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简答题

软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂.既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略),简化流程图如下:

请回答下列问题:

(1)上述流程脱硫不能实现______(选填下列字母编号).

A.废弃物的综合利用    B.白色污染的减少    C.酸雨的减少       D.回收贵重金属

(2)MnCO3不溶于水,却能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是______

(3)脱硫过程中加入KMnO4制取产品MnSO2的化学方程式是______

(4)海水提取镁工艺流程也用到了脱硫(除去硫酸根离子),部分流程如图2:该工艺过程中,脱硫阶段主要反映的离子方程式为______.产品2的化学式为______,石灰乳的两用特点是____________

(5)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2═Zn(NH32Cl2+2MnOOH,其正极的电极反应式是______

正确答案

解:二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,MnS将铜、镍离子还原为单质,高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰,通过过滤获得二氧化锰,

(1)白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的,SO2能形成酸雨,因此脱硫实现了废弃物的综合利用,同时也减少了酸雨形成,同时回收贵重金属铜、镍,所以B符合,

故答案为:B;

(2)由于碳酸锰能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀,故答案为:消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)KMnO4溶液加入到MnSO4溶液中制备MnO2,2价锰离子被高锰酸根离子氧化成二氧化锰,反应的化学方程式为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O,

故答案为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O;

(4)海水脱硫是用钙离子与硫酸根离子生成难溶物硫酸钙而除去,反应的离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,用石灰石乳中提供的氢氧根离子与镁离子结合成难溶的氢氧化镁,故答案为:Ca2++SO42-═CaSO4↓;Mg(OH)2;提供Ca2+使海水脱硫;提供OH-使海水中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀;

(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此碱性锌锰电池放电时,正极是二氧化锰得到电子,则电极反应式为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3,故答案为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3

解析

解:二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,MnS将铜、镍离子还原为单质,高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰,通过过滤获得二氧化锰,

(1)白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的,SO2能形成酸雨,因此脱硫实现了废弃物的综合利用,同时也减少了酸雨形成,同时回收贵重金属铜、镍,所以B符合,

故答案为:B;

(2)由于碳酸锰能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀,故答案为:消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀;

(3)KMnO4溶液加入到MnSO4溶液中制备MnO2,2价锰离子被高锰酸根离子氧化成二氧化锰,反应的化学方程式为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O,

故答案为:2KMnO4+3MnSO4+4KOH=5MnO2+3K2SO4+2H2O;

(4)海水脱硫是用钙离子与硫酸根离子生成难溶物硫酸钙而除去,反应的离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,用石灰石乳中提供的氢氧根离子与镁离子结合成难溶的氢氧化镁,故答案为:Ca2++SO42-═CaSO4↓;Mg(OH)2;提供Ca2+使海水脱硫;提供OH-使海水中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀;

(5)原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此碱性锌锰电池放电时,正极是二氧化锰得到电子,则电极反应式为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3,故答案为:MnO2+e-+NH4+═MnOOH+NH3

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简答题

已知硫酸亚铁铵晶体为浅绿色,易溶于水、不溶于乙醇,在水中的溶解度比FeSO4和(NH42SO4都要小;能水解;具有还原性,但比硫酸亚铁稳定.硫酸亚铁在水中的溶解度为20.3(10℃)、26.3(20℃)、30.8(30℃)、40.1(40℃)….以下是将绿矾(FeSO4•7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体的流程图.根据如图回答:

(1)为处理废铁屑表面的油污,用10%Na2CO3溶液清洗,请用离子方程式表示Na2CO3溶液呈碱性的原因:______

(2)步骤1中采用倾析法分离出铁屑,下列适合用倾析法的有______

A.沉淀的颗粒较大     B.沉淀容易沉降     C.沉淀呈胶状    D.沉淀呈絮状

(3)步骤2中铁屑过量的目的是(用离子方程式表示):______.步骤2中溶液趁热过滤的原因是______

(4)步骤3中,加入(NH42SO4固体后,应加热到溶液表面出现晶膜时,停止加热.需经过的实验操作包括:____________、减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体.

