- 物质的检测
- 共5040题
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌.图1制取亚氯酸钠的工艺流程:
已知:①ClO2气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用.②ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在.
(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应方程式______.
(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为______.
A.盐酸 B.稀硫酸 C.硝酸 D.H2C2O4溶液
(3)吸收塔内的温度不能过高的原因为______.
(4)ClO2被S2+反应的离子方程式:______.
(5)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,其离子反应方程为______;处理100m3这种污水,至少需要ClO2______ mol.
正确答案
解:(1)电解池中阳极失去电子,所以溶液中的氯离子在阳极失去电子,因此反应的电极反应式是Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O,故答案为:Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O.
(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸,故答选:B.
(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能过高,其目的是防止H2O2分解,故答案为:防止H2O2分解.
(4)根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,所以该反应的离子方程式是2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O,故答案为:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O.
(5)ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气,所以离子方程式为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;根据方程式1molCN-离子消耗1mol二氧化氯,所以处理100m3这种污水,至少需要ClO2为=
,故答案为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;
;
解析
解:(1)电解池中阳极失去电子,所以溶液中的氯离子在阳极失去电子,因此反应的电极反应式是Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O,故答案为:Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O.
(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸,故答选:B.
(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能过高,其目的是防止H2O2分解,故答案为:防止H2O2分解.
(4)根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,所以该反应的离子方程式是2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O,故答案为:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O.
(5)ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气,所以离子方程式为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;根据方程式1molCN-离子消耗1mol二氧化氯,所以处理100m3这种污水,至少需要ClO2为=
,故答案为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;
;
【选作--化学与技术】最近,我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功.具体生产流程如下:
回答下列问题
(1)操作a的名称是______,实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有______;在实验室中操作b的名称是______.
(2)装置a中生成两种酸式盐,它们的化学式分别是______.
(3)依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是______(结晶水部分不写).
(4)“热交换器”是利用“废热”预热______,除此之外还可利用硫酸工业的“废热”______.
(5)SO3在______(填设备名称)中用______吸收转化为发烟硫酸.
正确答案
解:(1)分离固体和液体的方法是过滤;过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台(含铁圈)、滤纸等,此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台(含铁圈)、滤纸;从溶液中析出晶体的方法是:将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体.
故答案为:过滤;铁架台(含铁圈)、滤纸;蒸发浓缩、冷却结晶;
(2)装置a中磷酸与氨气发生反应,磷酸是三元酸,可以生成(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4三种盐,其中(NH4)2HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐.
故答案为:(NH4)2HPO4、NH4H2PO4;
(3)由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸,磷灰石的主要成分是Ca3(PO4)2,在萃取槽中与硫酸发生反应,有磷酸生成,结合流程中硫酸制备,故固体A应为CaSO4;故答案为:CaSO4;
(4)根据流程,热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫,而二氧化硫转化成三氧化硫需要加热,所以“热交换器”是利用“废热”预热的即将参与反应的SO2和O2;除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电;故答案为:即将参与反应的SO2和O2;发电;
(5)工业上三氧化硫在吸收塔里被浓硫酸吸收转化为发烟硫酸;故答案为:吸收塔; 98%的浓硫酸;
解析
解:(1)分离固体和液体的方法是过滤;过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台(含铁圈)、滤纸等,此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台(含铁圈)、滤纸;从溶液中析出晶体的方法是:将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体.
故答案为:过滤;铁架台(含铁圈)、滤纸;蒸发浓缩、冷却结晶;
(2)装置a中磷酸与氨气发生反应,磷酸是三元酸,可以生成(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4三种盐,其中(NH4)2HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐.
故答案为:(NH4)2HPO4、NH4H2PO4;
(3)由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸,磷灰石的主要成分是Ca3(PO4)2,在萃取槽中与硫酸发生反应,有磷酸生成,结合流程中硫酸制备,故固体A应为CaSO4;故答案为:CaSO4;
(4)根据流程,热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫,而二氧化硫转化成三氧化硫需要加热,所以“热交换器”是利用“废热”预热的即将参与反应的SO2和O2;除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电;故答案为:即将参与反应的SO2和O2;发电;
(5)工业上三氧化硫在吸收塔里被浓硫酸吸收转化为发烟硫酸;故答案为:吸收塔; 98%的浓硫酸;
工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,只含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
(1)操作1、2的名称分别为______、______,试剂甲可能是______
(2)写出反应A的离子方程式:______
(3)工业上电解氧化铝的化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑,若制得54g单质铝,则有______mole-发生转移
(4)工业上还可以用提取到的Al2O3为原料,与焦炭、氯气加热制备无水氯铝,当生成1molAlCl3时消耗0.75mol焦炭,写出发生反应的化学方程式______.
