH、H2O溶解时,发生Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,废渣中含Fe2O3,溶液中含K2SO4、NaAlO2、Na2SO4,最后加硫酸条件pH,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,含有溶质为K2SO4、Na2SO4

(1)反应中Al2(SO43→SO2,硫元素化合价由+6价降低为+4价,故Al2(SO43是氧化剂,反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价,硫单质为还原剂,生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol,转移电子数目为6mol×6.02×1023mol-1=3.612×1024

故答案为:Al2(SO43;3.612×1024

(2)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;

(3)因含铁离子的溶液加KSCN溶液变为血红色可检验铁离子,选择HCl溶解固体,KSCN检验铁离子,则检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂为HCl、KSCN,

故答案为:HCl、KSCN;溶液显血红色;

(4)由上述分析可知,加硫酸调pH值时,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,含有溶质为K2SO4、Na2SO4;沉淀洗涤干净则表面不含硫酸根离子,沉淀洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明洗涤干净,

故答案为:K2SO4、Na2SO4;取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明洗涤干净.

解析

解:由制备流程可知,明矾石脱水后,在焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO43+3S2Al2O3+9SO2,得到的炉气主要为SO2,熟料中含K2SO4、Al2O3及少量的Fe2O3,然后加NaOH、H2O溶解时,发生Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,废渣中含Fe2O3,溶液中含K2SO4、NaAlO2、Na2SO4,最后加硫酸条件pH,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,含有溶质为K2SO4、Na2SO4

(1)反应中Al2(SO43→SO2,硫元素化合价由+6价降低为+4价,故Al2(SO43是氧化剂,反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价,硫单质为还原剂,生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol,转移电子数目为6mol×6.02×1023mol-1=3.612×1024

故答案为:Al2(SO43;3.612×1024

(2)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,

故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;

(3)因含铁离子的溶液加KSCN溶液变为血红色可检验铁离子,选择HCl溶解固体,KSCN检验铁离子,则检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂为HCl、KSCN,

故答案为:HCl、KSCN;溶液显血红色;

(4)由上述分析可知,加硫酸调pH值时,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,含有溶质为K2SO4、Na2SO4;沉淀洗涤干净则表面不含硫酸根离子,沉淀洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明洗涤干净,

故答案为:K2SO4、Na2SO4;取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明洗涤干净.

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题型:简答题
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简答题

过渡元素位于第四周期第ⅥB族,是一种银白色的金属,化学性质稳定.常用于金属加工,电镀等行业中.工业生产的含铬废水也是重要工业污染物之一.工业上以铬铁矿主要成分是Fe(CrO22为原料冶炼金属铬还可获得强氧化剂Na2Cr2O3,其工艺流程如如图1所示:

(1)Na2Cr2O3中铬元素的化合价为______,已知Cr(OH)3为两性氢氧化物,写出其电离方程式:______

(2)酸化过程中,选用硫酸而不选用盐酸的原因是______

(3)固体a的主要成分是Na2SO4•10H2O,根据如图2分析操作a为____________、过滤.

(4)加入Na2S溶液充分反应后,硫元素全部以S2O32-的形式存在,写出生成S2O32-的离子方程式______

(5)高温氧化时,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______

(6)写出利用铝热反应制取铬的化学方程式______

正确答案

解:铬铁矿(主要成分是Fe(CrO22)为原料冶炼铬及获得强氧化剂Na2Cr2O3流程:铬铁矿加入碳酸钠和氧气高温氧化时,Fe(CrO22和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应化学方程式为4Fe(CrO22+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,生成Na2CrO4,二氧化碳和氧化铁,水浸过滤得到渣料氧化铁和滤液Na2CrO4溶液,溶液中加入稀硫酸酸化生成重铬酸钠和硫酸钠溶液,通过蒸发浓缩冷却结晶,依据溶解度图象分析可知,过滤得到固体a的主要成分是Na2SO4•10H2O,溶液a为重铬酸钾溶液,另一份Na2CrO4溶液中加入Na2S发生氧化还原反应8Na2CrO4+6Na2S+23H2O═8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH,硫元素全部以S2O32-的形式存在.铬元素生成氢氧化铬沉淀,过滤后灼烧得到氧化铬,利用铝热反应制备金属铬2Al+Cr2O32Cr+Al2O3

(1)钠元素显+1价,氧元素显-2价,设铬元素的化合价是x,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可得:(+1)×2+2x+(-2)×3=0,则x=+2,Cr(OH)3的电离方程式为CrO2-+H++H2O⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH-

