- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图所示实验：
查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质．请回答以下问题：
（1）操作①的名称是______；
（2）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、______、泥三角和三脚架；操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质有______．
（3）往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定灼烧后的黑色固体为______．
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH4Cl和ZnCl2，下面是他做完实验后所写的实验报告，请你写出其空白处的内容：
正确答案
解：（1）固体物质加入水中是物质的溶解过程，故答案为：溶解；
（2）对物质进行灼烧过程需要的仪器：酒精灯、玻璃棒、泥三角和三脚架、坩埚使澄清石灰水变浑浊的气体有二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳可由黑色的碳单质灼烧制得，二氧化硫可由淡黄色的硫单质灼烧制得，所以该黑色物质是碳单质．
故答案为：坩埚；C（碳）；
（3）能使带火星的木条复燃的气体是氧气，能使双氧水迅速产生氧气的黑色固体物质是二氧化锰，故答案为：MnO2；
（4）氯离子的检验：取少许滤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，银离子和氯离子反应生成不溶于水的白色沉淀氯化银；如果有白色沉淀生成，就说明有氯离子．
铵根离子的检验：铵根离子能和强碱在加热条件下反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色；如果湿润的红色石蕊试纸变蓝色，就说明有铵根离子存在．
故答案为：
．
解析
解：（1）固体物质加入水中是物质的溶解过程，故答案为：溶解；
（2）对物质进行灼烧过程需要的仪器：酒精灯、玻璃棒、泥三角和三脚架、坩埚使澄清石灰水变浑浊的气体有二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳可由黑色的碳单质灼烧制得，二氧化硫可由淡黄色的硫单质灼烧制得，所以该黑色物质是碳单质．
故答案为：坩埚；C（碳）；
（3）能使带火星的木条复燃的气体是氧气，能使双氧水迅速产生氧气的黑色固体物质是二氧化锰，故答案为：MnO2；
（4）氯离子的检验：取少许滤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，银离子和氯离子反应生成不溶于水的白色沉淀氯化银；如果有白色沉淀生成，就说明有氯离子．
铵根离子的检验：铵根离子能和强碱在加热条件下反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色；如果湿润的红色石蕊试纸变蓝色，就说明有铵根离子存在．
故答案为：
．
水中的某些重金属污染物又可以被微生物转化为新的重金属化合物，使水的污染程度加重．例如，水中的氯化汞会发生下列变化：HgCl2+CH4
正确答案
解析
解：A．HgCl2属于共价化合物，HgCl2+CH4
B．沼气池的水中有大量微生物，是HgCl2转化为CH3HgCl的催化剂，HgCl2+CH4
C．HgCl2是重金属盐，能导致蛋白质变性，蛋白质的变性是蛋白质其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，属于化学变化，而盐析是物理变化，误服含HgCl2的废水可使蛋白质发生变性，故C错误；
D．HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，则其构成微粒为分子，为弱电解质，CH3HgCl为含汞的剧毒物质，HgCl2比CH3HgCl毒性小，故D正确；
故选C．
有一种工业废水，已知其中含有大量的FeSO4，少量的Ag+和Na+，以及部分污泥．试设计一个既经济又合理的方法以回收金属银、硫酸亚铁．分步列出实验步骤，并说明每一步骤的目的（不必写化学方程式）．
正确答案
解：要从工业废水中回收金属银和硫酸亚铁，首先需要将其中的污泥通过过滤除去，然后根据铁能将银离子置换出来的性质，加入过量的铁粉，使银全部被置换出来，过滤得到银和铁的混合物，然后根据铁可以和酸发生置换反应而银不与酸发生置换反应的性质，将得到的固体混合物加入稀硫酸，使铁反应，过滤得到银，最后将溶液混合，根据物质溶解度的不同，加热得到饱和溶液，然后降温使硫酸亚铁晶体析出，然后加热使硫酸亚铁晶体失去结晶水从而得到硫酸亚铁，
答：①过滤除去污泥，②向滤液中加入过量的铁粉，使Ag+还原为Ag，③过滤，将Ag和过量的铁粉从溶液中分离出来，④将混有Fe粉的Ag用稀H2SO4处理，使Fe溶解，⑤过滤，分离出银，⑥将③、⑤两步的滤液合并，蒸发浓缩，冷却结晶，⑦趁热过滤，除去其中的Na+得硫酸亚铁晶体，加热晶体使其失去结晶水得到FeSO4．