正确答案
解:由工艺流程图可知,试剂X是氢氧化钠溶液,Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到NaAlO2溶液,Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应,所以过滤后所得溶液1为NaAlO2溶液,不溶物X为Fe2O3;
向偏铝酸钠溶液中通入过量乙为CO2,向NaAlO2溶液中通入过量CO2的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;不溶物Y为Al(OH)3,溶液2为NaHCO3溶液,灼烧Al(OH)3得Al2O3,电解熔融Al2O3得到Al,
(1)操作1、2的名称分别为过滤、灼烧,试剂甲可能是NaOH,故答案为:过滤;灼烧;NaOH;
(2)反应A为偏铝酸钠和二氧化碳的反应,该反应的离子方程式:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,
故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)n(Al)==2mol,生成1molAl转移3mol电子,则制得2molAl转移6mol电子,
故答案为:6;
(4)工业上还可以用提取到的Al2O3为原料,与焦炭、氯气加热制备无水氯铝,当生成1mol AlCl3时消耗0.75molC,生成1molAlCl3转移电子物质的量=1mol×3×1=3mol,氧化还原反应中转移电子相等,则每个C原子转移电子数==4,C失电子生成+4价的CO2,则该反应方程式为6Cl2+3C+2Al2O3
4AlCl3+3CO2,
故答案为:6Cl2+3C+2Al2O3 4AlCl3+3CO2.
解析
解:由工艺流程图可知,试剂X是氢氧化钠溶液,Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到NaAlO2溶液,Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应,所以过滤后所得溶液1为NaAlO2溶液,不溶物X为Fe2O3;
向偏铝酸钠溶液中通入过量乙为CO2,向NaAlO2溶液中通入过量CO2的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;不溶物Y为Al(OH)3,溶液2为NaHCO3溶液,灼烧Al(OH)3得Al2O3,电解熔融Al2O3得到Al,
(1)操作1、2的名称分别为过滤、灼烧,试剂甲可能是NaOH,故答案为:过滤;灼烧;NaOH;
(2)反应A为偏铝酸钠和二氧化碳的反应,该反应的离子方程式:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,
故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)n(Al)==2mol,生成1molAl转移3mol电子,则制得2molAl转移6mol电子,
故答案为:6;
(4)工业上还可以用提取到的Al2O3为原料,与焦炭、氯气加热制备无水氯铝,当生成1mol AlCl3时消耗0.75molC,生成1molAlCl3转移电子物质的量=1mol×3×1=3mol,氧化还原反应中转移电子相等,则每个C原子转移电子数==4,C失电子生成+4价的CO2,则该反应方程式为6Cl2+3C+2Al2O3
4AlCl3+3CO2,
故答案为:6Cl2+3C+2Al2O3 4AlCl3+3CO2.
钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,从锂离子二次电池正极(LiCo02)废料--铝钴膜中回收钴的工艺如图所示:
回答下列问题:
(1)写出工业上用Al2O3制取铝的化学方程式______
(2)工艺图中加入氢氧化钠净化的目的是______
(3)为使钴浸出.需将LiCo02的结构破坏,选择在硫酸和双氧水体系中进行浸出,请写出浸出的化学方程式______
(4)锂可由电解制得,以石墨为阳极,低碳钢为阴极,电解液为熔融的LiCI和KCI的混合液,电解槽压为6.0-6.5V,这样可得到纯度为99%的锂.
①在电解液中加人KCl的原因______
②阴极产物与镁的性质相似,在常温下与氮气反应,请写出其与氮气反应的生成物与水的反应方程式______.
③已知阴极产物在500℃与氢气能反应生成氢化物,请写出该氢化物的电子式______
(5)已知钴与铁的性质相似,请写出四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式______.
正确答案
解:铝钴膜废料的成分为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,通过加热得到氧化铝,再通过电解熔融氧化铝获得金属Al;将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4,溶液中含有杂质铝离子,然后加入氢氧化钠溶液调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀从而除去铝离子,最后对滤液用草酸铵洗涤处理,经过一系列处理得到碳酸锂和金属Co,
(1)电解熔融氧化铝可以获得金属铝和氧气,反应的化学方程式为:2Al2O34Al+3O2↑,
故答案为:2Al2O34Al+3O2↑;
(2)滤渣用硫酸和双氧水处理后Co元素全部留在滤液中,且滤液中含有杂质铝离子,用氢氧化钠溶液调节pH,可以将杂质铝离子除掉,
故答案为:除去杂质离子(Al3+);
(3)酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应的化学方程式为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,
故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;
(4)①电解液中加入氯化钾后,可以大大提高电解液的导电性,增强电解效果,
故答案为:增强电解液的导电性;
②电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氮气反应生成Li3N,氮化锂与水反应会生成氨气和氢氧化锂,反应的化学方程式为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH,
故答案为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH;
③电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氢气在一定条件下反应生成氢化锂,氢化锂为离子化合物,其电子式为:Li+[:H]-,
故答案为:Li+[:H]-;
(5)已知钴与铁的性质相似,则四氧化三钴与四氧化三铁的化学性质相似,四氧化三铁与碘化氢反应的离子方程式为:2I-+Fe3O4+8H+=3Fe2++4H2O+I2,则四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O,
故答案为:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O.
