氢氧化镍和硫酸锰与氢氧化钠反应在高温下的反应方程式及现象是什么?

1.(2021·河南高三月考)钨锰铁矿[主要成分为(Fe,Mn)WO4,还含有石英及少量P、As的化合物],由钨锰铁矿的精矿粉制备金属钨的工艺流程如图所示:
已知:滤渣I的主要成分为Fe2O3、Mn3O4。回答下列问题:
(1)若将钨锰铁矿的主要成分看成由FeWO4和MnWO4组成,写出“煅烧”步骤中生成Fe2O3的化学方程式:______。
(3)“调节pH=2”时,WO转化为H2W12O,写出该反应的离子方程式:_________。
(5)下列最适合作“反萃取剂”的是(填字母)__________。
(6)由WO3制备金属W常采用的冶炼方法是________,由于存在晶体缺陷,WO3常以非整数比的形态存在,其化学式为WO3-x,该化合物中存在五价和六价两种价态的钨,若x=0.1,则化合物中五价和六价的钨原子数之比为_____。
2.(2021·四川攀枝花市·高三二模)氢氧化镍[Ni(OH)2]常用于制备金属镍及镍的重要化合物。一种用铁镍合金废料(还含有少量铜、钙、镁、硅的氧化物)制备纯度较高氢氧化镍的工艺流程如下:
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸,“酸溶”时除了加入稀硫酸,还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸,还原产物为N2,金属镍溶解的离子方程式是___________;“酸溶”时产生的废渣主要成分为___________。
(2)“除铁”加入Na2CO3时,生成黄钠铁矾(NaFe3(SO4)2(OH)6)的离子方程式是___________;“除铁”时,将“铁”转化成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀对后续操作较为有利,原因是___________。
(4)“除钙镁”过程在陶瓷容器中进行,NaF的实际用量为理论用量的1.1倍,用量不宜过大的原因是___________。
(5)“沉镍”前c(Ni2+)=1.0mol/L,加入少量浓NaOH溶液,若忽略加入浓NaOH溶液对溶液体积的影响,则开始沉淀时溶液的pH=___________。
3.(2021·安徽黄山市·高三二模)CuCl是有机合成工业中应用较广的催化剂,是一种白色粉末,微溶于水,不溶于稀硫酸和乙醇;在潮湿的空气中易水解氧化为碱式氯化铜。工业上用黄铜矿(主要成分是
CuFeS2,还含有少量SiO2)制备CuCl的工艺流程如下:
(1)为了提高矿砂浸取率,可以___________(任答两种)。
(2)“浸取”时NO中N元素主要被还原为最低价态,则反应的离子方程式为___________。
(3)“滤渣①”的成分为SiO2、S;“滤渣②”的成分是
(4)已知在水溶液中存在平衡:
(无色)。“还原”中所发生反应的离子方程式为___________,当出现___________现象时,表明“还原”进行完全。
(5)“一系列操作”是指加入去氧水、过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥,加去氧水的目的
(6)准确称取所制备的氯化亚铜产品mg,将其置于过量的FeCl3
溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol?L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点(滴定过程中Cl-不参加反应),消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O被还原为Cr3+
4.(2021·广东茂名市·高三二模)锑白()可用作白色颜料和阻燃剂,在消防、有机合成催化、玻璃工业等领域有广泛应用。利用锑矿粉(主要成分为、)制取锑白的流程如下:
(1)“滤渣1”的主要成分有S、______,“滤液1”的主要成分有Sb3+,“浸出”时主要反应的离子方程式为_______。
(2)“水解”前需确保“还原”进行完全,可选择的检验试剂是_______。
(3)“水解”时需先将还原液稀释,其目的是_______。
(4)物质X的化学式是_______﹔“滤液2”电解后的产物可直接返回“浸出”工序,则电解时,阳极的电极反应式为_______。
(5)“中和”时温度不宜过高,原因是_______;“中和”反应的化学方程式为_______。
5.(2021·广东佛山市·高三二模)电镀污泥中主要含有、CuO、NiO、、和等化合物。一种从电镀污泥中回收金属铜和硫酸镍的工艺流程如下。已知焙烧时和分别转化为、。回答下列问题:
(1)“焙烧”时先将固体粉碎,目的是_______。
(2)“焙烧”时转化为,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______;“水浸”时发生反应的离子方程式为_______。
(3)“滤液”的主要成分是含有少量重金属阳离子的硫酸溶液,除杂装置如图所示,液体X的溶质主要是_______(填化学式),液体Y是_______(填名称)。
(4)“沉铁”时控制pH在1.5~2.5,pH不宜过高且应充分搅拌,原因是_______。
(5)电解时以惰性合金板为阳极,阳极的电极反应式为_______。
(6)常温下,“净化除杂”时,若溶液中铝离子浓度为,则其开始沉淀的pH应该调为_______。已知
6.(2021·江西宜春市·高三一模)锡的某些化合物在工业上有重要用途,常用于印染和电镀工业.某研究小组设计的制备路线如图:
已知:;强酸性条件下,锡元素在水溶液中有、两种主要存在形式,极易水解,生成对应的碱式盐。
(1)锡原子的核电荷数为50,与碳元素属于同一主族,锡元素在周期表中的位置是_______。
(2)用盐酸溶解而不用水直接溶解的原因是_______;加入粉的作用有两个;①调节溶液②_______。
(3)步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器有_______;
(4)酸性条件下,还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是_______。
(5)向中加入稀硫酸的作用之一是控制溶液的.若溶液中,则室温下应控制溶液取值范围为_______(已知)
(6)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):取锡粉溶于盐酸中,向生成的中加入过量的溶液,用滴定生成的(已知酸性环境下,可被还原为不能被氧化),共用去溶液.则锡粉中锡的质量分数为_______.(的摩尔质量为,用含a、b、d的最简代数式表示)
7.(2021·黑龙江齐齐哈尔市·高三二模)钾冰晶石(K3AIF6)是用作电解铝工艺的助熔剂,已知K3AlF6微溶于水。以超细含铝废渣(主要成分Al2O3,含有少量Fe3O4、PbO杂质)为原料制备钾冰晶石的工艺流程如图:
(1)“酸浸”时需要加热搅拌,原因是___________,滤渣的主要成分中含有金属元素___________(填元素符号)。
(2)氧化剂若选用H2O2,发生反应的离子方程式为___________,反应液的pH控制在较低水平,原因是___________。
(3)“系列操作”后滤液的主要成分的用途为___________(回答一条),“系列操作”包含过滤、___________。
用移液管吸取10.00
mL溶液,移取稀释液25.00
mL于锥形瓶中,滴入几滴KSCN溶液作指示剂,再用0.1
8.(2021·云南高三二模)CIGS靶材是一种主要含铜、镓(Ga)、铟(In)、硒(Se)的合金,由于其良好的电学传导和光学透明性能,被广泛运用在薄膜太阳能电池领域。实验室设计从废弃CIGS中回收稀散金属铟和镓的氯化物(性质类似于AlCl3)的流程图:
(1)镓位于元素周期表第四周期IIIA族,则其原子结构示意图为______。
(3)“电解”步骤中采用不同的电压可在极______
(填“阴”或“阳”)上先后生成硒和铜,其中生成硒的电极反应式为______。
(4)SOCl2与水反应能产生两种气体,其中一种气体能使品红溶液褪色,则“加热回流”步骤中加入SOCl2的目的除了脱水外,还有______。
CIGS靶材(其中镓的质量分数为a%),按上述流程进行实验,最终得到纯度为b%的GaCl3固体n
g,则镓元素的回收率为______。(用含m、n、a、b的代数式表示)。
9.(2021·四川成都市·高三三模)化学实验小组的同学们进入四川博物馆,看到许多矿石标本,其中三种矿石及其主要成分如下:
(1)加热条件下,1mol氨气与足量孔雀石反应可以产生1.5mol金属铜,发生反应的化学方程式为__。
(2)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)和少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图:
①回收S,温度控制在50℃~60℃之间,温度不宜过高或过低的原因分别是___、___。
②气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该物质的化学式为__;向滤液M中加入(或通入)下列__(填正确答案标号)物质,可得到另一种可循环利用的物质。
③保温除铁过程中加入CuO的作用是__。
④操作X中硝酸溶液的作用是__。
(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度的升高而减少,如图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。则:
①T1___T2(填“>”或“②向钨酸钠溶液中加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为___。
10.(2021·辽宁高三月考)以铁镍合金(含少量铜)为原料,生产电极材料的部分工艺流程如下:
已知:(1)表中列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0计算)。
(1)中的化合价为__。“酸溶”时转化为,该过程中温度控制在70~80℃的原因是__。
(2)“酸溶”时镍生成,写出铁镍合金中镍参与反应的离子方程式:____。
(3)“除铜”时若选用,会导致部分也产生沉淀,当溶液中、沉淀同时存在时,溶液中__。
