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简答题

镍(Ni)与铁性质相似,属于中等活泼的金属.与酸反应通常生成Ni2+,且Ni2+不宜被氧化,Ni(OH)2难溶于水.某硬化油厂含镍废催化剂主要含有Ni,还含有少量Al、Fe等元素的单质及氧化物、其他不溶性杂质.从其中回收镍的流程如图:

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:

回答下列问题:

(1)“碱浸”的目的是除去______,“酸浸”所加入的酸液是______

(2)加入H2O2的目的是______,检验该目的是否达到的实验操作及现象是:取少量保温氧化后的溶液于试管中,______

(3)“调pH为2~3”的目的是______

正确答案

解:从含镍废催化剂回收镍的流程为:废镍催化剂先用碱液洗涤,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应,可以达到除去铝元素的目的,同时除去表面的油污,过滤,滤液为AlO2-,滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物,“酸浸”将滤渣溶解,制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其他不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子,所以加入H2O2,硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2(SO43,2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,过滤,调节PH=2~3,防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解,浓缩得到NiSO4•7H2O.

(1)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物及其油脂,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的;反应的两种方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,),油污在碱液中水解生成易溶的物质,所以可同时除去表面的油污;“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;

故答案为:Al、Al2O3、油脂;H2SO4

(2)加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其它不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,除去杂质离子铁离子;检验铁离子中是否含有亚铁离子用铁氰化钾K3[Fe(CN)6],取少量保温氧化后的溶液于试管中,若有蓝色沉淀证明有亚铁离子,反之达到,

故答案为:加入铁氰化钾,若有蓝色沉淀证明有亚铁离子,将亚铁离子氧化为铁离子目的未达到,反之达到;

(3)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH在酸性条件下,

故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解.

解析

解:从含镍废催化剂回收镍的流程为:废镍催化剂先用碱液洗涤,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应,可以达到除去铝元素的目的,同时除去表面的油污,过滤,滤液为AlO2-,滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物,“酸浸”将滤渣溶解,制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其他不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子,所以加入H2O2,硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2(SO43,2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,过滤,调节PH=2~3,防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解,浓缩得到NiSO4•7H2O.

(1)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物及其油脂,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的;反应的两种方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,),油污在碱液中水解生成易溶的物质,所以可同时除去表面的油污;“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;

故答案为:Al、Al2O3、油脂;H2SO4

(2)加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其它不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,除去杂质离子铁离子;检验铁离子中是否含有亚铁离子用铁氰化钾K3[Fe(CN)6],取少量保温氧化后的溶液于试管中,若有蓝色沉淀证明有亚铁离子,反之达到,

故答案为:加入铁氰化钾,若有蓝色沉淀证明有亚铁离子,将亚铁离子氧化为铁离子目的未达到,反之达到;

(3)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH在酸性条件下,

故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解.

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简答题

工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)制取金属锌的流程如图甲所示.

(1)提高酸浸效率的措施为______(任答一条即可);酸浸时H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为______

(2)净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为______;X可选择的试剂为______(写化学式);净化Ⅱ中Y为______(写化学式);

(3)电解法制备锌的装置如图乙所示:则电解槽中盛有的电解质溶液为______(填字母);

a.ZnCl2溶液   b.Zn(NO32溶液   c.ZnSO4溶液

根据图乙中的数据,可求得电解过程中电流的有效利用率为______

(4)使用含有[Zn(OH)4]2-的强碱性电镀液进行镀锌防腐蚀,可得到细致的光滑镀层,电镀时阴极电极反应式______;以锌为负极,采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀,图丙中锌块的固定位置最好应在______处(填字母).

正确答案

解:将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸,发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,向溶液中加入双氧水,发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O,调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,调节溶液pH时不能引进新的杂质,可以用ZnO,所以X为ZnO,然后向溶液中加入Zn,发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu,然后过滤,所以Y中含有Cu,最后电解得到Zn,

(1)增大反应物浓度、升高温度、增大反应物接触面积等都可以加快反应速率,所以可以采用增大硫酸的浓度(或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等)加快反应速率;

通过以上分析知,该离子方程式为ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O,

故答案为:增大硫酸的浓度(或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等);ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O;

(2)双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O,通过以上分析知,X为ZnO、Y为Cu,

故答案为:H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;ZnO;Cu;

(3)a.电解ZnCl2溶液时,阳极上氯离子放电生成氯气而得不到氧气,故错误;   

b.电解Zn(NO32溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,所以阳极区得到的溶液相当于硝酸,硝酸具有挥发性,故错误;   

c.电解ZnSO4溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阳极区域生成硫酸,硫酸没有挥发性,阴极上氢离子放电,当锌离子浓度足够大时,溶液中锌离子放电生成锌,故正确;

当有2mol氧气生成时,转移电子的物质的量=2mol×4=8mol,阴极上转移电子的物质的量是8mol,实际上析出1mol氢气,所以生成锌转移电子的物质的量是6mol,则电解过程中电流的有效利用率==75%,

故答案为:c;75%;

(4)电镀时阴极电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-,以锌为负极,采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀,图丙中锌块的固定位置最好应在腐蚀最严重处C处,故答案为:[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-;C.

