- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
正确答案
解析
解：回收废电池的首要原因是防止废电池中渗漏出的重金属离子对土壤和水源的污染，而对废电池的综合利用是第二位的．
故选B．
工业上利用电镀污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下：
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如图2：
（1）在浸出过程中能生成Cr2（SO4）3、______．
（2）在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4（已知CaSO4的溶解度在80℃较小），请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到______；②将浊液加热到80℃，______．
（3）写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体的离子反应方程式______，此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%，若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是______．
（4）化学需氧量（COD）可量度水体受有机污染的程度．用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量，可换算成相当于O2的含量（以mg•L-1计．）
①处理时，水样应先酸化，最好选用______（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“稀盐酸”）酸化．
②在该条件下，Cr2O72-最终转化为Cr3+．取水样100mL，消耗了10mL0.025mol•L-1K2Cr2O7溶液．则该水样的COD为______mg•L-1．
正确答案
解：污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，在污泥中加入硫酸酸浸，过滤，在滤液中加入熟石灰调节溶液PH沉淀铁离子，加入亚硫酸氢钠还原得到氧化亚铜，用来制备铜，加入氢氧化钙调节溶液PH得到氢氧化铬，得到金属铬；
（1）氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，Cr2O3与硫酸反应生成硫酸铬和水，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，所以在浸出过程中除了生成Cr2（SO4）3外，主要还有CuSO4、Fe2（SO4）3；
故答案为：CuSO4、Fe2（SO4）3；
（2）根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2，所以在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，相关操作：①加入石灰乳调节pH到3.2～4.3；②将浊液加热到80℃，趁热过滤；
故答案为：3.2～4.3；趁热过滤；
（3）硫酸氢根离子具有强的还原性，能和铜离子之间发生反应生成硫酸根离子以及氧化亚铜，发生的反应为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+，在酸性环境下，亚硫酸氢根离子和氢离子之间反应生成的二氧化硫具有毒性，能污染空气，
故答案为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+；产生SO2污染环境；
（4）①K2Cr207具有强氧化性，能氧化氯离子，硝酸具有强氧化性，干扰水样的COD测定，所以加入硫酸酸化，故答案为：稀硫酸；
②n（K2Cr2O7）=0.01L×0.02500mol/L=2.5×10-4mol，Cr2O72-最终转化为Cr3+，得电子：2×（6-3）×2.5×10-4mol=1.5×10-3mol，根据电子转移，相等于
故答案为：120．
解析
解：污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，在污泥中加入硫酸酸浸，过滤，在滤液中加入熟石灰调节溶液PH沉淀铁离子，加入亚硫酸氢钠还原得到氧化亚铜，用来制备铜，加入氢氧化钙调节溶液PH得到氢氧化铬，得到金属铬；
（1）氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，Cr2O3与硫酸反应生成硫酸铬和水，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，所以在浸出过程中除了生成Cr2（SO4）3外，主要还有CuSO4、Fe2（SO4）3；
故答案为：CuSO4、Fe2（SO4）3；
（2）根据图表可知铁离子完全沉淀pH为3.2，所以在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，相关操作：①加入石灰乳调节pH到3.2～4.3；②将浊液加热到80℃，趁热过滤；
故答案为：3.2～4.3；趁热过滤；