(4)“沉镍”时得到碳酸镍()沉淀。在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得,该反应的化学方程式为____。
(5)“沉镍”后的滤液中主要是和,当溶液中二者的物质的量之比为1:1时,溶液中离子浓度由大到小的顺序是__。
(6)已知铁镍合金中镍的质量分数为29.5%,称取10.0g合金,最终制得4.7g,则合金中的利用率为____(保留两位有效数字)。
11.(2021·河北高三模拟)废弃化学品循环再利用对节约资源和保护环境有重要意义。钴盐在新能源、催化、印染等领域应用广泛。利用电解工业产生的钴、镍废渣(含Fe、Cu等)制备CoCl2·6H2O,流程如下图所示:
已知:通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1为沉淀完全;室温下相关物质的Ksp见下表。
(4)浓缩结晶后的母液V可返回___________工序循环利用。
(5)利用硫化物分离钴镍离子,向浓度同为0.1mol·L-1的Ni2+和Co2+混合溶液中逐滴加入(NH4)2S溶液(忽略溶液体积变化),首先生成硫化物沉淀的离子为___________;当第二种离子生成硫化物沉淀时,第一种离子的浓度为___________mol·L-1。
12.(2021·山西高三二模)硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料以及精细化工产品3PbO·PbSO4·H2O(三盐)等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4的工艺流程如下:
已知:①PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。
(1)“浸取”时需要加热,此时盐酸与MnO2、PbS以及NaCl发生反应生成Na2PbCl4、S等物质,反应的化学方程式为___________;该步骤中FeS2和MnO2颗粒可以组成两个原电池,如图所示:
其中,MnO2原电池反应迅速,而FeS2原电池由于生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面,溶解速率变慢。
①MnO2原电池中,每消耗3
(3)“沉降”操作时加入冰水的目的是___________。
(4)上述流程中可循环利用的物质是___________(填名称)。
(5)PbCl2经“沉淀转化”后得到PbSO4,若用1
(6)用硫酸铅与氢氧化钠溶液在50℃-60℃反应可以制备三盐,该反应的离子方程式为___________。
13.(2021·河南郑州市·高三一模)钒具有广泛用途,利用含钒废催化剂(主要含有、和不溶性硅酸盐)制备的新工艺流程如图:
已知:滤液1和滤液2中钒以的形式存在。回答下列问题:
(1)在实验室中操作Ⅰ用到的玻璃仪器有_______。
(2)在滤渣1中加入和过量溶液发生氧化还原反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。
(3)混合溶液中加入,发生反应的离子方程式是_______。
(4)钒最后以的形式沉淀出来。沉钒率(沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。图中是沉钒率随温度变化的关系曲线,“沉钒”时,温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是_______(写一条即可)。
g所得产品,先用硫酸溶解,得到溶液,再加入的溶液,最后用酸性溶液滴定过量的至终点,消耗溶液的体积为。假设杂质不参与反应,锰被还原为。则产品中的质量分数为_______,(已知和溶液反应的离子方程式为)
14.(2021·广东广州市·高三二模)锂、铍等金属广泛应用于航空航天、核能和新能源汽车等高新产业。一种从萤石矿(主要含BeO、、及少量、、FeO、、)中提取铍的工艺如图:
已知:苯甲酸是一元弱酸,白色片状晶体,常温下微溶于水,温度升高,溶解度增大。
(1)铍的化学性质与铝相似,写出BeO溶于NaOH溶液的化学方程式_______。
(2)“微波焙烧”使矿物内部变得疏松多孔,目的是_______。
(3)“浸出渣”的主要成分是_______。
(4)“除铁”中发生反应的离子方程式:、_______。
(5)“除铝”时,溶液的pH越小,铝的去除率_______(填“越高”、“越低”或“不变”)。利用“除铝”所得苯甲酸铝沉淀再生苯甲酸的方案为:将苯甲酸铝沉淀溶于热的稀硫酸中,_______。
(6)由油酸铍制备BeO的方法是_______。
15.(2021·四川高三三模)以含锂的电解铝废渣(主要含AlF3、NaF、LiF、CaO)和浓硫酸为原料,制备电池级碳酸锂,同时得到副产品冰晶石的工艺流程如下:
已知:LiOH易溶于水,Li2CO3微溶于水。回答下列问题:
(1)加快酸浸速率的方法有___________,电解铝废渣与浓硫酸反应产生的气体的化学式为___________。苛化反应过程中加入氧化钙将碳酸锂转化为氢氧化锂溶液,若氧化钙过量则可能造成___________。
(2)碱解反应中,同时得到气体和沉淀,反应的离子方程式为___________。
(3)一般地说K>105时,该反应就基本进行完全了。苛化反应中存在如下平衡:Li2CO3(s)+
(4)由碳化反应后的溶液得到Li2CO3
(5)上述流程得到的副产品冰晶石的化学方程式___________
(6)电池级Li2CO3可由高纯度LiOH转化而来。将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为___________。
16.(2021·宁夏中卫市·高三模拟)某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O,其流程图如下:
部分金属化合物的Ksp近似值如表所示:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为___________。
(2)“酸浸”所使用的酸为___________。
(3)“净化除杂”时需加入H2O2溶液,其作用是___________,然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀(铁元素对应离子浓度为1.0×10-5mol·L-1),此时溶液的pH为___________(填计算所得数值)。
(4)“操作A”为___________、过滤、洗涤、干燥,即得产品。
(5)析出NiSO4·7H2O后失去结晶水后得到NiSO4在强碱溶液中用NaC1O氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应的离子方程式为___________。
(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度和时间分别为___________℃、___________min。
17.(2021·山东高三模拟)三氧化二钴(Co2O3)主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。以含钴废料(主要成分为Co2O3,含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如图所示。
Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。
Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表。
①“酸浸”时发生的主要反应是___(写离子方程式)。
②写出高温煅烧时发生的化学反应方程式___。
18.(2021·全国高三模拟)钯()是一种不活泼金属,含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%~6%)、碳(93%~94%)、铁(1%~2%)以及其他杂质,故钯碳具有很高的回收价值。如图是利用钯碳制备氯化钯()和的流程。
(1)“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量,目的是_______。
(2)“钯灰”中的主要成分有,加入甲酸(),可以将还原成金属单质,请写出还原的化学方程式_______。
(3)王水是按照体积比3:1将浓盐酸和浓硝酸混合而得到的强氧化性溶液,加热条件下钯在王水中发生反应生成和一种有毒的无色气体A,该气体遇空气变红棕色,请写出和王水反应的化学方程式_______。
(4)加入浓氨水,调节至9.0,并控制温度在70~75℃,元素以的形式存在于溶液中。若温度大于75℃,则不利于除铁,原因是_______;
(5)黄色晶体的成分为,将其烘干、在空气中550℃下焙烧(氧气不参与反应)可以直接得到,同时得到无色刺激性混合气体,在温度下降时“冒白烟”,则除外其他产物有_______(写化学式)。
(6)海绵状金属钯密度为,具有优良的吸氢功能,标准状况下,其吸附的氢气是其体积的840倍,则此条件下海绵钯的吸附容量R=_______,氢气的浓度r=_______。(吸附容量R即1g钯吸附氢气的体积;氢气的浓度r为吸附氢气的物质的量)
19.(2021·四川省邛崃市高埂中学高三月考)从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下:
(1)“微热”除能加快反应速率外,同时还可以_________,滤渣A为___________
(3)上述工艺流程中,得到产品后的母液,没有采用直接排放处理,而是进行了二次处理,结合工业生产的要求,回答其中的原因_______________(写两条)
(5)滤渣D经过处理可制取CrO3,它是一种重要的氧化剂,在生产生活中有很多用途,如可用于查处酒驾。但CrO3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)。已知固体残留率=
20.(2021·眉县槐芽中学高三月考)硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等.用锌白矿(主要成分为ZnO,还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)
相关金属离了生成氢氧化物沉淀的pH
(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0
