- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“烂板液”．“烂板液”中含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl-和Fe3+．在实验室里，用“烂板液”制取ZnSO4•7H2O的过程如下：
（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比是______．
（2）若步骤①的pH＞12，则Zn（OH）2溶解生成四羟基合锌酸钠．写出Zn（OH）2被溶解的离子方程式______．
（3）滤液D中除了含有OH-离子外，还含有的阴离子有______（填离子符号）．
（4）若滤液E的pH=4，c（Zn2+）=2mol•L-1，c（Fe3+）=2.6×l0-9mol•L-1，能求得的溶度积是______（填选项）．A、Ksp[Zn（OH）2]B、Ksp[Zn（OH）2和Ksp[Fe（OH）3]C、Ksp[Fe（OH）3]
（5）步骤③要控制pH在一定范围．实验室用pH试纸测定溶液pH的方法是：______．
（6）已知：①Fe（OH）3（s）⇌Fe3+（aq）+OH-（aq）△H=aKJ•mol-1 ②H2O（1）⇌H+（aq）+OH-（aq）△h=bKJ•mol-1请写出Fe3+发生水解反应的热化学方程式______．
若①的溶度积常数为KSP，②的离子积常数为KW，Fe3+发生水解反应的平衡常数K=______．（用含KSP、KW的代数式表示）
正确答案
1：2
Zn（OH）2+2OH-=[Zn（OH）4]2-
Cl-、NO3-
C
将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数
Fe3+（aq）+3H2O（l）⇌Fe（OH）3（aq）+3H+（aq）△H=（3b-a）KJ•mol-1
解析
解：（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O，则反应的方程式为4Zn+10HNO3=4Zn（NO3）2+N2O↑+5H2O，由方程式可知反应中HNO3为氧化剂，Zn为还原剂，当4molZn参加反应时，有2molHNO3被还原，则氧化剂与还原剂的物质的量之比1：2，故答案为：1：2；
（2）Zn（OH）2溶解生成四羟基合锌酸钠，反应的离子方程式为Zn（OH）2+2OH-=[Zn（OH）4]2-，故答案为：Zn（OH）2+2OH-=[Zn（OH）4]2-；
（3）固体具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl-、NO3-等离子，则滤液中应含有Cl-、NO3-，故答案为：Cl-、NO3-；
（4）滤液E的pH=4，得到的沉淀为Fe（OH）3，只能计算Fe（OH）3的溶度积，故答案为：C；
（5）测定溶液pH时，将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数即可，注意不能事先湿润试纸，更不能将试纸插在溶液中，
故答案为：将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数；
（6）Fe3+发生水解反应的方程式为Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，
已知①Fe（OH）3（s）⇌Fe3+（aq）+3OH-（aq）△H=aKJ•mol-1
②H2O（l）⇌H+（aq）+OH-（aq）△H=bKJ•mol-1，
则利用盖斯定律将②×3-①可得Fe3+（aq）+3H2O（l）⇌Fe（OH）3（aq）+3H+（aq）△H=（3b-a）KJ•mol-1，
则Fe3+发生水解反应的平衡常数K=
故答案为：Fe3+（aq）+3H2O（l）⇌Fe（OH）3（aq）+3H+（aq）△H=（3b-a）KJ•mol-1；
炼锌厂产生的工业废渣--锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO4•7H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：
已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强．
试回答下列问题：
（1）“浸出”时用到的“试剂X”为______（填名称）．
（2）写出“氧化”过程的离子方程式______．
（3）“调pH”过程可以选用______．（从以下选项选择，填序号）
A．H2SO4 B．ZnO C．NaOH
“滤渣2”的主要成分是______（填化学式，下同）．
（4）“试剂Y”是______；“滤渣3”的成分为______．
（5）“操作1”的方法是______；在“操作1”时，必须采取的实验措施是______．
正确答案
解：（1）Zn、Fe、Al、Cd、SiO2中，只有二氧化硅不能和硫酸反应，可以用硫酸将之溶解，过滤，先获得二氧化硅，故答案为：硫酸溶液；
（2）为了将杂质离子铝离子以及三价铁离子沉淀下来，结合离子沉淀的条件，首先要将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后再将之形成沉淀，反应实质是：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O，故答案为：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O；