解析

解:将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸,发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,向溶液中加入双氧水,发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2 Fe3++2H2O,调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,调节溶液pH时不能引进新的杂质,可以用ZnO,所以X为ZnO,然后向溶液中加入Zn,发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu,然后过滤,所以Y中含有Cu,最后电解得到Zn,

(1)增大反应物浓度、升高温度、增大反应物接触面积等都可以加快反应速率,所以可以采用增大硫酸的浓度(或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等)加快反应速率;

通过以上分析知,该离子方程式为ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O,

故答案为:增大硫酸的浓度(或升高温度或减小锌焙砂颗粒大小或空气搅拌等);ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O;

(2)双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O,通过以上分析知,X为ZnO、Y为Cu,

故答案为:H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;ZnO;Cu;

(3)a.电解ZnCl2溶液时,阳极上氯离子放电生成氯气而得不到氧气,故错误;   

b.电解Zn(NO32溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,所以阳极区得到的溶液相当于硝酸,硝酸具有挥发性,故错误;   

c.电解ZnSO4溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阳极区域生成硫酸,硫酸没有挥发性,阴极上氢离子放电,当锌离子浓度足够大时,溶液中锌离子放电生成锌,故正确;

当有2mol氧气生成时,转移电子的物质的量=2mol×4=8mol,阴极上转移电子的物质的量是8mol,实际上析出1mol氢气,所以生成锌转移电子的物质的量是6mol,则电解过程中电流的有效利用率==75%,

故答案为:c;75%;

(4)电镀时阴极电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-,以锌为负极,采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀,图丙中锌块的固定位置最好应在腐蚀最严重处C处,故答案为:[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-;C.

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题型:简答题
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简答题

有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合物,选择适当的试剂除去溶液中的NaCl和Na2SO4,从而得到纯净的NaNO3溶液.相应的实验过程可用如图表示:

请回答下列问题:

(1)写出实验流程中下列物质化学式:试剂X______,沉淀A______,沉淀B______

(2)①、②、③过程中均需要过滤,在进行此操作时需要用到的玻璃仪器为:__________________

(3)上述实验流程中加入过量的Na2CO3的目的是______

(4)按此实验方案得到的溶液3中肯定含有Na2CO3杂质;为了解决这个问题,可以向溶液3中加入适量的______,之后若要获得固体NaNO3需进行的实验操作是______(填操作名称).

正确答案

解:(1)如先加入AgNO3,则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀,则应先加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],生成BaSO4沉淀,然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,则试剂X为BaCl2[或Ba(NO32],沉淀A为BaSO4,沉淀B为AgCl,

故答案为:BaCl2[或Ba(NO32];BaSO4;AgCl;

(2)根据流程可知,操作①、②、③为过滤,过滤操作使用的仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,

故答案为:漏斗;烧杯;玻璃棒;

(3)加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,在所得滤液中含有Ag+、Ba2+,在所得滤液中加入过量的Na2CO3,使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀,

故答案为:除去过量的Ba(NO32〔或BaCl2〕和AgNO3

(4)溶液3为NaNO3和Na2CO3的混合物,加入稀HNO3,可除去Na2CO3,最后加热蒸发、冷却结晶、过滤得到硝酸钠,

故答案为:HNO3;加热蒸发、冷却结晶、过滤.

解析

解:(1)如先加入AgNO3,则会同时生成Ag2SO4和AgCl沉淀,则应先加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],生成BaSO4沉淀,然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,则试剂X为BaCl2[或Ba(NO32],沉淀A为BaSO4,沉淀B为AgCl,

故答案为:BaCl2[或Ba(NO32];BaSO4;AgCl;

(2)根据流程可知,操作①、②、③为过滤,过滤操作使用的仪器有:漏斗、烧杯、玻璃棒,

故答案为:漏斗;烧杯;玻璃棒;

(3)加入过量的BaCl2[或Ba(NO32],然后在滤液中加入过量的AgNO3,使Cl-全部转化为AgCl沉淀,在所得滤液中含有Ag+、Ba2+,在所得滤液中加入过量的Na2CO3,使溶液中的Ag+、Ba2+完全沉淀,

故答案为:除去过量的Ba(NO32〔或BaCl2〕和AgNO3

(4)溶液3为NaNO3和Na2CO3的混合物,加入稀HNO3,可除去Na2CO3,最后加热蒸发、冷却结晶、过滤得到硝酸钠,

故答案为:HNO3;加热蒸发、冷却结晶、过滤.

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题型:填空题
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填空题

Ⅰ、镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的.主要步骤如下:

(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用______,要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂的量应为______

(2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是______

(3)试剂②选用______;写出其反应的离子方程式______

(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后产生镁和氯气,该反应的化学方程式

______

Ⅱ、某粗盐主要成分为氯化钠,杂质为不溶性泥沙和可溶性的MgCl2、CaCl2和Na2SO4.某校化学兴趣小组欲探究食盐的精制过程,以该粗盐为原料,设计方案流程如下:

试回答下列问题:

(1)在第①步和第⑤步中都要用到玻璃棒,它们的主要作用分别是____________

(2)第②步操作的目的是除去粗盐中的______(填化学式,下同),第⑥步操作的目的是除去滤液中的____________

(3)第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有:泥沙、BaSO4、Mg(OH)2____________(填化学式,下同).

(4)在第⑨步操作中,选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH,理由是______

(5)写出第⑥步涉及的两个化学反应的离子方程式:____________

正确答案

NaOH

过量

过滤

盐酸

Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O

MgCl2(熔融)Mg+Cl2

搅拌

引流

Na2SO4

HCl

Na2CO3

CaCO3

BaCO3

会引入新的杂质KCl

H++OH-=H2O

CO32-+2H+=H2O+CO2

解析

解:Ⅰ、海水中加入氢氧化钠,将硫酸镁转化成氢氧化镁,氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁,通入蒸发浓缩、洗涤干燥得到干燥的氯化镁,然后电解熔融氯化镁获得金属镁,

(1)使MgSO4转化为Mg(OH)2,应选择碱,在转化中不引入新的离子,则试剂①选择NaOH,为了使镁离子完全转化,加入试剂①的量应过量,

故答案为:NaOH;过量;