(1)“滤渣1”的主要成分为_______(填化学式).“酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:_______。(填一种)。
(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,除与溶液中的Fe3+,H+反应外,另一主要反应的化学方程式为_______。
(3)“氧化”一步中,发生反应的离子方程式为_______。溶液pH控制在[3.2,6.4)之间的目的是_______。
(4)“母液”中含有的盐类物质有_______(填化学式)。
21.(2021·安徽淮南市·)工业上利用碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有Fe、Mg、Ca的碳酸盐、Cu、Ni、Al的氧化物及少量不溶杂质)制备硫酸锰,其工艺流程如下:
(1)“酸浸”中MnCO3溶解的离子方程式为___________。为提高“酸浸”速率,下列措施不可行的是___________(选填序号)。
C.使用98%的浓硫酸
(2)“除铝铁”步骤中加入MnO2发生反应的离子方程式为___________。
(3)加入氨水调节pH与铝铁去除率、锰损失率的关系如图所示,则应调节的pH范围为___________(选填序号)。
已知在此条件下Mn2+不会产生沉淀,推测锰元素损失的可能原因是___________。
(4)“除铜镍”步骤可以加入硫化铵将Cu、Ni元素除去,其缺点是___________。造成锰元素损失,产率下降。实际生产采用SDD代替。
(5)“结晶分离”步骤所得滤渣主要成分是___________。
(6)为确定所得硫酸锰中含有的结晶水,称取纯化后的硫酸锰晶体8.45g,加热至完全脱去结晶水,固体减重0.9g,则该硫酸锰晶体的化学式为___________。
1.(2021·河南高三月考)钨锰铁矿[主要成分为(Fe,Mn)WO4,还含有石英及少量P、As的化合物],由钨锰铁矿的精矿粉制备金属钨的工艺流程如图所示:
已知:滤渣I的主要成分为Fe2O3、Mn3O4。回答下列问题:
(1)若将钨锰铁矿的主要成分看成由FeWO4和MnWO4组成,写出“煅烧”步骤中生成Fe2O3的化学方程式:______。
(3)“调节pH=2”时,WO转化为H2W12O,写出该反应的离子方程式:_________。
(5)下列最适合作“反萃取剂”的是(填字母)__________。
(6)由WO3制备金属W常采用的冶炼方法是________,由于存在晶体缺陷,WO3常以非整数比的形态存在,其化学式为WO3-x,该化合物中存在五价和六价两种价态的钨,若x=0.1,则化合物中五价和六价的钨原子数之比为_____。
由精矿粉制备WO3的工艺流程可知,煅烧时发生、,酸浸分离滤渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3、Mn3O4,然后加硫酸镁除去Si、P、As,过滤分离出钨酸钠浓硫酸反应生成钨酸和硫酸钠萃取过程发生反应是3(R3NH)2SO4(油层)+H2W12O(水层)=(R3NH)6H2W12O40(油层)+3(水层),则加入氨水或碳酸氢铵反萃取、结晶得到(NH4)2WO4,水层进行操作A为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥,最后发生,依此解答。
“煅烧”步骤中生成Fe2O3的化学方程式为;
“滤渣II”中除含有Mg3(PO4)2、Mg3(AsO4)2外,还因为镁离子与硅酸根离子生成硅酸镁沉淀,故滤渣Ⅱ中还应有MgSiO3;
(3)“调节pH=2”时,WO转化为H2W12O,该反应的离子方程式为;
(4)由于最终阴离子只需要,故该步骤主要目的是除去;
适合作“反萃取剂”的物质应该选择易除去,并且不引入新的杂质,故选择氨水作“反萃取剂”最合适;
2.(2021·四川攀枝花市·高三二模)氢氧化镍[Ni(OH)2]常用于制备金属镍及镍的重要化合物。一种用铁镍合金废料(还含有少量铜、钙、镁、硅的氧化物)制备纯度较高氢氧化镍的工艺流程如下:
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸,“酸溶”时除了加入稀硫酸,还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸,还原产物为N2,金属镍溶解的离子方程式是___________;“酸溶”时产生的废渣主要成分为___________。
(2)“除铁”加入Na2CO3时,生成黄钠铁矾(NaFe3(SO4)2(OH)6)的离子方程式是___________;“除铁”时,将“铁”转化成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀对后续操作较为有利,原因是___________。
(4)“除钙镁”过程在陶瓷容器中进行,NaF的实际用量为理论用量的1.1倍,用量不宜过大的原因是___________。
(5)“沉镍”前c(Ni2+)=1.0mol/L,加入少量浓NaOH溶液,若忽略加入浓NaOH溶液对溶液体积的影响,则开始沉淀时溶液的pH=___________。
沉降速率快,容易过滤等
过量的F—生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器
根据流程:废料与稀硫酸、稀硝酸酸溶反应生成硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸钙、硫酸镁。硫酸钙溶解度较小,二氧化硅不溶,双氧水具有强氧化性,加入双氧水目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,加入碳酸钠调节pH,除掉铁离子,通入硫化氢除掉铜离子,硫化氢可与铜离子反应生成硫化铜,加入氟化钠,可生成氟化钙、氟化镁沉淀,最后调节pH生成氢氧化镍沉淀,据此解答。
(1)金属镍在酸性条件下被硝酸氧化为镍离子、氮气和水,离子反应为:5Ni+12H++2=5Ni2++N2↑+6H2O;酸溶时SiO2不溶于稀硝酸和稀硫酸,则废渣的主要成分是SiO2;
(2)“除铁”加入Na2CO3时,生成黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6],根据原子守恒和电荷守恒可知反应的离子方程式是Na++3Fe3++2+3H2O+3=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑或Na++3Fe3++2+6+6H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6;“除铁”时,将“铁”转化成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀,有利于沉降速率快,容易过滤等,因此对后续操作较为有利;
(4)SiO2能溶于HF,而过量的氟离子水解生成氟化氢,腐蚀陶瓷容器,所以“除钙镁”过程在陶瓷容器中进行,NaF的用量不宜过大。
(5)“沉镍”前c(Ni2+)=1.0mol/L,根据溶度积常数可知开始沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度是,所以pH=14-7.8=6.2。
3.(2021·安徽黄山市·高三二模)CuCl是有机合成工业中应用较广的催化剂,是一种白色粉末,微溶于水,不溶于稀硫酸和乙醇;在潮湿的空气中易水解氧化为碱式氯化铜。工业上用黄铜矿(主要成分是
CuFeS2,还含有少量SiO2)制备CuCl的工艺流程如下:
(1)为了提高矿砂浸取率,可以___________(任答两种)。
(2)“浸取”时NO中N元素主要被还原为最低价态,则反应的离子方程式为___________。
(3)“滤渣①”的成分为SiO2、S;“滤渣②”的成分是
(4)已知在水溶液中存在平衡:
(无色)。“还原”中所发生反应的离子方程式为___________,当出现___________现象时,表明“还原”进行完全。
(5)“一系列操作”是指加入去氧水、过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥,加去氧水的目的
(6)准确称取所制备的氯化亚铜产品mg,将其置于过量的FeCl3
溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol?L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点(滴定过程中Cl-不参加反应),消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O被还原为Cr3+
【答案】粉碎矿砂、适当提高硫酸浓度、搅拌、延长浸取时间、适当加热等
稀释,使上述平衡左移,析出CuCl固体;防止CuCl被水解氧化为碱式氯化铜
由题给流程可知,向黄铜矿中加入硝酸铵和稀硫酸,酸性条件下,CuFeS2与硝酸铵反应生成硫酸铁、硫酸铜、硫酸铵、硫沉淀和水,过滤得到含有二氧化硅、硫的沉淀的滤渣①和含有硫酸铁、硫酸铜、硫酸铵的滤液;向滤液中加入氧化铜调节溶液pH,使溶液中铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到含有氢氧化铁的滤渣②和含有硫酸铜、硫酸铵的滤液;向滤液中加入铜、氯化钠和浓盐酸,铜与溶液中的铜离子和氯离子共热反应生成[CuCl3]2-离子,过滤得到含有[CuCl3]2-离子的滤液;向滤液中加入去氧水,稀释使[CuCl3]2-离子转化为氯化亚铜沉淀,过滤后用用无水乙醇洗涤、真空干燥得到氯化亚铜。
将黄铜矿粉碎、适当提高硫酸的浓度、搅拌、延长浸取时间、适当加热等可以提高加入硝酸铵和稀硫酸浸取时,矿砂的浸取率,故答案为:粉碎矿砂、适当提高硫酸浓度、搅拌、延长浸取时间、适当加热等;
“浸取”时发生的反应为CuFeS2与硝酸铵反应生成硫酸铁、硫酸铜、硫酸铵、硫沉淀和水,反应的离子方程式为8CuFeS2
由分析可知,滤渣②的成分为氢氧化铁,故答案为:Fe(OH)3;
还原”中所发生的反应为铜与溶液中的铜离子和氯离子共热反应生成[CuCl3]2-离子,当淡蓝色的铜离子完全转化为无色的[CuCl3]2-离子时,说明反应完全,反应的离子方程式为Cu