故答案为:+2;H++H2O+CrO2-⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH-

(2)铬酸根有强氧化性,氯离子具有还原性,酸化过程中,不选用盐酸的原因是氯离子易被氧化为氯气,

故答案为:铬酸根有强氧化性,把盐酸中的氯离子氧化,生成氯气;

(3)结合溶解度图象分析,溶液中得到硫酸钠晶体的方法是:利用重铬酸钠溶解度随温度变化不大,硫酸钠溶解度速温度变化大,可以利用蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到晶体,

故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(4)加入Na2S溶液反应后,和Na2CrO4溶液反应生成氢氧化铬,硫元素全部以S2O32-的形式存在,依据原子守恒书写离子方程式为,6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr(OH)3+22OH-

故答案为:6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr(OH)3↓+22OH-

(5)铬铁矿加入碳酸钠和氧气高温氧化时,O元素化合价由0价变为-2价、Fe元素化合价由+2价变为+3价,Cr元素化合价由+3价变为+6价,Fe(CrO22和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应化学方程式为4Fe(CrO22+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为7:4,

故答案为:7:4;

(6)氧化铬和铝高温反应生成铬和氧化铝,反应的化学方程式为:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,

故答案为:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr.

解析

解:铬铁矿(主要成分是Fe(CrO22)为原料冶炼铬及获得强氧化剂Na2Cr2O3流程:铬铁矿加入碳酸钠和氧气高温氧化时,Fe(CrO22和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应化学方程式为4Fe(CrO22+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,生成Na2CrO4,二氧化碳和氧化铁,水浸过滤得到渣料氧化铁和滤液Na2CrO4溶液,溶液中加入稀硫酸酸化生成重铬酸钠和硫酸钠溶液,通过蒸发浓缩冷却结晶,依据溶解度图象分析可知,过滤得到固体a的主要成分是Na2SO4•10H2O,溶液a为重铬酸钾溶液,另一份Na2CrO4溶液中加入Na2S发生氧化还原反应8Na2CrO4+6Na2S+23H2O═8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH,硫元素全部以S2O32-的形式存在.铬元素生成氢氧化铬沉淀,过滤后灼烧得到氧化铬,利用铝热反应制备金属铬2Al+Cr2O32Cr+Al2O3

(1)钠元素显+1价,氧元素显-2价,设铬元素的化合价是x,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可得:(+1)×2+2x+(-2)×3=0,则x=+2,Cr(OH)3的电离方程式为CrO2-+H++H2O⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH-

故答案为:+2;H++H2O+CrO2-⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH-

(2)铬酸根有强氧化性,氯离子具有还原性,酸化过程中,不选用盐酸的原因是氯离子易被氧化为氯气,

故答案为:铬酸根有强氧化性,把盐酸中的氯离子氧化,生成氯气;

(3)结合溶解度图象分析,溶液中得到硫酸钠晶体的方法是:利用重铬酸钠溶解度随温度变化不大,硫酸钠溶解度速温度变化大,可以利用蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到晶体,

故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;

(4)加入Na2S溶液反应后,和Na2CrO4溶液反应生成氢氧化铬,硫元素全部以S2O32-的形式存在,依据原子守恒书写离子方程式为,6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr(OH)3+22OH-

故答案为:6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr(OH)3↓+22OH-

(5)铬铁矿加入碳酸钠和氧气高温氧化时,O元素化合价由0价变为-2价、Fe元素化合价由+2价变为+3价,Cr元素化合价由+3价变为+6价,Fe(CrO22和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应化学方程式为4Fe(CrO22+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为7:4,

故答案为:7:4;

(6)氧化铬和铝高温反应生成铬和氧化铝,反应的化学方程式为:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,

故答案为:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr.

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题型:简答题
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简答题

据报道,有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中,能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐.发生的反应为:

4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O

(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2,上述反应中被氧化的元素是______

(2)工业生产中利用上述反应后的溶液,按如下流程图1可制备胆矾(CuSO4•5H2O):

①分析下列表格(其中KSP是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数):

步骤一应调节溶液的pH范围是______.请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因______

②步骤三中的具体操作方法是______

(3)有人提出可以利用图2的装置从溶液B中提炼金属铜.该过程中右边电极的反应式是______,总反应的方程式是______

(4)工业上冶炼铜的方法之一为:Cu2S(s)+2Cu2O(s)=6Cu(s)+SO2(g)△H

已知:①2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s)△H=-12kJ•mol-1

②2Cu(s)+S(s)=Cu2S(s)△H=-79.5kJ•mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296.8kJ•mol-1

