- 物质的检验
- 共3564题
工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:
请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是______(写化学式),操作I的名称______.
(2)步骤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(SO4)n (水层)+2nHA(有机层)⇌2RAn(有机层)+nH2SO4 (水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是______.
③中X试剂为______.
(3)④的离子方程式为______.
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为______.若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<______.(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有______和______.
正确答案
解:VOSO4中含有K2SO4、SiO2杂质,二氧化硅不溶于水,用水溶过滤得到含有VO2-、SO42-、K+滤液,滤渣为二氧化硅,在滤液中加入有机萃取剂萃取滤液中VO2-,通过分液得到含有VO2-的有机层,加入试剂X进行反萃取,结合(2)中步骤②、③的变化为可逆过程,可知X为硫酸,加入硫酸分液得到有机层和水层,由加入氨水调节pH得到的沉淀,可知加入氧化剂KClO3氧化VO2-为VO3-,结合(4)中得到钒沉淀率和溶液pH之间关系,可知pH应调节在1.7~1.8,最后NH4VO3分解得到氨气和V2O5,由工艺流程可知,氨气与有机溶剂可以循环利用.
(1)含有K2SO4、SiO2杂质的VOSO4水溶后,二氧化硅不溶于水,操作I是分离互不相溶的固体与液态,应采取过滤操作,得到滤渣为二氧化硅,
故答案为:SiO2;过滤;
(2)②中萃取时必须加入适量碱,由Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层),可知加入的碱会和平衡中的氢离子反应,促进平衡正向进行,提高了钒的萃取率;
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:加入碱中和产生的酸,平衡右移提高了钒的萃取率;硫酸;
(3)KClO3氧化VO2-为VO3-,ClO3-被还原为Cl-,配平后离子方程式为:ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+,
故答案为:ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.7-1.8,此时钡沉淀率达到最大;
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,此时pH=2,c(H+)=10-2mol/L,则c(OH-)=10-12mol/L,而Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,可得c(Fe3+)=2.6×10-3mol•L-1不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<2.6×10-3mol•L-1,
故答案为:1.7-1.8;2.6×10-3mol•L-1;
(5)由工业流程图可知,流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用,故答案为:有机萃取剂;氨气.
解析
解:VOSO4中含有K2SO4、SiO2杂质,二氧化硅不溶于水,用水溶过滤得到含有VO2-、SO42-、K+滤液,滤渣为二氧化硅,在滤液中加入有机萃取剂萃取滤液中VO2-,通过分液得到含有VO2-的有机层,加入试剂X进行反萃取,结合(2)中步骤②、③的变化为可逆过程,可知X为硫酸,加入硫酸分液得到有机层和水层,由加入氨水调节pH得到的沉淀,可知加入氧化剂KClO3氧化VO2-为VO3-,结合(4)中得到钒沉淀率和溶液pH之间关系,可知pH应调节在1.7~1.8,最后NH4VO3分解得到氨气和V2O5,由工艺流程可知,氨气与有机溶剂可以循环利用.
(1)含有K2SO4、SiO2杂质的VOSO4水溶后,二氧化硅不溶于水,操作I是分离互不相溶的固体与液态,应采取过滤操作,得到滤渣为二氧化硅,
故答案为:SiO2;过滤;
(2)②中萃取时必须加入适量碱,由Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层),可知加入的碱会和平衡中的氢离子反应,促进平衡正向进行,提高了钒的萃取率;
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:加入碱中和产生的酸,平衡右移提高了钒的萃取率;硫酸;
(3)KClO3氧化VO2-为VO3-,ClO3-被还原为Cl-,配平后离子方程式为:ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+,
故答案为:ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.7-1.8,此时钡沉淀率达到最大;
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,此时pH=2,c(H+)=10-2mol/L,则c(OH-)=10-12mol/L,而Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,可得c(Fe3+)=2.6×10-3mol•L-1不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<2.6×10-3mol•L-1,
故答案为:1.7-1.8;2.6×10-3mol•L-1;
(5)由工业流程图可知,流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用,故答案为:有机萃取剂;氨气.