(5)制得的硫酸亚铁铵中常含有杂质离子Fe3+,检验方法是:______

正确答案

解:用碳酸钠溶液可以处理铁屑表面的油污等杂质,得到的铁和硫酸反应可以生成硫酸亚铁盐溶液,绿矾(FeSO4•7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体,溶液表面出现晶膜时,停止加热,采取蒸发浓缩、冷却结晶方法,通过减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体.

(1)Na2CO3溶液中CO32-水解CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,使Na2CO3溶液呈碱性.

故答案为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-

2)沉淀的颗粒较大,静止后容易沉降至容器底部,常用倾析法分离.沉淀呈胶状或絮状,静止后不容易沉降,不能采取倾析法分离.

故选:AB.

(3)Fe2+易被氧化为Fe3+,氧化的Fe3+与Fe发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,防止Fe2+被氧化为Fe3+

步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时,硫酸亚铁因析出而损失.

故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;防止溶液冷却时,硫酸亚铁因析出而损失.

(4)步骤3中,加入(NH42SO4固体后,溶液表面出现晶膜时,停止加热,采取蒸发浓缩、冷却结晶方法,通过减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体.

故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶.

(5)铁离子和硫氰酸钾之间能反生络合反应得到血红色物质,可以用硫氰酸钾检验铁离子,操作是:取少量制得的硫酸亚铁铵于试管中,加入适量的蒸馏水溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则含Fe3+

故答案为:取少量制得的硫酸亚铁铵于试管中,加入适量的蒸馏水溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则含Fe3+

解析

解:用碳酸钠溶液可以处理铁屑表面的油污等杂质,得到的铁和硫酸反应可以生成硫酸亚铁盐溶液,绿矾(FeSO4•7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体,溶液表面出现晶膜时,停止加热,采取蒸发浓缩、冷却结晶方法,通过减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体.

(1)Na2CO3溶液中CO32-水解CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,使Na2CO3溶液呈碱性.

故答案为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-

2)沉淀的颗粒较大,静止后容易沉降至容器底部,常用倾析法分离.沉淀呈胶状或絮状,静止后不容易沉降,不能采取倾析法分离.

故选:AB.

(3)Fe2+易被氧化为Fe3+,氧化的Fe3+与Fe发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,防止Fe2+被氧化为Fe3+

步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时,硫酸亚铁因析出而损失.

故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;防止溶液冷却时,硫酸亚铁因析出而损失.

(4)步骤3中,加入(NH42SO4固体后,溶液表面出现晶膜时,停止加热,采取蒸发浓缩、冷却结晶方法,通过减压过滤(或抽滤)等得到较为干燥的晶体.

故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶.

(5)铁离子和硫氰酸钾之间能反生络合反应得到血红色物质,可以用硫氰酸钾检验铁离子,操作是:取少量制得的硫酸亚铁铵于试管中,加入适量的蒸馏水溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则含Fe3+

故答案为:取少量制得的硫酸亚铁铵于试管中,加入适量的蒸馏水溶解,滴加1~2滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则含Fe3+

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简答题

工业废水中Cr(Ⅲ)回收与再利用工艺如下:

注:

①硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+

②部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表.

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施______(至少写一条).

(2)调pH=8是为了除去______离子(选填:Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+).

(3)钠离子交换树脂的原理为:Mn++nNaR→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是______(选填:Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+).

正确答案

解:流程原理:硫酸浸取液中金属离子是Cr3+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入硫酸,将物质溶解酸化,过滤,除去难溶物质,然后向混合液中加入氢氧化钠,根据表中数据,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,调节溶液PH=8,可以将Fe3+、Al3+转化为沉淀除去,将Fe3+、Al3+沉淀完全了,余下的只有Ca2+、Mg2+可以用钠离子交换树脂交换即可.

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是:增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等,

故答案为:增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等;

(2)硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,溶液PH=8,Fe3+、Al3+转化为沉淀除去;

故答案为:Fe3+、Al3+

(3)前面已将Fe3+、Al3+沉淀完全了,余下的只有Ca2+、Mg2+,此小题类似于磺化煤交换Ca2+、Mg2+原理,钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子,故答案为:Ca2+、Mg2+

解析

解:流程原理:硫酸浸取液中金属离子是Cr3+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入硫酸,将物质溶解酸化,过滤,除去难溶物质,然后向混合液中加入氢氧化钠,根据表中数据,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,调节溶液PH=8,可以将Fe3+、Al3+转化为沉淀除去,将Fe3+、Al3+沉淀完全了,余下的只有Ca2+、Mg2+可以用钠离子交换树脂交换即可.