解析
解:铝钴膜废料的成分为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,通过加热得到氧化铝,再通过电解熔融氧化铝获得金属Al;将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4,溶液中含有杂质铝离子,然后加入氢氧化钠溶液调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀从而除去铝离子,最后对滤液用草酸铵洗涤处理,经过一系列处理得到碳酸锂和金属Co,
(1)电解熔融氧化铝可以获得金属铝和氧气,反应的化学方程式为:2Al2O34Al+3O2↑,
故答案为:2Al2O34Al+3O2↑;
(2)滤渣用硫酸和双氧水处理后Co元素全部留在滤液中,且滤液中含有杂质铝离子,用氢氧化钠溶液调节pH,可以将杂质铝离子除掉,
故答案为:除去杂质离子(Al3+);
(3)酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应的化学方程式为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,
故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;
(4)①电解液中加入氯化钾后,可以大大提高电解液的导电性,增强电解效果,
故答案为:增强电解液的导电性;
②电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氮气反应生成Li3N,氮化锂与水反应会生成氨气和氢氧化锂,反应的化学方程式为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH,
故答案为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH;
③电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氢气在一定条件下反应生成氢化锂,氢化锂为离子化合物,其电子式为:Li+[:H]-,
故答案为:Li+[:H]-;
(5)已知钴与铁的性质相似,则四氧化三钴与四氧化三铁的化学性质相似,四氧化三铁与碘化氢反应的离子方程式为:2I-+Fe3O4+8H+=3Fe2++4H2O+I2,则四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O,
故答案为:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O.
高锰酸钾是锰的重要化合物和常用氧化剂,在实验室和医疗上有非常广泛的应用.图1是工业上用软锰矿(主要含MnO2)制备高锰酸钾晶体的一种工艺流程:
(1)操作Ⅱ的名称是______,实验室进行该操作须用到的玻璃仪器有______;
(2)反应②的产物中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是______;
(3)反应②中“酸化”时不能选择下列酸中的______(填字母序号)
a.稀盐酸 b.稀硫酸 c.稀醋酸
(4)用如图2所示的装置进行电解,在通电一段时间后,铁电极的质量增加.
①写出乙中两极发生的电极反应式.
阴极:______;
阳极:______.
②写出甲中发生反应的化学方程式:______.
③C(左)、C(右)、Fe、Ag 4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是______.
正确答案
解:根据流程图知,软锰矿(主要含MnO2)和KOH和氯酸钾高温反应生成K2MnO4,3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O+KCl,加入水通过过滤,分离出杂质,滤液中含K2MnO4、KCl,滤液酸化,K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,过滤得到滤液蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤的高锰酸钾;
(1)由流程图可知,通过操作Ⅱ得到滤液、滤渣,因此操作Ⅱ为过滤,过滤用到的玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯,
故答案为:过滤;烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,Mn元素的化合价由+6变为+7和+4价,因此KMnO4为氧化产物,MnO2为还原产物,根据化合价升降相等可知,氧化产物与还原产物的物质的量之比为(6-4):(7-6)=2:1,
故答案为:2:1;
(3)酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸生成氯气,因此不能选用盐酸酸化,故答案为:a;
(4)①通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加,铁做电解池阴极,银做阳极,电解质溶液是硝酸银溶液,所以原理是电镀原理,阴极电极反应为:Ag++e-=Ag;阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,
故答案为:Ag++e-=Ag;Ag-e-=Ag+;
②甲烧杯中和铁连接的为阳极,左边的碳棒是阴极,电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸,电池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,
故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;
③甲中阴极电极反应为2Cu2++4e-=2Cu,阳极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑;乙池中电极反应,阳极电极反应为4Ag-4e-=4Ag+;阴极电极反应为4Ag++4e-=4Ag;依据电子守恒计算得到,由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是2:1:4:4,
故答案为:2:1:4:4.
解析
解:根据流程图知,软锰矿(主要含MnO2)和KOH和氯酸钾高温反应生成K2MnO4,3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O+KCl,加入水通过过滤,分离出杂质,滤液中含K2MnO4、KCl,滤液酸化,K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,过滤得到滤液蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤的高锰酸钾;
(1)由流程图可知,通过操作Ⅱ得到滤液、滤渣,因此操作Ⅱ为过滤,过滤用到的玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯,
故答案为:过滤;烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,Mn元素的化合价由+6变为+7和+4价,因此KMnO4为氧化产物,MnO2为还原产物,根据化合价升降相等可知,氧化产物与还原产物的物质的量之比为(6-4):(7-6)=2:1,
故答案为:2:1;
(3)酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸生成氯气,因此不能选用盐酸酸化,故答案为:a;
(4)①通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加,铁做电解池阴极,银做阳极,电解质溶液是硝酸银溶液,所以原理是电镀原理,阴极电极反应为:Ag++e-=Ag;阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,
故答案为:Ag++e-=Ag;Ag-e-=Ag+;
②甲烧杯中和铁连接的为阳极,左边的碳棒是阴极,电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸,电池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,
故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;
③甲中阴极电极反应为2Cu2++4e-=2Cu,阳极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑;乙池中电极反应,阳极电极反应为4Ag-4e-=4Ag+;阴极电极反应为4Ag++4e-=4Ag;依据电子守恒计算得到,由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是2:1:4:4,
故答案为:2:1:4:4.
(2015•宝山区一模)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用工艺设计如下:
(1)“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为______、______.
(2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有______、______.(写出两个)
(3)“碱溶”的目的是______.物质X的化学式为______.
(4)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4.为了获得产品Al(OH)3,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续操作过程是______.
(5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体,可析出大量AlCl3•6H2O晶体,结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因:______.