由分析可知,“一系列操作”,向滤液中加入去氧水,稀释,使平衡左移,将[CuCl3]2-离子转化为氯化亚铜沉淀,同时防止生成氯化亚铜被水解氧化为碱式氯化铜,过滤后用用无水乙醇洗涤、真空干燥得到氯化亚铜,故答案为:稀释,使上述平衡左移,析出CuCl固体;防止CuCl被水解氧化为碱式氯化铜;
由题意可知,氯化亚铜溶于过量氯化铁溶液发生的反应为Fe3+
H2O,由方程式可得如下关系式:6CuCl——Cr2O,反应中消耗Cr2O离子的物质的量为10—3abmol,则产品中CuCl的纯度为×100%=,故答案为:。
4.(2021·广东茂名市·高三二模)锑白()可用作白色颜料和阻燃剂,在消防、有机合成催化、玻璃工业等领域有广泛应用。利用锑矿粉(主要成分为、)制取锑白的流程如下:
(1)“滤渣1”的主要成分有S、______,“滤液1”的主要成分有Sb3+,“浸出”时主要反应的离子方程式为_______。
(2)“水解”前需确保“还原”进行完全,可选择的检验试剂是_______。
(3)“水解”时需先将还原液稀释,其目的是_______。
(4)物质X的化学式是_______﹔“滤液2”电解后的产物可直接返回“浸出”工序,则电解时,阳极的电极反应式为_______。
(5)“中和”时温度不宜过高,原因是_______;“中和”反应的化学方程式为_______。
锑矿粉(主要成分为、)首先利用氯化铁溶液浸出,二氧化硅不溶,和氯化铁反应生成氯化亚铁、单质硫和SbCl3,过滤,滤液1中加入Sb还原过量的铁离子,然后水解生成Sb4O5Cl2,向Sb4O5Cl2中加入氨水生成Sb2O3和NH4Cl,滤液2中通入氧气氧化亚铁离子,通过调节pH生成氢氧化铁沉淀,然后利用盐酸溶解生成氯化铁,循环利用,据此解答。
(1)根据以上分析可知“滤渣1”的主要成分有S、,“滤液1”的主要成分有Sb3+,“浸出”时主要反应的离子方程式为Sb2S3+6Fe3+=2Sb3++6Fe2++3S。
(2)“水解”前需确保“还原”进行完全,即需要检验铁离子是否完全被还原,因此可选择的检验试剂是KSCN溶液。
(3)由于稀释有利于促进水解,则“水解”时需先将还原液稀释的目的是促进Sb3+水解生成Sb4O5Cl2。
(4)根据以上分析可知物质X是盐酸,化学式是HCl。“滤液2”电解后的产物可直接返回“浸出”工序,则电解时亚铁离子失去电子转化为铁离子,则阳极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+。
(5)由于氨水受热易分解,则“中和”时温度不宜过高的原因是防止氨水分解;以及原子守恒可知“中和”反应的化学方程式为Sb4O5Cl2+2NH3·H2O=2Sb2O3+2NH4Cl+H2O。
5.(2021·广东佛山市·高三二模)电镀污泥中主要含有、CuO、NiO、、和等化合物。一种从电镀污泥中回收金属铜和硫酸镍的工艺流程如下。已知焙烧时和分别转化为、。回答下列问题:
(1)“焙烧”时先将固体粉碎,目的是_______。
(2)“焙烧”时转化为,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______;“水浸”时发生反应的离子方程式为_______。
(3)“滤液”的主要成分是含有少量重金属阳离子的硫酸溶液,除杂装置如图所示,液体X的溶质主要是_______(填化学式),液体Y是_______(填名称)。
(4)“沉铁”时控制pH在1.5~2.5,pH不宜过高且应充分搅拌,原因是_______。
(5)电解时以惰性合金板为阳极,阳极的电极反应式为_______。
(6)常温下,“净化除杂”时,若溶液中铝离子浓度为,则其开始沉淀的pH应该调为_______。已知
【答案】增大接触面积,加快反应速率,使焙烧更充分
电镀污泥中主要含有、CuO、NiO、、和等化合物。将电镀污泥和碳酸钠混合焙烧,和分别转化为、,转化为Na2SiO3,CuO、NiO、不反应,水浸时通入二氧化碳,和Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀,过滤得到的“滤液”的主要成分是含有少量重金属阳离子的溶液;滤渣用酸洗后,过滤除去硅酸,溶液中含有Al3+、Cu2+、Ni2+、Fe3+,加入Na2SO4溶液调节溶液的pH沉铁,将Fe3+转化为Fe(OH)3除去;电解滤液得到铜单质,加入除杂剂除去Al3+,滤液中主要含有NiSO4,结晶得到NiSO4,据此分析解答。
(1)“焙烧”时先将固体粉碎,可以增大接触面积,加快反应速率,使焙烧更充分,故答案为:增大接触面积,加快反应速率,使焙烧更充分;
(3)溶液中存在2CrO+2H+?Cr2O+H2O,根据除杂装置图,与硫酸发生阳离子交换,得到液体X和H2Cr2O7,则液体X为Na2SO4;H2Cr2O7和氢氧化钠发生阴离子交换,得到和液体Y,则液体Y是水,故答案为:Na2SO4;水;
(4)“沉铁”时控制pH在1.5~2.5,Fe3+水解生成Fe(OH)3,若pH过高,会使Al3+、Cu2+、Ni2+沉淀,充分搅拌,可以使Fe3+水解充分,故答案为:pH过高,Al3+、Cu2+、Ni2+也会形成沉淀;
(5)电解时以惰性合金板为阳极,阳极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子失去电子放出氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(6)常温下,“净化除杂”时,若溶液中铝离子浓度为,则其开始沉淀时,c(OH-)==
6.(2021·江西宜春市·高三一模)锡的某些化合物在工业上有重要用途,常用于印染和电镀工业.某研究小组设计的制备路线如图:
已知:;强酸性条件下,锡元素在水溶液中有、两种主要存在形式,极易水解,生成对应的碱式盐。
(1)锡原子的核电荷数为50,与碳元素属于同一主族,锡元素在周期表中的位置是_______。
(2)用盐酸溶解而不用水直接溶解的原因是_______;加入粉的作用有两个;①调节溶液②_______。
(3)步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器有_______;
(4)酸性条件下,还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是_______。
(5)向中加入稀硫酸的作用之一是控制溶液的.若溶液中,则室温下应控制溶液取值范围为_______(已知)
(6)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):取锡粉溶于盐酸中,向生成的中加入过量的溶液,用滴定生成的(已知酸性环境下,可被还原为不能被氧化),共用去溶液.则锡粉中锡的质量分数为_______.(的摩尔质量为,用含a、b、d的最简代数式表示)
【答案】第五周期第ⅣA族
除去酸溶时产生的少量Sn4+,防止Sn2+被氧化
由于Sn2+易水解、易被氧化,加入盐酸,抑制Sn2+水解,加入Sn粉可以与盐酸反应,调节溶液pH,还防止Sn2+被氧化,步骤Ⅱ为过滤,得SnCl2溶液,向其中加碳酸氢铵,调节溶液pH=6~7,使Sn元素以SnO形式沉淀,再过滤洗涤得纯净的SnO,加稀硫酸,得SnSO4溶液,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,制得SnSO4晶体,滤液D中含有大量的NH4Cl等,据此分析。
(1)锡原子的核电荷数为50,与碳元素属于同一主族,因此锡元素在周期表中的位置是第五周期第ⅣA族。
(2)易水解,因此用盐酸溶解而不用水直接溶解的原因是抑制Sn2+水解;又因为Sn2+易被氧化为Sn4+,则加入粉的作用有两个,即调节溶液,同时除去酸溶时产生的少量Sn4+,防止Sn2+被氧化;
(3)步骤Ⅱ为过滤,用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(4)酸性条件下,还可以用双氧水氧化为Sn4+而除去,发生反应的离子方程式是Sn2++H2O2+2H+=Sn4++2H2O;
(5)当恰好产生Sn(OH)2沉淀时,氢氧根浓度是=10-13mol/L,则氢离子浓度是0.1mol/L,室温下应控制溶液pH取值范围为pH<1;
7.(2021·黑龙江齐齐哈尔市·高三二模)钾冰晶石(K3AIF6)是用作电解铝工艺的助熔剂,已知K3AlF6微溶于水。以超细含铝废渣(主要成分Al2O3,含有少量Fe3O4、PbO杂质)为原料制备钾冰晶石的工艺流程如图:
(1)“酸浸”时需要加热搅拌,原因是___________,滤渣的主要成分中含有金属元素___________(填元素符号)。
(2)氧化剂若选用H2O2,发生反应的离子方程式为___________,反应液的pH控制在较低水平,原因是___________。
(3)“系列操作”后滤液的主要成分的用途为___________(回答一条),“系列操作”包含过滤、___________。
用移液管吸取10.00
mL溶液,移取稀释液25.00
mL于锥形瓶中,滴入几滴KSCN溶液作指示剂,再用0.1
向有机层中加入适量的硫酸溶液,充分震荡,静置,分离出水层
浸酸后氧化铝和四氧化三铁,氧化铅会与硫酸反应分别生成硫酸铝,硫酸铁和硫酸亚铁,硫酸铅沉淀,所以滤渣为硫酸铅,氧化剂将二价铁离子氧化为三价铁离子,萃取由有机层获取Fe2(SO4)3溶液,合成步骤:Al2(SO4)3+12NH4F+3K2SO4=2K3AlF6↓+6(NH4)2SO4,然后将钾冰晶石过滤、洗涤、干燥,据此分析解题。
(1)“酸浸”时加热搅拌,可以提高浸酸速率,滤渣的主要成分为氧化铅与硫酸反应生成的硫酸铅,含有金属元素为Pb。
溶液中含有偶Fe2+、Al3+,氧化剂若选用H2O2,会将二价铁离子氧化为三价铁离子,发生反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2=2Fe3+
+H2O,反应液的pH控制在较低水平,原因是抑制Fe3+、Al3+的水解。
(3)合成时生成(NH4)2SO4,“系列操作”后滤液的主要成分为(NH4)2SO4,用途为用作氮肥,“系列操作”包含过滤、洗涤、干燥。
(4)“合成”时发生反应的化学方程式为:Al2(SO4)3+12NH4F+3K2SO4=2K3AlF6↓+6(NH4)2SO4,“萃取”过程可表示为Fe2(SO4)3(水层)+6RH(有机层)2R3Fe(有机层)+3H2SO4(水层),由有机层获取Fe2(SO4)3溶液的操作是向有机层中加入适量的硫酸溶液,充分震荡,静置,分离出水层。
