- 物质的检测
- 共5040题
LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质.某工厂用LiF、PCl5为原料,低温反应制备LiPF6,其流程如下:
已知:HCl的沸点是-85.0℃,HF的沸点是19.5℃.
(1)第①步反应中无水HF的作用是______、______.反应设备不能用玻璃材质的原因是______(用化学方程式表示).无水HF有腐蚀性和毒性,工厂安全手册提示:如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的______溶液冲洗.
(2)该流程需在无水条件下进行,第③步反应中PF5极易水解,其产物为两种酸,写出PF5水解的化学方程式:______.
(3)第④步分离采用的方法是______;第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是______.
(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF.取样品wg,测得Li的物质的量为nmol,则该样品中LiPF6的物质的量为______mol(用含w、n的代数式表示).
正确答案
反应物
溶剂
SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O
NaHCO3
PF5+4H2O═H3PO4+5HF
过滤
冷凝
解析
解:(1)根据题目中的流程可以看出,固体+液体→新物质+饱和溶液,所以无水HF的作用是反应物和溶剂;玻璃的主要成分中含有二氧化硅,能和HF发生反应,化学方程式为SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O;HF属于弱酸,必须用弱碱性溶液来除去(比如2%的NaHCO3溶液);
故答案为:反应物、溶剂;SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O;NaHCO3;
(2)根据题目中的信息“PF5极易水解,其产物为两种酸”,则根据元素组成可知,两种酸分别是H3PO4和HF,所以反应的方程式为PF5+4H2O═H3PO4+5HF,
故答案为:PF5+4H2O═H3PO4+5HF;
(3)第④步分离的是固体(LiPF4(s))和液体(HF(l)),所以采用过滤的方法;分离尾气中HF、HCl,可以利用二者沸点的差异(HF分子之间存在氢键)进行分离,所以采用冷凝法,
故答案为:过滤;冷凝;
(4)设LiPF6为xmol,LiF为ymol;根据Li守恒,有x+y=n,根据质量守恒有152x+26y=w,解得x=mol,
故答案为:mol.
钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物,成分可表示为FeTiO3 (Ti为+4价).钛白粉(TiO2)涂料、塑料、油墨、造纸行业具有广泛的用途,制备流程如图:
(1)钛铁矿与硫酸反应时可表示为FeTiO3+H2SO4→TiOSO4+X+H2O.其中X的化学式为______.该反应为______ (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”).
(2)某钛铁矿中FeTiO3的含量为76%,该钛铁矿与硫酸反应时Ti转化率为92%,操作I到操作IV的过程中Ti的转化率为96%,则1t该钛铁矿可生产钛白粉______t (所有计算结果保留两位有效数字),能否计算绿矾的产量______?(若能则计算数值,否则说明理由).
(3)操作I的名称是______,操作II包括搅拌、结晶、______.操作II中加入铁粉的目的是______(用离子方程式表示).
(4)写出操作III中TiOSO4水解的化学方程式:______.
(5)该生产过程中产生的尾气SO2、SO3的处理方法是______.
正确答案
解:钛铁矿与硫酸反应:FeTiO3+H2SO4→TiOSO4+FeSO4+H2O,然后过滤出未被酸溶解的物质,将所得到的滤液中加入铁粉可以得到了绿矾,将滤液控制在一定的条件,让TiOSO4水解:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4,将过滤出的沉淀进行煅烧,可以得到钛白粉(TiO2).
(1)根据原子守恒可以得而X的化学式为FeSO4,在FeTiO3中Ti为+4价故Fe为+2价,反应后铁元素的化合价没有发生改变,钛元素化合价也没有发生改变,其他元素的化合价都没发生改变,故此反应为非氧化还原反应.
故答案为:FeSO4;氧化还原反应;
(2)设得到二氧化钛的质量是m,则根据元素守恒得:
FeTiO3~TiO2
152 80
1t×76%×92%×96% m
m=0.35t,在制备钛白粉的过程中没有给出钛铁矿与硫酸的反应,在操作Ⅰ和操作Ⅱ中Fe的转化率也是未知的,故不能计算绿矾的产量;
故答案为:0.35;在制备钛白粉的过程中没有给出钛铁矿与硫酸的反应,在操作Ⅰ和操作Ⅱ中Fe的转化率也是未知的,故不能计算绿矾的产量;
(3)在操作I从溶液中得到了没有与酸反应的颗粒状物质故所需的操作为过滤;在操作II加入铁粉后得到了绿矾,故应是从溶液中得到晶体的操作为结晶后过滤;在操作II加入铁粉的目的是为了防止在制备过程中钛铁矿+2价的铁生成+3价的铁使制备的绿矾中含有杂质,故应加入铁粉与可能生成的+3价的铁反应生成+2价的铁,
故答案为:过滤;过滤;Fe+2Fe3+═3Fe2+;
(4)TiOSO4水解时SO42-结合水电离的H+,TiO2+结合水电离的OH-,故反应为:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4,
故答案为:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4;
(5)因SO2、SO3是酸性氧化物,故应用碱液进行吸收,故答案为:用碱液吸收.
解析
解:钛铁矿与硫酸反应:FeTiO3+H2SO4→TiOSO4+FeSO4+H2O,然后过滤出未被酸溶解的物质,将所得到的滤液中加入铁粉可以得到了绿矾,将滤液控制在一定的条件,让TiOSO4水解:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4,将过滤出的沉淀进行煅烧,可以得到钛白粉(TiO2).
(1)根据原子守恒可以得而X的化学式为FeSO4,在FeTiO3中Ti为+4价故Fe为+2价,反应后铁元素的化合价没有发生改变,钛元素化合价也没有发生改变,其他元素的化合价都没发生改变,故此反应为非氧化还原反应.