（3）硫酸氢根离子具有强的还原性，能和铜离子之间发生反应生成硫酸根离子以及氧化亚铜，发生的反应为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+，在酸性环境下，亚硫酸氢根离子和氢离子之间反应生成的二氧化硫具有毒性，能污染空气，
故答案为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+；产生SO2污染环境；
（4）①K2Cr207具有强氧化性，能氧化氯离子，硝酸具有强氧化性，干扰水样的COD测定，所以加入硫酸酸化，故答案为：稀硫酸；
②n（K2Cr2O7）=0.01L×0.02500mol/L=2.5×10-4mol，Cr2O72-最终转化为Cr3+，得电子：2×（6-3）×2.5×10-4mol=1.5×10-3mol，根据电子转移，相等于
故答案为：120．
根据下列流程处理废旧电路板来回收金属Cu，并制得高铁酸钾（K2FeO4）．据此回答问题：
（1）试剂a为______，试剂b为______（填写所选试剂代号）
A．浓硫酸 B．硫酸铁溶液 C．氯水 D．H2O2和稀硫酸 E．Fe
（2）加入过量试剂c，发生反应的离子方程式为______；溶液Z中金属离子可能有Cu2+、Fe2+、Fe3+，检验Fe3+的试剂为______（填化学式）；欲测定溶液Z中Fe2+的浓度，需要用（填仪器名称）______配制一定浓度的KMnO4标准溶液．在滴定时KMnO4标准溶液应加入到______（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
（3）K2FeO4是强氧化剂，与水发生反应：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-，产生11.2L（标况）O2时，转移电子的物质的量为______．K2FeO4与FeCl3相比，净水效果更好的是______，理由是______．
（4）高铁电池是一种新型可充电电池，总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O
正确答案
解：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe2+、Fe3+）且不污染环境等条件，废旧电路板与试剂a反应能够生成硫酸铜溶液的有A、B、D三种试剂，但A浓硫酸与铜反应就需要加热，而且反应还会产生SO2污染空气，B硫酸铁溶液与铜反应会产生Fe2+、Fe3+杂质离子；由已知硫酸铁溶液反推可知溶液Y为FeSO4溶液，由CuSO4溶液与试剂b反应生成FeSO4溶液和固体X不难推出试剂b为Fe，固体X为铜和过量铁粉，
故答案为：D；E；
（2）由CuSO4溶液和溶液Y（FeSO4溶液）可知试剂c为硫酸铁溶液，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe（SCN）3，通常用KSCN溶液来检验Fe3+；一定物质的量浓度溶液的配制实验用到的主要仪器就是容量瓶，KMnO4溶液具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，所以强氧化性及酸性溶液应加入酸式滴定管，
故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；KSCN；容量瓶；酸式；
（3）氧气的物质的量n═
故答案为：2mol； K2FeO4；高铁酸钾（K2FeO4）具有强氧化性，在净水的同时还能杀菌消毒；
（4）该电池放电时负极电极反应式为：3Zn-6e-+6OH-=3Zn（OH）2，总反应离子方程式减去负极电极反应式，化简化学计量数得正极电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH）3+5OH-，
故答案为：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH）3+5OH-．
解析
解：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe2+、Fe3+）且不污染环境等条件，废旧电路板与试剂a反应能够生成硫酸铜溶液的有A、B、D三种试剂，但A浓硫酸与铜反应就需要加热，而且反应还会产生SO2污染空气，B硫酸铁溶液与铜反应会产生Fe2+、Fe3+杂质离子；由已知硫酸铁溶液反推可知溶液Y为FeSO4溶液，由CuSO4溶液与试剂b反应生成FeSO4溶液和固体X不难推出试剂b为Fe，固体X为铜和过量铁粉，
故答案为：D；E；
（2）由CuSO4溶液和溶液Y（FeSO4溶液）可知试剂c为硫酸铁溶液，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe（SCN）3，通常用KSCN溶液来检验Fe3+；一定物质的量浓度溶液的配制实验用到的主要仪器就是容量瓶，KMnO4溶液具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，所以强氧化性及酸性溶液应加入酸式滴定管，
故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；KSCN；容量瓶；酸式；
（3）氧气的物质的量n═
故答案为：2mol； K2FeO4；高铁酸钾（K2FeO4）具有强氧化性，在净水的同时还能杀菌消毒；