8.(2021·云南高三二模)CIGS靶材是一种主要含铜、镓(Ga)、铟(In)、硒(Se)的合金,由于其良好的电学传导和光学透明性能,被广泛运用在薄膜太阳能电池领域。实验室设计从废弃CIGS中回收稀散金属铟和镓的氯化物(性质类似于AlCl3)的流程图:
(1)镓位于元素周期表第四周期IIIA族,则其原子结构示意图为______。
(3)“电解”步骤中采用不同的电压可在极______
(填“阴”或“阳”)上先后生成硒和铜,其中生成硒的电极反应式为______。
(4)SOCl2与水反应能产生两种气体,其中一种气体能使品红溶液褪色,则“加热回流”步骤中加入SOCl2的目的除了脱水外,还有______。
CIGS靶材(其中镓的质量分数为a%),按上述流程进行实验,最终得到纯度为b%的GaCl3固体n
g,则镓元素的回收率为______。(用含m、n、a、b的代数式表示)。
生成的氮氧化合物导致污染
“溶解”步骤所得溶液中含有Cu2+、In3+、Ga3+和H2SeO3,然后电解得到Se和Cu,“减压蒸馏”步骤中得到InCl3·xH2O和GaCl3·yH2O固体混合物,加入SOCl2加热回流得到InCl3固体,过滤得到的滤液蒸馏得到GaCl3固体和SOCl2,SOCl2可以循环利用,据此解答。
(1)镓位于元素周期表第四周期ⅢA族,原子序数是31,则其原子结构示意图为。
(2)“溶解”过程Ga被氧化生成Ga3+,反应的离子方程式为2Ga+3H2O2+6H+=2Ga3++6H2O和2Ga+6H+=2Ga3++3H2↑;王水中含有硝酸,氧化过程中生成的氮氧化合物会导致污染。
(3)“电解”步骤中Cu和Se元素均得到电子,所以采用不同的电压可在极阴上先后生成硒和铜,其中生成硒的电极反应式为H2SeO3+4e-+4H+=Se+3H2O。
(4)SOCl2与水反应能产生两种气体,其中一种气体能使品红溶液褪色,分别是HCl和SO2,由于GaCl3和InCl3均易水解,则“加热回流”步骤中加入SOCl2的目的除了脱水外,还有SOCl2与水反应生成HCl,抑制GaCl3和InCl3的水解。
CIGS靶材(其中镓的质量分数为a%),按上述流程进行实验,最终得到纯度为b%的GaCl3固体n
g,则镓元素的回收率为。
9.(2021·四川成都市·高三三模)化学实验小组的同学们进入四川博物馆,看到许多矿石标本,其中三种矿石及其主要成分如下:
(1)加热条件下,1mol氨气与足量孔雀石反应可以产生1.5mol金属铜,发生反应的化学方程式为__。
(2)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)和少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图:
①回收S,温度控制在50℃~60℃之间,温度不宜过高或过低的原因分别是___、___。
②气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该物质的化学式为__;向滤液M中加入(或通入)下列__(填正确答案标号)物质,可得到另一种可循环利用的物质。
③保温除铁过程中加入CuO的作用是__。
④操作X中硝酸溶液的作用是__。
(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度的升高而减少,如图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。则:
①T1___T2(填“>”或“②向钨酸钠溶液中加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为___。
调节溶液的pH值,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀
辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取,二氧化硅不反应,过滤得到矿渣用苯回收硫单质,说明Cu2S和FeCl3发生氧化还原反应生成S,还生成氯化铜、氯化亚铁。在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子,然后过滤,滤液M主要含有氯化亚铁,保温除铁加入稀硝酸溶液将铁氧化为铁离子,氧化铜调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤分离,滤液中主要含有硝酸铜,加入硝酸抑制铜离子水解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硝酸铜晶体。
(2)①回收S,温度控制在50℃~60℃之间,温度过高苯容易挥发;温度过低溶解速率小;故答案为:温度过高苯容易挥发;温度过低溶解速率小;
②气体NOx与氧气混合后通入水中反应生成最高价氧化物的水化物,该物质的化学式为HNO3;滤液M主要含有氯化亚铁,另一种可循环利用的物质为氯化铁溶液,则向其中通入氯气,反应可生成氯化铁溶液,故答案为:B。
③根据上述分析,保温除铁过程中加入CuO的作用是调节溶液的pH值,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀;
④根据上述分析,操作X中硝酸溶液的作用是抑制Cu2+的水解;
(3)根据图象可知,氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)在钙离子浓度相同时,T1温度下阴离子浓度大于T2,说明T1时的溶度积大于T2,溶度积越大,则溶解度越大,所以T1时溶解度较大,由于“已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小”,则T1<T2;T1时Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)?c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10,故答案为:②向钨酸钠溶液中加入石灰乳发生复分解反应,生成钨酸钙和氢氧化钠,发生反应的离子方程式为:WO+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-,故答案为:WO+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-。
10.(2021·辽宁高三月考)以铁镍合金(含少量铜)为原料,生产电极材料的部分工艺流程如下:
已知:(1)表中列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0计算)。
(1)中的化合价为__。“酸溶”时转化为,该过程中温度控制在70~80℃的原因是__。
(2)“酸溶”时镍生成,写出铁镍合金中镍参与反应的离子方程式:____。
(3)“除铜”时若选用,会导致部分也产生沉淀,当溶液中、沉淀同时存在时,溶液中__。
(4)“沉镍”时得到碳酸镍()沉淀。在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得,该反应的化学方程式为____。
(5)“沉镍”后的滤液中主要是和,当溶液中二者的物质的量之比为1:1时,溶液中离子浓度由大到小的顺序是__。
(6)已知铁镍合金中镍的质量分数为29.5%,称取10.0g合金,最终制得4.7g,则合金中的利用率为____(保留两位有效数字)。
温度低于70℃,反应速率降低,温度高于80℃,HNO3分解(或挥发)加快
以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)?为原料,加入硫酸、硝酸酸浸,Ni?转化为NiSO4,?同时生成铁离子、铜离子等,再加入过氧化氢,进一步将亚铁离子氧化生成铁离子,加入氢氧化钠调节pH可生成氢氧化铁沉淀,然后通入硫化氢生成CuS?沉淀,达到除铜的目的,在滤液中加入碳酸钠溶液可生成,和煅烧得到。
(1)中,Li元素为+1价,O元素为-2价,根据电中性原理,Ni元素为+3价;温度低于70℃,反应速率降低,温度高于80℃,HNO3分解(或挥发)加快,因此应将反应温度控制在70~80℃;
镍和硝酸反应生成硝酸镍、一氧化氮和水,离子方程式为:;
当溶液中、沉淀同时存在时,;
(4)在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得,化学方程式为:;
(5)“沉镍”后的滤液中主要是和,当溶液中二者的物质的量之比为1:1时,最大,水解生成,溶液显碱性,所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为;
(6)铁镍合金中镍的质量分数为29.5%,称取10.0g合金,则合金中Ni的质量为,最终制得4.7g,生成Ni的质量为,则的利用率为。
11.(2021·河北高三模拟)废弃化学品循环再利用对节约资源和保护环境有重要意义。钴盐在新能源、催化、印染等领域应用广泛。利用电解工业产生的钴、镍废渣(含Fe、Cu等)制备CoCl2·6H2O,流程如下图所示:
已知:通常认为溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1为沉淀完全;室温下相关物质的Ksp见下表。
(4)浓缩结晶后的母液V可返回___________工序循环利用。
(5)利用硫化物分离钴镍离子,向浓度同为0.1mol·L-1的Ni2+和Co2+混合溶液中逐滴加入(NH4)2S溶液(忽略溶液体积变化),首先生成硫化物沉淀的离子为___________;当第二种离子生成硫化物沉淀时,第一种离子的浓度为___________mol·L-1。
降低有机物在水相的溶解度,促进分层
由图可知,向钴镍废渣中加入稀硫酸,使钴、镍、铁、铜溶解得到硫酸盐混合溶液,加入和过氧化氢溶液,将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,再向混合溶液中加入氢氧化钾调节溶液pH为4.5,使铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到含有氢氧化铁的滤渣Ⅰ和含有钴、镍、铜的硫酸盐混合溶液;向含有钴、镍、铜的硫酸盐混合溶液中加入有机溶剂Ⅱ萃取,分液得到含有有机铜化合物溶液和含有钴、镍的硫酸盐混合溶液;向含有钴、镍的硫酸盐混合溶液中加入碳酸钾溶液调节溶液pH在8.5—9.0范围内,使溶液中的钴、镍离子反应转化为氢氧化物沉淀,过滤得到含有硫酸钾的滤液Ⅲ和氢氧化物沉淀;向沉淀中加入浓盐酸和氯化钠固体,氢氧化镍、氢氧化亚钴溶于盐酸生成氯化镍和二氯化钴,沉淀中的氢氧化钴与浓盐酸发生氧化还原反应生成二氯化钴;向反应后的溶液中加入有机溶剂Ⅳ萃取,分液得到含有有机钴化合物溶液和含有镍离子的水溶液;向含有有机钴化合物溶液中加入盐酸反萃取,分液得到有机溶剂和二氯化钴溶液;二氯化钴溶液经浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得到六水二氯化钴晶体。
