- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
下图是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生成流程示意图:
回答下列问题:
(1)酸浸时,将硫铁矿烧渣粉碎的原因是______.
(2)酸浸、过滤后滤液A中含有的金属阳离子是______.
(3)煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学方程式为______.
(4)产品Ⅱ的化学式为______,加入过量铁粉的目的是______.
(4)写出步骤Ⅳ反应的离子方程式______.
正确答案
解:(1)酸浸时,将硫铁矿烧渣粉碎,增大了固体的接触面积,加快化学反应速率,
故答案为:增大了固体的接触面积,加快化学反应速率;
(2)Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+,SiO2不能与稀硫酸反应,因此酸浸、过滤后滤液A中含有的金属阳离子是Fe2+、Fe3+,
故答案为:Fe2+、Fe3+;
(3)由流程图可知,煅烧FeCO3生成产品Ⅰ氧化铁和二氧化碳,Fe元素化合价升高,反应物中应有氧气,化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2,
故答案为:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2;
(4)硫酸铵溶液和KCl合成无氯钾肥硫酸铵钾,化学式为KNH4SO4,滤液A中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+,
故答案为:KNH4SO4;将Fe3+还原为Fe2+;
(5)滤液B中含有硫酸亚铁,加入NH4HCO3溶液发生的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3 ↓+CO2↑+(NH4)2 SO4+H2O,因此步骤Ⅳ反应的离子方程式为:
Fe2++2HCO3-=FeCO3 ↓+CO2↑+H2O,
故答案为:Fe2++2HCO3-=FeCO3 ↓+CO2↑+H2O.
解析
解:(1)酸浸时,将硫铁矿烧渣粉碎,增大了固体的接触面积,加快化学反应速率,
故答案为:增大了固体的接触面积,加快化学反应速率;
(2)Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+,SiO2不能与稀硫酸反应,因此酸浸、过滤后滤液A中含有的金属阳离子是Fe2+、Fe3+,
故答案为:Fe2+、Fe3+;
(3)由流程图可知,煅烧FeCO3生成产品Ⅰ氧化铁和二氧化碳,Fe元素化合价升高,反应物中应有氧气,化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2,
故答案为:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2;
(4)硫酸铵溶液和KCl合成无氯钾肥硫酸铵钾,化学式为KNH4SO4,滤液A中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+,
故答案为:KNH4SO4;将Fe3+还原为Fe2+;
(5)滤液B中含有硫酸亚铁,加入NH4HCO3溶液发生的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3 ↓+CO2↑+(NH4)2 SO4+H2O,因此步骤Ⅳ反应的离子方程式为:
Fe2++2HCO3-=FeCO3 ↓+CO2↑+H2O,
故答案为:Fe2++2HCO3-=FeCO3 ↓+CO2↑+H2O.
化学与生活、社会密切相关.下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、将废弃塑料集中焚烧,会造成各种有毒气体,造成更严重的大气污染,故A错误;
B、可溶性的重金属盐能电离出重金属离子,重金属离子能破坏人体蛋白质的结构,使它失去生理功能,中毒后进行急救,最好的方法是食用富含蛋白质的食品,以防止它破坏人体的蛋白质,牛奶、豆浆的主要成分都是蛋白质,食用后都能解毒,故B正确;
C、因废电池中铅、镉、汞等重金属对土壤和水源的污染非常严重,所以应积极开发废电池的综合利用技术,减少土壤和水源的污染,故C正确;
D、太阳能是取之不尽,用之不竭的,不会产生其他的物质,化石燃料的燃烧会产生二氧化硫等有害气体,故D正确;
故选:A.
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(K2 FeO4).据此回答问题:
(1)试剂a最好为______,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.H2 O2和稀硫酸 E.Fe
(2)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______(填主要仪器名称)配制500ml 0.1mol/L的KMnO4标准溶液进行滴定,在滴定时KMnO4标准溶液应加入到______(填“酸式”或“碱式”)滴定管中,滴定终点时的现象是______.
(3)溶液Y的水溶液显______性,原因是______(用离子方程式表示).
(4)K2FeO4是强氧化剂,目前水处理通常用K2FeO4理由是______.生成K2FeO4的离子方程式是______
(5)室温时向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,若要使Fe3+完全沉淀,则所需溶液的pH值至少为______(已知Ksp(Fe(OH)3=1.0×10-38)
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)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,滴定终点时的现象是滴加最后一滴KMnO4,溶液变为浅紫色;
故答案为:KSCN;容量瓶;酸式;滴加最后一滴KMnO4,溶液变为浅紫色;
(3)溶液Y为FeSO4溶液,强酸弱碱盐溶液水解呈酸性,水解方程式为:Fe2++2H2O≒Fe(OH)2+2H+,故答案为:酸;Fe2++2H2O≒Fe(OH)2+2H+;
(4)FeCl3净水是由于Fe3+生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物而达到净水目的,K2FeO4除与水反应生成Fe(OH)3(胶体)之外,还具有强氧化性,可以杀菌消毒,生成K2FeO4的离子方程式2Fe3++3Cl2+16OH-=2 FeO42-+6Cl-+8 H2O,故答案为:高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,能杀菌消毒,同时生成的Fe3+ 能水解得到Fe(OH)3胶体,具有净水的功能;2Fe3++3Cl2+16OH-=2 FeO42-+6Cl-+8 H2O;
(5)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38 当溶液中的Fe3+完全沉淀,此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L,c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38;c3(OH-)=10-33,c(OH-)=10-11mol/L,c(H+)=10-3mol/L,PH=3;故答案为:3.