电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板.
(1)检验溶液中Fe3+存在的试剂是______(填写化学式),证明Fe3+存在的现象是______.
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式:______.
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得纯净的FeCl3溶液,准备采用下列步骤:
请写出上述实验中③的化学式:______.
(4)配制硫酸亚铁溶液时,常在其中加入______.
(5)要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时的最佳顺序为______.
①加入足量氯水 ②加入足量NaOH溶液 ③加入少量KSCN溶液
A.①③B.③②C.③①D.①②③
(6)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式______.
正确答案
KSCN
溶液变红
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
Fe、Cu
铁屑和稀硫酸
C
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
解析
解:(1)检验溶液中Fe3+存在通常用KSCN溶液,取少量溶液与试管中,滴加KSCN溶液,溶液变红说明Fe3+存在,
故答案为:KSCN溶液;溶液变红;
(2)铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁,反应方程式为:2FeCl3+Cu═2 FeCl2+CuCl2,离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
(3)反应中含有氯化亚铁、氯化铜,由工艺流程可知,滤渣③中含有金属铜,故应是废液与过量的Fe反应,滤液②中含有氯化亚铁,通入氯气可以得到氯化铁,滤渣③中含有金属铜、未反应的铁,故答案为:Fe、Cu;
(4)亚铁离子易水解,易被氧化为三价,所以加入铁屑防止被氧化,加入稀硫酸可以抑制水解,故答案为:铁屑和稀硫酸;
(5)亚铁离子遇到硫氰酸钾不变色,可以被氯气氧化为三价铁离子,三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色,所以先加入硫氰化钾,不变色,再加氯水,变红色,可以证明亚铁离子的存在,故答案为:C;
(6)氯化亚铁被氯气氧化的原理方程式为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-.
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌.以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O.
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全.
③80g•L-1 NaOH溶液是指80g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L.
(1)80g•L-1 NaOH溶液的物质的量浓度为______
(2)发生器中鼓入空气的作用可能是______(选填序号)
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性 b.将NaClO3氧化成ClO2 c.稀释ClO2以防止爆炸
(3)从“母液”中可回收的主要物质是______
(4)吸收塔内的反应的化学方程式为______
吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是______
(5)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单实验方法是______.
(6)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中.除H2O2外,还可以选择的还原剂是______(选填序号)
a.Na2S b.Na2O2 c.FeCl2
(7)从吸收塔出来的溶液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是______(选填序号).
a.蒸发浓缩 b.蒸馏 c.过滤 d.灼烧e.冷却结晶.
正确答案
2mol/L
c
Na2SO4
2NaOH+2CIO2+H2O2=2NaCIO2+2H2O+O2
防止H2O2分解
连续测定吸收塔内溶液的pH
b
a、e、c
解析
解:(1)浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少.80g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有80gNaOH.令溶液体积为1L,则80gNaOH的物质的量为=2mol.所以该溶液氢氧化钠的物质的量浓度c(NaOH)=
=2mol/L.
故答案为:2mol/L.
(2)由信息②可知,纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全.发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO2以防止爆炸.
故选:c.
(3)根据流程信息可知,发生器内生成ClO2,所以一定有NaClO3→ClO2化合价降低,被还原;
则二氧化硫被氧化成硫酸钠,反应的方程式为:2NaClO3+SO2=2ClO2↑+Na2SO4,ClO2进入吸收塔,则硫酸钠留在母液中,故从母液中可回收硫酸钠;
故答案为:Na2SO4;
(4)根据流程信息可知,吸收塔内生成NaClO2,所以一定有ClO2→NaClO2,化合价降低,被还原;则H2O2必定被氧化,有氧气产生,
反应方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2 NaClO2+2H2O+O2.
H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是防止H2O2分解.
故答案为:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;防止H2O2分解.
(5)NaOH过量则溶液呈碱性,但考虑到该溶液有强氧化性,选择指示剂或pH试纸检验会遇到氧化褪色问题,故生产中主要是用pH计连续测定溶液pH.
故答案为:连续测定吸收塔内溶液的pH.