则该法冶炼铜的反应中△H=______

正确答案

解:(1)在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O反应中,CuFeS2中Fe从+2价变为产物中的+3价,硫从-2价变为产物中的+6价,Fe和CuFeS2中的S化合价升高,在反应中被氧化,

故答案为:Fe和CuFeS2中的S;

(2)①该实验的目的是制备胆矾(CuSO4•5H2O),需除去杂质三价铁离子,所以调节溶液的pH使三价铁离子变成氢氧化铁沉淀且沉淀完全,而铜离子不能沉淀,所以步骤一应调节溶液的pH范围是3.2≤pH<4.7,加入CuO,CuO与H+反应使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],导致Fe3+生成沉淀而除去,

故答案为:3.2≤pH<4.7;加入CuO与H+反应使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],导致Fe3+生成沉淀而除去;

②CuSO4溶解度受温度影响较大,将硫酸铜溶液蒸发浓缩后,将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温,得到硫酸铜晶体,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(3)CuSO4溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力,所以铜离子先放电;氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力,氢氧根离子先放电,阳极上失电子,发生氧化反应,所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH--4e-=O2↑+2H2O;阴极上得电子,反应还原反应,所以铜离子的阴极上得电子生成铜Cu2++2e-=Cu,总的反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,

故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑;

(4)①2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s)△H=-12kJ•mol-1②2Cu(s)+S(s)=Cu2S(s)△H=-79.5kJ•mol-1③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296.8kJ•mol-1根据盖斯定律③-①×2-②可得Cu2S(s)+2Cu2O(s)=6Cu(s)+SO2(g);△H4=-193.33kJ/mol,

故答案为:-193.3kJ•mol-1

解析

解:(1)在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O反应中,CuFeS2中Fe从+2价变为产物中的+3价,硫从-2价变为产物中的+6价,Fe和CuFeS2中的S化合价升高,在反应中被氧化,

故答案为:Fe和CuFeS2中的S;

(2)①该实验的目的是制备胆矾(CuSO4•5H2O),需除去杂质三价铁离子,所以调节溶液的pH使三价铁离子变成氢氧化铁沉淀且沉淀完全,而铜离子不能沉淀,所以步骤一应调节溶液的pH范围是3.2≤pH<4.7,加入CuO,CuO与H+反应使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],导致Fe3+生成沉淀而除去,

故答案为:3.2≤pH<4.7;加入CuO与H+反应使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],导致Fe3+生成沉淀而除去;

②CuSO4溶解度受温度影响较大,将硫酸铜溶液蒸发浓缩后,将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温,得到硫酸铜晶体,

故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶;

(3)CuSO4溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力,所以铜离子先放电;氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力,氢氧根离子先放电,阳极上失电子,发生氧化反应,所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH--4e-=O2↑+2H2O;阴极上得电子,反应还原反应,所以铜离子的阴极上得电子生成铜Cu2++2e-=Cu,总的反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,

故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑;

(4)①2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s)△H=-12kJ•mol-1②2Cu(s)+S(s)=Cu2S(s)△H=-79.5kJ•mol-1③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296.8kJ•mol-1根据盖斯定律③-①×2-②可得Cu2S(s)+2Cu2O(s)=6Cu(s)+SO2(g);△H4=-193.33kJ/mol,

故答案为:-193.3kJ•mol-1

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题型:简答题
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简答题

(2015•黄冈模拟)以硼镁矿( 2MgO.B2O3.H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3 )为原料生产硼酸的工艺流程如下:

已知:表一:不同温度下H3BO3的溶解度

表二:不同物质沉淀完全时的pH

(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为______

(2)“浸出液”显酸性,含有H3BO3、Mg2+和SO42-,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质.“除杂”时,向浸出液中依次加入适量目H2O2和MgO,可以除去的杂质离子为______,的作用为______(用离子方程式表示).

(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的为______

(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高.为了从“母液”中充分回收 MgSO4.H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,______

(5)已知25℃时,硼酸( H3BO3)溶液中存在如下平衡:HBO3(aq)+H2O(l)⇌[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)  K=5.7×10-10;25℃时,0.7mol.L-1硼酸溶液中c(H)+______mol.L-1

(6)已知25℃时:

下列说法正确的是______(填选项字母).

A.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生

B.碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生

C.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者

D.等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者>后者.