(2)过滤适用于不溶于水的固体和液体,氢氧化镁不溶于水,所以分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是过滤,

故答案为:过滤;

(3)从氢氧化镁到氯化镁,氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水,反应的化学方程式为:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,所以离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O,

故答案为:盐酸;Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O;

(4)氯化镁电解为分解反应,产物为镁和氯气,所以电解方程式为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,

故答案为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;

Ⅱ、向溶解的粗盐中加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子,然后加入过量氢氧化钠溶液除去镁离子,再加入过量碳酸钠溶液除去钙离子及过量的钡离子,过滤后向滤液中加热盐酸调节溶液pH,除去过量的碳酸钠、氢氧化钠杂质,最后通过蒸发、结晶、烘干得到纯净的氯化钠,

(1)第①步为粗盐的溶解,玻璃棒的作用是搅拌,加速粗盐的溶解;第⑤步为过滤,过滤是将固体和液体进行分离的一种操作,玻璃棒在其中的作用是引流,避免溶液洒落,

故答案为:搅拌;引流;

(2)氯化钡可以和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,步骤②是为了除去硫酸钠;

第⑥步操作加入盐酸,盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水,与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水,

故答案为:Na2SO4;HCl、Na2CO3

(3)第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有:泥沙、BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3以及BaCO3

故答案为:CaCO3;BaCO3

(4)加入氢氧化钠,可以除去溶液中的氯化镁,发生反应的化学方程式为:MgCl2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaCl,选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH,否则会引入钾离子,

故答案为:会引入新的杂质KCl;

(5)第⑥步加入盐酸,盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水,与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水,反应的离子方程式:H++OH-=H2O、CO32-+2H+=H2O+CO2↑,

故答案为:H++OH-=H2O;CO32-+2H+=H2O+CO2↑.

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题型:简答题
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简答题

(2012秋•沙坪坝区校级期末)聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2(OH)nCl6-n•xH2O]m,它是一种高效无机水处理剂.其制备原理是通过调节溶液的pH,促进AlCl3溶液水解而析出晶体.其制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质.聚合氯化铝生产的工艺流程如下:

(1)写出搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式.____________

(2)操作B的名称是______

(3)反应中副产品y是______

(4)生产过程中可循环使用的物质是______(用化学式表示).

(5)实验室为了比较准确地测定水处理剂产品中n和x的值,需得到较纯净的晶体,则试剂z物质可选用______(可供选择的有:NaOH、Al、氨水、Al2O3、NaAlO2),操作C为______

正确答案

解:(1)氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;

铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气,反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑.

故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;2Al+6H+=2Al3++3H2↑;

(2)铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣,最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作B为过滤.

故答案为:过滤;

(3)搅拌加热操作过程,加入盐酸,铝与盐酸反应,有氢气生成,加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),剩余气体为氢气,反应中副产品y为H2

故答案为:H2

(4)95°C加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),可进行循环使用.

故答案为:HCl;

(5)用氢氧化钠和氨水调节pH值,会引入新的杂质,引入钠离子和铵根离子.所以可以加入Al和氧化铝进行处理,它二者是固体,多了可以过滤掉的,所以可以使得到的晶体较纯净,铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣,最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作C为过滤、洗涤、干燥.

故答案为:Al或Al2O3;过滤、洗涤、干燥.

解析

解:(1)氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;

铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气,反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑.

故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;2Al+6H+=2Al3++3H2↑;

(2)铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣,最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作B为过滤.

故答案为:过滤;

(3)搅拌加热操作过程,加入盐酸,铝与盐酸反应,有氢气生成,加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),剩余气体为氢气,反应中副产品y为H2

故答案为:H2

(4)95°C加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),可进行循环使用.

故答案为:HCl;

(5)用氢氧化钠和氨水调节pH值,会引入新的杂质,引入钠离子和铵根离子.所以可以加入Al和氧化铝进行处理,它二者是固体,多了可以过滤掉的,所以可以使得到的晶体较纯净,铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣,最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作C为过滤、洗涤、干燥.

故答案为:Al或Al2O3;过滤、洗涤、干燥.

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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:填空题
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填空题

粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等,某实验室对其进行处理的流程如图所示:回答下列问题:

(1)第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH4Fe(SO42、NH4Al(SO42等,写出生成NH4Fe(SO42的化学方程式______.在物质分类体系中,NH4Fe(SO42、NH4Al(SO42不属于______ (填字母).

a.硫酸盐b.复盐c.强电解质      d.共价化合物

(2)滤渣B的主要成分为______

(3)已知Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1×10-32.为实现步骤③的实验目的,应使溶液中c(Fe3+)、c(Al3+)均小于或等于1×10-5mol•L-1可认为完全沉淀,则溶液A至少应调节到pH=______

(4)实验室进行第④步操作时,所需的主要仪器是酒精灯、三脚架、____________,得到的晶体主要成份是______(填化学式).

正确答案

Fe2O3+4NH4HSO42NH4Fe(SO42+2NH3↑+3H2O

d

SiO2

5

玻璃棒

蒸发皿

(NH42SO4

解析

解:(1)根据题意,Fe2O3与NH4HSO4反应生成 NH4Fe(SO42和氨气与水:Fe2O3+4NH4HSO42NH4Fe(SO42+2NH3↑+3H2O;物质分类体系中,NH4Fe(SO42、NH4Al(SO42都属于复盐,都是强电解质;

故答案为:Fe2O3+4NH4HSO42NH4Fe(SO42+2NH3↑+3H2O; d;

(2)SiO2不溶于一般酸性溶液,不溶于氨水,故答案为:SiO2

(3)根据KSP[Al(OH)3]=1×10-32;c(Al3+)均小于或等于1×10-5 mol•L-1可认为完全沉淀,此时c(OH-3=,此时c(OH-)═1×10-9,pH=5,故答案为:5;

(4)滤液C为硫酸铵,实验室进行第④步操作时,为蒸发结晶操作,所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、玻璃棒、蒸发皿;

故答案为:玻璃棒;蒸发皿;(NH42SO4

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•武汉校级期末)某工厂的废液经测定其主要含有乙醇,此外还有丙酮、乙酸和乙酸乙酯.以上各物质的沸点如下:

现拟通过下列步骤回收乙醇和乙酸:

①向废液中加入甲溶液;②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热;③收集温度在70℃~85℃之间的馏出物;④排出蒸馏器中的残液,冷却后向其中加入乙溶液(过量),然后再放入蒸馏器中进行蒸馏,收集馏出物.