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是:增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等,

故答案为:增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等;

(2)硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,溶液PH=8,Fe3+、Al3+转化为沉淀除去;

故答案为:Fe3+、Al3+

(3)前面已将Fe3+、Al3+沉淀完全了,余下的只有Ca2+、Mg2+,此小题类似于磺化煤交换Ca2+、Mg2+原理,钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子,故答案为:Ca2+、Mg2+

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简答题

铬是水体的主要的污染物之一,可以导致水生生物死亡.化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该有害物质.例如处理铬的实验循环示意图如下:

(1)在上图所示的编号步骤中,其中反应①所用的试剂是硫酸酸化的H2O2,请写出该反应的离子方程式______(可以不配平).

(2)现有含Cr3+和Fe3+的溶液,使用NaOH溶液和盐酸,可将这两种离子相互分离,根据上图信息分析,在涉及的过滤操作中,上述两种离子的存在形态分别是____________.(写化学式)

(3)铬的化合价除了示意图中涉及的+3和+6外,还有0、+2、+4和+5等.现有24mL浓度为0.05mol•L-1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol•L-1的Na2Cr2O7溶液完全反应.已知Na2SO4被Na2Cr2O7氧化为Na2SO4,则元素Cr在还原产物中的化合价为______

(4)步骤⑤应该加入______剂(填“还原”或“氧化”).

正确答案

解:(1)H2O2既具有氧化性,又具有还原性;Cr2O72-具有强氧化性,能将H2O2氧化为O2,反应中+6价Cr元素被还原为+3价,离子反应为Cr2O72-+8H++3H2O2═2Cr3++3O2↑+7H2O,故答案为:Cr2O72-+8H++3H2O2═2Cr3++3O2↑+7H2O;

(2)从反应③可以看出,Cr(OH)3可以与NaOH溶液反应生成NaCrO2,所以除去Fe3+中的Cr3+时,可以加入过量的NaOH溶液,使Cr3+转化为CrO,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,在过滤得到的Fe(OH)3中加入盐酸即得到FeCl3溶液,故答案为:CrO2-;Fe(OH)3; 

(3)令Cr元素在产物中的化合价为a价,根据电子转移守恒,则:24×10-3L×0.05mol/L×(6-4)=20×10-3L×0.02mol/L×2×(6-a),解得a=+3,

故答案为:+3;

(4)步骤⑤中,Cr元素的化合价从+3升高到了+6价,所以需要加入氧化剂,故答案为:氧化.

解析

解:(1)H2O2既具有氧化性,又具有还原性;Cr2O72-具有强氧化性,能将H2O2氧化为O2,反应中+6价Cr元素被还原为+3价,离子反应为Cr2O72-+8H++3H2O2═2Cr3++3O2↑+7H2O,故答案为:Cr2O72-+8H++3H2O2═2Cr3++3O2↑+7H2O;

(2)从反应③可以看出,Cr(OH)3可以与NaOH溶液反应生成NaCrO2,所以除去Fe3+中的Cr3+时,可以加入过量的NaOH溶液,使Cr3+转化为CrO,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,在过滤得到的Fe(OH)3中加入盐酸即得到FeCl3溶液,故答案为:CrO2-;Fe(OH)3; 

(3)令Cr元素在产物中的化合价为a价,根据电子转移守恒,则:24×10-3L×0.05mol/L×(6-4)=20×10-3L×0.02mol/L×2×(6-a),解得a=+3,

故答案为:+3;

(4)步骤⑤中,Cr元素的化合价从+3升高到了+6价,所以需要加入氧化剂,故答案为:氧化.

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简答题

电子工业中,可用FeCl3-HCl溶液作为印刷电路铜板蚀刻液.某探究小组设计如下线路处理废液和资源回收:

请回答:

(1)FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液中含有的金属阳离子是______

(2)FeCl3蚀刻液中加入盐酸的目的:可以______,又可提高蚀刻速率.