(6)还原性要适中.还原性太强,会将ClO2还原为更低价态产物,影响NaClO2生产;方便后续分离提纯,加入试剂不能干扰后续生产.Na2O2溶于水相当于H2O2.
Na2S、FeCl2还原性较强,生成物与NaClO2分离比较困难.
故选:b.
(7)从溶液中得到含结晶水的晶体,只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法,通过过滤得到粗晶体.所以操作顺序为a、e、c.
故答案为:a、e、c.
锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域.以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2,其工艺流程图如图1.
已知:GeO2是两性氧化物;GeCl4易水解,沸点86.6℃
(1)第①步滤渣主要成分有______(填化学式),实验室萃取操作用到的玻璃仪器有______.
(2)第③步萃取时,锗的萃取率与(水相和有机相的体积比)的关系如图2所示,
从生产成本角度考虑,较适宜的的值为______.
(3)第④步加入盐酸作用______(答两点即可).
(4)第⑤步反应的化学方程式______.
(5)检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是______.
正确答案
解:(1)根据题目中的流程可以看出,含锗烟尘中含有ZnO、PbO、CeO2、SiO2,加入稀硫酸过滤,溶解的有ZnO、CeO2,第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2、PbO,实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯;
故答案为:SiO2、PbO2,分液漏斗、烧杯;
(2)第③步萃取时,从生产成本角度考虑,由图可知有机萃取剂的用量在V水相/V有机相的值为8时比V水相/V有机相的值为4时少,此时萃取率处于较高水平,而有机萃取剂较贵,从生产成本角度考虑,故V水相/V有机相的值为8时较适宜;
故答案为:8;
(3)第④步加入盐酸作用为中和NaOH,作反应物,同时抑制GeCl4水解;
故答案为:中和NaOH,作反应物,抑制GeCl4水解;
(4)第⑤步反应是GeCl4水解得到氯化氢和GeO2∙nH2O,反应的化学方程式:GeCl4+(n+2)H2O=GeO2∙nH2O+4HCl;
故答案为:GeCl4+(n+2)H2O=GeO2∙nH2O+4HCl;
(5)检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是:取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净.若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净;
故答案为:取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净.若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净.
解析
解:(1)根据题目中的流程可以看出,含锗烟尘中含有ZnO、PbO、CeO2、SiO2,加入稀硫酸过滤,溶解的有ZnO、CeO2,第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2、PbO,实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯;
故答案为:SiO2、PbO2,分液漏斗、烧杯;
(2)第③步萃取时,从生产成本角度考虑,由图可知有机萃取剂的用量在V水相/V有机相的值为8时比V水相/V有机相的值为4时少,此时萃取率处于较高水平,而有机萃取剂较贵,从生产成本角度考虑,故V水相/V有机相的值为8时较适宜;
故答案为:8;
(3)第④步加入盐酸作用为中和NaOH,作反应物,同时抑制GeCl4水解;
故答案为:中和NaOH,作反应物,抑制GeCl4水解;
(4)第⑤步反应是GeCl4水解得到氯化氢和GeO2∙nH2O,反应的化学方程式:GeCl4+(n+2)H2O=GeO2∙nH2O+4HCl;
故答案为:GeCl4+(n+2)H2O=GeO2∙nH2O+4HCl;
(5)检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是:取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净.若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净;
故答案为:取最后一次洗涤液于试管中,往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则说明洗涤干净.若产生白色沉淀,则说明未洗涤干净.
稀土是一种不可再生的战略性资源,被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域.一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如图1:
已知:①废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出)如表所示;
②不同离子沉淀的pH如图2所示.
(1)步骤Ⅰ中进行原料预处理的目的为______.
(2)步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生,该反应的化学方程式为______.
(3)步骤Ⅲ中发生的主要反应的离子方程式为______.
(4)步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有______,其不能通过直接加碱的方法除去,原因为______.
(5)步骤Ⅴ中Y3+沉淀完全时,需保证滴加草酸后的溶液中c(C2O42-)不低于______mol/L.(已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全;Ksp[Y2(C2O4)3]=8.0×10-25)
(6)步骤Ⅵ中草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3,该反应的化学方程式为______.