正确答案

解:(1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑,由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,故应分批加入H2SO4

故答案为:应分批加入H2SO4

(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O,加MgO调节PH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+

故答案为:Fe3+、Fe2+、Al3+;H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O;

(3)有题目信息可知:H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出;

故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;

(4)根据图可知温度越高MgSO4•H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4•H2O结晶析出,

故答案为:加压升温结晶;

(5)25℃时0.7mol•L-1 硼酸溶液中H+的浓度:c(H+)==mol/L≈2×10-5mol•L-1,故答案为:2×10-5mol•L-1

(6)相同温度、浓度下,酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,其酸根离子的水解能力越小,根据电离平衡常数知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以离子水解能力碳酸根离子>碳酸氢根离子>醋酸根离子,

A.酸性H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以碳酸钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠,没有气体生成,故A错误;

B.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳,所以能看到有气泡生成,故B正确;

C.酸性H2CO3>H3BO3,所以碳酸的电离程度大于硼酸,则等浓度的碳酸和硼酸溶液比较,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH:前者<后者,故错误;

D.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸根离子水解能力大于醋酸根离子,则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较,pH:前者>后者,故D正确;

故答案为:BD.

解析

解:(1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为:CaCO3 (粉末)+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑,由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,故应分批加入H2SO4

故答案为:应分批加入H2SO4

(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O,加MgO调节PH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+

故答案为:Fe3+、Fe2+、Al3+;H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O;

(3)有题目信息可知:H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出;

故答案为:防止温度下降时H3BO3从溶液中析出;

(4)根据图可知温度越高MgSO4•H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4•H2O结晶析出,

故答案为:加压升温结晶;

(5)25℃时0.7mol•L-1 硼酸溶液中H+的浓度:c(H+)==mol/L≈2×10-5mol•L-1,故答案为:2×10-5mol•L-1

(6)相同温度、浓度下,酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,其酸根离子的水解能力越小,根据电离平衡常数知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以离子水解能力碳酸根离子>碳酸氢根离子>醋酸根离子,

A.酸性H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以碳酸钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠,没有气体生成,故A错误;

B.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳,所以能看到有气泡生成,故B正确;

C.酸性H2CO3>H3BO3,所以碳酸的电离程度大于硼酸,则等浓度的碳酸和硼酸溶液比较,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH:前者<后者,故错误;

D.酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸根离子水解能力大于醋酸根离子,则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较,pH:前者>后者,故D正确;

故答案为:BD.

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题型:简答题
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简答题

以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度:

在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子.如:

①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;

②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;

③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可.

请回答下列问题:

(1)上述三个除杂方案都能够达到很好的效果,Fe2+、Fe3+都被转化为______(填化学式)而除去.

(2)①中加入的试剂应该选择______为宜,其原因是______

(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为______

(4)下列与方案③相关的叙述中,正确的是______(填字母).

A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染

B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤

C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜

D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中

E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在.

正确答案

解:(1)①中为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,生成Fe(OH)3,如用氢氧化钠溶液进行沉淀,则沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,所以不用;

②根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+,;

③由于Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,所以一般将Fe2+先氧化成Fe3+,再调节溶液的pH=4,形成Fe(OH)3沉淀;

故答案为:Fe(OH)3

(2)①用氢氧化钠溶液,会引入新的杂质,沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,

故答案为:氨水;

(3)②中根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

故答案为:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

(4)A.根据H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,故A正确;

B.根据Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,形成Fe(OH)2沉淀Fe2+沉淀不完全,故B错误;

C.原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀.而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故C正确;

D.氢氧化铜或碱式碳酸铜与H+反应,H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故D正确;

E.在pH>4的溶液中Fe3+全部以Fe(OH)3完全沉淀,Fe3+一定不能大量存在,故E正确;

故选:ACDE.

解析

解:(1)①中为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,生成Fe(OH)3,如用氢氧化钠溶液进行沉淀,则沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,所以不用;

②根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+,;

③由于Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,所以一般将Fe2+先氧化成Fe3+,再调节溶液的pH=4,形成Fe(OH)3沉淀;

故答案为:Fe(OH)3

(2)①用氢氧化钠溶液,会引入新的杂质,沉淀表面含钠离子和氢氧根离子,为了不引入其它杂质离子,应加氨水使Fe3+沉淀,

故答案为:氨水;

(3)②中根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在氯化镁溶液中加入足量的Mg(OH)2可除去Fe3+:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

故答案为:2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3

(4)A.根据H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中被还原成水,不引进杂质、不产生污染,故A正确;