(3)步骤①中加入H2O2溶液的目的是______

(4)已知:

生成氢氧化物沉淀的pH

根据表中数据推测调节pH的范围是______

(5)写出步骤②中生成CO2的一个离子方程式______(已知Cu2(OH)2CO3不易溶于水).

(6)写出步骤③生成Cu2(OH)2CO3的离子方程式______

正确答案

解:FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液,发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,得到氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液,向废液中滴入过氧化氢将亚铁离子氧化成极易除去的铁离子,然后过滤得沉淀氢氧化铁和氯化铜溶液,将沉淀溶解于盐酸得到氯化铁,向滤液中加入碳酸氢钠得到碱式碳酸铜.

(1)氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应的离子方程式:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,铁离子可能过量,故答案为:Fe3+、Fe2+和Cu2+

(2)氯化铁是强酸弱碱盐水解呈酸性,所以加盐酸防止弱离子铁离子的水解,水解的方程式为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,向其中加盐酸促使平衡逆向移动,

故答案为:抑制氯化铁水解;

(3)加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子但不能引入新的杂质,氧化剂选择过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:因为将Fe2+氧化成Fe3+,方便后续沉淀时除去;

(4)调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.2~4.7,故答案为:[3.2,4.7)或3.2≤pH<4.7;

(5)用碱式碳酸铜来调节溶液的PH,强制弱,所以离子反应方程式为:4H++Cu2(OH)2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑,故答案为:4H++Cu2(OH)2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑;

(6)滤液中弱碱的阳离子与碳酸氢钠中的碳酸氢根离子发生双水解,生成碱式碳酸铜,反应的方程式为:2Cu2++4HCO3-=Cu2(OH)2CO3↓+H2O+3 CO2↑,

故答案为:2Cu2++4HCO3-=Cu2(OH)2CO3↓+H2O+3 CO2↑.

解析

解:FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液,发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,得到氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液,向废液中滴入过氧化氢将亚铁离子氧化成极易除去的铁离子,然后过滤得沉淀氢氧化铁和氯化铜溶液,将沉淀溶解于盐酸得到氯化铁,向滤液中加入碳酸氢钠得到碱式碳酸铜.

(1)氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应的离子方程式:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,铁离子可能过量,故答案为:Fe3+、Fe2+和Cu2+

(2)氯化铁是强酸弱碱盐水解呈酸性,所以加盐酸防止弱离子铁离子的水解,水解的方程式为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,向其中加盐酸促使平衡逆向移动,

故答案为:抑制氯化铁水解;

(3)加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子但不能引入新的杂质,氧化剂选择过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:因为将Fe2+氧化成Fe3+,方便后续沉淀时除去;

(4)调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.2~4.7,故答案为:[3.2,4.7)或3.2≤pH<4.7;

(5)用碱式碳酸铜来调节溶液的PH,强制弱,所以离子反应方程式为:4H++Cu2(OH)2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑,故答案为:4H++Cu2(OH)2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑;

(6)滤液中弱碱的阳离子与碳酸氢钠中的碳酸氢根离子发生双水解,生成碱式碳酸铜,反应的方程式为:2Cu2++4HCO3-=Cu2(OH)2CO3↓+H2O+3 CO2↑,

故答案为:2Cu2++4HCO3-=Cu2(OH)2CO3↓+H2O+3 CO2↑.

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过氧化钙可以用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等.工业上生产过氧化钙的主要流程如图:

已知CaO2•8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气.

(1)用上述方法制取CaO2•8H2O的化学方程式是______

(2)检验“水洗”是否合格的方法是______

(3)沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右,其可能原因是(写出两种):

______

______

(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤是:

第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2mol/L的H2SO4溶液,充分反应.

第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液.

第三步:逐滴加入浓度为c mol•L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL.

