红土镍矿渣主要成分包含铁、钴、镍、锰、铬、硅的氧化物,为节约和充分利用资源,利用如下流程进行分离回收。已知该温度下Co(OH)2、Fe(OH)3的溶度积分别是、。回答下列问题:
(1)酸溶时,需将红土镍矿渣研成粉末,目的是_______ 。
(2)各种离子萃取率与pH关系如图。分步萃取前需通入适量氧气,目的是_______ ,分步萃取浸出金属离子先后顺序为_______ 、_______ 、_______ ,当调pH=4.60时,溶液中_______ 。
(3)萃取液I电解制取镍的阴极电极反应式为_______ 。
(4)三元锂电池化学式为,其中,Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4,则_______ (用含z的代数式表示)。
(5)写出铁红的一种用途:_______ 。
(1)酸溶时,需将红土镍矿渣研成粉末,目的是
(2)各种离子萃取率与pH关系如图。分步萃取前需通入适量氧气,目的是
(3)萃取液I电解制取镍的阴极电极反应式为
(4)三元锂电池化学式为,其中,Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4,则
(5)写出铁红的一种用途:
更新时间:2022-08-24 11:44:42
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解答题-工业流程题
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(0.65)
【推荐1】Cr2O3可作为某些化学反应的催化剂。工业上利用铬铁矿生产Cr2O3的工艺流程如图:
铬铁矿的主要成分有Cr2O3•FeO、FeO、SiO2、Al2O3,铵铁矾的化学式为NH4Fe(SO4)2•12H2O。回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”时,为提高反应速率,除采用120~150℃外,还可采取的措施为____ 。
(2)“酸浸氧化”时,Cr2O3•FeO发生反应的化学方程式为____ 。
(3)流程中,第二次加氨水的目的是___ 。
(4)已知:常温下,Al(OH)3+H2OAl(OH)+H+Ka=10-13.37;Al(OH)3(s)3OH-(aq)+Al3+(aq)Ksp=1.9×10-33;通常认为离子浓度小于10-5mol·L-1为沉淀完全。用pH计精确测得“沉淀”工序实际操作时pH为7.87,经“沉淀”后所得滤液中Al(OH)的浓度为____ mol·L-1,c(Al3+)____ (填“已”或“未”)达到沉淀完全的标准。
(5)将“滤液1”中的主要溶质回收后的用途为____ 。
(6)“分离”时,反应的离子方程式为____ 。
(7)已知:亚铁氧化物(含FeO、Cr2O3•FeO中的FeO部分)在铬铁矿中的质量分数为28%,当处理1t铬铁矿时,至少需要消耗CrO3____ t(保留2位有效数字)。
铬铁矿的主要成分有Cr2O3•FeO、FeO、SiO2、Al2O3,铵铁矾的化学式为NH4Fe(SO4)2•12H2O。回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”时,为提高反应速率,除采用120~150℃外,还可采取的措施为
(2)“酸浸氧化”时,Cr2O3•FeO发生反应的化学方程式为
(3)流程中,第二次加氨水的目的是
(4)已知:常温下,Al(OH)3+H2OAl(OH)+H+Ka=10-13.37;Al(OH)3(s)3OH-(aq)+Al3+(aq)Ksp=1.9×10-33;通常认为离子浓度小于10-5mol·L-1为沉淀完全。用pH计精确测得“沉淀”工序实际操作时pH为7.87,经“沉淀”后所得滤液中Al(OH)的浓度为
(5)将“滤液1”中的主要溶质回收后的用途为
(6)“分离”时,反应的离子方程式为
(7)已知:亚铁氧化物(含FeO、Cr2O3•FeO中的FeO部分)在铬铁矿中的质量分数为28%,当处理1t铬铁矿时,至少需要消耗CrO3
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【推荐2】锂辉石广泛应用于化工、玻璃、陶瓷行业,享有“工业味精”的美誉。某化工厂以锂辉石[,含少量、的盐]为原料生产磷酸亚铁锂(),其主要工艺流程如图所示:
已知:
(1)该工艺流程中多次涉及过滤操作,在实验室中过滤时用到的玻璃仪器除漏斗外,还需要___________ 。
(2)“试剂X”的目的是分离除杂,则试剂X应为溶液和___________ (填试剂名称),常温下测得滤液Ⅰ中,为使恰好完全沉淀,需加入溶液调节溶液___________ [已知]。
(3)滤液Ⅱ中加入饱和溶液的目的是,过滤后用热水洗涤的原因是___________ 。
(4)不溶于水,可由、和反应制备,该反应的离子方程式为___________ ;若制备时消耗质量分数为20%的溶液170g,则将其完全转化为,理论上需消耗浓度为60的溶液___________ L。
(5)高温煅烧制备时,发生反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________ 。
已知:
温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
溶解度 | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
溶解度 | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.5 |
(1)该工艺流程中多次涉及过滤操作,在实验室中过滤时用到的玻璃仪器除漏斗外,还需要
(2)“试剂X”的目的是分离除杂,则试剂X应为溶液和
(3)滤液Ⅱ中加入饱和溶液的目的是,过滤后用热水洗涤的原因是