（3）“调pH”过程能使得溶液的碱性增强，同时不能引入杂质离子，据此只能选择试剂氧化锌，该试剂可以将三价铁和铝离子沉淀下来，形成Fe（OH）3、Al（OH）3，故答案为：B；Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）金属Cd的活泼性比金属锌差，可以用金属锌能来置换金属铬，为将金属铬全部置换往往加入过量的金属锌，所以“试剂Y”是金属锌，“滤渣3”的成分为剩余的金属锌和置换出的金属铬，故答案为：Zn；Cd和Zn；
（5）从硫酸锌溶液中获得纯净的硫酸锌的晶体的方法是加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤），但是要注意保持溶液一定的酸度，防止金属阳离子的水解，故答案为：加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤）；保持溶液一定的酸度．
解析
解：（1）Zn、Fe、Al、Cd、SiO2中，只有二氧化硅不能和硫酸反应，可以用硫酸将之溶解，过滤，先获得二氧化硅，故答案为：硫酸溶液；
（2）为了将杂质离子铝离子以及三价铁离子沉淀下来，结合离子沉淀的条件，首先要将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后再将之形成沉淀，反应实质是：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O，故答案为：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O；
（3）“调pH”过程能使得溶液的碱性增强，同时不能引入杂质离子，据此只能选择试剂氧化锌，该试剂可以将三价铁和铝离子沉淀下来，形成Fe（OH）3、Al（OH）3，故答案为：B；Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）金属Cd的活泼性比金属锌差，可以用金属锌能来置换金属铬，为将金属铬全部置换往往加入过量的金属锌，所以“试剂Y”是金属锌，“滤渣3”的成分为剩余的金属锌和置换出的金属铬，故答案为：Zn；Cd和Zn；
（5）从硫酸锌溶液中获得纯净的硫酸锌的晶体的方法是加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤），但是要注意保持溶液一定的酸度，防止金属阳离子的水解，故答案为：加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤）；保持溶液一定的酸度．
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
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
解：（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．
解析
解：（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．
已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3的混合液．
②IV中的电解反应式为：MnSO4+ZnSO4+2H2O═MnO2+Zn+2H2SO4（1）A中属于还原产物的是______．
（2）Ⅱ中加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是______；
Ⅱ需要加热的原因是______；C的化学式是______．
（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是______．
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是______．
（5）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是______．
正确答案
MnSO4
增大溶液的PH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀
促进Fe3+和Al3+的水解
H2SO4
Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4
纯碱和硫酸
1.03
解析
解：（1）比较信息①，A与软锰矿中元素化合价的变化可知，锰元素化合价从+4价降低为+2价，所以A中还原产物为MnSO4，故答案为：MnSO4；
（2）根据框图：向MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3的混合液中加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3后可以获得氧化铁和氧化铝，所以加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用就是调节pH，使Fe3+、Al3+沉淀完全，在加热的环境下，金属阳离子的水解更彻底，更易形成沉淀而分离，根据IV中的电解反应式为：MnSO4+ZnSO4+2H2O═MnO2+Zn+2H2SO4，可知C为硫酸，
故答案为：增大溶液的PH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀；促进Fe3+和Al3+的水解；H2SO4；