【已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-

①CaO2的质量分数为______ (用字母表示);

②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能______(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是______

正确答案

解:(1)由流程可知,反应物为氯化钙、双氧水、氨气和水,生成为CaO2•8H2O和氯化铵,反应的化学方程式为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl,

故答案为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

(2)“水洗”不合格,含有氯离子,所以检验“水洗”是否合格的方法是:取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀,

故答案为:取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;

(3)由于温度较高时双氧水容易分解,会导致过氧化钙产率下降,且温度降低时过氧化钙的溶解度减小,有利于过氧化钙的析出,该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2•8H2O产率,所以沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右,

故答案为:温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2•8H2O产率;

(4)①过氧化钙氧化碘化钾生成的碘单质,用硫代硫酸钠滴定时,消耗的硫代硫酸钠的物质的量为:cmol•L-1×V×10-3L=cV×10-3mol,根据氧化还原反应中电子守恒及题中反应方程式可得关系式:CaO2~I2~2S2O32-,过氧化钙的物质的量为:n(CaO2)=n(S2O32-)=×cV×10-3mol,

样品中CaO2的质量分数为:×100%=

故答案为:

③在酸性条件下空气中的O2也可以把KI氧化为I2,使消耗的Na2S2O3增多,从而使测得的CaO2的质量分数偏高,

故答案为:偏高;在酸性条件下空气中的O2也可以把KI氧化为I2,使消耗的Na2S2O3增多,从而使测得的CaO2的质量分数偏高.

解析

解:(1)由流程可知,反应物为氯化钙、双氧水、氨气和水,生成为CaO2•8H2O和氯化铵,反应的化学方程式为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl,

故答案为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;

(2)“水洗”不合格,含有氯离子,所以检验“水洗”是否合格的方法是:取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀,

故答案为:取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;

(3)由于温度较高时双氧水容易分解,会导致过氧化钙产率下降,且温度降低时过氧化钙的溶解度减小,有利于过氧化钙的析出,该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2•8H2O产率,所以沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右,

故答案为:温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2•8H2O产率;

(4)①过氧化钙氧化碘化钾生成的碘单质,用硫代硫酸钠滴定时,消耗的硫代硫酸钠的物质的量为:cmol•L-1×V×10-3L=cV×10-3mol,根据氧化还原反应中电子守恒及题中反应方程式可得关系式:CaO2~I2~2S2O32-,过氧化钙的物质的量为:n(CaO2)=n(S2O32-)=×cV×10-3mol,

样品中CaO2的质量分数为:×100%=

故答案为:

③在酸性条件下空气中的O2也可以把KI氧化为I2,使消耗的Na2S2O3增多,从而使测得的CaO2的质量分数偏高,

故答案为:偏高;在酸性条件下空气中的O2也可以把KI氧化为I2,使消耗的Na2S2O3增多,从而使测得的CaO2的质量分数偏高.

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简答题

(2016春•江西月考)一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3•CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.

(1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的化学反应方程式为______

(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴.则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根)______.请从反应原理分析不用盐酸酸化的主要原因______

(3)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同,请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用:____________

(4)某天然碱的化学式可表示为2Na2CO3•NaHCO3•2H2O,取少量该物质溶于水得稀溶液P.下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______(填序号).

A.c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+

B.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3

C.3c(Na+)>5c(CO32-)+5c(HCO3-)+5c(H2CO3

D.将P溶液与少量NaOH溶液混合:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-

(5)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液.CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水.如图是粉红色的CoCl2•6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,B物质的化学式是______

正确答案

解:操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质,将铝从废料中分离出来,过滤后得到含Co2O3•CoO的钴渣,再用酸溶解过滤后得到含Co3+及Al3+、Li+的滤液,通过调整溶液的pH得到Al(OH)3和LiF沉淀,再过滤得到含Co3+的滤液,再滴加Na2CO3溶液得到CoCO3沉淀,经过滤、洗涤沉淀,最后将CoCO3进行加热分解可得CoO粉末,

(1)Al和NaOH溶液发生氧化还原反应生成偏铝酸钠和氢气,反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;

(2)Co2O3•CoO在酸性条件下和硫代硫酸钠反应生成钴离子、硫酸根离子和水,离子方程式为4Co2O3•CoO+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;

Co2O3•CoO具有氧化性,HCl具有还原性,二者发生氧化还原反应生成氯气,氯气有毒,污染环境,所以不能用盐酸;

故答案为:4Co2O3•CoO+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2,污染环境;

(3)Al3+和CO32-发生双水解反应生成Al(OH)3和CO2;Co2+和CO32-反应生成CoCO3沉淀,离子方程式分别为2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑、Co2++CO32-=CoCO3↓,故答案为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;Co2++CO32-=CoCO3↓;