正确答案
解:含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物用盐酸酸浸发生的反应为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;则过滤的溶液为氯化铁和氯化铝的溶液,加碳酸钙消耗溶液中的氢离子使三价铁离子、三价铝离子都水解生成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀,所以再加入氢氧化钠,只要氢氧化铝溶解反应为:Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,所得溶液为偏铝酸钠溶液再通入二氧化碳进一步反应又生成氢氧化铝;
(1)氧化铝和氧化铁都能和盐酸反应生成盐和水,反应方程式分别是:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,
故答案为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;
(2)酸的浓度、温度、反应物接触面积、是否充分搅拌、反应时间等都影响反应速率,故答案为:酸的浓度;温度;
(3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸,碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳,所以物质X是二氧化碳,氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性偏铝酸钠,离子反应方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:发生反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,将Al(OH)3 转化为AlO2-,以便和Fe(OH)3分离;CO2;
(4)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4,要使铁离子完全沉淀而铝离子不沉淀,则溶液的PH应该为3.2,过滤氢氧化铝沉淀时调节溶液pH为5.4,以使氢氧化铝完全沉淀,
故答案为:加入CaCO3调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3;
(5)氯化铝在溶液中存在溶解平衡,通入氯化氢后溶液中氯离子浓度增大,抑制氯化铝溶解,所以促进氯化铝晶体析出,故答案为:AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3•6H2O(s)⇌Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl气体使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体.
解析
解:含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物用盐酸酸浸发生的反应为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;则过滤的溶液为氯化铁和氯化铝的溶液,加碳酸钙消耗溶液中的氢离子使三价铁离子、三价铝离子都水解生成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀,所以再加入氢氧化钠,只要氢氧化铝溶解反应为:Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,所得溶液为偏铝酸钠溶液再通入二氧化碳进一步反应又生成氢氧化铝;
(1)氧化铝和氧化铁都能和盐酸反应生成盐和水,反应方程式分别是:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,
故答案为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;
(2)酸的浓度、温度、反应物接触面积、是否充分搅拌、反应时间等都影响反应速率,故答案为:酸的浓度;温度;
(3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸,碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳,所以物质X是二氧化碳,氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性偏铝酸钠,离子反应方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:发生反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,将Al(OH)3 转化为AlO2-,以便和Fe(OH)3分离;CO2;
(4)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4,要使铁离子完全沉淀而铝离子不沉淀,则溶液的PH应该为3.2,过滤氢氧化铝沉淀时调节溶液pH为5.4,以使氢氧化铝完全沉淀,
故答案为:加入CaCO3调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3;
(5)氯化铝在溶液中存在溶解平衡,通入氯化氢后溶液中氯离子浓度增大,抑制氯化铝溶解,所以促进氯化铝晶体析出,故答案为:AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3•6H2O(s)⇌Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl气体使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体.
霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2.某小组同学设计以霞石为原料制备Al2O3的方案如下:
已知:NaAlO2+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+NaHCO3
请回答下列问题:
(1)沉淀1的主要成分的化学式为______.在实验室进行过滤操作需要的玻璃仪器有______.
(2)由溶液2生成沉淀2的离子方程式为______.
(3)向滤液1中加入过量NaOH溶液,有关反应的离子方程式是______、______.
(4)某同学提出上述流程较繁琐,可简化流程,其方法是向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al(OH)3,则试剂X为______.
正确答案
解:霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2,该物质溶于过量稀盐酸,发生的反应为 K2O+2HCl=2KCl+H2O、Na2O+2HCl=2NaCl+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,SiO2不反应,然后过滤,得到的沉淀1为 SiO2;滤液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl3和HCl,向滤液中加入过量NaOH溶液,发生的反应为AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、HCl+NaOH=NaCl+H2O,所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO2,向溶液2中通入过量二氧化碳,发生的反应为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-,过滤得到Al(OH)3沉淀,加热灼烧沉淀得到Al2O3,
(1)沉淀1为不溶于稀盐酸的物质,二氧化硅属于酸性氧化物,不溶于稀盐酸,为SiO2;实验室进行过滤操作时需要玻璃棒、烧杯和漏斗,玻璃棒起引流作用、漏斗进行过滤、烧杯盛放溶液,
故答案为:SiO2;烧杯、玻璃棒、漏斗;
(2)溶液2中AlO2-和CO2反应生成Al(OH)3和HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)剩余的HCl和NaOH发生中和反应,Al3+和OH-反应生成HCO3-和H2O,涉及的离子方程式分别为H++OH-=H2O、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:H++OH-=H2O;Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;
(4)一水合氨和Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水,所以该物质为氨水,故答案为:氨水.