可选用试剂:A.烧碱溶液    B.浓硫酸     C.饱和食盐水    D.浓盐酸

请回答下列问题:

(l)乙醇的沸点比丙酮沸点高的主要原因是______

(2)加入甲溶液是______,(填A B C D序号),涉及到的反应方程式:______

(3)在70℃~85℃时馏出物的主要成分为______

(4)在步骤④中加入过量的乙溶液是______.(填A B C D序号),

(5)最后蒸馏的温度控制在______

(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是:(填标号)

如果蒸馏前忘记加沸石,液体温度已接近沸点时,应该如何处理?______

正确答案

解:(l)醇类分子间能形成氢键,会导致沸点升高,而丙酮分子之间不易形成氢键,氢键大大增加了分子间作用力,所以乙醇的沸点比丙酮沸点高,

故答案为:乙醇分子之间易形成氢键;

(2)根据表中数据可知,需要先收集乙醇,然后收集乙酸,且乙酸易挥发,所以应该先加入A烧碱溶液,发生反应为:CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH、CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O,从而将乙酸乙酯、乙酸转化成乙酸钠、乙醇,

故答案为:A;CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH、CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O;

(3)根据乙醇、丙酮、乙酸和乙酸乙酯的沸点可知,在70℃~85℃时馏出物的主要成分为乙醇,

故答案为:乙醇;       

(4)加入试剂B的目的是将乙酸钠转化成乙酸,选用的应该为强酸,由于浓盐酸具有挥发性,应该用浓硫酸,所以选B,

故答案为:B;

(5)最后回收的是乙酸,乙酸的沸点为117.9℃,所以应该将温度控制在117.9℃左右,

故答案为:117.9℃左右;

(6)在蒸馏操作中,温度计的水银球要放在蒸馏烧瓶的支管口处,所以ad错误;c中使用的是球形冷凝管容易使产品滞留,不能全部收集到锥形瓶中,因此仪器及装置安装正确的是b;

如果蒸馏前忘记加沸石,液体温度已接近沸点时,正确的操作方法为:移开热源,待温度降低,再投入沸石,重新加热,

故答案为:b;移开热源,待温度降低,再投入沸石,重新加热.

解析

解:(l)醇类分子间能形成氢键,会导致沸点升高,而丙酮分子之间不易形成氢键,氢键大大增加了分子间作用力,所以乙醇的沸点比丙酮沸点高,

故答案为:乙醇分子之间易形成氢键;

(2)根据表中数据可知,需要先收集乙醇,然后收集乙酸,且乙酸易挥发,所以应该先加入A烧碱溶液,发生反应为:CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH、CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O,从而将乙酸乙酯、乙酸转化成乙酸钠、乙醇,

故答案为:A;CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH、CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O;

(3)根据乙醇、丙酮、乙酸和乙酸乙酯的沸点可知,在70℃~85℃时馏出物的主要成分为乙醇,

故答案为:乙醇;       

(4)加入试剂B的目的是将乙酸钠转化成乙酸,选用的应该为强酸,由于浓盐酸具有挥发性,应该用浓硫酸,所以选B,

故答案为:B;

(5)最后回收的是乙酸,乙酸的沸点为117.9℃,所以应该将温度控制在117.9℃左右,

故答案为:117.9℃左右;

(6)在蒸馏操作中,温度计的水银球要放在蒸馏烧瓶的支管口处,所以ad错误;c中使用的是球形冷凝管容易使产品滞留,不能全部收集到锥形瓶中,因此仪器及装置安装正确的是b;

如果蒸馏前忘记加沸石,液体温度已接近沸点时,正确的操作方法为:移开热源,待温度降低,再投入沸石,重新加热,

故答案为:b;移开热源,待温度降低,再投入沸石,重新加热.

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题型:简答题
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简答题

(2013秋•牟平区校级期中)Ag/a-Al2O3是石油化工的一种重要催化剂,其中Ag起催化作用,a-Al2O3是载体且不溶于硝酸.某实验室将该催化剂回收的流程如图所示:

请完成下列问题:

(1)写出反应①的离子方程式______;α-Al2O3与普通Al2O3相比,不溶于酸的原因可能是______

(2)写出反应③的化学方程式______;溶液I和溶液Ⅲ中溶质的主要成分相同,请分析设计从溶液I转化到溶液Ⅲ的目的是______

(3)从溶液Ⅲ到AgNO3晶体的操作为:在硝酸的气氛中,____________,过滤、洗涤、干燥,然后转移至______的广口瓶中保存.