(1)过氧化氢氧化亚铁离子的反应为酸性条件下,过氧化氢溶液与亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子和水,反应的离子方程式为,故答案为:;
(2)由分析可知操作①为萃取、分液,滤液III为硫酸钾溶液;浓盐酸溶解沉淀时,加入氯化钠固体可以降低有机物在水相的溶解度,便于分层,故答案为:萃取(分液);K2SO4;降低有机物在水相的溶解度,促进分层;
(3)若溶液pH为9,溶液中二价钴离子的浓度为=10—4.2mol/L<10—5mol/L,则二价钴离子没有沉淀完全;氢氧化钴氧化浓盐酸的反应为氢氧化钴与浓盐酸发生氧化还原反应生成二氯化钴、氯气和水,反应的离子方程式为,故答案为:;
(4)由分析可知,浓缩结晶后的母液V中含有未结晶的二氯化钴,可返回沉淀转溶工序循环使用,故答案为:沉淀转溶;
(5)由题给溶度积可知,CoS的溶度积小于NiS,则向含有0.1mol/L的Ni2+和Co2+混合溶液中逐滴加入(NH4)2S溶液时,首先生成CoS沉淀;当生成NiS沉淀时,溶液中硫离子的浓度为=10—7.5mol/L,则溶液中Co2+的浓度为=10—2.9mol/L,故答案为:Co2+;10—2.9。
12.(2021·山西高三二模)硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料以及精细化工产品3PbO·PbSO4·H2O(三盐)等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4的工艺流程如下:
已知:①PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。
(1)“浸取”时需要加热,此时盐酸与MnO2、PbS以及NaCl发生反应生成Na2PbCl4、S等物质,反应的化学方程式为___________;该步骤中FeS2和MnO2颗粒可以组成两个原电池,如图所示:
其中,MnO2原电池反应迅速,而FeS2原电池由于生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面,溶解速率变慢。
①MnO2原电池中,每消耗3
(3)“沉降”操作时加入冰水的目的是___________。
(4)上述流程中可循环利用的物质是___________(填名称)。
(5)PbCl2经“沉淀转化”后得到PbSO4,若用1
(6)用硫酸铅与氢氧化钠溶液在50℃-60℃反应可以制备三盐,该反应的离子方程式为___________。
PbCl2难溶于冷水,降低PbCl2的溶解度,便于PbCl2析出晶体
方铅矿精矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)中加入稀盐酸,盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S,MnO2被还原成Mn2+,加入的NaCl可促进反应PbCl2(s)+2Cl-(aq)?PbCl(aq)平衡正向移动使更多的Pb元素存在于溶液中;加入MnO调节溶液pH,使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,然后过滤;PbCl2难溶于冷水,将滤液冷水沉降过滤得到PbCl2晶体,之后加入稀硫酸发生沉淀转化,生成硫酸铅晶体,过滤得到晶体烘干得到硫酸铅粉末,滤液中主要成分为HCl。
①根据电子得失守恒:MnO2原电池中,每摩锰得2mol电子,亚铁离子被氧化成铁离子,每消耗3
Fe3+。故答案为:6;
(2)加入MnO调节溶液pH,使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3。故答案为:Fe(OH)3;
(3)温度降低,PbCl2(s)+2Cl-(aq)?PbCl(aq)平衡左移,使PbC1转化为PbCl2,便于析出PbCl2晶体(或PbCl2难溶于冷水,降低PbCl2的溶解度,便于析出PbCl2晶体),所以沉降时加入冰水。故答案为:PbCl2难溶于冷水,降低PbCl2的溶解度,便于PbCl2析出晶体;
(4)过滤分离出PbSO4后,滤液中主要成分为HCl,可用于方铅矿的浸取,上述流程中可循环利用的物质是盐酸(填名称)。故答案为:盐酸;
=0.27mol·L-1,加上沉淀硫酸铅的10mol硫酸,则硫酸溶液的最初浓度不得低于10.27mol·L-1。故答案为:10.27mol·L-1;
(6)用硫酸铅与氢氧化钠溶液在50℃-60℃反应可以制备三盐,三盐基硫酸(3PbO?PbSO4?H2O),根据质量守恒配平反应方程式:4PbSO4+6NaOH
13.(2021·河南郑州市·高三一模)钒具有广泛用途,利用含钒废催化剂(主要含有、和不溶性硅酸盐)制备的新工艺流程如图:
已知:滤液1和滤液2中钒以的形式存在。回答下列问题:
(1)在实验室中操作Ⅰ用到的玻璃仪器有_______。
(2)在滤渣1中加入和过量溶液发生氧化还原反应,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。
(3)混合溶液中加入,发生反应的离子方程式是_______。
(4)钒最后以的形式沉淀出来。沉钒率(沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。图中是沉钒率随温度变化的关系曲线,“沉钒”时,温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是_______(写一条即可)。
g所得产品,先用硫酸溶解,得到溶液,再加入的溶液,最后用酸性溶液滴定过量的至终点,消耗溶液的体积为。假设杂质不参与反应,锰被还原为。则产品中的质量分数为_______,(已知和溶液反应的离子方程式为)
【答案】漏斗、烧杯、玻璃棒
80℃以后,温度升高,的溶解度增大,沉钒率下降或温度升高,氨水受热分解,溶液中浓度减小,沉钒率下降
由题给流程可知,向含钒废催化剂中加水溶解,和不溶性硅酸盐不溶于水,溶于水,过滤得到含有和不溶性硅酸盐的滤渣1和含有的滤液1;向滤渣1中加入亚硫酸钠溶液和过量稀硫酸,在酸性条件下,亚硫酸钠与发生氧化还原反应生成硫酸钠、和水,不溶性硅酸盐与稀硫酸反应转化为难溶于水的硅酸,过滤得到含有硅酸的滤渣2和含有的滤液2;向含有的混合溶液中加入氯酸钾,具有氧化性的氯酸根离子在酸性条件下将离子氧化为离子,向氧化后的溶液中加入氨水,离子与氨水反应生成沉淀,过滤得到;受热分解生成。
由分析可知,操作Ⅰ为固、液分离的过滤操作,过滤用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒,故答案为:漏斗、烧杯、玻璃棒;
由分析可知,在滤渣1中加入亚硫酸钠溶液和过量稀硫酸发生的反应为在酸性条件下,亚硫酸钠与发生氧化还原反应生成硫酸钠、和水,由得失电子数目守恒可知,氧化剂和还原剂亚硫酸钠的物质的量之比为1:1,故答案为:1:1;
由分析可知,混合溶液中加入氯酸钾发生的反应为具有氧化性的氯酸根离子在酸性条件下将离子氧化为离子,反应的离子方程式为,故答案为:;
“沉钒”时,温度超过80℃以后,的溶解度增大,以及氨水受热分解,溶液中浓度减小,都会导致沉钒率下降,故答案为:80℃以后,温度升高,的溶解度增大,沉钒率下降或温度升高,氨水受热分解,溶液中浓度减小,沉钒率下降;
(5)由题意可知,滴定时,硫酸亚铁铵做反应的还原剂,离子和高锰酸钾做反应的氧化剂,由得失电子数目守恒可得:n()+5n()=n(Fe2+),解得n()=(a1b1?5a2b2)×10?3?mol,由钒原子个数守恒可知,产品中的质量分数为×100%=%,故答案为:%。
14.(2021·广东广州市·高三二模)锂、铍等金属广泛应用于航空航天、核能和新能源汽车等高新产业。一种从萤石矿(主要含BeO、、及少量、、FeO、、)中提取铍的工艺如图:
已知:苯甲酸是一元弱酸,白色片状晶体,常温下微溶于水,温度升高,溶解度增大。
(1)铍的化学性质与铝相似,写出BeO溶于NaOH溶液的化学方程式_______。
(2)“微波焙烧”使矿物内部变得疏松多孔,目的是_______。
(3)“浸出渣”的主要成分是_______。
(4)“除铁”中发生反应的离子方程式:、_______。
(5)“除铝”时,溶液的pH越小,铝的去除率_______(填“越高”、“越低”或“不变”)。利用“除铝”所得苯甲酸铝沉淀再生苯甲酸的方案为:将苯甲酸铝沉淀溶于热的稀硫酸中,_______。
(6)由油酸铍制备BeO的方法是_______。
增大与的接触面积,加快浸出速率
萤石矿用微波焙烧,有利于在H2SO4中溶解,此时BeO、、、、FeO、Fe2O3、都发生溶解,只有不反应,、发生转化,生成CaSO4沉淀;加入H2O2是将Fe2+氧化为Fe3+并转化为沉淀;溶液中的Al3+是通过与苯甲酸钠作用生成苯甲酸铝沉淀;金属锂是通过有机物的萃取分离出来;水相中加入油酸钠沉铍,此时将生成的油酸铍灼烧,便可获得氧化铍。
(1)由题意可知,铍的化学性质与铝的化学性质相似,氧化铝与氢氧化钠反应的化学反应方程式为:,类比化学反应方程式,氧化铍与氢氧化钠反应为非氧化还原反应,生成铍酸盐和水。所以氧化铍与氢氧化钠的反应的化学反应方程式为:。答案为:;
(2)由题意可知,“微波焙烧”使产物内部变得疏松多孔,后续直接加酸浸出,所以结合操作和题意,“微波焙烧”使产物内部变得疏松多孔可以增大与的接触面积,从而加快浸出速率。答案为:增大与的接触面积,加快浸出速率;
(3)根据流程图分析,微波焙烧后直接加硫酸进行浸出,根据二氧化硅的性质可知,二氧化硅不能溶于硫酸,其他的氧化物均可溶于硫酸,其中与硫酸反应后生成氟化氢和微溶物硫酸钙,所以浸出渣中有不溶于硫酸的二氧化硅和生成的微溶物硫酸钙。答案为:、;
(4)根据流程图可知,除铁中,铁元素最终是以黄钠铁矾渣形式存在,所以是难溶于水的固体,根据题意可知,。答案为:;