解析
解:霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2,该物质溶于过量稀盐酸,发生的反应为 K2O+2HCl=2KCl+H2O、Na2O+2HCl=2NaCl+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,SiO2不反应,然后过滤,得到的沉淀1为 SiO2;滤液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl3和HCl,向滤液中加入过量NaOH溶液,发生的反应为AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、HCl+NaOH=NaCl+H2O,所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO2,向溶液2中通入过量二氧化碳,发生的反应为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-,过滤得到Al(OH)3沉淀,加热灼烧沉淀得到Al2O3,
(1)沉淀1为不溶于稀盐酸的物质,二氧化硅属于酸性氧化物,不溶于稀盐酸,为SiO2;实验室进行过滤操作时需要玻璃棒、烧杯和漏斗,玻璃棒起引流作用、漏斗进行过滤、烧杯盛放溶液,
故答案为:SiO2;烧杯、玻璃棒、漏斗;
(2)溶液2中AlO2-和CO2反应生成Al(OH)3和HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)剩余的HCl和NaOH发生中和反应,Al3+和OH-反应生成HCO3-和H2O,涉及的离子方程式分别为H++OH-=H2O、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:H++OH-=H2O;Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;
(4)一水合氨和Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水,所以该物质为氨水,故答案为:氨水.
【化学--选修2:化学与技术】
Ⅰ.硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业.生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程示意图如图1所示:
(1)上述流程中若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为______.
(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,理由是______.
(3)皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去,汞的去 除率与溶液的pH和x(x 代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值)有关(如图2所示).为使除汞效果最佳,应控制的条件是______、______.
(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌.若 反应后测得溶液的pH=4,则此时溶液中c( S2-)=______.(保留两位有效数字)(已知:常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20)
Ⅱ.纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等.
其中电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO3)2稀溶液制备.
(5)电化学法制备Cu2O时,铜棒做______极,阴极生成Cu2O的电极反应式为______.
正确答案
解:制备硫化钠晶体的流程为:无水芒硝(Na2SO4)与碳在高温煅烧反应:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,由于硫离子水解,则用稀碱溶液浸泡煅烧产物得硫化钠溶液,通过精制获得硫化钠晶体,
(1)根据题干信息,硫酸钠与碳反应生成等物质的量的CO和CO2,C元素化合价从0价被氧化成+4、+2价,化合价升高至少为:(4-0)+(2-0)=6,硫酸钠中+6价S元素被还原为-2价,化合价降低了8价,则化合价变化的最小公倍数为24,则硫酸钠的系数为3,一氧化碳、二氧化碳的系数为4,然后根据质量守恒定律配平,配平后的化学方程式为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,
故答案为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑;
(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,硫化钠溶液中硫离子水解显碱性,水解过程是吸热反应,加热促进水解进行,稀碱溶液能起到抑制水解的作用,
故答案为:热水会促进Na2S水解,而稀碱液能抑制Na2S水解;
(3)依据图象中曲线分析,汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9~10之间时汞的去除率最大,接近100%,
故答案为:x=12; pH介于9~10之间;
(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌,若反应后测得溶液的pH=4,c(OH-)=10-10mol/L,
常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20,
根据氢氧化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-20,解得:c(Cu2+)=mol/L=2.2mol/L,
根据硫化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)c(S2-)=8.8×10-36,
则此时溶液中c( S2-)=mol/L=4.0×10-36mol/L,
故答案为:4.0×10-36mol/L;
(5)电解Cu(NO3)2稀溶液制备Cu2O时,阴极生成Cu2O,铜离子化合价降低被还原,电极方程式为:2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+,溶液中铜离子浓度减小,则阳极应该为铜,以补充消耗的铜离子,
故答案为:阳;2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+.
解析
解:制备硫化钠晶体的流程为:无水芒硝(Na2SO4)与碳在高温煅烧反应:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,由于硫离子水解,则用稀碱溶液浸泡煅烧产物得硫化钠溶液,通过精制获得硫化钠晶体,
(1)根据题干信息,硫酸钠与碳反应生成等物质的量的CO和CO2,C元素化合价从0价被氧化成+4、+2价,化合价升高至少为:(4-0)+(2-0)=6,硫酸钠中+6价S元素被还原为-2价,化合价降低了8价,则化合价变化的最小公倍数为24,则硫酸钠的系数为3,一氧化碳、二氧化碳的系数为4,然后根据质量守恒定律配平,配平后的化学方程式为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,
故答案为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑;
(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,硫化钠溶液中硫离子水解显碱性,水解过程是吸热反应,加热促进水解进行,稀碱溶液能起到抑制水解的作用,
故答案为:热水会促进Na2S水解,而稀碱液能抑制Na2S水解;
(3)依据图象中曲线分析,汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9~10之间时汞的去除率最大,接近100%,
故答案为:x=12; pH介于9~10之间;
(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌,若反应后测得溶液的pH=4,c(OH-)=10-10mol/L,
常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20,
根据氢氧化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-20,解得:c(Cu2+)=mol/L=2.2mol/L,
根据硫化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)c(S2-)=8.8×10-36,
则此时溶液中c( S2-)=mol/L=4.0×10-36mol/L,
故答案为:4.0×10-36mol/L;
(5)电解Cu(NO3)2稀溶液制备Cu2O时,阴极生成Cu2O,铜离子化合价降低被还原,电极方程式为:2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+,溶液中铜离子浓度减小,则阳极应该为铜,以补充消耗的铜离子,
故答案为:阳;2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+.