正确答案
解:废弃CRT荧光粉的化学组成为Y2O3、ZnO、Al2O3、PbO2、MgO等,加盐酸,过滤,滤渣主要含有Y2O3,还有少量的PbO2、ZnO、Al2O3、MgO,再加5mol/L的盐酸,PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,Y2O3转化为Y3+,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Al3+、Zn2+、Mg2+,再加氨水,Al3+形成Al(OH)3沉淀,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Zn2+、Mg2+,加DDTC除去溶液中的Pb2+和Zn2+,过滤,滤液中加草酸,生成Y2(C2O4)3沉淀,过滤,滤渣为Y2(C2O4)3固体,高温灼烧Y2(C2O4)3生成Y2O3;
(1)由表格数据可知:进行原料预处理可以除去部分ZnO和Al2O3,富集稀土元素;在后续操作中能降低耗酸量等,
故答案为:除去ZnO和Al2O3;富集稀土元素;降低后续耗酸量;
(2)PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,则反应的方程式为:PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)由流程分析可知,步骤Ⅲ是用氨水除去溶液中的Al3+,其反应的离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)根据流程分析可知,步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有;由图2可知Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离,所以不能通过直接加碱的方法除去Zn2+、Pb2+;
故答案为:Zn2+、Pb2+;Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离;
(5)已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全,Ksp[Y2(C2O4)3]=c2(Y3+)×c3(C2O42-)=(10-5)2×c3(C2O42-)=8.0×10-28,则c(C2O42-)==2.0×10-6mol/L,故答案为:2.0×10-6;
(6)草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3和CO、CO2,其反应的方程式为Y2(C2O4)3Y2O3+3CO↑+3CO2↑,故答案为:Y2(C2O4)3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑.
解析
解:废弃CRT荧光粉的化学组成为Y2O3、ZnO、Al2O3、PbO2、MgO等,加盐酸,过滤,滤渣主要含有Y2O3,还有少量的PbO2、ZnO、Al2O3、MgO,再加5mol/L的盐酸,PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,Y2O3转化为Y3+,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Al3+、Zn2+、Mg2+,再加氨水,Al3+形成Al(OH)3沉淀,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Zn2+、Mg2+,加DDTC除去溶液中的Pb2+和Zn2+,过滤,滤液中加草酸,生成Y2(C2O4)3沉淀,过滤,滤渣为Y2(C2O4)3固体,高温灼烧Y2(C2O4)3生成Y2O3;
(1)由表格数据可知:进行原料预处理可以除去部分ZnO和Al2O3,富集稀土元素;在后续操作中能降低耗酸量等,
故答案为:除去ZnO和Al2O3;富集稀土元素;降低后续耗酸量;
(2)PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,则反应的方程式为:PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)由流程分析可知,步骤Ⅲ是用氨水除去溶液中的Al3+,其反应的离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)根据流程分析可知,步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有;由图2可知Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离,所以不能通过直接加碱的方法除去Zn2+、Pb2+;
故答案为:Zn2+、Pb2+;Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离;
(5)已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全,Ksp[Y2(C2O4)3]=c2(Y3+)×c3(C2O42-)=(10-5)2×c3(C2O42-)=8.0×10-28,则c(C2O42-)==2.0×10-6mol/L,故答案为:2.0×10-6;
(6)草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3和CO、CO2,其反应的方程式为Y2(C2O4)3Y2O3+3CO↑+3CO2↑,故答案为:Y2(C2O4)3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑.
(2013秋•启东市校级月考)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2•6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
(1)在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是______.
(2)在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为______,便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去.为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为______~______.检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻,取少量上层清液,滴加______溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全.
(3)加入Zn粉的作用是除去溶液中的______.