B.根据Fe(OH)2的溶解度大于Fe(OH)3,形成Fe(OH)2沉淀Fe2+沉淀不完全,故B错误;

C.原来溶液是酸性较强,加入氢氧化铜或碱式碳酸铜可以与H+反应.H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀.而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故C正确;

D.氢氧化铜或碱式碳酸铜与H+反应,H+反应后,PH增大,当PH=4的时候,Fe(OH)3完全沉淀,而Cu2+还没沉淀,以Cu2+形式存在,而氢氧化铜或碱式碳酸铜是固体,不会引入新的杂质,故D正确;

E.在pH>4的溶液中Fe3+全部以Fe(OH)3完全沉淀,Fe3+一定不能大量存在,故E正确;

故选:ACDE.

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简答题

(2014秋•安庆月考)某工厂废液经测定得知主要含有乙醇,其中还有丙酮、乙酸和乙酸乙酯.根据下列各物质的性质

CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH

(乙酸乙酯)

按下列步骤回收乙醇和乙酸:

①向废液中加入烧碱溶液,调整溶液的pH=10;

②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热;

③收集温度在70℃~85℃时的馏出物;

④排出蒸馏器中的残液,冷却后向其中加浓硫酸(过量),然后再放入耐酸蒸馏器中进行蒸馏,回收馏出物.

蒸馏装置如图:请回答下列问题:

(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是______

(2)冷凝管中冷却水进口是______.烧瓶中少量加瓷片的作用是______

(3)在步骤④中加入过量浓硫酸的目的是(用化学方程式表示)______

(4)在70℃~85℃时馏出物的主要成分是______. 当最后蒸馏的温度控制在85℃~125℃一段时间后,耐酸蒸馏器残液中溶质的主要成分是______

正确答案

解:(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是将乙酸转化为乙酸钠,使乙酸乙酯在转化为乙酸钠和乙醇;

故答案为:将乙酸转化为乙酸钠,使乙酸乙酯在转化为乙酸钠和乙醇;

(2)冷凝管中冷却水下进上出,进口是B.烧瓶中少量加瓷片的作用是防止暴沸,故答案为:B;防止暴沸;

(3)在步骤④中加入过量浓硫酸的目的是和醋酸钠反应生成醋酸,方程式为2CH3COONa+H2SO4→Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4→Na2SO4+2CH3COOH;

(4)依据图表中物质沸点分析可知,在70℃~85℃时馏出物的主要成分是乙醇;当最后蒸馏的温度控制在85℃~125℃一段时间后,耐酸蒸馏器残液中溶质的主要成分依据反应2CH3COONa+H2SO4-→Na2SO4+2CH3COOH 可知,得到残液中溶质的主要成分是硫酸钠,故答案为:乙醇; Na2SO4

解析

解:(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是将乙酸转化为乙酸钠,使乙酸乙酯在转化为乙酸钠和乙醇;

故答案为:将乙酸转化为乙酸钠,使乙酸乙酯在转化为乙酸钠和乙醇;

(2)冷凝管中冷却水下进上出,进口是B.烧瓶中少量加瓷片的作用是防止暴沸,故答案为:B;防止暴沸;

(3)在步骤④中加入过量浓硫酸的目的是和醋酸钠反应生成醋酸,方程式为2CH3COONa+H2SO4→Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4→Na2SO4+2CH3COOH;

(4)依据图表中物质沸点分析可知,在70℃~85℃时馏出物的主要成分是乙醇;当最后蒸馏的温度控制在85℃~125℃一段时间后,耐酸蒸馏器残液中溶质的主要成分依据反应2CH3COONa+H2SO4-→Na2SO4+2CH3COOH 可知,得到残液中溶质的主要成分是硫酸钠,故答案为:乙醇; Na2SO4

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题型:简答题
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简答题

某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al,还含有少量的铜锈[Cu2(OH)2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝,用上述废金属屑制取胆矾(CuSO4•5H2O)、无水AlCl3和铁红的过程如图所示:

请回答:

(1)在废金属屑粉末中加入试剂A,生成气体1的反应的离子方程式是______

(2)溶液2中含有的金属阳离子是______;气体2的成分是______

(3)溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是______

(4)利用固体2制取CuSO4溶液有多种方法.