故答案为:FeSO4;氧化还原反应;
(2)设得到二氧化钛的质量是m,则根据元素守恒得:
FeTiO3~TiO2
152 80
1t×76%×92%×96% m
m=0.35t,在制备钛白粉的过程中没有给出钛铁矿与硫酸的反应,在操作Ⅰ和操作Ⅱ中Fe的转化率也是未知的,故不能计算绿矾的产量;
故答案为:0.35;在制备钛白粉的过程中没有给出钛铁矿与硫酸的反应,在操作Ⅰ和操作Ⅱ中Fe的转化率也是未知的,故不能计算绿矾的产量;
(3)在操作I从溶液中得到了没有与酸反应的颗粒状物质故所需的操作为过滤;在操作II加入铁粉后得到了绿矾,故应是从溶液中得到晶体的操作为结晶后过滤;在操作II加入铁粉的目的是为了防止在制备过程中钛铁矿+2价的铁生成+3价的铁使制备的绿矾中含有杂质,故应加入铁粉与可能生成的+3价的铁反应生成+2价的铁,
故答案为:过滤;过滤;Fe+2Fe3+═3Fe2+;
(4)TiOSO4水解时SO42-结合水电离的H+,TiO2+结合水电离的OH-,故反应为:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4,
故答案为:TiOSO4+2H2O═TiO(OH)2↓+H2SO4;
(5)因SO2、SO3是酸性氧化物,故应用碱液进行吸收,故答案为:用碱液吸收.
某矿抽出的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-,还有少量的Ca2+、Mg2+、SO42-.某研究性学习小组所拟取这种废液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:
可供试剂a、b的选择试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2、KMnO4(H+)溶液、稀HNO3.
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)试剂a应该选用______;
(2)操作①、②、③、④、⑤的名称是______(填字母).
A.萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶 B.萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
C.分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶 D.萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶
(3)除去无色液体I中的Ca2+、Mg2+、SO42-离子,选出C所代表的试剂,按滴加顺序依次是______(填化学式).
(4)调节pH的作用是______,操作方法是______.
(5)操作⑤中用到的瓷质仪器名称是______.
正确答案
解:制备流程为:废液中加入双氧水,将溴离子氧化成溴单质,然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴,通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质;无色液体Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-,分别加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A,再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子,得到无色溶液Ⅲ,最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体,
(1)由加入的CCl4及得到的深红棕色液体知,试剂a能将Br-氧化为Br2,试剂a应具有氧化性,所以应选用H2O2溶液,
故答案为:H2O2;
(2)由流程图知,无色液体Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-,无色液体Ⅲ中只含有K+、Cl-,则试剂b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42-;操作①是萃取,操作②是将互不相溶的两种液体分开-分液,操作③是将沸点不同、互溶的两液体分开-蒸馏,操作④是将溶液与沉淀分开-过滤,操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来-结晶,操作①、②、③、④、⑤的名称是:萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶,则B正确,
故答案为:B;
(3)由于除杂时除杂试剂需过量,且不能引入新杂质,所以除去Ca2+,选用饱和K2CO3溶液;除去Mg2+,选用KOH溶液;除去SO42-,选用BaCl2溶液.而且只要满足BaCl2溶液在饱和K2CO3溶液之前加入即可,
故答案为:BaCl2、K2CO3、KOH(或KOH、BaCl2、K2CO3或BaCl2、KOH、K2CO3);
(4)由以上知,无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO32-和OH-,需用盐酸来除去过量的OH-及CO32-,调节pH=7的操作方法是滴加盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7,
故答案为:除去过量的OH-及CO32-;滴加稀盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7;
(5)由于操作⑤是蒸发结晶,所以该操作用到的瓷质仪器是蒸发皿,
故答案为:蒸发皿.
解析
解:制备流程为:废液中加入双氧水,将溴离子氧化成溴单质,然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴,通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质;无色液体Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-,分别加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A,再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子,得到无色溶液Ⅲ,最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体,
(1)由加入的CCl4及得到的深红棕色液体知,试剂a能将Br-氧化为Br2,试剂a应具有氧化性,所以应选用H2O2溶液,
故答案为:H2O2;
(2)由流程图知,无色液体Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-,无色液体Ⅲ中只含有K+、Cl-,则试剂b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42-;操作①是萃取,操作②是将互不相溶的两种液体分开-分液,操作③是将沸点不同、互溶的两液体分开-蒸馏,操作④是将溶液与沉淀分开-过滤,操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来-结晶,操作①、②、③、④、⑤的名称是:萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶,则B正确,
故答案为:B;
(3)由于除杂时除杂试剂需过量,且不能引入新杂质,所以除去Ca2+,选用饱和K2CO3溶液;除去Mg2+,选用KOH溶液;除去SO42-,选用BaCl2溶液.而且只要满足BaCl2溶液在饱和K2CO3溶液之前加入即可,
故答案为:BaCl2、K2CO3、KOH(或KOH、BaCl2、K2CO3或BaCl2、KOH、K2CO3);
(4)由以上知,无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO32-和OH-,需用盐酸来除去过量的OH-及CO32-,调节pH=7的操作方法是滴加盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7,
故答案为:除去过量的OH-及CO32-;滴加稀盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7;
(5)由于操作⑤是蒸发结晶,所以该操作用到的瓷质仪器是蒸发皿,
故答案为:蒸发皿.
酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式.SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
(1)SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是______,加入Sn粉的作用是______.
(2)反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:______.
(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法:______.
(4)反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol•L-1,则应控制溶液pH______.已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26.
(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,试写出发生反应的离子方程式:______.
正确答案
解:(1)SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在平衡Sn Cl2+H2O⇌Sn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解;Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;
故答案是:抑制Sn2+水解; 防止Sn2+被氧化;
(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑,
故答案为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;
(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法是:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;
故答案为:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;
(4)根据 Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26=c(OH-)2×c(Sn2+),将c(Sn2+)=1.0mol•L-1带人可得c(OH-)=10-13mol/L,c(H+)=0.1mol/L,故PH小于1,Sn2+完全沉淀;
故答案是:小于1;
(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,将Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O,
故答案为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O.
解析
解:(1)SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在平衡Sn Cl2+H2O⇌Sn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解;Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;
故答案是:抑制Sn2+水解; 防止Sn2+被氧化;
(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑,
故答案为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;
(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法是:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;
故答案为:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;
(4)根据 Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26=c(OH-)2×c(Sn2+),将c(Sn2+)=1.0mol•L-1带人可得c(OH-)=10-13mol/L,c(H+)=0.1mol/L,故PH小于1,Sn2+完全沉淀;
故答案是:小于1;
(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,将Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O,
故答案为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O.