自来水加工处理流程如图,下列有关说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.ClO2→Cl-得到5个电子,Cl2→2Cl-得到2个电子,且ClO2的摩尔质量小于Cl2,所以单位质量的ClO2比Cl2多得电子,则ClO2消毒效率比同质量氯气高,故A正确;
B.亚铁离子具有还原性,二氧化氯具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,所以若用FeSO4作混凝剂,最终铁元素将以Fe(OH)3形式进入反应沉淀池,故B错误;
C.ClO2具有强氧化性,能使蛋白质变性而杀菌消毒,所以自来水生产中,前加氯起消毒杀菌作用;后加氯是保持水中有效氯的含量,防止自来水二次污染,从而使水更安全,故C正确;
D.CaO和水反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2和Mg2+产生Mg(OH)2沉淀,和HCO3-生成CaCO3沉淀,从而除去水中的Mg2+、HCO3-等,故D正确;
故选B.
某工厂废液经测定得知主要含有乙醇,其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯.根据各物质的性质(如下表),确定通过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进行蒸馏,回收馏出物
请回答下列问题:
(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是(用化学方程式表示)______;
(2)在70~85℃时馏出物的主要成份是______;
(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)当最后蒸馏的温度控制在85~125℃一段时间后,残留液中溶质的主要成份是______.
正确答案
解:加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇,残液中主要含乙酸钠溶液,冷却后向其中加浓硫酸(过量),将乙酸钠转化成乙酸,再蒸馏收集乙酸;
(1)加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离,与乙酸反应产生乙酸钠,与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠,反应方程式为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH,
故答案为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH;
(2)根据以上分析及乙醇的沸点78℃,所以在70~85℃时馏出物的主要成份是乙醇,故答案为:乙醇;
(3)据以上分析,在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸,方程式为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH;
(4)根据以上分析,乙酸的沸点117.9℃,所以残留液中溶质的主要成份是硫酸钠、硫酸,故答案为:硫酸钠、硫酸.
解析
解:加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇,残液中主要含乙酸钠溶液,冷却后向其中加浓硫酸(过量),将乙酸钠转化成乙酸,再蒸馏收集乙酸;
(1)加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离,与乙酸反应产生乙酸钠,与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠,反应方程式为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH,
故答案为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH;
(2)根据以上分析及乙醇的沸点78℃,所以在70~85℃时馏出物的主要成份是乙醇,故答案为:乙醇;
(3)据以上分析,在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸,方程式为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH;
(4)根据以上分析,乙酸的沸点117.9℃,所以残留液中溶质的主要成份是硫酸钠、硫酸,故答案为:硫酸钠、硫酸.
实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、I-等离子的卤水为主要原料,制备无水CaCl2和I2.流程如下:(已知Cl2与I-可发生反应:Cl2+2I-=2Cl-+I2)
(1)操作Ⅰ使用的试剂是______,所用主要仪器的名称是______.
(2)加入溶液W的目的是______.用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+.酸化溶液Z时使用的试剂是______.
(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体,下列装置中合理的是______.
(4)设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3,仪器自选.
供选的试剂:CO2、SO2、Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、NaHSO3溶液、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4 溶液、品红溶液、pH试纸.
填写实验报告:
正确答案
解:(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的I-氧化成碘单质,因为单质碘极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗;由流程图可知单质碘在下层,因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水,所以该试剂是CCl4,
故答案为:四氯化碳;分液漏斗;
(2)由于SO42-会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备,因此必需除去;因为不能引入新的杂质,所以酸化溶液Z时,使用的试剂应该为盐酸,
故答案为:除去溶液中的SO42-;盐酸;
(3)实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热,由于盐酸易挥发,因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体,因为CO2的密度大于空气中的,所以采用向上排空气发收集CO2气体.若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必须插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来,因此选项b、d正确,
故答案为:b、d;
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验,由于SO2和CO2气体均可以使澄清石灰水变浑浊,所以CO2气体在通入澄清石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体,且需验证SO2已经除尽,
用酸性KMnO4溶液除二氧化硫,用品红验证除尽,SO2依次通过NaHCO3或Na2CO3溶液,NaHCO3或Na2CO3溶液有气泡生成二氧化碳,二氧化碳使澄清石灰水变浑浊,说明H2SO3酸性强于H2CO3,
故答案为:
解析
解:(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的I-氧化成碘单质,因为单质碘极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗;由流程图可知单质碘在下层,因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水,所以该试剂是CCl4,
故答案为:四氯化碳;分液漏斗;
(2)由于SO42-会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备,因此必需除去;因为不能引入新的杂质,所以酸化溶液Z时,使用的试剂应该为盐酸,
故答案为:除去溶液中的SO42-;盐酸;
(3)实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热,由于盐酸易挥发,因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体,因为CO2的密度大于空气中的,所以采用向上排空气发收集CO2气体.若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必须插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来,因此选项b、d正确,
故答案为:b、d;
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验,由于SO2和CO2气体均可以使澄清石灰水变浑浊,所以CO2气体在通入澄清石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体,且需验证SO2已经除尽,
用酸性KMnO4溶液除二氧化硫,用品红验证除尽,SO2依次通过NaHCO3或Na2CO3溶液,NaHCO3或Na2CO3溶液有气泡生成二氧化碳,二氧化碳使澄清石灰水变浑浊,说明H2SO3酸性强于H2CO3,
故答案为:
碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域.以β-锂辉石(主要成分为Li2O-Al2O3-4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g.
(1)步骤Ⅰ前,β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是______.