(4)已知Ag/α-Al2O3中Ag的质量分数,计算Ag的回收率,还必须测量的数据为____________

正确答案

解:根据流程可知,α-Al2O3不溶于稀硝酸,Ag/a-Al2O3中加入稀硝酸后银溶解生成AgNO3进入滤液Ⅰ,滤渣为α-Al2O3;向滤液Ⅰ中加入NaCl,反应生成AgCl沉淀,则固体A为AgCl;AgCl与Fe2O3发生反应:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3,则固体B为Ag2O,Ag2O与稀硝酸反应生成AgNO3,滤液Ⅲ为AgNO3溶液,对滤液Ⅲ通过蒸发浓缩、冷却结晶得到AgNO3固体,

(1)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水,反应的离子方程式为:3Ag+NO3-+4H+=NO↑+3Ag++2H2O;

不同结构具有不同的性质,α-Al2O3与普通Al2O3相比,不溶于酸的原因可能是α-Al2O3与普通Al2O3结构不同,

故答案为:3Ag+NO3-+4H+=NO↑+3Ag++2H2O;α-Al2O3与普通Al2O3结构不同;

(2)根据流程可知,氯化银与氧化铁反应生成氯化铁和氧化银,反应的化学方程式为:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3

溶液I中硝酸银浓度较小,溶液Ⅲ中硝酸银浓度较大,所以从溶液I转化到溶液Ⅲ的目的是除杂质且富集AgNO3

故答案为:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3;去除杂质且富集AgNO3

(3)从溶液Ⅲ到AgNO3晶体的操作为:在硝酸的气氛中蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥获得硝酸银固体;由于硝酸银容易见光分解,需要避光保存,即:将硝酸银保存在棕色广口瓶中,

故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;避光或棕色;

(4)要计算Ag的回收率必须知道催化剂的质量,再由所给Ag的质量分数求出Ag的质量,另外要知道最后所得AgNO3的质量,

故答案为:催化剂的质量;AgNO3的质量.

解析

解:根据流程可知,α-Al2O3不溶于稀硝酸,Ag/a-Al2O3中加入稀硝酸后银溶解生成AgNO3进入滤液Ⅰ,滤渣为α-Al2O3;向滤液Ⅰ中加入NaCl,反应生成AgCl沉淀,则固体A为AgCl;AgCl与Fe2O3发生反应:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3,则固体B为Ag2O,Ag2O与稀硝酸反应生成AgNO3,滤液Ⅲ为AgNO3溶液,对滤液Ⅲ通过蒸发浓缩、冷却结晶得到AgNO3固体,

(1)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水,反应的离子方程式为:3Ag+NO3-+4H+=NO↑+3Ag++2H2O;

不同结构具有不同的性质,α-Al2O3与普通Al2O3相比,不溶于酸的原因可能是α-Al2O3与普通Al2O3结构不同,

故答案为:3Ag+NO3-+4H+=NO↑+3Ag++2H2O;α-Al2O3与普通Al2O3结构不同;

(2)根据流程可知,氯化银与氧化铁反应生成氯化铁和氧化银,反应的化学方程式为:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3

溶液I中硝酸银浓度较小,溶液Ⅲ中硝酸银浓度较大,所以从溶液I转化到溶液Ⅲ的目的是除杂质且富集AgNO3

故答案为:6AgCl+Fe2O3=3Ag2O+2FeCl3;去除杂质且富集AgNO3

(3)从溶液Ⅲ到AgNO3晶体的操作为:在硝酸的气氛中蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥获得硝酸银固体;由于硝酸银容易见光分解,需要避光保存,即:将硝酸银保存在棕色广口瓶中,

故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;避光或棕色;

(4)要计算Ag的回收率必须知道催化剂的质量,再由所给Ag的质量分数求出Ag的质量,另外要知道最后所得AgNO3的质量,

故答案为:催化剂的质量;AgNO3的质量.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•连云港校级月考)一种回收并利用含碘(I-)废液的工艺流程如图1:

(1)“沉淀”中生成CuI的离子方程式为______

(2)CuSO4的投加量对废水中I-的去除量影响较大,不同投加量(用过量系数表示)下,反应后I-和Cu2+的浓度如图2所示,则适宜的CuSO4过量系数应为______,分析原因______

(3)反应Ⅰ中生成铁与碘的化合物(其中铁与碘的质量比为21:127),则加入的水的作用是______,反应Ⅱ的化学方程式是______

(4)操作Ⅰ包括______,冰水洗涤的目的是______

正确答案

解:结合流程可知回收废液中碘离子的步骤为:先向废液中加入亚硫酸钠、硫酸铜溶液生成CuI沉淀,过滤得到滤渣CuI,然后加入浓硝酸氧化CuI,向氧化产物中加入碘单质、铁屑和水后得到Fe3I8,Fe3I8与碳酸钾溶液发生反应Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑;过滤后将反应Ⅱ的滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤,初步得到碘化钾;由于碘化钾混有可溶性杂质,需要经过洗涤才能得到较纯净的产品,同时为了减少KI的溶解损失,需要用冰水洗涤,最后得到纯净的氯化钾,

(1)硫酸铜、亚硫酸钠和碘离子在溶液中发生反应生成CuI,反应的离子方程式为:2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+

故答案为:2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+

(2)根据图象曲线变化可知,当硫酸铜过量系数小于1.1时I-去除率较低,大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+,所以适宜的CuSO4过量系数为1.1,

故答案为:1.1;小于1.1则I-去除率较低,大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+

(3)反应I中加入水可以加快反应速率,水起到了催化剂的作用,在反应中生成铁与碘的化合物,其中铁元素与碘元素的质量比为21:127,即物质的量比为:=3:8,铁、碘原子个数比为8:3,反应Ⅰ生成物化学式是 Fe3I8,故反应Ⅱ的化学方程式为:Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑,

故答案为:催化剂;Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑;

(4)反应Ⅱ的滤液需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤,初步得到碘化钾;由于碘化钾混有可溶性杂质,需要经过洗涤才能得到较纯净的产品,故用冰水洗涤,同时减少KI的溶解损失,

故答案为:蒸发(或加热)(浓缩)、(冷却)结晶、过滤;除去表面可溶性杂质,同时减少KI的溶解损失(或防止KI的氧化).