资源综合利用既符合绿色化学理念,也是经济可持续发展的有效途径.一种难溶
的废弃矿渣杂卤石,其主要成分可表示为:K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O,已知它在水溶液中存在如下平衡:
K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O⇌2K++4SO42-+Mg2++2Ca2++2H2O
为了充分利用钾资源,一种溶浸杂卤石制备K2S04工艺流程如图:
(1)操作①名称是______;
(2)用化学平衡移动原理解释:Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K十的原因:______
(3)除杂质环节,为了除去Ca2+,可先加人______溶液,经搅拌等操作后,过滤,再向
滤液中滴加稀H2 S04,调节溶液pH至______;(填“酸性”、“中性”或“碱性”)
(4)操作②的步骤包括(填操作过程):、______、过滤、洗涤、干燥;
(5)有人用可溶性碳酸盐为溶浸剂,其浸溶原理可表示为:
CaSO4(s)+CO32-(aq)⇌CaCO3(s)+so42-(aq)
已知常温下:KSP(CaCO3)=2.80×10-9 KSP(CaSO4)=4.95×10-5
则常温下该反应的平衡常数K=______.
正确答案
解:(1)分离不溶性固体和液体用过滤,故答案为:过滤;
(2)Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液,加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀,促进平衡右移钙离子增多,饱和溶液中析出氢氧化钙,增多K+,故答案为:氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动,钾离子变多;
(3)“除杂”环节主要是除去钙离子,依据除杂原则不能引入新的杂质,根据制取的目的是制备硫酸钾,所以加入的试剂易于除去,不引入新的杂质,因此加入过量K2CO3除钙离子,过滤后加入硫酸至中性,除去碳酸钾,故答案为:K2CO3;中性;
(4)实验操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤,干燥步骤得到,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+CO32-(aq)⇌CaCO3(s)+SO42-(aq),CaCO3(s)=Ca2++CO32-;CaSO4(s)=Ca2++SO42-;依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式,转化关系中钙离子相同计算,反应的平衡常数K==
=
=1.75×104,故答案为:1.75×104.
解析
解:(1)分离不溶性固体和液体用过滤,故答案为:过滤;
(2)Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液,加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀,促进平衡右移钙离子增多,饱和溶液中析出氢氧化钙,增多K+,故答案为:氢氧根与镁离子结合使平衡向右移动,钾离子变多;
(3)“除杂”环节主要是除去钙离子,依据除杂原则不能引入新的杂质,根据制取的目的是制备硫酸钾,所以加入的试剂易于除去,不引入新的杂质,因此加入过量K2CO3除钙离子,过滤后加入硫酸至中性,除去碳酸钾,故答案为:K2CO3;中性;
(4)实验操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤,干燥步骤得到,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+CO32-(aq)⇌CaCO3(s)+SO42-(aq),CaCO3(s)=Ca2++CO32-;CaSO4(s)=Ca2++SO42-;依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式,转化关系中钙离子相同计算,反应的平衡常数K==
=
=1.75×104,故答案为:1.75×104.
实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,流程如下:
(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+.由表中数据可知,理论上可选择的pH最大范围是______.酸化溶液Z时,使用的试剂为______
(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)常温下,H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2,Ka2=6.3×10-8;H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11.某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3;将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和,立即用酸度计测两溶液的pH,若前者的pH小于后者,则H2SO3酸性强于H2CO3.该实验设计不正确,错误在于______.
正确答案
解:实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,应将混合物中的Mg2+、SO42-等离子除去,操作流程为:卤水中通入氯气,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,由流程图可知单质溴在下层,然后再蒸馏可以得到溴单质,向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去,用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+,加入氧化钙,氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙,镁离子转化成氢氧化镁沉淀,过滤除去,过滤后,得到的溶液Z主要是氯化钙溶液,蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2.
(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的Br-氧化溴单质,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,因为单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗.由流程图可知单质溴在下层,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:CCl4;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,应先加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀,来除去硫酸根离子,由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH<12.2;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SO42-;11.0≤pH<12.2;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:bd;
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱,必需使二者的浓度相同,但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如:
方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH.前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
方案二:将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水.品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
方案三:将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液.品红溶液不褪色,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
故答案为:SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度不相等,不能用于比较pH.
解析
解:实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,应将混合物中的Mg2+、SO42-等离子除去,操作流程为:卤水中通入氯气,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,由流程图可知单质溴在下层,然后再蒸馏可以得到溴单质,向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去,用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+,加入氧化钙,氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙,镁离子转化成氢氧化镁沉淀,过滤除去,过滤后,得到的溶液Z主要是氯化钙溶液,蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2.
(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的Br-氧化溴单质,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,因为单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗.由流程图可知单质溴在下层,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:CCl4;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,应先加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀,来除去硫酸根离子,由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH<12.2;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SO42-;11.0≤pH<12.2;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:bd;
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱,必需使二者的浓度相同,但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如:
方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH.前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
方案二:将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水.品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
方案三:将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液.品红溶液不褪色,证明H2SO3酸性强于H2CO3,
故答案为:SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度不相等,不能用于比较pH.
某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物.为实现资源的回收利用并有效防止环境污染,设计如下工艺流程:
(1)酸浸后加入H2O2的目的是______.调节溶液的pH,你认为pH的最佳调控范围是______.调pH步骤中加入的试剂最好是______(填化学式).实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有______.
(2)煮沸CuSO4溶液的原因是______.向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3,可以生成白色的CuCl沉淀,写出该反应的离子方程式______.
(3)CuCl产品中CuCl的质量分数大于96.50%为国家合格标准.称取所制备的CuCl样品2.000g置于一定量的0.5mol•L-1FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水至250mL,取25.00mL于锥形瓶,用0.1000mol•L-1的Ce(SO4)2溶液滴定,重复三次,到达滴定终点时平均消耗Ce(SO4)2溶液20.00mL.有关的化学反应为:
Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+═Fe3++Ce3+,则锥形瓶中的溶液浓度为______;该CuCl样品的质量分数为______,与国家标准相比较即可得出该样品是否合格.(相对原子质量 Cu-64 Cl-35.5)
(4)25℃时,KSP[Fe(OH)3]=4.0×10-38.Fe3+发生水解反应Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,该反应的平衡常数为______.