（4）该电池放电时负极电极反应式为：3Zn-6e-+6OH-=3Zn（OH）2，总反应离子方程式减去负极电极反应式，化简化学计量数得正极电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH）3+5OH-，
故答案为：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH）3+5OH-．
Ⅰ． 已知某工业废水中含有大量的CuSO4，少量的Ag+、Hg2+以及部分污泥，通过下述过程可从该废水中回收硫酸铜晶体及其他物质．
（1）步骤1需用到的玻璃仪器除烧杯外有 ．
（2）步骤2中需加入某种试剂后再将混合物分离，该试剂是（填化学式） ，固体残渣的成分是（填化学式） ．
（3）步骤3中涉及的操作是：蒸发浓缩、 、过滤、烘干．
（4）步骤2应该在通风橱中进行，原因是 ．
Ⅱ．（（2）为1分，其余每空2分）某溶液中含有Na+、SO42-、SO32-、CO32-、Cl-、Br-中的若干种，依次进行下列实验，观察到的现象记录如下：①加入盐酸，有无色气体生成；②向原溶液中滴加氯水，无气体产生，再加CCl4振荡，静置，CCl4层呈橙色，用分液漏斗分液；③向分液后所得的水溶液中加入Ba（NO3）2和HNO3的混合溶液，有白色沉淀生成，过滤；④在滤液中加AgNO3和HNO3的混合液，有白色沉淀产生．试回答：（提示：氯气会氧化SO32-为SO42-）
（1）原溶液中肯定存在的离子是 ，肯定没有的离子是 ；
（2）若步骤③改用BaCl2和盐酸的混合溶液，对判断（1）结论有无影响 ；
（3）步骤②中发生反应的离子方程式为 、 ．
正确答案
某河道两旁有甲乙两厂．它们排放的工业废水中，共含K+、Ag+、Fe3+、Cl--、OH-、NO3- 六种离子，已知甲厂的废水明显呈碱性．
（1）甲厂废水中所含的三种离子是______．
（2）如果加一定量______（选填：活性炭、铁粉），可以回收其中的金属______（填写金属元素符号）．
（3）将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的某些离子转化为沉淀，转化为沉淀的离子分别为______（填写离子符号）．经过滤后的废水主要含______（填化学式），可用来浇灌农田．
正确答案
（1）甲厂废水呈碱性，则溶液中含有大量的OH-，与OH-离子反应的Ag+、Fe3+不能大量共存，根据溶液电中性可知甲厂废水中应含有K+，乙厂中含有Ag+、Fe3+，则与Ag+、Fe3+反应的Cl--、OH-不能共存，，根据溶液电中性可知乙厂还有NO3-，
由此可知：甲厂含有K+、Cl--、OH-，乙厂含有Ag+、Fe3+、NO3-，故答案为：K+、Cl--、OH-；
（2）含有的金属离子有K+、Ag+、Fe3+，加入单质Fe，可置换出Ag，故答案为：铁粉；Ag；
（3）将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可生成AgCl、Fe（OH）3沉淀，生成沉淀的离子有Ag+、Fe3+、Cl--、OH-等，经过滤后的废水主要KNO3，故答案为：Ag+、Fe3+、Cl--、OH-；KNO3．
随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上．部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
请回答下列问题：
（1）23V在元素周期表位于第______周期______族．工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其用化学方程式表示为______．
（2）反应①的目的是______．
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式______．
（4）用酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，写出配平后完整的离子方程式．
______VO2++______H2C2O4+______H+→______VO2++______ CO2+______．
（5）经过热重分析测得：NH4VO3在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变
化的曲线如右图所示．则NH4VO3在分解过程中______．
A．先分解失去H2O，再分解失去NH3
B．先分解失去NH3，再分解失去H2O
C．同时分解失去H2O和NH3
D．同时分解失去H2、N2和H2O．
正确答案
（1）钒核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，处于d区，故钒处于第四周期第ⅤB族；铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应方程式为3V2O5+10Al 
故答案为：四；VB；3V2O5+10Al 
（2）加入硫酸和亚硫酸钠，目的是利用氧化还原反应，用亚硫酸钠还原V2O5，将V2O5 转化为可溶性的VOSO4，便于提纯，
故答案为：将V2O5 转化为可溶性的VOSO4；
（3）根据NH4VO3难溶于水，利用复分解反应沉淀VO3-，离子方程式为：NH4++VO3-=NH4VO3↓，
故答案为：NH4++VO3-=NH4VO3↓；
