- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
对MgCl2、Al2O3、Fe2O3和SiO2组成的混合物进行下列处理，以制取金属Z，并提纯氧化铝．
（1）①和②步骤中分离溶液和沉淀的操作是：______
（2）金属Z名称为______；残渣A为______，固体C是______
（3）滤液B的溶质有（填化学式）______
（4）写出电解Y 的化学方程式______
（5）写出X→B的离子方程式______
（6）实验室里常往AlCl3溶液中加入______（填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取Al（OH）3固体，其反应的离子方程式为______．
正确答案
过滤
镁
氧化铁
氧化铝
NaAlO2、Na2SiO3、NaOH
MgCl2
Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
氨水
Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+
解析
解：MgCl2、Al2O3、Fe2O3和SiO2组成的混合物加水溶解，Al2O3、Fe2O3和SiO2不溶于水，以固体形式先除去，因此，沉淀X为Al2O3、Fe2O3和SiO2，滤液Y中MgCl2溶液，在HCl氛围中加热、蒸发结晶可得MgCl2•6H2O，脱水生成MgCl2，电解得到金属Z即镁；沉淀X为Al2O3、Fe2O3和SiO2加入过量烧碱发生反应Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，残渣A为Fe2O3，滤液B为偏铝酸钠和硅酸钠的溶液，通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成固体C即氧化铝．
（1）根据以上分析①和②步骤中分离溶液和沉淀的操作是过滤，故答案为：过滤；
（2）根据以上分析金属Z名称为镁；残渣A为氧化铁，固体C是氧化铝，故答案为：镁；氧化铁；氧化铝；
（3）滤液B的溶质有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；故答案为：NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；
（4）镁是活泼金属，应采用电解其熔融盐的方法冶炼，所以工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，反应方程式为：MgCl2
故答案为：MgCl2
（5）沉淀X为Al2O3、Fe2O3和SiO2加入过量烧碱发生反应Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，故答案为：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（6）实验室里常往AlCl3溶液中加入氨水可以制取氢氧化铝，氢氧化铝不溶于弱碱，反应原理为：Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+，
故答案为：氨水；Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+．
为了探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，通过两种方法用含有Cu、Ag的合金废料制取AgNO3晶体：
已知2AgNO3
请回答：
（1）写出操作 I所发生反应的离子方程式______
（2）试剂x是______，操作Ⅲ是指______，操作Ⅱ是指______
（3）方法一中由固体A制备固体B时加热温度范围应控制在______之内．
（4）试剂y是新制的Ag2O沉淀，其作用是______，用化学用语和必要的文字说明解释原因______[已知Ag2O+H2O⇌2AgOH，且AgOH的溶解度大于Cu（OH）2]
（5）若方法一制备的AgNO3晶体为m1克，方法二制备的AgNO3晶体为m2克，则合金中Ag的质量分数为______（用含有m、m1或m2的代数式表示）．
正确答案
解：（1）Cu、Ag都溶解稀硝酸生成硝酸盐、一氧化氮和水；故答案为：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O、3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
（2）固体B到液体B，需要加水溶解；操作Ⅲ后得到固体和溶液，故操作Ⅲ为过滤；操作Ⅱ后得到AgNO3晶体；故答案为：H2O；过滤；蒸发浓缩，冷却结晶；
（3）为使硝酸铜分解，而硝酸银不发生分解，应控制温度在473K～713K；故答案为：473K～713K；
（4）加入Ag2O时，存在平衡：Ag2O+H2O
（5）方法二中加入了Ag2O，故应用方法一进行计算；合金中Ag的质量分数为
解析
解：（1）Cu、Ag都溶解稀硝酸生成硝酸盐、一氧化氮和水；故答案为：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O、3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
（2）固体B到液体B，需要加水溶解；操作Ⅲ后得到固体和溶液，故操作Ⅲ为过滤；操作Ⅱ后得到AgNO3晶体；故答案为：H2O；过滤；蒸发浓缩，冷却结晶；
（3）为使硝酸铜分解，而硝酸银不发生分解，应控制温度在473K～713K；故答案为：473K～713K；
（4）加入Ag2O时，存在平衡：Ag2O+H2O
（5）方法二中加入了Ag2O，故应用方法一进行计算；合金中Ag的质量分数为
某化学兴趣小组按照下列方案进行“由含铁废铝制备硫酸铝晶体”的实验：
步骤1：取一定量含铁废铝，加足量的NaOH溶液，反应完全后过滤．
步骤2：边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，静置、过滤、洗涤．
步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸．