正确答案
解:(1)电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物,酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物,双氧水有强氧化性,能氧化还原性的物质,Fe2+具有还原性,酸浸后加入H2O2,Fe2+能被双氧水氧化为铁离子,便于调整pH值与Cu2+分离;
当溶液的pH值4.4时,铜离子开始出现沉淀,当溶液的pH值为3.2时,三价铁离子沉淀完全,铜离子未产生沉淀,调节溶液的pH,保证铜离子不能形成沉淀,同时铁离子完全沉淀,因此pH的最佳调控范围是3.2~4.4;
调pH步骤中加入的试剂最好是加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质,所以要加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3;
要使三价铁离子和铜离子分离,过滤操作用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等;其中属于玻璃仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+,便于调整pH与Cu2+分离;3.2~4.4;CuO或Cu(OH)2或CuCO3;漏斗、烧杯、玻璃棒;
(2)过氧化氢性质比较稳定,若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气,将溶液中过量的H2O2 除去可加热至沸避免影响下一步CuCl的生成,因为CuSO4中+2价的铜能把Na2SO3中+4价的硫氧化成+6价的硫,向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3时生成白色的CuCl沉淀,反应的离子方程式为:2Cl-+2Cu2++SO32-═2CuCl↓+SO42-+2H+,
故答案为:除净溶液中的H2O2,避免影响下一步CuCl的生成;2Cl-+2Cu2++SO32-═2CuCl↓+SO42-+2H+;
(3)设样品中CuCl的物质的量为x,由滴定实验及化学反应方程式可知:
CuCl~~~Fe2+~~~Ce4+
1 1
n(CuCl) 0.02L×0.1000 mol/L
n(CuCl)=0.02L×0.1000 mol/L=0.002mol,
锥形瓶中的溶液溶液所含n(Fe2+)=n(Cu2+)=n(CuCl)=0.002mol,
则锥形瓶中的溶液浓度为=0.08000mol•L-1;
则样品中CuCl的物质的量x=0.002mol×10=0.02mol,
样品中CuCl的质量m(CuCl)=0.0 2mol×99.5 g/mol=1.99g,
该CuCl样品的质量分数为×100%=99.5%,
CuCl产品中CuCl的质量分数大于96.50%为国家合格标准,99.5%>96.50%,因此符合国家标准;
故答案为:0.08000mol•L-1;99.5%;符合;
(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,c(H+)=,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+的平衡常数K=
═
=2.5×10-5,
故答案为:2.5×10-5.
解析
解:(1)电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物,酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物,双氧水有强氧化性,能氧化还原性的物质,Fe2+具有还原性,酸浸后加入H2O2,Fe2+能被双氧水氧化为铁离子,便于调整pH值与Cu2+分离;
当溶液的pH值4.4时,铜离子开始出现沉淀,当溶液的pH值为3.2时,三价铁离子沉淀完全,铜离子未产生沉淀,调节溶液的pH,保证铜离子不能形成沉淀,同时铁离子完全沉淀,因此pH的最佳调控范围是3.2~4.4;
调pH步骤中加入的试剂最好是加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质,所以要加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3;
要使三价铁离子和铜离子分离,过滤操作用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等;其中属于玻璃仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+,便于调整pH与Cu2+分离;3.2~4.4;CuO或Cu(OH)2或CuCO3;漏斗、烧杯、玻璃棒;
(2)过氧化氢性质比较稳定,若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气,将溶液中过量的H2O2 除去可加热至沸避免影响下一步CuCl的生成,因为CuSO4中+2价的铜能把Na2SO3中+4价的硫氧化成+6价的硫,向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3时生成白色的CuCl沉淀,反应的离子方程式为:2Cl-+2Cu2++SO32-═2CuCl↓+SO42-+2H+,
故答案为:除净溶液中的H2O2,避免影响下一步CuCl的生成;2Cl-+2Cu2++SO32-═2CuCl↓+SO42-+2H+;
(3)设样品中CuCl的物质的量为x,由滴定实验及化学反应方程式可知:
CuCl~~~Fe2+~~~Ce4+
1 1
n(CuCl) 0.02L×0.1000 mol/L
n(CuCl)=0.02L×0.1000 mol/L=0.002mol,
锥形瓶中的溶液溶液所含n(Fe2+)=n(Cu2+)=n(CuCl)=0.002mol,
则锥形瓶中的溶液浓度为=0.08000mol•L-1;
则样品中CuCl的物质的量x=0.002mol×10=0.02mol,
样品中CuCl的质量m(CuCl)=0.0 2mol×99.5 g/mol=1.99g,
该CuCl样品的质量分数为×100%=99.5%,
CuCl产品中CuCl的质量分数大于96.50%为国家合格标准,99.5%>96.50%,因此符合国家标准;
故答案为:0.08000mol•L-1;99.5%;符合;
(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,c(H+)=,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+的平衡常数K=
═
=2.5×10-5,
故答案为:2.5×10-5.
工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如图(金属单质E可由滤液C制取):
已知:Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O.
(1)滤液A中铁元素的可能存在形式为______(填离子符号),与之相关的离子方程式为______,若滤液A中存在Fe3+,检验该离子的试剂为______(填试剂名称).
(2)写出E和F反应生成铜的化学方程式为______.
(3)利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是______(填代号).
a.若用硫酸铜溶液作电解液,SO42-向阴极移动
b.粗铜接电源正极,发生还原反应
c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小
d.当粗铜消耗6.4g时,转移0.2NA个电子.
正确答案
Fe2+
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
KSCN溶液
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
c
解析
解:Cu2O与盐酸反应生成Cu和Cu2+,SiO2与盐酸不反应,Fe2O3与盐酸反应生成Fe3+,与Cu反应生成Fe2+,固体B为SiO2和Cu,滤液A中含有Cu2+、Fe2+、Al3+,加入足量的NaOH溶液,滤液C中含有AlO2-,金属E为Al,固体D为Cu(OH)2和Fe(OH)3的混合物,在空气中灼烧,F为CuO和Fe2O3的混合物,粗铜为Cu、Ai和Fe的混合物,经过电解可的纯铜,
(1)Cu2O与盐酸反应生成Cu和Cu2+,Fe2O3与盐酸反应生成Fe3+,Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,反应生成Fe3+,与Cu反应生成Fe2+,2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,有Cu剩余,则溶液中铁离子转化为亚铁离子,所以滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+,检验铁离子时,可加入KSCN溶液,溶液变红色可证明,
故答案为:Fe2+;Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;KSCN溶液;
(2)E为Al,F为CuO和Fe2O3的混合物,发生2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,故答案为:2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe;
(3)a.硫酸铜溶液作电解液,SO42-向阳极移动,故A错误;
b.粗铜接电源正极,作阳极,发生氧化反应,故B错误;
c.纯铜连接电源负极,阴极,其电极反应是Cu2++2e-═Cu,阳极上金属锌、铁会先于Cu失电子,所以电解后电解液中Cu2+浓度减小,故C正确;
d.由于阳极为粗铜,粗铜消耗6.4g即0.1mol时,阳极上金属锌、铁会先于Cu失电子,转移电子大于0.2NA个,故D错误.