正确答案
解:生产Zn(NO3)2•6H2O晶体,其工艺流程为:冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),加入硝酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn2+、Fe3+、Fe2+(少量)、Cu2+、Al3+,在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将未被氧化的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀,过滤后滤液中加入锌除去铜离子,过滤得到硫酸锌溶液,加热蒸发,浓缩结晶,过滤洗涤得到ZnSO4•6H2O晶体;
(1)因适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等)可提高锌的浸出速率,所以在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取上述措施,
故答案为:适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等);
(2))“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,则加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为Fe3+;由表格中的数据可知,氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4,氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2,则为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为5.2~5.4,又铁离子与KSCN反应出现血红色,则静置片刻,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全,
故答案为:Fe3+;5.2;5.4;KSCN;
(3)根据金属活动顺序表可知,锌比铜活泼,由流程图及离子沉淀的pH,则加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu2+,除杂后的溶液加热浓缩后、冷却结晶得到晶体,
故答案为:Cu2+.
解析
解:生产Zn(NO3)2•6H2O晶体,其工艺流程为:冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),加入硝酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn2+、Fe3+、Fe2+(少量)、Cu2+、Al3+,在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将未被氧化的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀,过滤后滤液中加入锌除去铜离子,过滤得到硫酸锌溶液,加热蒸发,浓缩结晶,过滤洗涤得到ZnSO4•6H2O晶体;
(1)因适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等)可提高锌的浸出速率,所以在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取上述措施,
故答案为:适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等);
(2))“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,则加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为Fe3+;由表格中的数据可知,氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4,氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2,则为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为5.2~5.4,又铁离子与KSCN反应出现血红色,则静置片刻,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全,
故答案为:Fe3+;5.2;5.4;KSCN;
(3)根据金属活动顺序表可知,锌比铜活泼,由流程图及离子沉淀的pH,则加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu2+,除杂后的溶液加热浓缩后、冷却结晶得到晶体,
故答案为:Cu2+.
如图是中学化学中常用于混合物的分离和提纯的装置,请根据装置回答问题:
(1)从氯化钾溶液中得到氯化钾固体选择装置______(填代表装置图的字母,下同);除去自来水中的Cl-等杂质,选择装置______.
(2)从碘水中分离出I2,选择装置______,该分离方法的名称为______.
(3)装置A中①的名称是______,进水的方向是______.
装置B在分液时为使液体顺利下滴,应进行的具体操作是______.
(4)海水中蕴藏着丰富的资源,在实验室中取少量海水,进行如下流程的实验:
问题1:粗盐中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,需要提纯后才能综合利用.粗盐提纯的步骤有:
①加入过量的Na2CO3溶液;②加入过量的BaCl2溶液; ③加入过量的NaOH溶液;
④调节溶液的pH等于7;⑤溶解;⑥过滤;⑦蒸发.
正确的操作顺序是______(填写序号字母).
a.⑤②③①⑥④⑦b.⑤①②③⑥④⑦c.⑤②①③④⑥⑦d.⑤③②①⑥④⑦
问题2:按所选顺序操作时,步骤④的离子方程式是______.
问题3:由海水到氯化钠晶体的实验过程中要用到的主要装置是______(从给定的四种装置中选择).
正确答案
解:(1)氯化钾溶液中得到氯化钾固体,应用蒸发的方法;除去自来水中的Cl-等杂质制取蒸馏水,可用蒸馏的方法,
故答案为:D;A;
(2)碘在有机溶剂中的溶解度较大,可用萃取、分液的方法分离,选择装置B,
故答案为:B;萃取、分液;
(3)装置A中①的名称是冷凝管,冷凝时,应从下端进水,以使冷水充满冷凝管,以便充分冷凝,
装置B在分液时为使液体顺利滴下,应使分液漏斗内压强与外界气压相等,具体操作为应先将分液漏斗上的活塞拿下后再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗活塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体,
故答案为:冷凝管;下口进水;应先将分液漏斗上的活塞拿下后再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗活塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体;
(4)问题1:除去粗盐中的可溶性杂质:Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,先加水溶解,所以加入过量NaOH(去除镁离子和铁离子):Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;加入过量BaCl2(去除硫酸根离子):SO42-+Ba2+=BaSO4↓;加入过量Na2CO3(去除钙离子的多余的钡离子):Ca2++CO32-=CaCO3,碳酸钠必须加在氯化钡之后,氢氧化钠和氯化钡可以颠倒加入的顺序,然后过滤,最后调节溶液的pH等于7后蒸发即可,所以其顺序是⑤③②①⑥④⑦或⑤②③①⑥④⑦,
故答案为:ad.