(4)A.碳酸根离子水解、碳酸氢根离子水解程度大于电离程度导致溶液中碱性,所以c(OH-)>c(H+),碳酸根离子、碳酸氢根离子水解程度都较小,所以溶液中存在c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;

B.溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),存在物料守恒3c(Na+)=5c(CO32-)+5c(HCO3-)+5c(H2CO3),则3c(OH-)=3c(H+)+2c(HCO3-)+5c(H2CO3)+2c(CO32-),故B错误;

C.根据物料守恒可得:3c(Na+)=5c(CO32-)+5c(HCO3-)+5c(H2CO3),所以3c(Na+)>5c(CO32-)+5c(HCO3-),故C错误;

D.溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),故D正确;

故答案为:AD;

(5)CoCl2•6H2O~CoCl2

        238             130    

         m             65mg

 ,解得:m=119mg

 B物质的化学式为CoCl2•nH2O,则有:

   CoCl2•6H2O~CoCl2•nH2O△m

    238                       18(6-n)

   119mg                      119mg-74mg

=,解得:n=1,

所以B物质的化学式为:CoCl2•H2O,

故答案为:CoCl2•H2O.

解析

解:操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质,将铝从废料中分离出来,过滤后得到含Co2O3•CoO的钴渣,再用酸溶解过滤后得到含Co3+及Al3+、Li+的滤液,通过调整溶液的pH得到Al(OH)3和LiF沉淀,再过滤得到含Co3+的滤液,再滴加Na2CO3溶液得到CoCO3沉淀,经过滤、洗涤沉淀,最后将CoCO3进行加热分解可得CoO粉末,

(1)Al和NaOH溶液发生氧化还原反应生成偏铝酸钠和氢气,反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;

(2)Co2O3•CoO在酸性条件下和硫代硫酸钠反应生成钴离子、硫酸根离子和水,离子方程式为4Co2O3•CoO+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;

Co2O3•CoO具有氧化性,HCl具有还原性,二者发生氧化还原反应生成氯气,氯气有毒,污染环境,所以不能用盐酸;

故答案为:4Co2O3•CoO+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;Co2O3•CoO可氧化盐酸产生Cl2,污染环境;

(3)Al3+和CO32-发生双水解反应生成Al(OH)3和CO2;Co2+和CO32-反应生成CoCO3沉淀,离子方程式分别为2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑、Co2++CO32-=CoCO3↓,故答案为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;Co2++CO32-=CoCO3↓;

(4)A.碳酸根离子水解、碳酸氢根离子水解程度大于电离程度导致溶液中碱性,所以c(OH-)>c(H+),碳酸根离子、碳酸氢根离子水解程度都较小,所以溶液中存在c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;

B.溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),存在物料守恒3c(Na+)=5c(CO32-)+5c(HCO3-)+5c(H2CO3),则3c(OH-)=3c(H+)+2c(HCO3-)+5c(H2CO3)+2c(CO32-),故B错误;

C.根据物料守恒可得:3c(Na+)=5c(CO32-)+5c(HCO3-)+5c(H2CO3),所以3c(Na+)>5c(CO32-)+5c(HCO3-),故C错误;

D.溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),故D正确;

故答案为:AD;

(5)CoCl2•6H2O~CoCl2

        238             130    

         m             65mg

 ,解得:m=119mg

 B物质的化学式为CoCl2•nH2O,则有:

   CoCl2•6H2O~CoCl2•nH2O△m

    238                       18(6-n)

   119mg                      119mg-74mg

=,解得:n=1,

所以B物质的化学式为:CoCl2•H2O,

故答案为:CoCl2•H2O.

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题型:简答题
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简答题

已探明我国锰矿储量占世界第三位,但富矿仅占6.4%,每年尚需进口大量锰矿石.有人设计了把我国的菱锰矿(MnCO3)(贫矿)转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺.该工艺流程如图所示:

回答下列问题:

(1)锰元素位于元素周期中第______周期______族.