解析
解：要从工业废水中回收金属银和硫酸亚铁，首先需要将其中的污泥通过过滤除去，然后根据铁能将银离子置换出来的性质，加入过量的铁粉，使银全部被置换出来，过滤得到银和铁的混合物，然后根据铁可以和酸发生置换反应而银不与酸发生置换反应的性质，将得到的固体混合物加入稀硫酸，使铁反应，过滤得到银，最后将溶液混合，根据物质溶解度的不同，加热得到饱和溶液，然后降温使硫酸亚铁晶体析出，然后加热使硫酸亚铁晶体失去结晶水从而得到硫酸亚铁，
答：①过滤除去污泥，②向滤液中加入过量的铁粉，使Ag+还原为Ag，③过滤，将Ag和过量的铁粉从溶液中分离出来，④将混有Fe粉的Ag用稀H2SO4处理，使Fe溶解，⑤过滤，分离出银，⑥将③、⑤两步的滤液合并，蒸发浓缩，冷却结晶，⑦趁热过滤，除去其中的Na+得硫酸亚铁晶体，加热晶体使其失去结晶水得到FeSO4．
铬是水体的主要污染物之一，可以导致水生生物死亡．化学实验中，若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______；
（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）；
工业上利用铬铁矿（FeO•Cr2O3）冶炼铬的工艺流程如下：
（3）实验室焙烧铬铁矿可选用的图1装置是______（填序号）．
（4）完成操作1中涉及的化学方程式（在横线上填写物质的化学式及计量数）：
______CrO42-+______+______=______Cr（OH）3↓+______S2O32-+______．
（5）上图流程中，由Cr2O3冶炼Cr的化学方程式为______．
（6）目前有一种采用以铬酸钠（Na2CrO4）为原料，用电化学法制备重铬酸钠（Na2Cr2O7）的实验装置如图2所示（已知：2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O）．
①写出阴极的电极反应式为______．
②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则此时铬酸钠的转化率为______．
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；
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）焙烧固体选用坩埚，所以实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是d，故答案为：d；
（4）由电荷守恒和氧原子及氢原子原子守恒可知，所以其方程式为4CrO42-+6S+7H2O=4Cr（OH）3↓+3S2O32-+2OH-，
故答案为：4；6S；7H2O；4；3；2OH-；
（5）两性氢氧化物与强碱反应生成盐和水，所以Cr（OH）3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O，
故答案为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O；
（6）①电解池中阳离子在阴极得电子，则阴极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；
②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为（a-b）mol，所以外电路中转移的电子为（a-b）mol，阳极的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，则阳极生成的氢离子为（a-b）mol，已知：2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O，所以阳极消耗的CrO42-为（a-b）mol，
已知原溶液中CrO42-为
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；
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）焙烧固体选用坩埚，所以实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是d，故答案为：d；
（4）由电荷守恒和氧原子及氢原子原子守恒可知，所以其方程式为4CrO42-+6S+7H2O=4Cr（OH）3↓+3S2O32-+2OH-，
故答案为：4；6S；7H2O；4；3；2OH-；
（5）两性氢氧化物与强碱反应生成盐和水，所以Cr（OH）3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O，
故答案为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O；
（6）①电解池中阳离子在阴极得电子，则阴极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；