问题2:步骤④节溶液的pH等于7,加入盐酸可与氢氧化钠发生中和反应,与碳酸钠反应生成二氧化碳、水和二氧化碳,反应的离子方程式分别为H++OH-=H2O、2H++CO32-=H2O+CO2↑,
故答案为:H++OH-=H2O、2H++CO32-=H2O+CO2↑.
问题3:由海水到氯化钠晶体的实验过程中要用到蒸发的方法,为除去杂质,应过滤,主要装置是CD,
故答案为:CD.
解析
解:(1)氯化钾溶液中得到氯化钾固体,应用蒸发的方法;除去自来水中的Cl-等杂质制取蒸馏水,可用蒸馏的方法,
故答案为:D;A;
(2)碘在有机溶剂中的溶解度较大,可用萃取、分液的方法分离,选择装置B,
故答案为:B;萃取、分液;
(3)装置A中①的名称是冷凝管,冷凝时,应从下端进水,以使冷水充满冷凝管,以便充分冷凝,
装置B在分液时为使液体顺利滴下,应使分液漏斗内压强与外界气压相等,具体操作为应先将分液漏斗上的活塞拿下后再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗活塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体,
故答案为:冷凝管;下口进水;应先将分液漏斗上的活塞拿下后再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗活塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体;
(4)问题1:除去粗盐中的可溶性杂质:Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,先加水溶解,所以加入过量NaOH(去除镁离子和铁离子):Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;加入过量BaCl2(去除硫酸根离子):SO42-+Ba2+=BaSO4↓;加入过量Na2CO3(去除钙离子的多余的钡离子):Ca2++CO32-=CaCO3,碳酸钠必须加在氯化钡之后,氢氧化钠和氯化钡可以颠倒加入的顺序,然后过滤,最后调节溶液的pH等于7后蒸发即可,所以其顺序是⑤③②①⑥④⑦或⑤②③①⑥④⑦,
故答案为:ad.
问题2:步骤④节溶液的pH等于7,加入盐酸可与氢氧化钠发生中和反应,与碳酸钠反应生成二氧化碳、水和二氧化碳,反应的离子方程式分别为H++OH-=H2O、2H++CO32-=H2O+CO2↑,
故答案为:H++OH-=H2O、2H++CO32-=H2O+CO2↑.
问题3:由海水到氯化钠晶体的实验过程中要用到蒸发的方法,为除去杂质,应过滤,主要装置是CD,
故答案为:CD.
七铝十二钙(12CaO•7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:
(1)煅粉主要含MgO和______,用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol•L-1,则溶液PH大于______Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是______,
(2)滤液I中的阴离子有______(忽略杂质成分的影响);若滤液I中仅通入CO2,会生成______,从而导致CaCO3产率降低.
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为______.
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为______.
(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为______.
正确答案
解:(1)锻粉是由白云石高温煅烧而来,在煅烧白云石时,发生反应:CaCO3CaO+CO2↑,MgCO3
MgO+CO2↑,故所得锻粉主要含MgO和CaO;用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,即得Mg(OH)2的饱和溶液,根据Mg(OH)2的Ksp可知:Ksp=c(Mg2+)•c2(OH-)=5×10-12,而c(Mg2+)小于5×10-6mol•L-1,故c(OH-)大于10-3mol/L,则溶液中的c(H+)小于10-11mol/L,溶液的pH大于11;CaSO4微溶于水,如果用(NH4)2SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失,
故答案为:CaO;11;CaSO4微溶于水,用(NH4)2SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失;
(2)在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO3)2和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO3)2和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,故滤液中的阴离子主要为NO3-,还含有OH-;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,则会生成Ca(HCO3)2,从而导致CaCO3产率降低,故答案为:NO3-,OH-;Ca(HCO3)2;
(3)氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,离子反应为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O,故答案为:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(4)用Al片和石墨作电极来制备Al(OH)3,故Al做阳极,石墨做阴极,阳极反应为:Al-3e-=Al3+①,阴极上是来自于水的H+放电:2H2O+2e-=2OH-+H2↑ ②
将①×2+②×3可得总反应:2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑,故答案为:2Al+6H2O
2Al(OH)3↓+3H2↑;
(5)放电时负极电极本身Al放电,失电子,由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量,故AlCl4-做反应物而Al2Cl7-为生成物,由于其它离子不参与电极反应,故电极反应为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-,故答案为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-.