解析

解:结合流程可知回收废液中碘离子的步骤为:先向废液中加入亚硫酸钠、硫酸铜溶液生成CuI沉淀,过滤得到滤渣CuI,然后加入浓硝酸氧化CuI,向氧化产物中加入碘单质、铁屑和水后得到Fe3I8,Fe3I8与碳酸钾溶液发生反应Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑;过滤后将反应Ⅱ的滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤,初步得到碘化钾;由于碘化钾混有可溶性杂质,需要经过洗涤才能得到较纯净的产品,同时为了减少KI的溶解损失,需要用冰水洗涤,最后得到纯净的氯化钾,

(1)硫酸铜、亚硫酸钠和碘离子在溶液中发生反应生成CuI,反应的离子方程式为:2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+

故答案为:2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+

(2)根据图象曲线变化可知,当硫酸铜过量系数小于1.1时I-去除率较低,大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+,所以适宜的CuSO4过量系数为1.1,

故答案为:1.1;小于1.1则I-去除率较低,大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+

(3)反应I中加入水可以加快反应速率,水起到了催化剂的作用,在反应中生成铁与碘的化合物,其中铁元素与碘元素的质量比为21:127,即物质的量比为:=3:8,铁、碘原子个数比为8:3,反应Ⅰ生成物化学式是 Fe3I8,故反应Ⅱ的化学方程式为:Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑,

故答案为:催化剂;Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑;

(4)反应Ⅱ的滤液需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤,初步得到碘化钾;由于碘化钾混有可溶性杂质,需要经过洗涤才能得到较纯净的产品,故用冰水洗涤,同时减少KI的溶解损失,

故答案为:蒸发(或加热)(浓缩)、(冷却)结晶、过滤;除去表面可溶性杂质,同时减少KI的溶解损失(或防止KI的氧化).

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题型:简答题
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简答题

某工厂废弃的钒渣中主要含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等,现从该钒渣回收V2O5的工艺流程示意图如图1:

(已知:沉淀为(NH42V6O16\,全钒液流储能电池是利用不同价态离子对氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂).

R2(SO4n(水层)+2nHA(有机层)⇌2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)

回答下列问题:

(1)(NH42V6O16中钒(V)的化合价为______,①中产生的废渣的主要成分是______

(2)工艺中反萃取所用的X试剂为______

(3)为提高②中萃取效率,应采取的措施是______

(4)请完成④中的反应离子方程式:

______ClO+______VO2++______H+=______VO3++____________+____________

(5)成品V2O5可通过铝热反应来制取金属钒,写出该反应的化学方程式:______

(6)将两个全钒液流储能电池串联后作为电源,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,装置如图2:

b为电解池的______极,全钒液流储能电池正极的电极反应式为______

若通过消毒液发生器的电子为0.2mol,则消毒液发生器中理论上最多能产生______ gNaClO.

正确答案

解:钒渣中主要含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等,加硫酸,二氧化硅不溶解,加入还原剂K2SO3,V2O5被还原为VO2+离子,加入有机萃取剂,通过萃取②,把剩余的酸和有机层分开,通过反萃取③,把萃取剂和离子分开,加入氧化剂氯酸钾④,氯酸钾把VO2+氧化成VO3+,离子方程式为:ClO3-+6VO2++6H+→6VO3++Cl-+3H2O,调节pH得到含钒的沉淀,焙烧得到V2O5和氨气,有机萃取剂和氨气再循环利用.

(1)氮的化合价为-3价,氢得化合价为+1价,氧的化合价为-2价,设(NH42V6O16中钒中V元素的化合价为x,根据化合价代数和为0得:[-3+1×(+4)]×2+6x+(-2)×16=0,解得x=+5,二氧化硅不和硫酸反应,故废渣中含二氧化硅,

故答案为:+5;SiO2

(2)③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行,可以加入硫酸抑制平衡正向进行,故答案为:稀硫酸;

(3))②中萃取时必须加入适量碱,分析平衡,R2(SO4n(水层)+2nHA(有机层)⇌2RAn(有机层)+nH2SO4(水层),即Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层),加入碱(具体碱均可)中和硫酸使平衡正移,提高②中萃取效率还可采取多次连续萃取,

故答案为:加入碱(具体碱均可)中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取;

(4)氯元素化合价从+5→-1,化合价降低6,钒化合价从+4→+5,化合价升高1,二者最小公倍数为6,把变价元素配平,初步配平为:ClO3-+6VO2++H+→6VO3++Cl-+H2O,根据氧原子守恒确定H2O前系数为3,氢离子前系数为6,故配平后为:ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O,

故答案为:1;6;6;6;1;Cl-;3;H2O;

(5)铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝,反应反应方程式为:10Al+3V2O56V+5Al2O3,故答案为:10Al+3V2O56V+5Al2O3

(6)将两个全钒液流储能电池串联后作为电源,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,若通电时,为使生成的Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,则电解池的下端产生的是氯气,上端产生的是氢气,电解池的阴极上是阳离子氢离子得电子发生得电子的还原反应,生成氢气,在阳极上是阴离子氯离子发生失电子的氧化反应,生成氯气,所以a是阴极,b是阳极生成Cl2,原电池的正极得到电子发生还原反应,全钒液流储能电池正极的电极反应式为:VO2++e-+2H+=VO2++H2O,制取消毒液所涉及反应的化学方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,每生成1molNaClO转移1mol电子,若通过消毒液发生器的电子为0.2mol,理论上最多能产生NaClO的质量为0.2mol×74.5g/mol=14.9g,

故答案为:阳;VO2++e-+2H+=VO2++H2O;14.9.