②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为（a-b）mol，所以外电路中转移的电子为（a-b）mol，阳极的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，则阳极生成的氢离子为（a-b）mol，已知：2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O，所以阳极消耗的CrO42-为（a-b）mol，
已知原溶液中CrO42-为
某回收废料中含Al2O3、Fe2O3、Co2O3•CoO多种金属氧化物，某 实验室科技人员欲将之分离并制备有关物质，设计流程如图所示：
（1）过程②的离子方程式为______．
（2）过程④会产生有毒气体，反应的化学方程式为______．
（3）过程⑥用于制备绿色水处理剂，反应的离子方程式为______．
（4）过程⑦中碳酸钠溶液起的作用是______．
（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．下表是粉红色的CoCl2•6H2O晶体受热分解时的情况：
认真分析以上数据，填写下列空白．③物质的化学式是______．写出CoCl2•6H2O晶体受热分解生成②的化学方程式______．
正确答案
解：（1）废料通过碱液得到的含铝废液是含偏铝酸根的废液，故通二氧化碳是偏铝酸根与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以离子方程式为
AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
（2）根据过程④会产生有毒气体结合反应物Fe2O3、Co2O3•CoO与盐酸反应，因为Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁和水，所以只有Co2O3•CoO与盐酸反应产生有毒气体即氯气，再根据化合价变化说明Co2O3•CoO在反应中化合价减低，最后结合反应④后的产物为+2Co；所以化学方程式为：Co2O3•CoO+8HCl=CoCl2+3Cl2↑+4H2O，
故答案为：Co2O3•CoO+8HCl=3CoCl2+Cl2↑+4H2O；
（3）根据红褐色沉淀即氢氧化铁在碱性条件下与次氯酸钠反应生成高铁酸钠，所以离子方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）根据过程⑦的前后变化发现是沉淀CoCO3，所以作用为调节PH值，提高碳酸根，使+2Co沉淀为CoCO3；
故答案为：调节PH值，提高碳酸根，使+2Co沉淀为CoCO3；
（5）CoCl2•6H2O～CoCl2
238 130
m 65g
②物质的化学式为CoCl2•nH2O，则有：
CoCl2•6H2O～CoCl2•nH2O△m
238 18（6-n）
119g 119g-83g
所以②物质的化学式为：CoCl2•2H2O，
同理③物质的化学式为CoCl2•aH2O，则有：
CoCl2•6H2O～CoCl2•aH2O△m
238 18（6-a）
119g 119g-74g
所以③物质的化学式为：CoCl2•H2O；
故答案为：CoCl2•H2O；CoCl2•6H2O
解析
解：（1）废料通过碱液得到的含铝废液是含偏铝酸根的废液，故通二氧化碳是偏铝酸根与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以离子方程式为
AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
（2）根据过程④会产生有毒气体结合反应物Fe2O3、Co2O3•CoO与盐酸反应，因为Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁和水，所以只有Co2O3•CoO与盐酸反应产生有毒气体即氯气，再根据化合价变化说明Co2O3•CoO在反应中化合价减低，最后结合反应④后的产物为+2Co；所以化学方程式为：Co2O3•CoO+8HCl=CoCl2+3Cl2↑+4H2O，
故答案为：Co2O3•CoO+8HCl=3CoCl2+Cl2↑+4H2O；
（3）根据红褐色沉淀即氢氧化铁在碱性条件下与次氯酸钠反应生成高铁酸钠，所以离子方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）根据过程⑦的前后变化发现是沉淀CoCO3，所以作用为调节PH值，提高碳酸根，使+2Co沉淀为CoCO3；
故答案为：调节PH值，提高碳酸根，使+2Co沉淀为CoCO3；
（5）CoCl2•6H2O～CoCl2
238 130
m 65g
②物质的化学式为CoCl2•nH2O，则有：
CoCl2•6H2O～CoCl2•nH2O△m
238 18（6-n）
119g 119g-83g
所以②物质的化学式为：CoCl2•2H2O，
同理③物质的化学式为CoCl2•aH2O，则有：
CoCl2•6H2O～CoCl2•aH2O△m
238 18（6-a）
119g 119g-74g
所以③物质的化学式为：CoCl2•H2O；
故答案为：CoCl2•H2O；CoCl2•6H2O
扫码查看完整答案与解析