解析
解:(1)锻粉是由白云石高温煅烧而来,在煅烧白云石时,发生反应:CaCO3CaO+CO2↑,MgCO3
MgO+CO2↑,故所得锻粉主要含MgO和CaO;用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,即得Mg(OH)2的饱和溶液,根据Mg(OH)2的Ksp可知:Ksp=c(Mg2+)•c2(OH-)=5×10-12,而c(Mg2+)小于5×10-6mol•L-1,故c(OH-)大于10-3mol/L,则溶液中的c(H+)小于10-11mol/L,溶液的pH大于11;CaSO4微溶于水,如果用(NH4)2SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失,
故答案为:CaO;11;CaSO4微溶于水,用(NH4)2SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失;
(2)在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO3)2和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO3)2和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,故滤液中的阴离子主要为NO3-,还含有OH-;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,则会生成Ca(HCO3)2,从而导致CaCO3产率降低,故答案为:NO3-,OH-;Ca(HCO3)2;
(3)氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,离子反应为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O,故答案为:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(4)用Al片和石墨作电极来制备Al(OH)3,故Al做阳极,石墨做阴极,阳极反应为:Al-3e-=Al3+①,阴极上是来自于水的H+放电:2H2O+2e-=2OH-+H2↑ ②
将①×2+②×3可得总反应:2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑,故答案为:2Al+6H2O
2Al(OH)3↓+3H2↑;
(5)放电时负极电极本身Al放电,失电子,由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量,故AlCl4-做反应物而Al2Cl7-为生成物,由于其它离子不参与电极反应,故电极反应为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-,故答案为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-.
以下是工业上处理含苯酚的废水并对其加以回收利用的工业流程:
回答下列问题:
(1)设备①进行的是操作______(写操作名称),实验室这一步操作所用的仪器是______;
(2)由设备②进入设备③的物质A是______,由设备③进入设备④的物质B是______;
(3)在设备③中发生反应的化学方程式为______;
(4)在设备④中,物质B、的水溶液和CaO反应,产物是______、______和水,可通过______操作(填写操作名称)分离产物;
(5)上图中,能循环使用的物质是C6H6、CaO、______、______.
正确答案
解:由流程图和每一步新加的试剂进行分析可知:用苯萃取出设备①中的苯酚进入设备②,然后用NaOH溶液将设备②中的苯酚转化为苯酚钠而进入设备③,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,同时生成NaHCO3而进入设备④,向设备④中加入CaO时,生成CaCO3进入设备⑤,NaOH进入设备②循环使用,
(1)根据以上分析,用苯萃取出设备①中的苯酚进入设备②,所以设备①进行的是操作是萃取,所有的仪器为分液漏斗,故答案为:萃取; 分液漏斗;
(2)根据以上分析,用NaOH溶液将设备②中的苯酚转化为苯酚钠而进入设备③,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,同时生成NaHCO3而进入设备④,所以A是C6H5ONa,B是NaHCO3,故答案为:C6H5ONa;NaHCO3;
(3)根据以上分析,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,方程式为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3,故答案为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3;
(4)根据(2)在设备④中,物质B的水溶液即NaHCO3和CaO反应CaCO3、NaOH和水,再通过过滤分离出碳酸钙;故答案为:CaCO3;NaOH;过滤;
(5)能循环使用的物质是在流程中生成的副产物,并且在流程中需要加入的原料,根据流程图中箭头指向,很容易发现能循环使用的物质是C6H6、CaO、NaOH水溶液、CO2,故答案为:NaOH水溶液;CO2.