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)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,滴定终点时的现象是滴加最后一滴KMnO4,溶液变为浅紫色;
故答案为:KSCN;容量瓶;酸式;滴加最后一滴KMnO4,溶液变为浅紫色;
(3)溶液Y为FeSO4溶液,强酸弱碱盐溶液水解呈酸性,水解方程式为:Fe2++2H2O≒Fe(OH)2+2H+,故答案为:酸;Fe2++2H2O≒Fe(OH)2+2H+;
(4)FeCl3净水是由于Fe3+生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物而达到净水目的,K2FeO4除与水反应生成Fe(OH)3(胶体)之外,还具有强氧化性,可以杀菌消毒,生成K2FeO4的离子方程式2Fe3++3Cl2+16OH-=2 FeO42-+6Cl-+8 H2O,故答案为:高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,能杀菌消毒,同时生成的Fe3+ 能水解得到Fe(OH)3胶体,具有净水的功能;2Fe3++3Cl2+16OH-=2 FeO42-+6Cl-+8 H2O;
(5)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38 当溶液中的Fe3+完全沉淀,此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L,c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38;c3(OH-)=10-33,c(OH-)=10-11mol/L,c(H+)=10-3mol/L,PH=3;故答案为:3.
某科研小组设计出利用工业废酸(稀H2SO4)来浸取某废弃的氧化铜锌矿的方案,实现废物综合利用,方案如图所示.
已知:各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示.
请回答下列问题:
(1)在“酸浸”步骤中,为提高浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是______.
(2)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)______ Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”).
(3)物质A最好使用下列物质中的______.
A.KMnO4 B.空气 C.HNO3 D.NaClO
(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在______范围之间.
(5)物质B可直接用作氮肥,则B的化学式是______.
(6)除铁后得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂--K2FeO4,写出该反应的离子方程式______.
正确答案
解:(1)影响化学反应速率的因素有多种,要提高氧化铜锌矿的酸浸速率,可采取的措施还有升高温度(增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎--增大表面积等).故答案为:适当升高温度(或增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎等)
(2)相同条件下,溶解度大的物质先溶解;因在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),
故答案为:<;
(3)除铁过程中加入A和氨水,使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀,故A应为氧化剂,且考虑加入A不引入新的杂质.除空气外,其他试剂均可引入新的杂质.
故答案为:B
(4)从图表数据可知,铁离子沉淀完全的PH为3.2,锌离子开始沉淀的PH为6.2.故除铁PH范围为:3.2~6.2;
故答案为:3.2~6.2
(5)因所用废酸为硫酸,B又可作氮肥,所以B为(NH4)2SO4;
故答案为:(NH4)2SO4
(6)由题给信息可知,反应物为2Fe(OH)3、ClO-、OH-,生成物之一为FeO42-,因铁在反应中化合价升高,故氯元素的化合价降低,则另一产物为Cl-,根据元素、电子、电荷守恒配平(可知产物还有水),则方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
故答案为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
解析
解:(1)影响化学反应速率的因素有多种,要提高氧化铜锌矿的酸浸速率,可采取的措施还有升高温度(增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎--增大表面积等).故答案为:适当升高温度(或增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎等)
(2)相同条件下,溶解度大的物质先溶解;因在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),
故答案为:<;
(3)除铁过程中加入A和氨水,使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀,故A应为氧化剂,且考虑加入A不引入新的杂质.除空气外,其他试剂均可引入新的杂质.
故答案为:B
(4)从图表数据可知,铁离子沉淀完全的PH为3.2,锌离子开始沉淀的PH为6.2.故除铁PH范围为:3.2~6.2;
故答案为:3.2~6.2
(5)因所用废酸为硫酸,B又可作氮肥,所以B为(NH4)2SO4;
故答案为:(NH4)2SO4
(6)由题给信息可知,反应物为2Fe(OH)3、ClO-、OH-,生成物之一为FeO42-,因铁在反应中化合价升高,故氯元素的化合价降低,则另一产物为Cl-,根据元素、电子、电荷守恒配平(可知产物还有水),则方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
故答案为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
金属的回收和资源的合理开发和利用
地球上的金属矿物资源是有限的,我们必须合理开发和利用这些矿物资源,有效地使用金属产品、材料.主要途径有:______,______,______;______.
正确答案
防止金属锈蚀
回收废旧金属
合理开采矿物
寻找金属的代用品等
解析
解:保护金属资源的有效途径有:防止金属的锈蚀,由于金属锈蚀而浪费的金属约占,要想方设法防止金属生锈;回收利用废旧金属可节约原料、节省能源,是一种保护金属资源的有效途径;有计划、合理地开采矿物,否则既浪费了资源,又损害了国家利益;寻找金属的代用品,减少了金属的使用等.
故答案为:防止金属锈蚀;回收废旧金属;合理开采矿物;寻找金属的代用品等.
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