①在固体2中加入浓H2SO4并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的化学方程式是______

②在固体2中加入稀H2SO4后,通入O2并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的离子方程式是______

(5)溶液1转化为溶液4过程中,不在溶液1中直接加入试剂C,理由是______

(6)直接加热AlCl3•6H2O不能得到无水AlCl3,SOCl2为无色液体,极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体.AlCl3•6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3,反应的化学方程式是______

正确答案

解:废金属中加入过量试剂A,根据图知,金属Al经过一系列反应生成无水AlCl3,根据元素守恒知,滤液1中含有Al元素,Cu和Fe不和A反应,则A为NaOH;Al、Al2O3和NaOH溶液反应都生成NaAlO2,同时生成H2,则气体1是H2、固体1是Cu和Fe、[Cu2(OH)2CO3]、铁锈;

溶液1中通入CO2,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,固体4是Al(OH)3,溶液3是NaHCO3

固体4和试剂C反应生成溶液4,根据元素守恒知,试剂C是稀盐酸,带结晶水的氯化铝失水生成无水AlCl3

固体1和试剂B反应得到固体2、溶液2和气体2,固体2能得到CuSO4,则固体2为Cu,从硫酸铜溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾;

Fe和试剂B反应生成气体2,气体2和试剂A反应生成H2,则气体2中含有CO2、H2

反应中Fe3+、Cu2+和Fe反应生成Fe2+,溶液2中含有Fe2+,向溶液2中加入过量试剂A得到固体3为Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3得到铁红Fe2O3

(1)试剂A是NaOH溶液,Al、Al2O3都和NaOH反应生成偏铝酸钠,只有Al和NaOH反应生成氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑;

(2)通过以上分析知,溶液2中含有的金属阳离子是Fe2+;气体2的成分是CO2和H2

故答案为:Fe2+;CO2和H2

(3)溶液2转化为固体3的反应是亚铁离子和NaOH、氧气的反应,该反应的离子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe(OH)3↓,

故答案为:4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe(OH)3↓;

(4)①固体2是Cu,在固体2中加入浓H2SO4并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,

故答案为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;

②在固体2中加入稀H2SO4后,通入O2并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的离子方程式是2Cu+4H++O22Cu2++2H2O,

故答案为:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O;

(5)溶液1转化为溶液4过程中,不在溶液1中直接加入试剂C,理由是若在溶液1中直接加入盐酸,会使溶液4中混有试剂A中的阳离子(如Na+等),而不是纯净的AlCl3溶液,

故答案为:若在溶液1中直接加入盐酸,会使溶液4中混有试剂A中的阳离子(如Na+等),而不是纯净的AlCl3溶液;

(6)氯化铝易水解,所以直接加热得不到氯化铝,需要在氯化氢的气氛中加热;SOCl2为无色液体,极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体,所以根据原子守恒可知,该气体应该是二氧化硫,则反应的方程式是AlCl3•6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑,故答案为:AlCl3•6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑.

解析

解:废金属中加入过量试剂A,根据图知,金属Al经过一系列反应生成无水AlCl3,根据元素守恒知,滤液1中含有Al元素,Cu和Fe不和A反应,则A为NaOH;Al、Al2O3和NaOH溶液反应都生成NaAlO2,同时生成H2,则气体1是H2、固体1是Cu和Fe、[Cu2(OH)2CO3]、铁锈;

溶液1中通入CO2,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,固体4是Al(OH)3,溶液3是NaHCO3

固体4和试剂C反应生成溶液4,根据元素守恒知,试剂C是稀盐酸,带结晶水的氯化铝失水生成无水AlCl3

固体1和试剂B反应得到固体2、溶液2和气体2,固体2能得到CuSO4,则固体2为Cu,从硫酸铜溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾;

Fe和试剂B反应生成气体2,气体2和试剂A反应生成H2,则气体2中含有CO2、H2

反应中Fe3+、Cu2+和Fe反应生成Fe2+,溶液2中含有Fe2+,向溶液2中加入过量试剂A得到固体3为Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3得到铁红Fe2O3

(1)试剂A是NaOH溶液,Al、Al2O3都和NaOH反应生成偏铝酸钠,只有Al和NaOH反应生成氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑,

故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑;

(2)通过以上分析知,溶液2中含有的金属阳离子是Fe2+;气体2的成分是CO2和H2

故答案为:Fe2+;CO2和H2

(3)溶液2转化为固体3的反应是亚铁离子和NaOH、氧气的反应,该反应的离子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe(OH)3↓,

故答案为:4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe(OH)3↓;

(4)①固体2是Cu,在固体2中加入浓H2SO4并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,

故答案为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;