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入______(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0-6.5,沉淀部分杂质离子如______,然后分离得到浸出液.
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有______.
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为______.
(5)母液中的主要溶质有______.
正确答案
解:已知β-锂辉石(主要成分为Li2O•Al2O3•4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程:Li2O•Al2O3•4SiO2加硫酸,浸取,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,在在搅拌下加入石灰石调节pH,使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀,过滤,再将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,Fe2+被氧化为Fe3+,然后转化为氢氧化铁沉淀,镁离子转化为氢氧化镁沉淀,钙离子转化为碳酸钙沉淀,过滤的硫酸锂溶液,再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀,过滤得到碳酸锂,
(1)固体颗粒越小,化学反应速率越快,同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中,故答案为:加快反应速率;
(2)已知Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、4.7、9.0和11.1,在搅拌下加入石灰石以调节溶液的PH到6.0-6.5,则Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀,所以除去的离子为Al3+、Fe3+,故答案为:石灰石;Al3+、Fe3+;
(3)步骤Ⅱ中加入H2O2溶液,可将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入石灰乳可除去其中的Fe3+和Mg2+,再加入适量Na2CO3溶液可除去Ca2+.此时溶液中的离子主要有Li+、Na+、SO42-,故答案为:Fe2+、Mg2+、Ca2+;
(4)步骤Ⅲ加入饱和Na2CO3溶液后,主要使Li+转化为Li2CO3沉淀,故答案为:2Li++CO32-=Li2CO3↓;
(5)反应后,溶液中的Na2SO4以及加入的过量Na2CO3便留在母液中,可回收的主要物质为Na2SO4,故答案为:Na2SO4、Na2CO3.
解析
解:已知β-锂辉石(主要成分为Li2O•Al2O3•4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程:Li2O•Al2O3•4SiO2加硫酸,浸取,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,在在搅拌下加入石灰石调节pH,使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀,过滤,再将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,Fe2+被氧化为Fe3+,然后转化为氢氧化铁沉淀,镁离子转化为氢氧化镁沉淀,钙离子转化为碳酸钙沉淀,过滤的硫酸锂溶液,再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀,过滤得到碳酸锂,
(1)固体颗粒越小,化学反应速率越快,同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中,故答案为:加快反应速率;
(2)已知Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、4.7、9.0和11.1,在搅拌下加入石灰石以调节溶液的PH到6.0-6.5,则Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀,所以除去的离子为Al3+、Fe3+,故答案为:石灰石;Al3+、Fe3+;
(3)步骤Ⅱ中加入H2O2溶液,可将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入石灰乳可除去其中的Fe3+和Mg2+,再加入适量Na2CO3溶液可除去Ca2+.此时溶液中的离子主要有Li+、Na+、SO42-,故答案为:Fe2+、Mg2+、Ca2+;
(4)步骤Ⅲ加入饱和Na2CO3溶液后,主要使Li+转化为Li2CO3沉淀,故答案为:2Li++CO32-=Li2CO3↓;
(5)反应后,溶液中的Na2SO4以及加入的过量Na2CO3便留在母液中,可回收的主要物质为Na2SO4,故答案为:Na2SO4、Na2CO3.
从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程如下:
请回答下列问题:
(1)给滤液E中通入过量的NH3,其反应的离子方程式是______.
(2)流程Ⅱ中加入烧碱溶液后,生成SiO32-的离子方程式是______.
(3)验证滤液A中含Fe3+,可取少量滤液并加入______(填写试剂名称).
(4)滤液C中溶质的主要成分是______(填化学式).
(5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为______.
(6)滤液C和滤液F共同的溶质为G,用惰性电极电解500mL 0.1mol•L-1的G溶液,若阳极得56mL气体(标准状况),则所得溶液在常温下pH为______(忽略电解前后溶液体积的变化).
(7)已知25℃时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=1.8×10-11.取适量的滤液A,加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡,测得该溶液的pH=13.00,则25℃时残留在溶液中的c(Mg2+)=______ mol•L-1.
正确答案
H++NH3•H2O=NH4++H2O,Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
SiO2+2OH-═SiO32-+H2O
硫氰化钾
NaCl、NaHCO3
c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)
12
1.8×10-9
解析
解:根据工艺流程Ⅰ可知,铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液A,则固体A为SiO2,滤液A含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等,滤液中加入过量的NaOH,可推知沉淀B为氢氧化铁、氢氧化镁,滤液B含有偏铝酸钠、氯化钠,所以向滤液B中通入过量二氧化碳,生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,沉淀C为Al(OH)3,滤液C中含有NaCl、NaHCO3;
根据工艺流程Ⅱ可知,铝土矿中的Al2O3、SiO2能和氢氧化钠反应,可知固体D为Fe2O3、MgO等,滤液D为硅酸钠、偏铝酸钠,滤液中通入过量盐酸,沉淀E为硅酸,滤液E中含有氯化铝、NaCl和过量的HCl,通入过量氨气,沉淀F为氢氧化铝,滤液F为氯化钠、氯化铵溶液;
(1)根据以上分析,滤液E即氯化铝、NaCl和过量的HCl中通入过量的NH3,离子方程式为:H++NH3•H2O=NH4++H2O,Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,
故答案为:H++NH3•H2O=NH4++H2O,Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(2)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,二氧化硅不能拆,故离子反应方程式为:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O,故答案为:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O;
(3)Fe3+与硫氰化钾溶液反应,使溶液变红色,检验滤液B中是否含Fe3+离子的方法为:取少量滤液B,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含Fe3+,溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+,故答案为:硫氰化钾;
(4)根据以上分析,滤液C中溶质的主要成分NaCl、NaHCO3;故答案为:NaCl、NaHCO3;
(5)根据以上分析,滤液F为氯化钠、氯化铵溶液,根据电荷守恒得c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),
故答案为:c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-);
(6)根据以上分析,滤液C和滤液F共同的溶质为G即氯化钠,用惰性电极电解氯化钠溶液,阳极上的电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,生成标准状况下56mL气体,即0.0025mol,转移电子数为0.005mol,所以阴极也有0.005mol的氢离子得电子生成氢气,所以生成氢氧根离子为0.005mol,c(0H-)==0.01mol/L,则c(H+)=
=10-12mol/L,所以pH=12,故答案为:12;
(7)已知25℃时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=1.8×10-11,pH=13.00时溶液中的c(Mg2+)==
=1.8×10-9mol/L,故答案为:1.8×10-9.
铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2等杂质.
Ⅰ.从铝土矿中提取氧化铝的流程如图所示:
(1)试剂A是______;
(2)向溶液a中通入过量的CO2,将得到的不溶物煅烧后也可得到Al2O3,该方案的缺点是______.
Ⅱ.电解熔融的氧化铝可制备金属铝
(3)写出电解的化学方程式______.
Ⅲ.新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备
(4)①氧化铝高温还原法:______Al2O3+______C+______ N2 ______AlN+______CO(配平)
②氯化铝与氨气高温合成法:AlCl3+NH3AlN+3HCl
(5)方法②比方法①在生产上更具优势.下列说法中,正确的是______.
A.方法①中的Al2O3和C容易残留在氮化铝中
B.两种方法中氮化铝均为还原产物.
正确答案
盐酸(硫酸或硝酸)
Al2O3中含有SiO2杂质
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
1
3
1
2
3
A
解析
解:由工艺流程原理为:铝土矿加入试剂A氢氧化钠,得到滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,沉淀a为氧化铁,a溶液加入过量为酸溶液,除去硅酸根离子,将偏铝酸根离子转化为铝离子,进入滤液b中,加过量氨水生成氢氧化铝沉淀,加热分解得氧化铝,
Ⅰ.(1)铝土矿与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,加入盐酸或硝酸等酸性溶液可除去硅酸根离子,所以试剂A为盐酸(硫酸或硝酸),
故答案为:盐酸(硫酸或硝酸);
(2)滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,向溶液a中通入过量的CO2,沉淀为Al(OH)3及少量硅酸,煅烧得到与和二氧化硅,则Al2O3中含有SiO2杂质,
故答案为:Al2O3中含有SiO2杂质;
Ⅱ.(3)电解熔融的氧化铝可制备金属铝,阳极生成氧气,阴极生成铝,总反应为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,
故答案为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
Ⅲ.(4)碳从0价→+2价,氮从0价→-3价,最小公倍数为6,由化合价的升降总数相等可知反应的方程式为:Al2O3+3C+N2═2AlN+3CO,
故答案为:1;3;1;2;3;
(5)A.根据反应原理可知,方法①中的Al2O3和C都是固体,二者容易残留在氮化铝中,故A正确;
B.方法①中氮化铝为氮气被还原生成的,方法②不属于氧化还原反应,故B错误;
故答案为:A.
(2015秋•北京校级期中)一学生设计了如下实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体混合物
填空和回答下列问题
(1)B物质是______(写化学式)
(2)按此实验方案分离得到的NaCl,经分析含有杂质,是因为上述方案中某一步设计有毛病,这一步的正确设计方案应是______.
(3)若要测定该样品中NaCl和CaCl2的质量比,可称量干燥的B物质和另一物质的质量,这种物质是______.
正确答案
解:(1)B物质是氯化钙和碳酸钠反应生成的,且不溶于水,由复分解反应可知B为碳酸钙,其化学式为CaCO3,故答案为:CaCO3;
(2)将此实验方法分离得到的NaCl,经分析含杂质,原因是前面加入的碳酸钠过量,没有除去,正确的设计方案应该是滤液蒸发结晶之前加盐酸,至不再产生气体为止,
故答案为:加入适量盐酸至不产生气体;
(3)若要测定该样品中NaCl和CaCl2的质量比,可称量干燥的B物质和A的质量,故答案为:A.
解析
解:(1)B物质是氯化钙和碳酸钠反应生成的,且不溶于水,由复分解反应可知B为碳酸钙,其化学式为CaCO3,故答案为:CaCO3;
(2)将此实验方法分离得到的NaCl,经分析含杂质,原因是前面加入的碳酸钠过量,没有除去,正确的设计方案应该是滤液蒸发结晶之前加盐酸,至不再产生气体为止,
故答案为:加入适量盐酸至不产生气体;
(3)若要测定该样品中NaCl和CaCl2的质量比,可称量干燥的B物质和A的质量,故答案为:A.
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