（4）测定反应②溶液中钒的含量，可用已知浓度的酸化H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，主要产物为CO2和VOSO4，根据化合价升降，写出的离子方程为2VO2++H2C2O4+2H+=2 VO2++2 CO2↑+2 H2O，
故答案为：2；1；2；2；2；2H2O；
（5）根据NH4VO3在焙烧变化的图象可知：
2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O
234g 34g 18g
减少值开始为0～17g，曲线到200℃时（约为16.0g）曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少（H2O的质量），到350℃时减少24g时就不再变化，所以NH4VO3在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；在300～350℃再失去水，
故答案为：B．
在调水工程中，沿途工业污水的任意排放是造成水质恶化的最大隐患．检测某工厂废液中，含有大量Mg2+、Al3+、Cu2+、Ag+．试分析回答下列问题：
（1）该废液中可能大量存在的一种阴离子是______（填序号）
A．SO42- B．NO3-C．Cl- D．CO32-
（2）为检测废液中铝元素的含量，需将其从废水样品中分离出来，所用的试剂是______；铝元素发生变化的离子方程式是______；
（3）为了回收废液中的金属银，某同学设计了如图所示方案：
若依该方案获得108g Ag，为保证不污染环境和Cl2的循环利用，理论上应提供标准状况下H2的体积是______．
正确答案
（1）因硫酸银不溶液水，氯化银不溶于水，金属离子与碳酸根离子生成不溶于水的碳酸盐，所有的硝酸盐都溶于水，即硝酸根离子与金属离子均不反应，故答案为：B；
（2）只有氢氧化铝与碱反应，利用碱将金属阳离子分离，则试剂选NaOH溶液，发生的离子反应为Al3++4OH-═AlO2-+2H2O，
故答案为：NaOH溶液；Al3++4OH-═AlO2-+2H2O；
（3）n（Ag）=
(8分)对下图中电极加以必要的连接并填空：
(1)在A图中，使铜片上冒气泡。请加以必要连接，则连接后的装置叫________。电极反应式：
锌板：_______________________________________________________________；
铜板：______________________________________________________________。
(2)在B图中，使a极析出铜，则b极析出________。加以必要的连接后，该装置叫________。电极反应式，a极：________；b极：________。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，溶液的pH________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
(3)将A、B图中Cu板与a极、Zn板与b极用导线连接，则连接后的A装置叫________，B装置叫________。Zn板为________极，a极为________极。A图发生的总反应的化学方程式为__________________，B图发生的总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
正确答案
(1)原电池 Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
(2)O2 电解池 2Cu2＋＋4e－===2Cu
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
降低 装置连接如图：
(3)原电池 电解池 负 阳
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
自发的氧化还原反应可设计成原电池，非自发的氧化还原反应可设计成电解池。
(1)A池为自发反应，将两极用导线连接即可构成原电池，锌为负极，铜为正极。
(2)B中使a极析出铜，则需电解，将a极连接电源负极，则b极为阳极，可析出O2，反应后溶液中生成H2SO4，pH降低。
(3)按题意将两池连接，则A池为原电池，B池为电解池，a极为阳极，b极为阴极。
（8分）化学电源在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd+2NiO(OH)+2H2O
①以上反应不是可逆反应②电解质溶液为硫酸
③充电时化学能转变为电能 ④镉（Cd）为负极，发生还原反应
⑤放电时正极区pH升高
（2）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形成，发生的反应为：
正确答案
（每空2分）（1）①⑤ （2）H2－2e–+2OH—=2H2O O2+2H2O+ 4e– =4OH– 变小
考查电化学的综合应用。
（1）应用放电和充电的反应条件不同，所以反应不是可逆反应，选项①正确；Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，所以电解质不能用硫酸，选项②不正确；充电相当于电解，电能转化为化学能，选项③不正确；放电是镉失去电子，发生氧化反应，作负极，选项④不正确；放电时正极电极反应式是2NiO(OH)－＋2e－＋2H2O=2OH－＋2Ni(OH)2，所以放电时正极区pH升高，选项⑤正确，答案选①⑤。