(2)气体A中含有两种气体,溶液C与气体A发生反应的化学方程式为______

(3)锰的化合物用途广泛,例如MnO2KMnO4都是重要的锰化合物MnO2可用于制备KMnO4,一般是先由MnO2在碱性条件下与O2反应制备得到K2MnO4,再由K2MnO4制备KMnO4.写出MnO2得到K2MnO4的化学方程式______

正确答案

解:把我国的菱锰矿(MnCO3)(贫矿)转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺流程为:高温下焙烧菱锰矿时,硫酸铵盐热分解生成氨气,碳酸锰高温分解得到二氧化碳气体,将产生的固体溶于水,可以得到硫酸锰溶液,在水溶液中,两种气体和硫酸锰之间反应生成碳酸锰,

(1)金属锰是25号元素,原子核外电子排布是:2、8、8、7,属于VIIB元素,原子核外电子四层,位于第四周期,故答案为:四;VIIB;

(2)硫酸铵铵盐受热分解生成氨气,碳酸锰高温分解得到二氧化碳气体,在水溶液中,两种气体和硫酸锰之间的反应为:MnSO4+2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+(NH42SO4

故答案为:MnSO4+2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+(NH42SO4

(3)根据题目信息:由MnO2在碱性条件下与O2反应制备得到K2MnO4,则反应为:2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O,故答案为:2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O.

解析

解:把我国的菱锰矿(MnCO3)(贫矿)转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺流程为:高温下焙烧菱锰矿时,硫酸铵盐热分解生成氨气,碳酸锰高温分解得到二氧化碳气体,将产生的固体溶于水,可以得到硫酸锰溶液,在水溶液中,两种气体和硫酸锰之间反应生成碳酸锰,

(1)金属锰是25号元素,原子核外电子排布是:2、8、8、7,属于VIIB元素,原子核外电子四层,位于第四周期,故答案为:四;VIIB;

(2)硫酸铵铵盐受热分解生成氨气,碳酸锰高温分解得到二氧化碳气体,在水溶液中,两种气体和硫酸锰之间的反应为:MnSO4+2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+(NH42SO4

故答案为:MnSO4+2NH3+CO2+H2O=MnCO3↓+(NH42SO4

(3)根据题目信息:由MnO2在碱性条件下与O2反应制备得到K2MnO4,则反应为:2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O,故答案为:2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O.

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题型:简答题
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简答题

锌焙砂是锌精矿经焙烧后所得的产物,主要含氧化锌、硫酸锌,有少量FeO、CuO、NiO杂质,是炼锌最主要的原料.安徽某科研小组设计了如下提取金属锌的实验流程:

(1)酸浸得到的溶液中除Zn2+外,还含有的金属阳离子______(填离子符号),需要用到240ml 4mol•L-1 H2SO4,用18.4mol•L-1 H2SO4浓硫酸配制该溶液过程中用到的主要玻璃仪器有______

(2)净化Ⅰ操作需要加入H2O2,控制溶液PH在4左右,发生反应的离子方程式______,沉淀的主要成分是______

(3)净化Ⅱ得到的Cu、Ni,需要进行洗涤操作,检验是否洗涤干净的方法是______

本流程中可以循环利用的物质除锌外还有______

(4)可用电解沉积硫酸锌溶液的方法制备锌,若在在阳极产生13.44L(标准状况下) 氧气,在阴极析出锌的质量为______

(5)上述工艺中,如果不设计“净化Ⅱ”,造成的结果是______

正确答案

解:(1)锌焙砂经被烧后所得的产物,主要含氧化锌、硫酸锌(有少量FeO、CuO、NiO杂质),加入硫酸酸化,可生成硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍以及硫酸亚铁等,因此酸浸得到的溶液中除Zn2+外,还含有的金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Ni2+等,用浓硫酸配制稀硫酸需要的仪器有:量筒量取浓硫酸、烧杯用来溶解浓硫酸、玻璃棒搅拌、引流等、胶头滴管定容以及250mL容量瓶等,

故答案为:Cu2+、Fe2+、Ni2+;250ml容量瓶、玻璃棒、烧杯、量筒 胶头滴管等;

(2)净化Ⅰ操作需要加入H2O2溶液并控制溶液的pH在4左右,亚铁离子被双氧水氧化成铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O,控制溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,

故答案为:H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;Fe(OH)3

(3)净化Ⅱ得到的Cu、Ni可吸附溶液中的硫酸根离子,检验是否洗涤干净,可取最后一次洗涤液于小试管中,滴加硝酸酸化的BaCl2溶液,如无沉淀生成,说明洗涤干净,通过制取金属锌的流程图示可以知道,可以循环利用的物质除锌外,含有硫酸、硫酸锌,