②在固体2中加入稀H2SO4后,通入O2并加热,使固体2全部溶解得CuSO4溶液,反应的离子方程式是2Cu+4H++O22Cu2++2H2O,

故答案为:2Cu+4H++O22Cu2++2H2O;

(5)溶液1转化为溶液4过程中,不在溶液1中直接加入试剂C,理由是若在溶液1中直接加入盐酸,会使溶液4中混有试剂A中的阳离子(如Na+等),而不是纯净的AlCl3溶液,

故答案为:若在溶液1中直接加入盐酸,会使溶液4中混有试剂A中的阳离子(如Na+等),而不是纯净的AlCl3溶液;

(6)氯化铝易水解,所以直接加热得不到氯化铝,需要在氯化氢的气氛中加热;SOCl2为无色液体,极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体,所以根据原子守恒可知,该气体应该是二氧化硫,则反应的方程式是AlCl3•6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑,故答案为:AlCl3•6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑.

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题型:简答题
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简答题

软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂.既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略),简化流程图如下:

请回答下列问题:

(1)上述流程脱硫不能实现______(选填下列字母编号).

A.废弃物的综合利用    B.白色污染的减少    C.酸雨的减少       D.回收贵重金属

(2)MnCO3不溶于水,却能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是______

(3)脱硫过程中加入KMnO4制取产品MnSO2的化学方程式是______

(4)海水提取镁工艺流程也用到了脱硫(除去硫酸根离子),部分流程如图2:该工艺过程中,脱硫阶段主要反映的离子方程式为______.产品2的化学式为______,石灰乳的两用特点是____________

(5)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2═Zn(NH32Cl2+2MnOOH,其正极的电极反应式是______

正确答案

解:二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,MnS将铜、镍离子还原为单质,高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰,通过过滤获得二氧化锰,

(1)白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的,SO2能形成酸雨,因此脱硫实现了废弃物的综合利用,同时也减少了酸雨形成,同时回收贵重金属铜、镍,所以B符合,

故答案为:B;

(2)由于碳酸锰能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀,故答案为:消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)KMnO4溶液加入到MnSO4溶液中制备MnO2,2价锰离子被高锰酸根离子氧化成二氧化锰,反应的化学方程式为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O,

故答案为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O;

(4)海水脱硫是用钙离子与硫酸根离子生成难溶物硫酸钙而除去,反应的离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,用石灰石乳中提供的氢氧根离子与镁离子结合成难溶的氢氧化镁,故答案为:Ca2++SO42-═CaSO4↓;Mg(OH)2;提供Ca2+使海水脱硫;提供OH-使海水中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀;

(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此碱性锌锰电池放电时,正极是二氧化锰得到电子,则电极反应式为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3,故答案为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3

解析

解:二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,MnS将铜、镍离子还原为单质,高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰,通过过滤获得二氧化锰,

(1)白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的,SO2能形成酸雨,因此脱硫实现了废弃物的综合利用,同时也减少了酸雨形成,同时回收贵重金属铜、镍,所以B符合,

故答案为:B;

(2)由于碳酸锰能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀,故答案为:消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)KMnO4溶液加入到MnSO4溶液中制备MnO2,2价锰离子被高锰酸根离子氧化成二氧化锰,反应的化学方程式为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O,

故答案为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O;

(4)海水脱硫是用钙离子与硫酸根离子生成难溶物硫酸钙而除去,反应的离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,用石灰石乳中提供的氢氧根离子与镁离子结合成难溶的氢氧化镁,故答案为:Ca2++SO42-═CaSO4↓;Mg(OH)2;提供Ca2+使海水脱硫;提供OH-使海水中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀;

(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此碱性锌锰电池放电时,正极是二氧化锰得到电子,则电极反应式为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3,故答案为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3

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题型:简答题
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简答题

ZnSe是一种光电性能优异的半导体材料,某研究小组用如图1方法制备了ZnSe.

(1)SeO2溶于水生成H2SeO3,下列物质与水反应,跟此反应类型相同的是______

a.NO2  b.SO2  c.CaO   d.Na2O2   e.F2

(2)硒酸(H2SeO4)的水溶液按下式发生一级和二级电离:H2SeO4=H++HSeO4-;HSeO4-⇌H++SeO42-,K2=1.0×10-2(298K)

①NaHSeO4溶液显______(填“酸性”、“中性”、“碱性”).