（2）原电池负极失去电子，所以氢气在负极通入，电极反应式是H2－2e–+2OH—=2H2O；氧气在正极通入，电极反应式是O2+2H2O+ 4e– =4OH– 。由于反应中有水生成，所以氢氧化钾的浓度降低，pH变小。
(12分) A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH组成原电池，A作负极；F常温下是气体，各物质有以下的转化关系（部分产物及条件略去）。
请回答以下问题：
（1）写出原电池的负极反应方程式______________________________________。
（2）常温时pH=12的C溶液中，溶质的阳离子与溶质的阴离子浓度之差为____________（写出计算式）；相同条件下，等浓度的C溶液与CH3COONa溶液中，C的阴离子与CH3COO-浓度的大小关系：前者_______后者（用“>”、“<”或“=”表示）。
（3）写出②的化学方程式____________________________________________________。
（4）含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色。
①X的水溶液与NaHCO3溶液混合，反应的离子方程式为 。
②500mLX的溶液与Ba(OH)2反应生成沉淀的质量与加入Ba(OH)2物质的量的关系如图：
请回答：X晶体的俗名为__________；其溶液的物质的量浓度为_________mol/L。
正确答案
（12分）
（1）Al+4OH-–3e- = AlO2-+2H2O(2分)
（2）10-2–10-12 mol/L或c(OH-)–c(H+) (2分) < (1分)
（3）4NH3+5O2
（4）①Al3++3HCO3- = Al(OH)3↓+3CO2↑ （2分）
②明矾(1分)； 1mol/L(2分)
分析：（1）题中C→E→H→A→J的转化是中学化学中常见反应，H→A为工业冶炼金属铝，A→J为铝热反应，故应为AlO2-→Al（OH）3→Al2O3→Al→Fe的反应，该原电池是铝做负极，铁做正极，电解质溶液为NaOH，负极上发生的反应为：
Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）溶液C为NaAlO2，根据溶液呈电中性，即c（AlO2-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+），进行判断离子关系；
（3）反应②为工业合成氨的重要反应，反应为：4NH3+5O2
（4）①根据弱酸的阴离子和弱碱的阳离子发生相互促进的水解来书写离子方程式；
②含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色，说明盐中含有铝元素和钾元素，为明矾，根据图象判断反应的物质的量的关系，以此计算．
解答：解：（1）题中H→A为工业冶炼金属铝，A→J为铝热反应，为推断题的突破口，依次可知C→E→H→A→J的转化是中学化学中常见反应，为AlO2-→Al（OH）3→Al2O3→Al→Fe之间的转化，该原电池是铝做负极，铁做正极，电解质溶液为NaOH，可以推知：A为Al，C为NaAlO，E为Al（OH）3，H为Al2O3，J为Fe，M为FeS，原电池中，Al做负极被氧化，在碱性溶液中生成AlO2-，电极反应式为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，故答案为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）溶液C为NaAlO2，根据溶液呈电中性，即c（AlO2-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+）可知：c（Na+）-c（AlO2-）=c（OH-）-c（H+）=10-2-10-12 mol/L，故答案为：10-2-10-12 mol/L或c（OH-）-c（H+）；
（3）原电池正极生成H2，即D为H2，则G为氢化物，由G→I→K的转化可知该氢化物中存在变价非金属元素，应为N元素，故G为NH3，I为NO，K为NO2，L为HNO3，反应②为工业合成氨的重要反应，反应为：4NH3+5O2
故答案为：4NH3+5O2
（4）①AlCl3水溶液与NaHCO3溶液反应相互促进的水解，反应为Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑，该反应为泡沫灭火器的反应原理，故答案为：Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑；
②含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色，说明盐中含有铝元素和钾元素，为明矾，俗称为明矾或白矾；
根据反应计算：
Ba2++SO42-═BaSO4
1mol 233g
n 233g
则n=1mol，根据SO42-离子的守恒可知500mLKAl（SO4）2的溶液中含有溶质的物质的量为0.5mol，
故浓度为：
点评：本题考查元素化合物推断，同时考查电化学、晶体类型的判断、盐类的水解等知识，具有较高的综合度，本题具有一定的难度．
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