（3）该实验的目的就是制备二氧化锰与锌，因而就需要把氧化铝、铁元素、硫元素除去．根据流程图不难得出该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品有硫、氧化铁、氧化铝，故答案为：Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4；
（4）根据框图中转化消耗的反应物，如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是氢氧化钠和硫酸，故答案为：纯碱和硫酸；
（5）据反应MnSO4+ZnSO4+2H2O═MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物质的量之比为1：1，故可设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，得
银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收并制备钢化工产品的工艺如下：
（注：Al（OH）3和Cu（OH）2开始分解的温度分别为450℃和80℃）
（1）电解精炼银时，电解质溶液可选用______；滤渣A与稀HNO3反应的化学方程式为______．
（2）固体混合物B的组成为______；过滤得到固体B时，实验室如何进行洗涤操作？______
（3）在第一步过滤所得的CuSO3溶液中含有过量的硫酸，若要该溶液来检测糖尿病，需要对溶液进行哪些处理______，检测糖尿病时发生的反应方程______
（4）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：______CuO+______Al2O3______CuAlO2+______↑．
（5）理论上生产6.15kgCuAlO2需要含铜的质量分数为64%的银铜合金废料______kg．
正确答案
解：（1）电解精炼银时，所选的电解质是含有银离子的盐溶液，可选用硝酸银溶液；滤渣A为银，和稀硝酸反应：3Ag+4HNO3（稀）═3AgNO3+NO↑+2H2O，
故答案为：AgNO3；3Ag+4HNO3（稀）═3AgNO3+NO↑+2H2O；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）2和Al（OH）3，Al（OH）3和Cu（OH）2开始分解的温度分别为450℃和80℃，煮沸后Cu（OH）2分解产生氧化铜，可知B为Al（OH）3和CuO，过滤得到固体B时，进行沉淀的洗涤，方法为：将固体置于漏斗中，沿玻璃棒向过滤器中慢慢加蒸馏水，至完全淹没沉淀，静置待液体全部流下，再重复此操作2～3次至洗涤干净，
故答案为：Al（OH）3和CuO；将固体置于漏斗中，沿玻璃棒向过滤器中慢慢加蒸馏水，至完全淹没沉淀，静置待液体全部流下，再重复此操作2～3次至洗涤干净；
（3）过量的硫酸能和检验醛基的氢氧化铜发生中和反应，所以需在碱性条件下进行，加碱2NaOH+CuSO4═Cu（OH）2↓+Na2SO4，葡萄糖与新制Cu（OH）2悬浊液共热，方程式为：CH2OH（CHOH）4CHO+2Cu（OH）2+NaOH
故答案为：液中加过量氢氧化钠，生成偏碱性的氢氧化铜悬浊液；CH2OH（CHOH）4CHO+2Cu（OH）2+NaOH
（4）反应前Cu为+2价，反应后为+1，化合价降低1，Al化合价没有变化，所以氧元素的化合价升高，生成氧气，反应前氧为-2价，反应后为0，化合价升高2，两者的最小公倍数是2，再根据原子守恒得：4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑，
故答案为：4；2；4；O2；
（5）设含铜的质量分数为64%的银铜合金废料的质量为x，由关系式：Cu～CuAlO2得
解析
解：（1）电解精炼银时，所选的电解质是含有银离子的盐溶液，可选用硝酸银溶液；滤渣A为银，和稀硝酸反应：3Ag+4HNO3（稀）═3AgNO3+NO↑+2H2O，
故答案为：AgNO3；3Ag+4HNO3（稀）═3AgNO3+NO↑+2H2O；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）2和Al（OH）3，Al（OH）3和Cu（OH）2开始分解的温度分别为450℃和80℃，煮沸后Cu（OH）2分解产生氧化铜，可知B为Al（OH）3和CuO，过滤得到固体B时，进行沉淀的洗涤，方法为：将固体置于漏斗中，沿玻璃棒向过滤器中慢慢加蒸馏水，至完全淹没沉淀，静置待液体全部流下，再重复此操作2～3次至洗涤干净，
故答案为：Al（OH）3和CuO；将固体置于漏斗中，沿玻璃棒向过滤器中慢慢加蒸馏水，至完全淹没沉淀，静置待液体全部流下，再重复此操作2～3次至洗涤干净；
（3）过量的硫酸能和检验醛基的氢氧化铜发生中和反应，所以需在碱性条件下进行，加碱2NaOH+CuSO4═Cu（OH）2↓+Na2SO4，葡萄糖与新制Cu（OH）2悬浊液共热，方程式为：CH2OH（CHOH）4CHO+2Cu（OH）2+NaOH
故答案为：液中加过量氢氧化钠，生成偏碱性的氢氧化铜悬浊液；CH2OH（CHOH）4CHO+2Cu（OH）2+NaOH
（4）反应前Cu为+2价，反应后为+1，化合价降低1，Al化合价没有变化，所以氧元素的化合价升高，生成氧气，反应前氧为-2价，反应后为0，化合价升高2，两者的最小公倍数是2，再根据原子守恒得：4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑，
故答案为：4；2；4；O2；
（5）设含铜的质量分数为64%的银铜合金废料的质量为x，由关系式：Cu～CuAlO2得
扫码查看完整答案与解析