故答案为:c.
21世纪是钛的世纪.如下图是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:
已知:①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s);△H=-641kJ/mol
②Cl2(g)+Ti(s)═
TiCl4(l);△H=-385kJ/mol
(1)钛自粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的.TiO2+发生水解的离子方程式为______;
(2)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式为:______;
(3)反应Ⅱ的热化学方程式为______;
(4)该工艺流程中,可以循环使用的物质有______;
(5)在800~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如右图所示.图中b是电源的______极,阴极的电极反应式为______.
正确答案
解:(1)已知TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀和氢离子,其离子方程式为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,
故答案为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+;
(2)反应Ⅰ、由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭,生成物为四氯化钛和一种可燃性气体,根据反应前后元素种类不变,可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳,反应的化学方程式为:2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO;
故答为:2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO;
(3)①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1
②Cl2(g)+Ti(s)═
TiCl4(l)△H=-385kJ•mol-1
由盖斯定律①×2-②×2,得到热化学方程式为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol,
故答案为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol;
(4)由工艺流程图可知生成物中的镁和氯气可循环使用,
故答案为:Mg、Cl2;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,
故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-.
解析
解:(1)已知TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀和氢离子,其离子方程式为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,
故答案为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+;
(2)反应Ⅰ、由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭,生成物为四氯化钛和一种可燃性气体,根据反应前后元素种类不变,可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳,反应的化学方程式为:2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO;
故答为:2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO;
(3)①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1
②Cl2(g)+Ti(s)═
TiCl4(l)△H=-385kJ•mol-1
由盖斯定律①×2-②×2,得到热化学方程式为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol,
故答案为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol;
(4)由工艺流程图可知生成物中的镁和氯气可循环使用,
故答案为:Mg、Cl2;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,
故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-.
以白云石(化学式为MgCO3•CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图甲所示:
白云石在不同温度下受热失重的情况如图乙所示.
(1)根据流程图甲判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份______.则“轻烧”温度应不超过______.
(2)流程图甲中“沉淀”过程的离子方程式为:______.
(3)该工艺中可以循环使用的物质是:______、______(填化学式).
(4)传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取,该工艺采用轻烧白云石的方法,其优点是______、______.
正确答案
CaCO3、MgO
700℃
Mg2++2NH3•H2OMg(OH)2↓+2NH4+
(NH4)2SO4
NH3或NH3•H2O
减少能源消耗
便于CaCO3分离
解析
解:流程分析白云石主要成分为MgCO3•CaCO3轻烧,从过滤中可以得到CaCO3、来进行判断,可知分解的只是碳酸镁,研磨加入水和硫酸铵加热,硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水,过滤加入氨水生成氢氧化镁沉淀,过滤得到氢氧化镁固体;
(1)从过滤中可以得到CaCO3、来进行判断,可知分解的只是碳酸镁,分解生成氧化镁,白云石“轻烧”后固体产物的主要成份CaCO3、MgO;从表中可以看出,温度低于540℃时,物质不分解,高于840℃时,碳酸钙和碳酸镁都分解,因此该温度不超过700℃;
故答案为:CaCO3、MgO;700℃;
(2)硫酸镁溶液中加入氨水生成氢氧化镁沉淀,即Mg2++2NH3•H2O Mg(OH)2↓+2NH4+,故答案为:Mg2++2NH3•H2O
Mg(OH)2↓+2NH4+;
(3)该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程,反应后又生成的物质可以循环使用,流程图分析判断(NH4)2SO4 、NH3或NH3•H2O可以循环使用.
故答案为:(NH4)2SO4、NH3或NH3•H2O;
(4)分析流程可知,传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取,该工艺采用轻烧白云石的方法可以减少能源消耗、便于CaCO3分离;
故答案为:减少能源消耗、便于CaCO3分离.
(2015•南京三模)KI可用于制造染料、感光材料、食品添加剂等,其工业生产过程如下:
(1)“歧化”产物之一是碘酸钾(KIO3),该反应的离子方程式是______.
(2)“还原”过程中使用的铁屑需用碱溶液清洗,其目的是______.
(3)“调pH”的具体实验操作是______(限用试剂:KOH溶液、pH试纸).
(4)“操作X”的名称是______,Y的化学式是______.
(5)在“操作X”后,为得到KI固体,还需要进行的实验操作是______.
(6)在测定产品中KI含量时,测得其含量为101.5%,其原因可能是产品中混有I2.检验产品中含I2的方法是______.
正确答案
解:(1)碘单质在碱性溶液中发生自身的氧化还原反应,生成碘离子和碘酸根离子,离子方程式为:I2+6OH-═I-+IO3-+3H2O,故答案为:I2+6OH-═I-+IO3-+3H2O;
(2)铁屑表面有油污,在碱性条件下除去油污,使铁与碘酸钾充分接触而发生氧化还原反应,故答案为:去除铁屑表面的油污;
(3)测定溶液的pH用用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液,点在pH试纸上,再与标准比色卡比照,测出pH,直到测出的pH约为9,故答案为:向“还原”所得混合物中滴加KOH溶液,用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液,点在pH试纸上,再与标准比色卡比照,测出pH;重复操作,直至pH≈9;
(4)分离固体与液体的混合物用过滤,如果铁粉过量,铁被氧化为亚铁,加碱生成氢氧化亚铁,铁粉少量,铁被氧化为三价铁离子,加碱后生成氢氧化铁,适量可能是两者的混合物,故答案为:过滤;Fe(OH)2或Fe(OH)3;
(5)将碘化钠溶液中溶质分离出来的方法是因碘化钠的溶解度受温度的影响变化很大,所以用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得较为纯净的碘化钠,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;
(6)检验碘单质的存在加淀粉,因为碘单质能使淀粉变蓝,具体的操作为:取少许产品于试管中,用少量水溶解;再滴入淀粉溶液,若溶液呈蓝色,说明产品中混有I2,故答案为:取少许产品于试管中,用少量水溶解;再滴入淀粉溶液,若溶液呈蓝色,说明产品中混有I2.