(5)根据题意可知,苯甲酸是一元弱酸且在常温下微溶于水,在“除铝”过程中,如果pH越小,说明溶液中的氢离子溶度越高,则苯甲酸根会与氢离子结合生成微溶于水的苯甲酸,从而导致能与铝离子结合的苯甲酸根减少,生成的苯甲酸铝减少,从而使铝的去除率降低。所以,溶液中的pH越小,铝的去除率越低。根据题意可知,将苯甲酸铝沉淀溶于热的稀硫酸中,会生成在常温下微溶于水的苯甲酸,所以后续只需要直接降温结晶,过滤即可得到苯甲酸。答案为:越低;冷却结晶,过滤;
(6)油酸铍制备BeO,根据产物元素分析,可通过通氧气高温焙烧油酸铍,生成二氧化碳、水和氧化铍制得氧化铍。答案为:高温焙烧。
分析工业流程图时,应沿着工业生产的过程,将杂质、工业品中所含元素的转化逐一理顺,便可获得操作目的及发生反应的方程式。
15.(2021·四川高三三模)以含锂的电解铝废渣(主要含AlF3、NaF、LiF、CaO)和浓硫酸为原料,制备电池级碳酸锂,同时得到副产品冰晶石的工艺流程如下:
已知:LiOH易溶于水,Li2CO3微溶于水。回答下列问题:
(1)加快酸浸速率的方法有___________,电解铝废渣与浓硫酸反应产生的气体的化学式为___________。苛化反应过程中加入氧化钙将碳酸锂转化为氢氧化锂溶液,若氧化钙过量则可能造成___________。
(2)碱解反应中,同时得到气体和沉淀,反应的离子方程式为___________。
(3)一般地说K>105时,该反应就基本进行完全了。苛化反应中存在如下平衡:Li2CO3(s)+
(4)由碳化反应后的溶液得到Li2CO3
(5)上述流程得到的副产品冰晶石的化学方程式___________
(6)电池级Li2CO3可由高纯度LiOH转化而来。将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为___________。
【答案】加热或搅拌其他合理答案均可
碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液,导致最终产品的纯度下降)
该反应的K=3.5×105,可以认为该反应进行完全
AlF3、NaF、LiF、CaO和浓硫酸反应生成硫酸铝、硫酸钠、硫酸锂、硫酸钙和HF气体,硫酸钙微溶于水,水浸得到硫酸铝、硫酸钠、硫酸锂溶液,滤渣1是硫酸钙;向溶液中加入碳酸钠溶液,生成氢氧化铝沉淀、Li2CO3沉淀、二氧化碳气体,过滤,得硫酸钠溶液和固体氧化铝、Li2CO3,氧化铝、Li2CO3固体加水调浆,加入氧化钙将碳酸锂转化为氢氧化锂溶液,过滤,滤渣2是氢氧化铝,氢氧化锂溶液中通入二氧化碳生成Li2CO3产品;氢氧化铝加入氢氧化钠生成偏铝酸钠,偏铝酸钠、HF、硫酸钠反应生成Na3AlF6和H2SO4。
(1)根据影响化学反应速率的因素,升高温度、搅拌都能加快酸浸速率;电解铝废渣AlF3、NaF、LiF与浓硫酸反应产生的气体的化学式为HF。苛化反应过程中,氢氧化铝、Li2CO3加入氧化钙将碳酸锂转化为氢氧化锂溶液,氢氧化铝能溶于过量强碱,若氧化钙过量则可能造成氢氧化铝溶解进入溶液,导致最终产品Li2CO3的纯度下降;
(2)碱解反应中,硫酸铝与碳酸钠反应生成氢氧化铝沉淀、二氧化碳气体,反应的离子方程式为2Al3++3CO+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
(3)苛化反应中存在如下平衡:Li2CO3(s)+
(4)由碳化反应后的溶液,通入二氧化碳生成Li2CO3,加热浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥得到Li2CO3。
(6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,根据化合价升降规律,可知生成的可燃性气体是CO,该反应的化学方程式为Li2CO3+2C+2Fe
电解铝废渣制备电池级碳酸锂为载体,考查化学工艺流程,明确各步骤的反应原理是解题关键,掌握常见元素化合物的性质,注意混合物分离方法,培养学生知识应用能力。
16.(2021·宁夏中卫市·高三模拟)某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O,其流程图如下:
部分金属化合物的Ksp近似值如表所示:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为___________。
(2)“酸浸”所使用的酸为___________。
(3)“净化除杂”时需加入H2O2溶液,其作用是___________,然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀(铁元素对应离子浓度为1.0×10-5mol·L-1),此时溶液的pH为___________(填计算所得数值)。
(4)“操作A”为___________、过滤、洗涤、干燥,即得产品。
(5)析出NiSO4·7H2O后失去结晶水后得到NiSO4在强碱溶液中用NaC1O氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应的离子方程式为___________。
(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度和时间分别为___________℃、___________min。
由题给流程可知,含镍废催化剂碱浸时,铝与碱溶液反应生成偏铝酸盐,镍、铁和不溶于酸、碱的杂质不与酸反应,过滤得到含有偏铝酸盐的滤液和含有镍、铁的滤渣;为防止产品中混有杂质,向滤渣中加入稀硫酸酸浸,镍、铁与稀硫酸反应溶解得到硫酸盐,过滤除去不溶于酸、碱的杂质得到含有硫酸镍和硫酸亚铁的滤液;向滤液中加入过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子,再调节溶液pH使溶液中铁离子好完全转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到硫酸镍溶液,将硫酸镍溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体。
“碱浸”时发生的反应为铝与强碱溶液反应生成偏铝酸根离子和氢气,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑,故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑;
(2)由分析可知,为防止产品中混有杂质,向滤渣中加入稀硫酸酸浸,使镍、铁溶解得到可溶性硫酸盐,故答案为:硫酸(或H2SO4);
由分析可知,“净化除杂”时需加入H2O2溶液发生的反应为酸性条件下,过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子,便于调节溶液pH时将铁离子好完全转化为氢氧化铁沉淀除去;由氢氧化铁的溶度积可知,铁离子恰好完全沉淀时,溶液中氢氧根离子浓度为==1.0×10—11mol/L,则溶液的pH为3,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;3;
由分析可知,硫酸镍溶液经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体,故答案为:冷却结晶;
(5)由题意可知,碱性条件下,溶液中镍离子与次氯酸根离子发生氧化还原反应生成碱式氧化镍、氯离子和水,反应的离子方程式为2Ni2++ClO—+4OH—=2NiOOH↓+Cl—+H2O,故答案为:2Ni2++ClO—+4OH—=2NiOOH↓+Cl—+H2O;
(6)由图可知,酸浸的温度为70℃、时间为120min时,镍浸出率达到最高,故答案为:70;120。
17.(2021·山东高三模拟)三氧化二钴(Co2O3)主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。以含钴废料(主要成分为Co2O3,含有少量MnO2、NiO、Fe3O4)为原料制备Co2O3的流程如图所示。
Ⅰ.“酸浸”后的浸出液中含的阳离子有H+、Co2+、Fe3+、Ni2+等。
Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表。
①“酸浸”时发生的主要反应是___(写离子方程式)。
②写出高温煅烧时发生的化学反应方程式___。
由题给流程可知,向研磨后的含钴废料中加入硫酸和双氧水,酸性条件下,氧化钴与双氧水发生氧化还原反应生成亚钴离子,四氧化三铁与双氧水发生氧化还原反应生成铁离子,氧化亚镍溶于硫酸生成亚镍离子,二氧化锰不溶解,过滤得到含有氢离子、亚钴离子、铁离子、亚镍离子的酸浸液和二氧化锰;调节酸浸液的pH为3.7,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到含有亚钴离子、亚镍离子的滤液和滤渣1氢氧化铁;向滤液中加入萃取剂,萃取分液得到含有亚钴离子的水相和含有亚镍离子的有机相;向水相中加入氨水和碳酸氢铵溶液,亚钴离子离子转化为Co2(OH)2CO3沉淀,过滤得到含有硫酸铵的滤液和Co2(OH)2CO3沉淀;高温煅烧,Co2(OH)2CO3与空气中的氧气发生氧化还原反应生成氧化钴、二氧化碳和水。
18.(2021·全国高三模拟)钯()是一种不活泼金属,含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%~6%)、碳(93%~94%)、铁(1%~2%)以及其他杂质,故钯碳具有很高的回收价值。如图是利用钯碳制备氯化钯()和的流程。
(1)“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量,目的是_______。
(2)“钯灰”中的主要成分有,加入甲酸(),可以将还原成金属单质,请写出还原的化学方程式_______。
(3)王水是按照体积比3:1将浓盐酸和浓硝酸混合而得到的强氧化性溶液,加热条件下钯在王水中发生反应生成和一种有毒的无色气体A,该气体遇空气变红棕色,请写出和王水反应的化学方程式_______。
(4)加入浓氨水,调节至9.0,并控制温度在70~75℃,元素以的形式存在于溶液中。若温度大于75℃,则不利于除铁,原因是_______;
(5)黄色晶体的成分为,将其烘干、在空气中550℃下焙烧(氧气不参与反应)可以直接得到,同时得到无色刺激性混合气体,在温度下降时“冒白烟”,则除外其他产物有_______(写化学式)。
(6)海绵状金属钯密度为,具有优良的吸氢功能,标准状况下,其吸附的氢气是其体积的840倍,则此条件下海绵钯的吸附容量R=_______,氢气的浓度r=_______。(吸附容量R即1g钯吸附氢气的体积;氢气的浓度r为吸附氢气的物质的量)