步骤4：______．
请回答以下问题：
（1）上述实验中的过滤操作需要玻璃棒、______ 等玻璃仪器．
（2）步骤1发生反应的离子方程式为______过滤的目的是______．
（3）当步骤2中的溶液pH=8～9时，检验沉淀是否完全的方法是______．
（4）步骤2中溶液的pH控制较难操作，可改用______，发生反应的离子方程式为______．
（5）步骤4的操作为______．
正确答案
解：（1）过滤操作中需要大小烧杯各一个、漏斗、玻璃棒，因此过滤操作中需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗；
（2）Al能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，Al能与氢氧化钠溶液反应，铁不能与氢氧化钠溶液反应，通过过滤将杂质铁从溶液中除掉，故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；除去铁等不溶于碱的杂质；
（3）检验沉淀是否完全的方法是取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全，
故答案为：取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全．
（4）边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，目的是生成氢氧化铝，可利用往偏铝酸钠溶液中通入足量CO2气体的方法，2H2O+AlO2-+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-，不必控制溶液的PH就可得到最大量的沉淀，故答案为：通入足量CO2气体；2H2O+AlO2-+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（5）步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸得到硫酸铝溶液，如果将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥可以得硫酸铝晶体，步骤4 为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥即可，故答案为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥．
解析
解：（1）过滤操作中需要大小烧杯各一个、漏斗、玻璃棒，因此过滤操作中需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗；
（2）Al能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，Al能与氢氧化钠溶液反应，铁不能与氢氧化钠溶液反应，通过过滤将杂质铁从溶液中除掉，故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；除去铁等不溶于碱的杂质；
（3）检验沉淀是否完全的方法是取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全，
故答案为：取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全．
（4）边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，目的是生成氢氧化铝，可利用往偏铝酸钠溶液中通入足量CO2气体的方法，2H2O+AlO2-+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-，不必控制溶液的PH就可得到最大量的沉淀，故答案为：通入足量CO2气体；2H2O+AlO2-+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（5）步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸得到硫酸铝溶液，如果将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥可以得硫酸铝晶体，步骤4 为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥即可，故答案为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥．
据统计，每年世界上银总消耗量的40%用于感光材料的生产，感光材料经曝光、显影、定影后，黑白片上的银80%左右进入定影液，彩色片上的银几乎全部进入废定影液，所以废定影液中银的含量是十分惊人的．
某研究性学习小组拟对某照相公司的废定影液进行实验处理，回收其中的银和溴．
（一） 资料支撑：
①定影液（硫代硫酸钠，Na2S2O3）跟胶片或相纸上没有感光部分的溴化银反应，反应方程式为：
AgBr（s）+2Na2S2O3（aq）=Na3[Ag（S2O3）2]（aq）+NaBr（aq）．
②在酸的作用下，Na3[Ag（S2O3）2]能转化为不溶性的Ag2S．反应原理为：
6HCl+2Na3[Ag（S2O3）2]=6NaCl+Ag2S↓+3S↓+3SO2↑+H2SO4+2H2O．
③溶液中有少量溴化银，可用锌将其还原出来．
（二） 实验程序设计
（三） 试回答下列问题
（1）本实验需用6mol/L的盐酸250mL，配制时除需量筒、烧杯、玻璃棒外，还需用的仪器有：______、______．
（2）指出流程图中操作所包含的装置是（填序号：A、B、C）Ⅰ______Ⅱ______Ⅲ______．
（3）步骤③是在空气中灼烧的．该反应的化学方程式：______．实验操作时，加入适量的硝酸钾加盖后再灼热，加硝酸钾的目的可能是：______．
（4）加入锌粉发生的离子反应为：______．
正确答案
解：（1）配制6mol/L的盐酸250mL需要的仪器有：250mL容量瓶、胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒等，故答案为：容量瓶、胶头滴管；
