• 无机非金属材料的主角——硅
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填空题

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(NO32+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

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简答题

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.

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简答题

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(VO22SO4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)随温度变化的曲线如右图所示.则NH4VO3在分解过程中______

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 6V+5Al2O3

故答案为:四;VB;3V2O5+10Al 6V+5Al2O3

(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(VO22SO4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 6V+5Al2O3

故答案为:四;VB;3V2O5+10Al 6V+5Al2O3

(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(VO22SO4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.

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填空题

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

氧化铁

氧化铝

NaAlO2、Na2SiO3、NaOH

MgCl2Mg+Cl2

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:MgCl2Mg+Cl2↑,

故答案为:MgCl2Mg+Cl2↑;

(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+

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简答题

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2AgNO32Ag+2NO2+O,2Cu(NO322CuO+4NO2+O2

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+H2O2AgOHAg++OH-,Cu2++2OH- Cu(OH)2,由于Cu(OH)2的溶解度小于AgOH,以上平衡向右移动,Ag2O溶解,Cu2+大部分转化为Cu(OH)2沉淀;从而除去杂质Cu;故答案为:Ag2O+H2O2AgOHAg++OH-,Cu2++2OH- Cu(OH)2,由于Cu(OH)2的溶解度小于AgOH,以上平衡向右移动,Ag2O溶解,Cu2+大部分转化为Cu(OH)2沉淀;

(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;故答案为:

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+H2O2AgOHAg++OH-,Cu2++2OH- Cu(OH)2,由于Cu(OH)2的溶解度小于AgOH,以上平衡向右移动,Ag2O溶解,Cu2+大部分转化为Cu(OH)2沉淀;从而除去杂质Cu;故答案为:Ag2O+H2O2AgOHAg++OH-,Cu2++2OH- Cu(OH)2,由于Cu(OH)2的溶解度小于AgOH,以上平衡向右移动,Ag2O溶解,Cu2+大部分转化为Cu(OH)2沉淀;

(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;故答案为:

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简答题

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.

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填空题

某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及少量Al2O3)和闪锌矿(古ZnS约80%及少量FeS)共同生产MnO2和Zn(干电池原料)生产工艺如下:

已知:①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO43、Al2(SO43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(SO43、Al2(SO43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,故x:y=1.03,故答案为:1.03.

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简答题

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+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O或CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O;

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+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O或CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O;

(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=,解得x=5,故答案为:5.

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+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O或CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O;

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+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O或CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O;

(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=,解得x=5,故答案为:5.

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题型:简答题
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简答题

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(S2O32](aq)+NaBr(aq).

②在酸的作用下,Na3[Ag(S2O32]能转化为不溶性的Ag2S.反应原理为:

6HCl+2Na3[Ag(S2O32]=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__________________

(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+O22Ag+SO2,实验操作时,加入适量的硝酸钾加盖后再灼热,加入适量的硝酸钾可以释放氧气,使硫化银完全被氧化,

故答案为:Ag2S+O2 2Ag+SO2;释放氧气,使硫化银完全被氧化;

(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+O22Ag+SO2,实验操作时,加入适量的硝酸钾加盖后再灼热,加入适量的硝酸钾可以释放氧气,使硫化银完全被氧化,

故答案为:Ag2S+O2 2Ag+SO2;释放氧气,使硫化银完全被氧化;

(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-

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题型:填空题
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填空题

含铬化合物有毒,对人畜危害很大.因此含铬废水必须进行处理才能排放.

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与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:______

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发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合成氢氧化物沉淀而除去.

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(SO43].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(SO43+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(SO43],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(SO43+3CH3CO0H+9H2O,

故答案为:4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2(SO43+3CH3CO0H+9H2O;

②设CrO3的质量为100g,则CrO3中铬元素的质量为:100g×=52g,B点时固体的质量为:100g×76%=76g,Co的质量没有变,所以生成物中Co的质量为52g,氧元素的质量为16,两者的个数比为=2:3,所以B点时剩余固体的成分是Cr2O3,故答案为:Cr2O3

下一知识点 : 富集在海水中的元素——氯
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