②向H2SeO4溶液中滴加少量氨水,该反应的离子方程式为______

③已知H2CO3的两级电离常数分别为Kl=4.2×10-7,K2=5.6×10-11,则KHCO3和KHSeO4两溶液混合后反应的离子方程式为______

(3)肼(N2H4)与SeO32-反应的氧化产物是N2.氧化剂与还原剂的物质的量之比为______

(4)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染,所得产物可直接排入大气.其原理如图2所示,其中B为电源的______极,乙池中电极反应式为______,为使反应持续进行,须适时向甲池中添加______

正确答案

解:(1)SeO2溶于水生成H2SeO3,反应方程式为SeO2+H2O═H2SeO3,是化合反应,而a.NO2与水反应不是化合反应,故不选; b.SO2与水反应生成亚硫酸是化合反应,故选;c.CaO与水反应生成氢氧化钙是化合反应,故选; d.Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气不是化合反应,故不选; e.F2与水反应生成氢氟酸和氧气非化合反应,故不选;故选:b c;

(2)①因为K2=1.0×10-2(298K),所以二步电离程度非常大,所以电离溶液呈酸性,故答案为:酸性;

②氨水少量所以第一步完全电离产生的氢离子,还过量,所以反应的离子方程式为:H++NH3•H2O=NH4++H2O,故答案为:H++NH3•H2O=NH4++H2O;

③已知HSeO4-⇌H++SeO42-,K2=1.0×10-2(298K)大于H2CO3的一级电离常数分别为Kl=4.2×10-7,所以KHCO3和KHSeO4两溶液混合,强酸制弱酸,所以反应方程式为:HCO3-+HSeO4-=CO2↑+SeO42-+H2O,故答案为:HCO3-+HSeO4-=CO2↑+SeO42-+H2O;

(3)在反应釜中反应物有Zn2+、SeO32-、N2H4,生成物有N2,SeO32-被还原为-2价的Se,与Zn2+生成ZnSe,根据氧化还原反应得失电子相等和质量守恒定律,离子方程式为2Zn2++2SeO32-+3N2H4=2ZnSe+3N2↑+6H2O,所以氧化剂SeO32-和还原剂N2H4的物质的量之比为2:3,故答案为:2:3;

(4)硝酸根离子由+5价变成0价得电子,发生还原反应,作为阴极,所以直流电源B为负极,阴极的电极反应式为:2NO3-+12H++10e-=6H2O+N2↑,甲池是水电离出的氢氧根离子在阳极发生氧化反应,而氢离子转移到乙池中,所以要在甲池中加H2O,故答案为:负;2NO3-+12H++10e-=6H2O+N2↑;H2O.

解析

解:(1)SeO2溶于水生成H2SeO3,反应方程式为SeO2+H2O═H2SeO3,是化合反应,而a.NO2与水反应不是化合反应,故不选; b.SO2与水反应生成亚硫酸是化合反应,故选;c.CaO与水反应生成氢氧化钙是化合反应,故选; d.Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气不是化合反应,故不选; e.F2与水反应生成氢氟酸和氧气非化合反应,故不选;故选:b c;

(2)①因为K2=1.0×10-2(298K),所以二步电离程度非常大,所以电离溶液呈酸性,故答案为:酸性;

②氨水少量所以第一步完全电离产生的氢离子,还过量,所以反应的离子方程式为:H++NH3•H2O=NH4++H2O,故答案为:H++NH3•H2O=NH4++H2O;

③已知HSeO4-⇌H++SeO42-,K2=1.0×10-2(298K)大于H2CO3的一级电离常数分别为Kl=4.2×10-7,所以KHCO3和KHSeO4两溶液混合,强酸制弱酸,所以反应方程式为:HCO3-+HSeO4-=CO2↑+SeO42-+H2O,故答案为:HCO3-+HSeO4-=CO2↑+SeO42-+H2O;

(3)在反应釜中反应物有Zn2+、SeO32-、N2H4,生成物有N2,SeO32-被还原为-2价的Se,与Zn2+生成ZnSe,根据氧化还原反应得失电子相等和质量守恒定律,离子方程式为2Zn2++2SeO32-+3N2H4=2ZnSe+3N2↑+6H2O,所以氧化剂SeO32-和还原剂N2H4的物质的量之比为2:3,故答案为:2:3;

(4)硝酸根离子由+5价变成0价得电子,发生还原反应,作为阴极,所以直流电源B为负极,阴极的电极反应式为:2NO3-+12H++10e-=6H2O+N2↑,甲池是水电离出的氢氧根离子在阳极发生氧化反应,而氢离子转移到乙池中,所以要在甲池中加H2O,故答案为:负;2NO3-+12H++10e-=6H2O+N2↑;H2O.

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