解析
解:(1)碘单质在碱性溶液中发生自身的氧化还原反应,生成碘离子和碘酸根离子,离子方程式为:I2+6OH-═I-+IO3-+3H2O,故答案为:I2+6OH-═I-+IO3-+3H2O;
(2)铁屑表面有油污,在碱性条件下除去油污,使铁与碘酸钾充分接触而发生氧化还原反应,故答案为:去除铁屑表面的油污;
(3)测定溶液的pH用用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液,点在pH试纸上,再与标准比色卡比照,测出pH,直到测出的pH约为9,故答案为:向“还原”所得混合物中滴加KOH溶液,用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液,点在pH试纸上,再与标准比色卡比照,测出pH;重复操作,直至pH≈9;
(4)分离固体与液体的混合物用过滤,如果铁粉过量,铁被氧化为亚铁,加碱生成氢氧化亚铁,铁粉少量,铁被氧化为三价铁离子,加碱后生成氢氧化铁,适量可能是两者的混合物,故答案为:过滤;Fe(OH)2或Fe(OH)3;
(5)将碘化钠溶液中溶质分离出来的方法是因碘化钠的溶解度受温度的影响变化很大,所以用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得较为纯净的碘化钠,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;
(6)检验碘单质的存在加淀粉,因为碘单质能使淀粉变蓝,具体的操作为:取少许产品于试管中,用少量水溶解;再滴入淀粉溶液,若溶液呈蓝色,说明产品中混有I2,故答案为:取少许产品于试管中,用少量水溶解;再滴入淀粉溶液,若溶液呈蓝色,说明产品中混有I2.
I、通过火法冶金炼出的铜是粗铜,含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质(与酸不反应).制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜,为此以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法实现了粗铜的提纯.
表:几种物质形成沉淀时的pH
(1)在精炼铜时,阴极电极反应方程式为______;金、银以单质的形式沉积在电解槽______(填“阳极”或“阴极”)的槽底.
(2)在精炼铜的过程中,Cu2+浓度逐渐降低,c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大,所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+.甲同学设计了如下除杂流程:
①试剂a最好选用______(填写序号),加入试剂a的目的是______.
a、氯水 b、高锰酸钾溶液 c、硝酸 d、双氧水
②操作①是______,根据上表数据分析,除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是______(填化学式).
II、重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染.某化工厂产生的废水(pH=2.0,密度为1g•mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度约为0.01mol•L-1,排放前拟用沉淀法回收这两种金属,查找有关数据如下:
(1)你认为往废水中投入______(填字母序号)沉淀的效果最好
a、NaOH b、Na2S c、KI d、Ca(OH)2
(2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=______.
正确答案
Cu2++2e-=Cu
阳极
d
把Fe2+氧化成Fe3+
过滤
Fe2+
b
1.2×10-3mol•L-1
解析
解:I、(1)利用电解法进行粗铜提纯时粗铜应作阳极,精铜作阴极,这几种金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt,因此在电解过程中金属锌和铁会先于金属铜失电子,而Ag、Pt不会失去电子,而是形成阳极泥沉降下来,在阴极上铜离子得电子,其电极反应式为Cu2++2e-=Cu,
故答案为:Cu2++2e-=Cu;阳极;
(2 )①双氧水具有氧化性,可以将亚铁离子氧化为三价铁离子,且不会引进杂质离子,
故答案为:d;把Fe2+氧化成Fe3+;
②实现固体和液体的分离采用的方法是过滤,在除杂过程中,将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节PH,由于Fe(OH)3的溶度积最小,所以最先析出,即除去的离子是,
Fe2+,
故答案为:过滤;Fe2+;
II、(1)溶度积越小的越易转化为沉淀,由表格中的数据可知,硫化物的溶度积小,则应选择硫化钠,
故答案为:b;
(2)由Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=8.0,c(OH-)=10-6mol•L-1,则c(Pb2+)==
=1.2×10-3mol•L-1,
故答案为:1.2×10-3mol•L-1 .
CuO可用作颜料、玻璃磨光剂、有机合成催化剂等.以下是用铜粉氧化法生产CuO的流程图:
回答下列问题:
(1)写出溶解过程中的离子方程式______.
(2)1:1的H2SO4是用1体积98% H2SO4与1体积水混合而成.配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒外,还需要______.
(3)该工艺会产生一定量的酸性气体,该气体是______(写分子式),应加以回收处理.
(4)已知Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差.(2Cu+Cu+Cu2+)
请你设计一个简单的实验检验焙烧后固体(假设只含铜的氧化物)中是否含有Cu2O______.
(5)不考虑生产中的损耗,要计算铜粉中Cu的含量,需要测定的数据是______和______(用文字表示).
正确答案
解:铜粉焙烧生成Cu2O、CuO和有机物、水,Cu2O被氧化生成CuO,CuO和稀硫酸反应生成CuSO4,溶液中还存在硫酸,硫酸、CuSO4和Fe发生置换反应生成FeSO4,过滤得沉淀Cu,然后洗涤、焙烧、氧化得到CuO,
(1)CuO和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O,故答案为:CuO+2H+=Cu2++H2O;
(2)配制硫酸时,需要烧杯盛放硫酸溶液,需要量筒量取浓硫酸,所以还需要烧杯、量筒,故答案为:量筒和烧杯;
(3)浓硫酸和金属反应生成SO2,SO2属于酸性氧化物,能和水反应生成亚硫酸,且SO2有毒,不能直接排空,所以SO2要收集处理,故答案为:SO2;
(4)氧化亚铜和稀硫酸反应生成CuSO4和Cu,将固体加入稀硫酸中,如果有红色物质生成,就说明含有氧化亚铜,否则没有氧化亚铜,其检验方法为:取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液中存在红色固体,说明含有Cu2O,反之则没有,
故答案为:取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液中存在红色物质,说明红色物质中含有Cu2O,反之则没有;
(5)计算铜粉中Cu的含量,根据铜原子守恒知,不仅要知道铜粉的质量还要知道最终得到CuO的质量,故答案为:铜粉的质量;最终所得CuO的质量.
