以炼锌和矿渣(主要成分)为原料可获得三种金属盐,其部分实验过程如下:
①常温下,浸出液中各金属离子形成氢氧化物沉淀的见表1。
②金属离子在该条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
(1)“酸浸”时转化为两种硫酸盐,该反应的离子方程式为_____________ 。
(2)调节的范围为______________ 。
(3)滤饼通过盐酸酸溶、铁粉还原、萃取、反萃取等过程,可以实现的分离.已知萃取剂萃取的萃取原理可表示为:
①萃取前必须用铁粉将还原为的原因是_____________ ,检验是否完全被还原的实验操作是_____________ 。
②与同主族,化学性质相似.电解“反萃取”得到的溶液可获得粗镓,电解时阴极电极反应式为_______________ 。
(4)已知:酸性条件下氧化性:,水层中的的测定:用标准硫酸铈溶液滴定水层中含的溶液,以邻二氮菲亚铁为指示剂,滴定终点时溶液由橙红色变为浅蓝色,滴定反应为。
请补充完整实验方案:①准确称量硫酸铈固体,加水溶解,加入适量______________ 使溶液的,将溶液完全转移到容量瓶中,定容得标准硫酸铈溶液;②量取_____________ 。③重复实验两次,平均消耗标准硫酸铈溶液。
[实验中可使用的试剂:邻二氮菲亚铁试剂、硫酸、盐酸。]
(5)根据(4)中实验数据,计算水层中的含量_______________ (写出计算过程)
①常温下,浸出液中各金属离子形成氢氧化物沉淀的见表1。
②金属离子在该条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子形成沉淀的 | 表2金属离子的萃取率 | ||||
金属离子 | 开始沉淀 | 沉淀完全 | 金属离子 | 萃取率 | |
8.0 | 9.0 | 0 | |||
1.7 | 3.1 | 99 | |||
5.5 | 10.5 | 0 | |||
3.0 | 4.4 | 97~98.5 |
(2)调节的范围为
(3)滤饼通过盐酸酸溶、铁粉还原、萃取、反萃取等过程,可以实现的分离.已知萃取剂萃取的萃取原理可表示为:
①萃取前必须用铁粉将还原为的原因是
②与同主族,化学性质相似.电解“反萃取”得到的溶液可获得粗镓,电解时阴极电极反应式为
(4)已知:酸性条件下氧化性:,水层中的的测定:用标准硫酸铈溶液滴定水层中含的溶液,以邻二氮菲亚铁为指示剂,滴定终点时溶液由橙红色变为浅蓝色,滴定反应为。
请补充完整实验方案:①准确称量硫酸铈固体,加水溶解,加入适量
[实验中可使用的试剂:邻二氮菲亚铁试剂、硫酸、盐酸。]
(5)根据(4)中实验数据,计算水层中的含量
更新时间:2022-11-10 16:33:29
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐1】NH3是重要的化工原料,可以制备丙烯腈、尿素、硝酸等产品。回答下列问题:
(1)合成氨反应的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)。
①该条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=______ kJ•mol-1。
②实际生产中的工艺条件为:铁触媒作催化剂,控温773K,压强3.0×105Pa,原料气中n(N2):n(H2)=1:2.8。原料气中N2过量的理由是N2相对易得,______ 且N2的吸附分解是反应的决速步。(从平衡移动角度分析)
(2)其他条件不变,改变起始氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图乙所示(图中T表示温度)。则T2______ T1(填“>”“<”或“=”);a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最低的是______ (填字母)。
(3)以氨、丙烯、氧气为原料,可在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N),同时得到副产物丙烯醛(C3H4O),热化学方程式如下:
主反应:C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g) △H=-515kJ•mol-1;
副反应:C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ•mol-1
已知:丙烯腈的选择性=×100%,某气体分压=总压强×该气体物质的量分数。
①一定条件下,平衡时丙烯腈的选择性与温度、压强的关系如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序为________ 。