解析
解:由流程图和每一步新加的试剂进行分析可知:用苯萃取出设备①中的苯酚进入设备②,然后用NaOH溶液将设备②中的苯酚转化为苯酚钠而进入设备③,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,同时生成NaHCO3而进入设备④,向设备④中加入CaO时,生成CaCO3进入设备⑤,NaOH进入设备②循环使用,
(1)根据以上分析,用苯萃取出设备①中的苯酚进入设备②,所以设备①进行的是操作是萃取,所有的仪器为分液漏斗,故答案为:萃取; 分液漏斗;
(2)根据以上分析,用NaOH溶液将设备②中的苯酚转化为苯酚钠而进入设备③,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,同时生成NaHCO3而进入设备④,所以A是C6H5ONa,B是NaHCO3,故答案为:C6H5ONa;NaHCO3;
(3)根据以上分析,向设备③中通入CO2将苯酚钠转化为苯酚,方程式为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3,故答案为:C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3;
(4)根据(2)在设备④中,物质B的水溶液即NaHCO3和CaO反应CaCO3、NaOH和水,再通过过滤分离出碳酸钙;故答案为:CaCO3;NaOH;过滤;
(5)能循环使用的物质是在流程中生成的副产物,并且在流程中需要加入的原料,根据流程图中箭头指向,很容易发现能循环使用的物质是C6H6、CaO、NaOH水溶液、CO2,故答案为:NaOH水溶液;CO2.
以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:
(1)溶解:溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,洗液与滤液合并,其目的是______.
(2)氧化:加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式______.
已知:铁氰化钾化学式为K3[Fe(CN)6];亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]•3H2O.
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)
4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)
确定Fe2+是否氧化完全的方法是______.(可供选择的试剂:铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)
(3)除铁:加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式______.
(4)沉淀:生成沉淀碱式碳酸钴[(CoCO3)2•3Co(OH)2],沉淀需洗涤,洗涤的操作是______.
(5)溶解:CoCl2的溶解度曲线如图所示.向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤,其原因是______.
(6)灼烧:准确称取所得CoC2O4 1.470g,在空气中充分灼烧得0.830g氧化钴,写出氧化钴的化学式______.
正确答案
解:(1)洗液与滤液合并,提高洗涤和滤液中钴的利用率,故答案为:提高钴等元素的利用率;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,1molr的亚铁离子失去1mol的电子,而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子,根据电子得失守恒,可知离子方程式为:6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O,取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化,故答案为:6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O;取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化;
(3)生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾,化学反应方程式为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,故答案为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑;
(4)沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次,
故答案为:向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次;
(5)CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低氯化钴析出,故答案为:防止因温度降低,CoCl2晶体析出;
(6)CoC2O4的质量为1.470g,其我知道可为0.01mol,Co元素质量为0.59g,钴氧化物质量为0.83g,氧化物中氧元素质量为0.83g-0.59g=0.24g,则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.01mol:≈2:3,故Co氧化物为Co2O3,故答案为:Co2O3.
解析
解:(1)洗液与滤液合并,提高洗涤和滤液中钴的利用率,故答案为:提高钴等元素的利用率;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,1molr的亚铁离子失去1mol的电子,而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子,根据电子得失守恒,可知离子方程式为:6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O,取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化,故答案为:6Fe2++6H++ClO3-═6Fe3++Cl-+3H2O;取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化;
(3)生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾,化学反应方程式为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,故答案为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑;
(4)沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次,
故答案为:向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次;
(5)CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低氯化钴析出,故答案为:防止因温度降低,CoCl2晶体析出;
(6)CoC2O4的质量为1.470g,其我知道可为0.01mol,Co元素质量为0.59g,钴氧化物质量为0.83g,氧化物中氧元素质量为0.83g-0.59g=0.24g,则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.01mol:≈2:3,故Co氧化物为Co2O3,故答案为:Co2O3.
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