【答案】使碳充分燃烧而除去
会分解,逸出,导致溶液的降低,除铁的效果不好
将钯碳焚烧得到钯灰,钯灰的主要成分为,向中加入甲酸(),可以将还原成金属单质,化学方程式为:,向中加入王水,加热条件下钯在王水中发生反应生成和一种有毒的无色气体A,该气体遇空气变红棕色,则A为NO,和王水反应的化学方程式为:,加入浓氨水,调节至9.0,并控制温度在70~75℃,元素以的形式存在于溶液中,同时除去中的铁,过滤后向滤液中加入盐酸,得到黄色晶体,将其烘干、在空气中550℃下焙烧(氧气不参与反应)可以直接得到。
(1)“钯碳”中含有较多的碳(93%
),故焚烧时通入足量的空气,是为了使碳充分燃烧而除去;
(2)甲酸(HCOOH)具有还原性,可以还原PdO,根据题中信息,甲酸还原氧化钯的化学方程式为;
(3)根据题中信息,王水氧化Pd产生无色气体,该气体遇空气变红棕色,故该气体为NO,反应的化学方程式为;
(4)利用氨水除铁的实验条件是:氨水过量,且温度适宜。温度低于70
,除铁的速率较慢;温度高于75,NH3?H2O会分解,NH3逸出,导致溶液的pH降低,除铁的效果不好;
(5)[Pd(NH3)2]Cl2烘干后,在550下焙烧可以直接得到Pd,依据题中信息可知产物中还有NH3和HCl,二者在温度下降时生成白色固体NH4Cl,冒白烟;依据Pd化合价下降,可知还有元素化合价升高,无色气体还应该有N2.故反应的化学方程式为3[Pd(NH3)2]C123Pd
(6)由题中信息知1g
Pd的体积为,标准状况下其吸附的H2的体积为;1mol
Pd的体积为,吸附氢气的物质的量为。
19.(2021·四川省邛崃市高埂中学高三月考)从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下:
(1)“微热”除能加快反应速率外,同时还可以_________,滤渣A为___________
(3)上述工艺流程中,得到产品后的母液,没有采用直接排放处理,而是进行了二次处理,结合工业生产的要求,回答其中的原因_______________(写两条)
(5)滤渣D经过处理可制取CrO3,它是一种重要的氧化剂,在生产生活中有很多用途,如可用于查处酒驾。但CrO3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)。已知固体残留率=
【答案】促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去
母液中含有Cr2O,直接排放会污染水源,同时可以提高原料的利用率(或产品的产率)
铬渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+,用水浸取后,加入氢氧化钠调节pH约3.6并微热,可生成Fe(OH)3沉淀,过滤得到的滤渣A为Fe(OH)3,由于Na2Cr2O7的溶解度在温度较高时较大,滤液经蒸发浓缩,需要趁热过滤得到硫酸钠,母液中含有Na2Cr2O7,加入亚硫酸钠,发生氧化还原反应可得到Cr3+,调节溶液pH为5,可生成沉淀D,即Cr(OH)3,据此分析解答。
(1)因为水解反应是吸热反应,故“微热”除能加快反应速率外,同时还可以促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去,滤渣A为Fe(OH)3,故答案为:促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去;Fe(OH)3;
(2)根据溶解度(S)~温度(T)曲线,操作B是从含Na2Cr2O7的溶液中得到产品硫酸钠,由于Na2Cr2O7的溶解度在温度较高时较大,因此需要先将混合溶液蒸发浓缩,然后趁热过滤,有利于硫酸钠结晶析出,同时可以防止Na2Cr2O7?2H2O结晶析出,故答案为:蒸发浓缩,趁热过滤;
得到产品后的母液中含有Cr2O,会污染水源,不能直接排放处理,需要进行二次处理,同时Cr2O具有氧化性,处理为Cr(OH)3沉淀过程中需要加入还原剂,因此选用亚硫酸钠反应,这样亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,提高了原料的利用率,故答案为:母液中含有Cr2O,直接排放会污染水源,同时可以提高原料的利用率(或产品的产率);
(5)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24g,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。
20.(2021·眉县槐芽中学高三月考)硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等.用锌白矿(主要成分为ZnO,还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)
相关金属离了生成氢氧化物沉淀的pH
(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0
(1)“滤渣1”的主要成分为_______(填化学式).“酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:_______。(填一种)。
(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,除与溶液中的Fe3+,H+反应外,另一主要反应的化学方程式为_______。
(3)“氧化”一步中,发生反应的离子方程式为_______。溶液pH控制在[3.2,6.4)之间的目的是_______。
(4)“母液”中含有的盐类物质有_______(填化学式)。
适当提高酸的浓度、粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)
使Fe3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,变为MnO2沉淀,避免引入杂质
锌白矿(主要成分为ZnO,还含有Fe2O3、CuO、
,滤渣2为铜与过量的锌粉,滤液中再加高锰酸钾溶液、纯ZnO与亚铁离子反应生成MnO2和氢氧化铁沉淀,过滤,滤液为硫酸锌,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体,以此解答该题。
(1)锌白矿加稀硫酸溶解,SiO2不溶,过滤,滤渣1为SiO2;“酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:适当提高酸的浓度、粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等);
置换”过程中,加入适量的锌粉,发生置换反应:Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4、
由表知溶液pH控制在[3.2,6.4)之间的目的是使Fe3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,变为MnO2沉淀,避免引入杂质;
(4)由物质处理过程可知:Zn2+、K+、未除去,
“母液”中含有的盐类物质有ZnSO4、K2SO4。
21.(2021·安徽淮南市·)工业上利用碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有Fe、Mg、Ca的碳酸盐、Cu、Ni、Al的氧化物及少量不溶杂质)制备硫酸锰,其工艺流程如下:
(1)“酸浸”中MnCO3溶解的离子方程式为___________。为提高“酸浸”速率,下列措施不可行的是___________(选填序号)。
C.使用98%的浓硫酸
(2)“除铝铁”步骤中加入MnO2发生反应的离子方程式为___________。
(3)加入氨水调节pH与铝铁去除率、锰损失率的关系如图所示,则应调节的pH范围为___________(选填序号)。
已知在此条件下Mn2+不会产生沉淀,推测锰元素损失的可能原因是___________。
(4)“除铜镍”步骤可以加入硫化铵将Cu、Ni元素除去,其缺点是___________。造成锰元素损失,产率下降。实际生产采用SDD代替。
(5)“结晶分离”步骤所得滤渣主要成分是___________。
(6)为确定所得硫酸锰中含有的结晶水,称取纯化后的硫酸锰晶体8.45g,加热至完全脱去结晶水,固体减重0.9g,则该硫酸锰晶体的化学式为___________。
碳酸锰矿主要成分为MnCO3,还含有Fe、Mg、Ca的碳酸盐、Cu、Ni、Al的氧化物及少量不溶杂质,加入硫酸酸浸,生成硫酸锰、硫酸镁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钙、硫酸铜、硫酸镍、硫酸铝的混合溶液,过滤出溶渣,向溶液中加入MnO2把Fe2+氧化为Fe3+,加入氨水调节pH生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,过滤出沉淀,向溶液中若加入(NH4)2S,可生成NiS、CuS沉淀,除铜、除镍,过滤后的溶液蒸发浓缩、结晶分离出硫酸钙、硫酸镁,继续蒸发浓缩、结晶形成硫酸锰晶体。
(1)“酸浸”中MnCO3与硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳、水,反应的离子方程式为。98%的浓硫酸中氢离子浓度小,使用98%的浓硫酸不能加快酸浸的速率,故选C;
(2)“除铝铁”步骤中,加入MnO2把Fe2+氧化为Fe3+

  • 过氧化氢和银的确会发生反应,从而对赛车产生强大的推力。不过这种反应需要过氧化氢有非常高的浓度--大约百分之九十左右,相比之下,药店里出售的过氧化氢浓度只有百分之三。当浓度达到90%左右时,过氧化氢将成为一种出色的火箭推进剂! 
    过氧化氢的化学方程式为H2O2。过氧化氢与银发生反应时,银所扮演的是一种催化剂角色。该反应将过氧化氢中多余的氧原子释放出来,生成水并能产生大量的热量。这些热量将水转变成水蒸汽,之后水蒸汽会以很高的速度从发动机的火箭喷嘴中喷出。 
    由于有这样的工作方式,所以过氧化氢是一种单元推进剂。与燃烧两种化学物质(一种燃料和一种氧化剂)的常规火箭发动机相比,过氧化氢发动机的工作温度要低得多,而且相对安全。同时它还非常容易节流。
    

我要回帖

更多关于 硫酸锰与氢氧化钠反应 的文章

 

随机推荐