②某温度下,向100kPa的恒压密闭容器中通入1molC3H6、1molNH3和1.5molO2,发生上述反应。平衡时测得C3H6转化率为90%,H2O(g)的物质的量为2.5mol,则平衡时C3H3N的分压为______ kPa(保留3位有效数字),此温度下副反应的Kp=______ (计算结果保留三位有效数字)。
(4)常温常压下,以N2和H2O为原料的电化学合成氨是极具应用前途的绿色合成氨方法。实验室模拟氨的电化学合成过程如图所示,阴极的电极反应式为________ 。
(1)合成氨反应的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)。
①该条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=
②实际生产中的工艺条件为:铁触媒作催化剂,控温773K,压强3.0×105Pa,原料气中n(N2):n(H2)=1:2.8。原料气中N2过量的理由是N2相对易得,
(2)其他条件不变,改变起始氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图乙所示(图中T表示温度)。则T2
(3)以氨、丙烯、氧气为原料,可在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N),同时得到副产物丙烯醛(C3H4O),热化学方程式如下:
主反应:C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g) △H=-515kJ•mol-1;
副反应:C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ•mol-1
已知:丙烯腈的选择性=×100%,某气体分压=总压强×该气体物质的量分数。
①一定条件下,平衡时丙烯腈的选择性与温度、压强的关系如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序为
②某温度下,向100kPa的恒压密闭容器中通入1molC3H6、1molNH3和1.5molO2,发生上述反应。平衡时测得C3H6转化率为90%,H2O(g)的物质的量为2.5mol,则平衡时C3H3N的分压为
(4)常温常压下,以N2和H2O为原料的电化学合成氨是极具应用前途的绿色合成氨方法。实验室模拟氨的电化学合成过程如图所示,阴极的电极反应式为
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【推荐2】乙烯是重要的化工原料,常用来衡量石油化工发展水平。工业上有多种获得方式。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
(1)已知: ; 。则上述催化加氢反应中_______ 。
(2)在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入和,在一定条件下发生上述反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。由图可知,的平衡转化率随温度的升高而降低,其原因是_______ 氢碳比①_______ ②(填“>”“<”或“=”,下同),P、Q两点的化学平衡常数_______ 。
Ⅱ.电解法制乙烯:以铅蓄电池()为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。(3)电解时,阴极上的电极反应式为_______ ,每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中_______ mol硫酸。
Ⅲ.乙烷裂解制乙烯:
(4)乙烷裂解制乙烯时易发生副反应:。已知在一定温度下,在恒容密闭容器中充入进行反应,达到平衡时和的体积分数均为,则乙烷的总转化率为_______ ,将裂解产物通过足量溴水后,再完全燃烧,将生成的气体通入溶液中,所得溶液中_______ 。(填“>”“<”或“=”)
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
(1)已知: ; 。则上述催化加氢反应中
(2)在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入和,在一定条件下发生上述反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。由图可知,的平衡转化率随温度的升高而降低,其原因是
Ⅱ.电解法制乙烯:以铅蓄电池()为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。(3)电解时,阴极上的电极反应式为
Ⅲ.乙烷裂解制乙烯:
(4)乙烷裂解制乙烯时易发生副反应:。已知在一定温度下,在恒容密闭容器中充入进行反应,达到平衡时和的体积分数均为,则乙烷的总转化率为
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐3】钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。
(1)①V2O5可用于汽车催化剂,汽车尾气中含有CO与NO气体,用化学方程式解释产生NO的原因:__________ 。
②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。已知:
N2(g)+O2(g)==2NO(g) ΔH=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)==2CO(g) ΔH=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)==N2(g)+2CO2(g) ΔH=_________ 。
(2)全钒液流储能电池结构如图,其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和。电池放电时,负极的电极反应式为V2+-e-==V3+。
①电池放电时,正极的电极反应式为______ ,H+通过质子交换膜向_______ 移动(填“左”或“右”)。
②充电时,惰性电极N应该连接电源_______ 极,充电时,电池总反应式为_________ 。
(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液,使用前需先充电激活。充电过程分两步完成:第一步VO2+转化为V3+,第二步V3+转化为V2+,则第一步反应过程中阴极区溶液pH______ (填“增大”“不变”或“减小”),阳极区的电极反应式为________ 。
(1)①V2O5可用于汽车催化剂,汽车尾气中含有CO与NO气体,用化学方程式解释产生NO的原因:
②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。已知:
N2(g)+O2(g)==2NO(g) ΔH=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)==2CO(g) ΔH=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)==N2(g)+2CO2(g) ΔH=
(2)全钒液流储能电池结构如图,其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和。电池放电时,负极的电极反应式为V2+-e-==V3+。
①电池放电时,正极的电极反应式为
②充电时,惰性电极N应该连接电源
(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液,使用前需先充电激活。充电过程分两步完成:第一步VO2+转化为V3+,第二步V3+转化为V2+,则第一步反应过程中阴极区溶液pH
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐1】工业上利用氧化铝基废催化剂【主要成分为Al2O3,还含有少量Pd(钯))】回收硫酸铝及Pd的流程如下:
回答下列问题:
(1)将硫酸铝溶液蒸发浓缩后,冷却得到十八水合硫酸铝固体,该固体的化学式为___ 。
(2)焙烧时Al2O3与(NH4)2SO4反应的化学方程式为___ 。
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为___ 的混合物。王水不稳定,加热时能生成亚硝酰氯(NOCl)和氯气,该反应的化学方程式为___ 。
(4)浸液Y中含Pd元素的溶质是H2PdCl6(氯钯酸),则“酸浸”时反应的化学方程式为___ 。
(5)若“热还原”中得到的固体只有Pd,每生成1molPd时生成的气体的物质的量为___ 。
(6)Pd是优良的储氢金属,其储氢原理为2Pd(s)+xH2(g)═2PdHx(s),其中x的最大值为0.8。已知:Pd的密度为12g•cm﹣3,则21.2cm3Pd能储存标准状况下H2的最大体积为___ L。
回答下列问题:
(1)将硫酸铝溶液蒸发浓缩后,冷却得到十八水合硫酸铝固体,该固体的化学式为
(2)焙烧时Al2O3与(NH4)2SO4反应的化学方程式为
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为
(4)浸液Y中含Pd元素的溶质是H2PdCl6(氯钯酸),则“酸浸”时反应的化学方程式为
(5)若“热还原”中得到的固体只有Pd,每生成1molPd时生成的气体的物质的量为