解析

解:钒渣中主要含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等,加硫酸,二氧化硅不溶解,加入还原剂K2SO3,V2O5被还原为VO2+离子,加入有机萃取剂,通过萃取②,把剩余的酸和有机层分开,通过反萃取③,把萃取剂和离子分开,加入氧化剂氯酸钾④,氯酸钾把VO2+氧化成VO3+,离子方程式为:ClO3-+6VO2++6H+→6VO3++Cl-+3H2O,调节pH得到含钒的沉淀,焙烧得到V2O5和氨气,有机萃取剂和氨气再循环利用.

(1)氮的化合价为-3价,氢得化合价为+1价,氧的化合价为-2价,设(NH42V6O16中钒中V元素的化合价为x,根据化合价代数和为0得:[-3+1×(+4)]×2+6x+(-2)×16=0,解得x=+5,二氧化硅不和硫酸反应,故废渣中含二氧化硅,

故答案为:+5;SiO2

(2)③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行,可以加入硫酸抑制平衡正向进行,故答案为:稀硫酸;

(3))②中萃取时必须加入适量碱,分析平衡,R2(SO4n(水层)+2nHA(有机层)⇌2RAn(有机层)+nH2SO4(水层),即Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层),加入碱(具体碱均可)中和硫酸使平衡正移,提高②中萃取效率还可采取多次连续萃取,

故答案为:加入碱(具体碱均可)中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取;

(4)氯元素化合价从+5→-1,化合价降低6,钒化合价从+4→+5,化合价升高1,二者最小公倍数为6,把变价元素配平,初步配平为:ClO3-+6VO2++H+→6VO3++Cl-+H2O,根据氧原子守恒确定H2O前系数为3,氢离子前系数为6,故配平后为:ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O,

故答案为:1;6;6;6;1;Cl-;3;H2O;

(5)铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝,反应反应方程式为:10Al+3V2O56V+5Al2O3,故答案为:10Al+3V2O56V+5Al2O3

(6)将两个全钒液流储能电池串联后作为电源,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,若通电时,为使生成的Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,则电解池的下端产生的是氯气,上端产生的是氢气,电解池的阴极上是阳离子氢离子得电子发生得电子的还原反应,生成氢气,在阳极上是阴离子氯离子发生失电子的氧化反应,生成氯气,所以a是阴极,b是阳极生成Cl2,原电池的正极得到电子发生还原反应,全钒液流储能电池正极的电极反应式为:VO2++e-+2H+=VO2++H2O,制取消毒液所涉及反应的化学方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,每生成1molNaClO转移1mol电子,若通过消毒液发生器的电子为0.2mol,理论上最多能产生NaClO的质量为0.2mol×74.5g/mol=14.9g,

故答案为:阳;VO2++e-+2H+=VO2++H2O;14.9.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•福建校级期中)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业.CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化.以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:

回答下列问题:

(1)步骤①中得到的氧化产物是______,溶解温度应控制在60~70℃,原因是______

(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式______.若向亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为______

(3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是______(写名称).

(4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是______

(5)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为______

正确答案

解:酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+,得到的CuCl经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,烘干得到氯化亚铜.

(1)由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化Cu生成CuSO4或Cu2+,溶解温度应控制在60-70℃,原因是温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解,

故答案为:CuSO4或Cu2+;温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解;

(2)铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+;亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液反应生成一水合氨和亚硫酸根:NH4++HSO3-+2OH-═NH3•H2O+SO32-+H2O,故答案为:2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+;NH4++HSO3-+2OH-═NH3•H2O+SO32-+H2O;

(3)由流程可知,经酸洗、水洗后得到硫酸铵,则应加入硫酸,为防止CuCl溶解,不能加入硝酸等氧化性酸,也不能加入盐酸,防止引入新杂质,

故答案为:硫酸;

(4)步骤⑥为醇洗,因乙醇沸点低,易挥发,则用乙醇洗涤,可快速除去固体表面的水分,防止水解、氧化,

故答案为:醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化;

(5)氯化亚铜与氯化铁发生Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl-,加入K2Cr2O7溶液,发生6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,

反应的关系式为6CuCl~6Fe2+~Cr2O72-

                6            1

                n         ab×10-3mol

n=6ab×10-3mol,

m(CuCl)=99.5g/mol×6ab×10-3mol=0.597abg,

则样品中CuCl的质量分数为×100%,

故答案为:×100%.

解析

解:酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+,得到的CuCl经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,烘干得到氯化亚铜.

(1)由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化Cu生成CuSO4或Cu2+,溶解温度应控制在60-70℃,原因是温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解,

故答案为:CuSO4或Cu2+;温度低溶解速度慢,温度过高铵盐分解;

(2)铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+;亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液反应生成一水合氨和亚硫酸根:NH4++HSO3-+2OH-═NH3•H2O+SO32-+H2O,故答案为:2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+;NH4++HSO3-+2OH-═NH3•H2O+SO32-+H2O;

(3)由流程可知,经酸洗、水洗后得到硫酸铵,则应加入硫酸,为防止CuCl溶解,不能加入硝酸等氧化性酸,也不能加入盐酸,防止引入新杂质,

故答案为:硫酸;

(4)步骤⑥为醇洗,因乙醇沸点低,易挥发,则用乙醇洗涤,可快速除去固体表面的水分,防止水解、氧化,

故答案为:醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化;

(5)氯化亚铜与氯化铁发生Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl-,加入K2Cr2O7溶液,发生6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,

反应的关系式为6CuCl~6Fe2+~Cr2O72-

                6            1

                n         ab×10-3mol

n=6ab×10-3mol,

m(CuCl)=99.5g/mol×6ab×10-3mol=0.597abg,

则样品中CuCl的质量分数为×100%,

故答案为:×100%.