解析
解:铜粉焙烧生成Cu2O、CuO和有机物、水,Cu2O被氧化生成CuO,CuO和稀硫酸反应生成CuSO4,溶液中还存在硫酸,硫酸、CuSO4和Fe发生置换反应生成FeSO4,过滤得沉淀Cu,然后洗涤、焙烧、氧化得到CuO,
(1)CuO和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O,故答案为:CuO+2H+=Cu2++H2O;
(2)配制硫酸时,需要烧杯盛放硫酸溶液,需要量筒量取浓硫酸,所以还需要烧杯、量筒,故答案为:量筒和烧杯;
(3)浓硫酸和金属反应生成SO2,SO2属于酸性氧化物,能和水反应生成亚硫酸,且SO2有毒,不能直接排空,所以SO2要收集处理,故答案为:SO2;
(4)氧化亚铜和稀硫酸反应生成CuSO4和Cu,将固体加入稀硫酸中,如果有红色物质生成,就说明含有氧化亚铜,否则没有氧化亚铜,其检验方法为:取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液中存在红色固体,说明含有Cu2O,反之则没有,
故答案为:取少许样品,加入稀H2SO4,若溶液中存在红色物质,说明红色物质中含有Cu2O,反之则没有;
(5)计算铜粉中Cu的含量,根据铜原子守恒知,不仅要知道铜粉的质量还要知道最终得到CuO的质量,故答案为:铜粉的质量;最终所得CuO的质量.
用霞石岩(化学式为KNa3[AlSiO4]4,主要成份Na2O、K2O、Al2O3、SiO2)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下:
已知:NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12.溶解过滤流程产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中.部分物质的溶解度见图.试回答下列问题:
(1)霞石岩添加石灰石和煤,煤的作用是______
(2)灼烧得到固体M的化学方程式是:______.
(3)X物质是______(填化学式,下同),霞石泥的主要成分是______,滤液W中主要含有的离子有______(填三种).
(4)操作Ⅰ得到碳酸钠晶体的操作为______、______、______、洗涤、干燥.
(5)碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是______.
(6)碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是______.
正确答案
解:霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧碳酸钙分解产生二氧化碳即X,再用水溶解,过滤除去在滤渣霞石泥中的钙和硅等其他杂质,所得溶液碳酸化调PH值到11使溶液中的铝离子沉淀,所以过滤出的沉淀是氢氧化铝,灼烧得到的固体M为氧化铝,滤液经过蒸发浓缩,冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即得碳酸钠晶体,再将溶液碳酸化到PH值为8,所得溶液为碳酸氢钾,冷却,过滤,灼烧分解最终得到碳酸钾;
(1)由于霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧,煅烧需要很高的温度,所以煤的作用为:与氧气反应放热,达到煅烧的温度,故答案为:与氧气反应放热,达到煅烧的温度;
(2)溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以通入CO2后一定生成氢氧化铝沉淀,灼烧则得到氧化铝,即M是氧化铝,所以灼烧得到固体M的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3+3H2O,故答案为:2Al(OH)3
Al2O3+3H2O.
(3)在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化,实验中X一定是CO2气体;钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以霞石泥主要成分是硅酸钙;滤液W可以循环使用,用来制备碳酸钠和碳酸钾,所以其中主要含有的离子有Na+、K+、HCO3-,故答案为:CO2;CaSiO3;Na+、K+、HCO3-;
(4)操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠,根据物质的溶解度表可知,碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大,所以操作应该是蒸发浓缩,冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤.
(5)已知NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,因此反应的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-.故答案为:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-.
(6)由于NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾,所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出,故答案为:碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出.
解析
解:霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧碳酸钙分解产生二氧化碳即X,再用水溶解,过滤除去在滤渣霞石泥中的钙和硅等其他杂质,所得溶液碳酸化调PH值到11使溶液中的铝离子沉淀,所以过滤出的沉淀是氢氧化铝,灼烧得到的固体M为氧化铝,滤液经过蒸发浓缩,冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即得碳酸钠晶体,再将溶液碳酸化到PH值为8,所得溶液为碳酸氢钾,冷却,过滤,灼烧分解最终得到碳酸钾;
(1)由于霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧,煅烧需要很高的温度,所以煤的作用为:与氧气反应放热,达到煅烧的温度,故答案为:与氧气反应放热,达到煅烧的温度;
(2)溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以通入CO2后一定生成氢氧化铝沉淀,灼烧则得到氧化铝,即M是氧化铝,所以灼烧得到固体M的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3+3H2O,故答案为:2Al(OH)3
Al2O3+3H2O.
(3)在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化,实验中X一定是CO2气体;钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以霞石泥主要成分是硅酸钙;滤液W可以循环使用,用来制备碳酸钠和碳酸钾,所以其中主要含有的离子有Na+、K+、HCO3-,故答案为:CO2;CaSiO3;Na+、K+、HCO3-;
(4)操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠,根据物质的溶解度表可知,碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大,所以操作应该是蒸发浓缩,冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤.
(5)已知NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,因此反应的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-.故答案为:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-.
(6)由于NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾,所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出,故答案为:碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出.
钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池是一种应用广泛的新型电池,实验室尝试用废旧钴酸锂离子电池回收铝,铁,铜,钴及锂元素,其流程如下:
已知:①Fe3++3C2O42-═[Fe(C2O4)3]3-,[Fe(C2O4)3]3-遇酸分解,重新生成Fe3+
②Co3+有强氧化性,易被还原为Co2+
③废旧电池中铝、铁以单质形式存在
(1)碱浸泡过程中发生反应的离子方程式是______.
(2)滤液A中溶质(除盐酸外)主要成分的化学式是LiCl、______;向滤液A中加入草酸铵溶液,使钴元素以CoC2O4形式沉淀析出,判断沉淀完全的方法和现象是______.