故答案为:取最后洗涤液少量,滴加BaCl2,如无白色沉淀,则洗干净;H2SO4、ZnSO4

(4)13.44L(标准状况下) 氧气n===0.6mol,转移电子0.6mol×4=2.4mol,生成1mol锌需转移2mol电子,所以在阴极析出锌的质量为:×65g/mol=78g,

故答案为:78g;

(5)上述工艺中,如果不设计“净化Ⅱ”,溶液中含有Cu2+、Ni2+,电解会造成的结果是最终得到的产品中含Cu、Ni杂质,

故答案为:最终得到的产品中含Cu、Ni杂质.

解析

解:(1)锌焙砂经被烧后所得的产物,主要含氧化锌、硫酸锌(有少量FeO、CuO、NiO杂质),加入硫酸酸化,可生成硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍以及硫酸亚铁等,因此酸浸得到的溶液中除Zn2+外,还含有的金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Ni2+等,用浓硫酸配制稀硫酸需要的仪器有:量筒量取浓硫酸、烧杯用来溶解浓硫酸、玻璃棒搅拌、引流等、胶头滴管定容以及250mL容量瓶等,

故答案为:Cu2+、Fe2+、Ni2+;250ml容量瓶、玻璃棒、烧杯、量筒 胶头滴管等;

(2)净化Ⅰ操作需要加入H2O2溶液并控制溶液的pH在4左右,亚铁离子被双氧水氧化成铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O,控制溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,

故答案为:H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;Fe(OH)3

(3)净化Ⅱ得到的Cu、Ni可吸附溶液中的硫酸根离子,检验是否洗涤干净,可取最后一次洗涤液于小试管中,滴加硝酸酸化的BaCl2溶液,如无沉淀生成,说明洗涤干净,通过制取金属锌的流程图示可以知道,可以循环利用的物质除锌外,含有硫酸、硫酸锌,

故答案为:取最后洗涤液少量,滴加BaCl2,如无白色沉淀,则洗干净;H2SO4、ZnSO4

(4)13.44L(标准状况下) 氧气n===0.6mol,转移电子0.6mol×4=2.4mol,生成1mol锌需转移2mol电子,所以在阴极析出锌的质量为:×65g/mol=78g,

故答案为:78g;

(5)上述工艺中,如果不设计“净化Ⅱ”,溶液中含有Cu2+、Ni2+,电解会造成的结果是最终得到的产品中含Cu、Ni杂质,

故答案为:最终得到的产品中含Cu、Ni杂质.

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题型:简答题
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简答题

已知铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:

(1)写出反应1中的化学方程式:____________

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______;反应2的离子方程式为______

正确答案

解:铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,从铝土矿中提炼Al2O3的工艺流程原理为:铝土矿加入氢氧化钠溶液,二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O,所以滤渣为在碱性条件下的不溶物,得到滤液1中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,加入CaO,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;滤液Ⅱ中的溶质为NaAlO2,通入CO2,发生反应为:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-,B煅烧生成Al2O3,故B为Al(OH)3,气体A应该为CO2

(1)铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,与NaOH反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;

故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;

(2)滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入CaO,生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;

由工艺流程可知,B为氢氧化铝,故气体A为二氧化碳,滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液通入二氧化碳,生成氢氧化铝与碳酸钠,反应方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-

故答案为:CaSiO3;2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-

解析

解:铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,从铝土矿中提炼Al2O3的工艺流程原理为:铝土矿加入氢氧化钠溶液,二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O,所以滤渣为在碱性条件下的不溶物,得到滤液1中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子,加入CaO,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;滤液Ⅱ中的溶质为NaAlO2,通入CO2,发生反应为:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-,B煅烧生成Al2O3,故B为Al(OH)3,气体A应该为CO2

(1)铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,与NaOH反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;

故答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;

(2)滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入CaO,生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;

由工艺流程可知,B为氢氧化铝,故气体A为二氧化碳,滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液通入二氧化碳,生成氢氧化铝与碳酸钠,反应方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-

故答案为:CaSiO3;2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-

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