1
题型:简答题
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简答题

某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的,可以再生利用.某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴.

(1)25℃时,用图1所示装置进行电解,有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出,且两极均有气泡产生,一段时间后正极粉与铝箔剥离.

①阴极的电极反应式为:LiCoO2+4H++e-═Li++Co2++2H2O,阳极的电极反应式为______

②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响,一定条件下,测得其变化曲线如图2所示.当c(H2SO4)>0.4mol•L-1时,钴的浸出率下降,其原因可能为______

(2)电解完成后得到含Co2+的浸出液,且有少量正极粉沉积在电解槽底部.用以下步骤继续回收钴.

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式______.该步骤一般在80℃以下进行,温度不能太高的原因是______

②已知(NH42C2O4溶液呈弱酸性,下列关系中正确的是______(填字母序号).

a.c (NH4+)>c(C2O42-)>c (H+)>c (OH-

b.c (H+)+c (NH4+)=c (OH-)+c(HC2O4-)+c(HC2O42-

c.c (NH4+)+c (NH3•H2O)=2[c(HC2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)].

正确答案

解:(1)①阴离子氢氧根在阳极放电,生成氧气,4OH--4e-═O2↑+2H2O,故答案为:4OH--4e-═O2↑+2H2O;

②如图2所示.当c(H2SO4)>0.4mol•L-1时,参与放电的H+增多(或有利于H+放电),所以钴的浸出率下降,

故答案为:H+与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争,当c(H+)增大时,参与放电的H+增多(或有利于H+放电),所以钴的浸出率下降;

(2)①“酸浸”过程中正极粉发生氧化还原反应,LiCoO2氧化生成Co2+和O2,方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4═Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;该步骤一般在80℃以下进行,温度太高,双氧水会受热分解;

故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4═Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;防止H2O2剧烈分解;      

②(NH42C2O4溶液呈弱酸性,故

a.由离子浓度大小关系,知c (NH4+)>c(C2O42-)>c (H+)>c (OH-),故a正确;

b.由电荷守恒,可知c (H+)+c (NH4+)=c (OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),故b错误;

c.由物料守恒,可知c (NH4+)+c (NH3•H2O)=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)],故c正确;

故答案为:ac.

解析

解:(1)①阴离子氢氧根在阳极放电,生成氧气,4OH--4e-═O2↑+2H2O,故答案为:4OH--4e-═O2↑+2H2O;

②如图2所示.当c(H2SO4)>0.4mol•L-1时,参与放电的H+增多(或有利于H+放电),所以钴的浸出率下降,

故答案为:H+与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争,当c(H+)增大时,参与放电的H+增多(或有利于H+放电),所以钴的浸出率下降;

(2)①“酸浸”过程中正极粉发生氧化还原反应,LiCoO2氧化生成Co2+和O2,方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4═Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;该步骤一般在80℃以下进行,温度太高,双氧水会受热分解;

故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4═Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;防止H2O2剧烈分解;      

②(NH42C2O4溶液呈弱酸性,故

a.由离子浓度大小关系,知c (NH4+)>c(C2O42-)>c (H+)>c (OH-),故a正确;

b.由电荷守恒,可知c (H+)+c (NH4+)=c (OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),故b错误;

c.由物料守恒,可知c (NH4+)+c (NH3•H2O)=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)],故c正确;

故答案为:ac.

1
题型: 单选题
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单选题

某溶液中含有K+、Mg2+、Al3+、Cu2+等离子,为了将它们一一分离(不要求各离子恢复到原来的形态),某同学设计了如下四个实验方案,其中不正确的是[已知:Mg2+、Al3+溶液中通入H2S不产生沉淀;Ksp(CuS )=1.3×10-36.](  )

A试液滤液滤液

B试液滤液沉淀

C

D

正确答案

B

解析

解:A.通入H2S可的到CuS沉淀,加入过量KOH得到Mg(OH)2沉淀,过滤后在溶液中通入过量二氧化碳气体生成Al(OH)3沉淀,K+存在与滤液中,故A正确;

B.通入H2S可的到CuS沉淀,加入过量氨水生成Mg(OH)2和Al(OH)3,加入盐酸沉淀溶解又生成Mg2+、Al3+,不能分离,故B错误;

C.通入H2S可的到CuS沉淀,滤液中加入过量碳酸钾溶液生成Mg(OH)2和Al(OH)3,加入过滤KOH溶解Al(OH)3,过滤后通入过量二氧化碳气体生成Al(OH)3沉淀,K+存在与滤液中,故C正确;

D.加入过量KOH得到Mg(OH)2和Cu(OH)2,加入过量氨水Cu(OH)2溶解,可分离Mg(OH)2和Cu(OH)2,过滤后在溶液中通入过量二氧化碳气体生成Al(OH)3沉淀,K+存在与滤液中,故D正确.

故选B.

1
题型:填空题
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填空题

某溶液中含有Ba2+、Cu2+、Ag+,现用NaOH溶液、盐酸和Na2SO4溶液将这三种离子逐一沉淀分离.其流程如图(写出最佳答案).

沉淀的化学式:沉淀1______,沉淀2______,沉淀3______

正确答案

AgCl

Cu(OH)2

BaSO4

解析

解:溶液含有Ba2+、Cu2+、Ag+,应先加入HCl,生成AgCl沉淀,过滤后加入NaOH,可得到Cu(OH)2沉淀,最后加入Na2SO4,可得到BaSO4沉淀,所以沉淀1是氯化银,沉淀2是氢氧化铜,沉淀3是硫酸钡,

故答案为:AgCl;Cu(OH)2;BaSO4

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