(6)Pd是优良的储氢金属,其储氢原理为2Pd(s)+xH2(g)═2PdHx(s),其中x的最大值为0.8。已知:Pd的密度为12g•cm﹣3,则21.2cm3Pd能储存标准状况下H2的最大体积为
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解答题-工业流程题
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(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】金属铼(Re)广泛应用于国防、石油化工以及电子制造等领域,铼可通过还原高铼酸铵(NH4ReO4)制备。以钼精矿(主要成分为钼的硫化物和少量铼的硫化物)制取高铼酸铵的流程如下图所示。
(1)为了提高“焙烧”过程的效率,可以采取的措施为_____ (回答任意两点)。“焙烧”过程加入生石灰,有效解决了SO2的危害,则ReS2转化为Ca(ReO4)2的方程式为_____ 。
(2)“萃取”机理为:R3N+H++ReO=R3N·HReO4,则“反萃取”所用试剂X为_____ 。
(3)如图表示萃取液流速与铼吸附率关系,萃取剂流速宜选用的范围是6~8BV/h,选择此范围的原因是_____ 。
(4)已知高铼酸铵微溶于冷水,易溶于热水。提纯粗高铼酸铵固体的方法是_____ 。
(5)经过上述反应后制备的铼粉中含有少量碳粉和铁粉(其熔沸点见表),在3500℃下,利用氢气提纯可得到纯度达99.995%的铼粉,请分析原因_____ 。
(6)三氧化铼晶胞如下图所示(小黑点代表铼或氧原子),铼原子填在了氧原子围成的_____ (填“四面体”“立方体”或“八面体”)空隙中。
(1)为了提高“焙烧”过程的效率,可以采取的措施为
(2)“萃取”机理为:R3N+H++ReO=R3N·HReO4,则“反萃取”所用试剂X为
(3)如图表示萃取液流速与铼吸附率关系,萃取剂流速宜选用的范围是6~8BV/h,选择此范围的原因是
(4)已知高铼酸铵微溶于冷水,易溶于热水。提纯粗高铼酸铵固体的方法是
(5)经过上述反应后制备的铼粉中含有少量碳粉和铁粉(其熔沸点见表),在3500℃下,利用氢气提纯可得到纯度达99.995%的铼粉,请分析原因
物质 | 熔点(℃) | 沸点(℃) |
Re | 3180 | 5900 |
C | 3652 | 4827 |
Fe | 1535 | 2750 |
(6)三氧化铼晶胞如下图所示(小黑点代表铼或氧原子),铼原子填在了氧原子围成的
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】工业上常用FeCl3溶液腐蚀覆铜板制作印刷电路板,一学习小组为了对制作电路板后的酸性废液中某些物质进行回收循环利用,从而达到保护环境和资源回收利用的目的,设计了如下流程:
(1)FeCl3溶液腐蚀覆铜板时化学方程式为_______ 。
(2)检验酸性废液中是否含Fe3+的方法是_______ 。
(3)操作1和2都含有操作名称是_______ 。
(4)加盐酸的目的是_______ 。
(5)滤液1、2的含有相同的溶质是_______ 。
(6)加H2O2时,发生的离子反应方程式为_______ 。
(7)滤渣2的主要成分是_______ 。
(1)FeCl3溶液腐蚀覆铜板时化学方程式为
(2)检验酸性废液中是否含Fe3+的方法是
(3)操作1和2都含有操作名称是
(4)加盐酸的目的是
(5)滤液1、2的含有相同的溶质是
(6)加H2O2时,发生的离子反应方程式为
(7)滤渣2的主要成分是
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】高纯硝酸锶[化学式:Sr(NO3)2]用于制造信号灯、光学玻璃等。
⑴工业级硝酸锶中常含有硝酸钙、硝酸钡等杂质,其中硝酸钙可溶于浓硝酸,而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸。请结合相关信息,补充完整提纯硝酸锶的下列实验步骤:
①取含杂质的硝酸锶样品,_____ ,搅拌。
②_____ 。
③将滤渣溶于水中,加略过量铬酸使Ba2+沉淀,静置后加入肼(N2H4)将过量铬酸还原,调节pH=7~8,过滤。
④将滤液用硝酸调节pH=2~3,_____ ,过滤,洗涤。
⑤将得到的Sr(NO3)2·2H2O晶体在100 ℃条件下干燥,得到高纯硝酸锶。
⑵Sr(NO3)2受热易分解,生成Sr(NO2)2和O2;在500 ℃时Sr(NO2)2进一步分解生成SrO及氮氧化物。取一定质量含Sr(NO2)2的Sr(NO3)2样品,加热至完全分解,得到5.20 g SrO固体和5.08 g混合气体。计算该样品中Sr(NO3)2的质量分数_________ (写出计算过程)。
⑴工业级硝酸锶中常含有硝酸钙、硝酸钡等杂质,其中硝酸钙可溶于浓硝酸,而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸。请结合相关信息,补充完整提纯硝酸锶的下列实验步骤:
①取含杂质的硝酸锶样品,
②
③将滤渣溶于水中,加略过量铬酸使Ba2+沉淀,静置后加入肼(N2H4)将过量铬酸还原,调节pH=7~8,过滤。
④将滤液用硝酸调节pH=2~3,
⑤将得到的Sr(NO3)2·2H2O晶体在100 ℃条件下干燥,得到高纯硝酸锶。
⑵Sr(NO3)2受热易分解,生成Sr(NO2)2和O2;在500 ℃时Sr(NO2)2进一步分解生成SrO及氮氧化物。取一定质量含Sr(NO2)2的Sr(NO3)2样品,加热至完全分解,得到5.20 g SrO固体和5.08 g混合气体。计算该样品中Sr(NO3)2的质量分数
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解答题-实验探究题
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名校
【推荐2】某化学兴趣小组按照如图流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。
回答下列问题:
(1)将镁铝合金加入NaOH溶液中时发生反应的离子方程式为_______ 。
(2)操作②包含的步骤有蒸发浓缩、_______ 、过滤、洗涤、干燥。
(3)某化学兴趣小组为测定镁铝合金中各组分的质量分数,设计以下实验:
I.该实验需要用到480mL1mol∙L-1NaOH溶液,现用NaOH固体配制NaOH溶液:
①需用托盘天平称取_______ gNaOH固体,配制该溶液时需要用到的玻璃仪器有烧杯,量筒,玻璃棒、_______ 。
②定容时俯视刻度线,则所配溶液的物质的量浓度会_______ (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
Ⅱ.该兴趣小组取ag镁铝合金于B中,由A向B中加入足量2mol∙L-1的NaOH溶液、测得H2体积为bmL (已换算为标准状况,设气体全部逸出),B中剩余的固体经洗涤、干燥、烘干至恒重,再精确称量质量为cg,实验装置如图:
①实验过程中,若B中剩余的固体未经洗涤、干燥步骤直接称重,则测得铝的质量分数为_______ (填计算式,无须化简)。
②若铝的相对原子质量未知,则铝的相对原子质量为_______ (用含a、b、c的代数式表示)。
回答下列问题:
(1)将镁铝合金加入NaOH溶液中时发生反应的离子方程式为
(2)操作②包含的步骤有蒸发浓缩、
(3)某化学兴趣小组为测定镁铝合金中各组分的质量分数,设计以下实验:
I.该实验需要用到480mL1mol∙L-1NaOH溶液,现用NaOH固体配制NaOH溶液:
①需用托盘天平称取
②定容时俯视刻度线,则所配溶液的物质的量浓度会
Ⅱ.该兴趣小组取ag镁铝合金于B中,由A向B中加入足量2mol∙L-1的NaOH溶液、测得H2体积为bmL (已换算为标准状况,设气体全部逸出),B中剩余的固体经洗涤、干燥、烘干至恒重,再精确称量质量为cg,实验装置如图:
①实验过程中,若B中剩余的固体未经洗涤、干燥步骤直接称重,则测得铝的质量分数为
②若铝的相对原子质量未知,则铝的相对原子质量为
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【推荐3】氮化镓()具有优异的光电性能。一种利用炼锌矿渣[含、、、]制备的流程如下:
已知:①“酸浸”后的溶液中,含有金属元素的离子有、、、、;
②与化学性质相似;
③该工艺条件下,相关金属离子开始沉淀和沉淀完全()的pH范围如下表:
(1)为提高酸浸效率,可采取的措施有________ (至少写两条);“沉降”时加发生的离子方程式为________ 。
(2)利用表格中的数据计算的_______ 。
(3)酸浸液中加入沸水可使发生水解,水解的离子方程式为_________ 。
(4)滤液1中可回收利用的物质是_______ (填化学式,下同);“碱浸”后溶液中所含溶质有、________ 。
(5)“沉降”时,调pH的理论范围为________ ;当恰好完全沉淀时,溶液中的浓度为________ 。
已知:①“酸浸”后的溶液中,含有金属元素的离子有、、、、;
②与化学性质相似;
③该工艺条件下,相关金属离子开始沉淀和沉淀完全()的pH范围如下表:
离子 | ||||
开始沉淀的pH | 3.0 | 7.6 | 1.7 | 5.5 |
沉淀完全的pH | 4.9 | 9.6 | 3.2 | 8.0 |
(1)为提高酸浸效率,可采取的措施有
(2)利用表格中的数据计算的
(3)酸浸液中加入沸水可使发生水解,水解的离子方程式为
(4)滤液1中可回收利用的物质是
(5)“沉降”时,调pH的理论范围为
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