（2）流程中的操作分别是：操作Ⅰ为实现固体和液体的分离，即为过滤，选择C装置，操作Ⅱ是实现溴单质和水之间的分离，可以用萃取分液法，选择B装置，操作Ⅲ可以实现互溶的溴单质和四氯化碳之间的分离，应采用蒸馏法，选择A装置，故答案为：C；B；A；
（3）由Ag2S在氧气中灼烧，除了有银生成外，还有一种气体生成，可知反应物是Ag2S和O2，生成物有银，根据质量守恒定律可知生成物中气体是由硫元素和氧元素组成，所以是二氧化硫，即Ag2S+O2
故答案为：Ag2S+O2 
（4）金属锌具有还原性，加入锌粉于溴化银中，可以置换出银，即2AgBr+Zn=Ag+Zn2++2Br-，故答案为：2AgBr+Zn=Ag+Zn2++2Br-．
解析
解：（1）配制6mol/L的盐酸250mL需要的仪器有：250mL容量瓶、胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒等，故答案为：容量瓶、胶头滴管；
（2）流程中的操作分别是：操作Ⅰ为实现固体和液体的分离，即为过滤，选择C装置，操作Ⅱ是实现溴单质和水之间的分离，可以用萃取分液法，选择B装置，操作Ⅲ可以实现互溶的溴单质和四氯化碳之间的分离，应采用蒸馏法，选择A装置，故答案为：C；B；A；
（3）由Ag2S在氧气中灼烧，除了有银生成外，还有一种气体生成，可知反应物是Ag2S和O2，生成物有银，根据质量守恒定律可知生成物中气体是由硫元素和氧元素组成，所以是二氧化硫，即Ag2S+O2
故答案为：Ag2S+O2
（4）金属锌具有还原性，加入锌粉于溴化银中，可以置换出银，即2AgBr+Zn=Ag+Zn2++2Br-，故答案为：2AgBr+Zn=Ag+Zn2++2Br-．
已知：
（1）在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁，使+6价铬还原成+3价铬；再调节溶液pH在6～8之间，使Fe3+和Cr3+转化为Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀而除去．
①写出Cr2O
②用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因：______．
（2）将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解．阳极区生成的Fe2+和Cr2O
①写出阴极的电极反应式：______．
②电解法中加入氯化钠的作用是______．
（3）铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性能的不锈钢，CrO3大量地用于电镀工业中．
①CrO3具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，猛烈反应以至着火，若该过程中乙醇被氧化成乙酸，CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2（SO4）3]．则该反应的化学方程式为______．
②CrO3的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示，则B点时剩余固体的成分是______（填化学式）．
正确答案
Cr2O72-+6Fe2++14H+═2 Cr3++6Fe3++7H2O
Cr（OH）3+OH-═CrO2-+2H2O，
2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-
增强溶液导电性
4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2（SO4）3+3CH3CO0H+9H2O
Cr2O3
解析
解：（1）二价铁离子有还原性，Cr2O72-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr2O72-被还原为Cr3+，反应方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2 Cr3++6Fe3++7H2O，
故答案为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；
②由题意可知，当pH超过10即c（OH-）≥10-4mol•L-1时，Cr（OH）3转变成CrO2-：Cr（OH）3+OH-═CrO2-+2H2O，
故答案为：Cr（OH）3+OH-═CrO2-+2H2O；
（2）①将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阳极上铁失电子生成二价铁离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-，
故答案为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-；
②水是弱电解质，所以蒸馏水的导电能力很小，氯化钠是强电解质，在水中能完全电离导致溶液阴阳离子浓度增大，所以能增强溶液导电性，故答案为：增强溶液导电性．
（3）①CrO3具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合价从-2价升高到0，1个乙醇化合价变化4，CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2（SO4）3]，铬的化合价从+6价降低到+3价，1个CrO3化合价变化3，两者的最小公倍数是12，再根据原子守恒得：4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2（SO4）3+3CH3CO0H+9H2O，
故答案为：4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2（SO4）3+3CH3CO0H+9H2O；
②设CrO3的质量为100g，则CrO3中铬元素的质量为：100g×
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