(3)滤液A到滤液B的步骤中,加入氧化剂不能选用______原因是______.
A.Cl2 B.HNO3C.H2O2
(4)生成Li2 CO3的化学方程式为______.
(5)上述流程有一缺点,第一次使用到盐酸时,会有少量黄绿色气体生成,请写出该反应的化学方程式______.
(6)某温度下Ksp[Fe(OH)3]=2.097×10-39 mol4•L-4,将0.01mol•L-1的FeCl3溶液与0.001mol•L-1的NaOH溶液等体积混合,请通过计算说明能否形成沉淀______.
正确答案
解:废旧钴酸锂镍离子电池主要含有Fe、Al、Cu的单质和LiCoO2,初步处理,加碱浸泡,铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,固体残渣为:Fe、Cu的单质和LiCoO2,加盐酸Fe+2H+=Fe2++H2↑,2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O,沉淀为Cu,滤液A为Fe2+、Li+、Co3+、Cl-,FeC2O4难溶于水,向滤液A中加入H2O2,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,氧化Fe2+为Fe3+,加入草酸铵,过滤沉淀为CoC2O4•2H2O,滤液B为:Fe3+、Li+、Cl-,加入碳酸钠,发生的离子反应为2Li++CO32-=Li2CO3↓,滤液C为Fe3+、Cl-,加入氧化剂防止铁离子被还原得氯化铁溶液,
(1)铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,所以碱浸泡过程中发生反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)LiCoO2中Li为+1价,Co为+3价,具有氧化性,HCl中-1价的氯具有还原性,向固体残渣中加入盐酸时,Co(+3→+2),Cl(-1→0),最小公倍数为1,因Cl2为双原子分子,所以LiCoO2前系数为2,根据原子守恒,未知物为水,所以反应为:2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O.滤液A为Fe2+、Li+、Co3+、Cl-,静置,取上层清液加入草酸铵溶液,若没有沉淀生成,则沉淀完全,故答案为:CoCl2、FeCl2;静置,取上层清液加入草酸铵溶液,若没有沉淀生成,则沉淀完全;
(3)FeC2O4难溶于水,[Fe(C2O4)3]3-遇酸转化为Fe3+,为避免沉淀Fe2+,需氧化亚铁离子,H2O2具有氧化性,Fe2+具有还原性,向滤液A中加入H2O2的作用是氧化Fe2+为Fe3+;发生的反应为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;氯气的还原产物为氯离子,加入硝酸会引入杂质NO3-,故答案为:B;会引入杂质NO3-;(4)氯化锂与碳酸钠反应生成碳酸锂,化学方程式为2LiCl+Na2CO3═Li2CO3+2NaCl,故答案为:2LiCl+Na2CO3═Li2CO3+2NaCl;
(5)黄绿色气体为氯气,黄绿色气体为氯气,钴酸锂能将盐酸氧化为氯气,反应的化学方程式:2LiCoO2+8HCl═2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O,故答案为:2LiCoO2+8HCl═2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O;
(6)由Ksp可知,c(Fe3+)•c3(OH-)=(×0.01)×(
×0.001)3=6.25×10-13 mol4•L-4>2.097×10-39,能生成Fe(OH)3沉淀,故答案为:c(Fe3+)•c3(OH-)=(
×0.01)×(
×0.001)3=6.25×10-13 mol4•L-4>Ksp[Fe(OH)3],能生成Fe(OH)3沉淀.
解析
解:废旧钴酸锂镍离子电池主要含有Fe、Al、Cu的单质和LiCoO2,初步处理,加碱浸泡,铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,固体残渣为:Fe、Cu的单质和LiCoO2,加盐酸Fe+2H+=Fe2++H2↑,2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O,沉淀为Cu,滤液A为Fe2+、Li+、Co3+、Cl-,FeC2O4难溶于水,向滤液A中加入H2O2,2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,氧化Fe2+为Fe3+,加入草酸铵,过滤沉淀为CoC2O4•2H2O,滤液B为:Fe3+、Li+、Cl-,加入碳酸钠,发生的离子反应为2Li++CO32-=Li2CO3↓,滤液C为Fe3+、Cl-,加入氧化剂防止铁离子被还原得氯化铁溶液,
(1)铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气,所以碱浸泡过程中发生反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)LiCoO2中Li为+1价,Co为+3价,具有氧化性,HCl中-1价的氯具有还原性,向固体残渣中加入盐酸时,Co(+3→+2),Cl(-1→0),最小公倍数为1,因Cl2为双原子分子,所以LiCoO2前系数为2,根据原子守恒,未知物为水,所以反应为:2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O.滤液A为Fe2+、Li+、Co3+、Cl-,静置,取上层清液加入草酸铵溶液,若没有沉淀生成,则沉淀完全,故答案为:CoCl2、FeCl2;静置,取上层清液加入草酸铵溶液,若没有沉淀生成,则沉淀完全;
(3)FeC2O4难溶于水,[Fe(C2O4)3]3-遇酸转化为Fe3+,为避免沉淀Fe2+,需氧化亚铁离子,H2O2具有氧化性,Fe2+具有还原性,向滤液A中加入H2O2的作用是氧化Fe2+为Fe3+;发生的反应为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;氯气的还原产物为氯离子,加入硝酸会引入杂质NO3-,故答案为:B;会引入杂质NO3-;(4)氯化锂与碳酸钠反应生成碳酸锂,化学方程式为2LiCl+Na2CO3═Li2CO3+2NaCl,故答案为:2LiCl+Na2CO3═Li2CO3+2NaCl;
(5)黄绿色气体为氯气,黄绿色气体为氯气,钴酸锂能将盐酸氧化为氯气,反应的化学方程式:2LiCoO2+8HCl═2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O,故答案为:2LiCoO2+8HCl═2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O;
(6)由Ksp可知,c(Fe3+)•c3(OH-)=(×0.01)×(
×0.001)3=6.25×10-13 mol4•L-4>2.097×10-39,能生成Fe(OH)3沉淀,故答案为:c(Fe3+)•c3(OH-)=(
×0.01)×(
×0.001)3=6.25×10-13 mol4•L-4>Ksp[Fe(OH)3],能生成Fe(OH)3沉淀.
扫码查看完整答案与解析