(4)不溶于水,可由、和反应制备,该反应的离子方程式为
(5)高温煅烧制备时,发生反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为
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(0.65)
【推荐3】一种用草酸泥渣(含73.75%PbC2O4、24.24%PbSO4)制备PbCrO4的工艺流程如下:
回答下列问题:
已知:①PbC2O4完全分解的化学方程式为。
②PbCrO4难溶于水。
(1)泥渣“粉磨筛分”的目的是___________________________________ 。
(2)用Na2CO3将PbSO4转化为PbCO3的目的是_______________________ ;若在水溶液中进行,该反应的平衡常数K=______________________________________ [已知KSP(PbCO3)=6.4×10-14,KSP(PbSO4)=1.6×10-8]。
(3)步骤Ⅵ“合成”时发生反应的化学方程式为____________________ 。
(4)“步骤Ⅶ”包含的实验操作有___________________________________ 及干燥。
(5)某工厂用10t该草酸泥渣制备PbCrO4,最终得到9.69t产品,Pb元素的转化率为_______ (精确到小数点后2位)。
回答下列问题:
已知:①PbC2O4完全分解的化学方程式为。
②PbCrO4难溶于水。
(1)泥渣“粉磨筛分”的目的是
(2)用Na2CO3将PbSO4转化为PbCO3的目的是
(3)步骤Ⅵ“合成”时发生反应的化学方程式为
(4)“步骤Ⅶ”包含的实验操作有
(5)某工厂用10t该草酸泥渣制备PbCrO4,最终得到9.69t产品,Pb元素的转化率为
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【推荐1】二氧化硫和硫化氢都是有毒物质,但它们在工业上都有着重要的用途。请回答下列有关问题:
(1)燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一,已知有两种脱硫方法,一是活性炭作化氧化法脱流;二是CO还原法脱硫。
①活性炭在反应过程中作为催化剂,改变了______ (填选项字母)。
a.反应限度b.反应速率c.反应活化能d.反应焓变e.反应路径
②CO还原法的原理是: 2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),△H。
已知:S(g) +O2(g) =SO2(g),△H1= -574.0kJ/mol,CO的燃烧热为283. 0kJ/mol,则△H=___ 。
③在两个容积为10L的恒容绝热密闭容器中发生反应:
2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),各起始反应物的物质的量如右表所示,起始温度均为T℃。两容器中平衡常数K甲______ K乙(填“>”“=”或“<”),理由是__________ 。
(2)H2S受热发生分解反应: 2H2S(g)= 2H2(g) +S2(g),在密闭容器中,充入0.20mol H2S(g),压强为p时,控制不同的温度进行实验,H2S的平衡转化率如图所示。
①出强为p,温度为T6℃时,反应经tmin达到平衡,则平均反应速率v(S2)=_______ mol/min.
②若压强p=aMPa,温度为T4℃时,该反应的平衡常数Kp=____ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(3)H2S废气可用足量烧碱溶液吸收,将吸收后的溶液加入由惰性电极组成的电解池中进行电解,阳极区可生成Sx2-。请写出生成Sx2-的电极反应式____________ 。
(1)燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一,已知有两种脱硫方法,一是活性炭作化氧化法脱流;二是CO还原法脱硫。
①活性炭在反应过程中作为催化剂,改变了
a.反应限度b.反应速率c.反应活化能d.反应焓变e.反应路径
②CO还原法的原理是: 2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),△H。
已知:S(g) +O2(g) =SO2(g),△H1= -574.0kJ/mol,CO的燃烧热为283. 0kJ/mol,则△H=
③在两个容积为10L的恒容绝热密闭容器中发生反应:
2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),各起始反应物的物质的量如右表所示,起始温度均为T℃。两容器中平衡常数K甲
容器 | 起始的物质的量/mol | |||
CO(g) | SO2(g) | S(g) | CO2(g) | |
甲 | 1 | 0.5 | 0 | 0 |
乙 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0 |
(2)H2S受热发生分解反应: 2H2S(g)= 2H2(g) +S2(g),在密闭容器中,充入0.20mol H2S(g),压强为p时,控制不同的温度进行实验,H2S的平衡转化率如图所示。
①出强为p,温度为T6℃时,反应经tmin达到平衡,则平均反应速率v(S2)=
②若压强p=aMPa,温度为T4℃时,该反应的平衡常数Kp=
(3)H2S废气可用足量烧碱溶液吸收,将吸收后的溶液加入由惰性电极组成的电解池中进行电解,阳极区可生成Sx2-。请写出生成Sx2-的电极反应式
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【推荐2】(1)如图为氯碱工业电解饱和氯化钠溶液的装置示意图。
①电解时,阳极的电极反应式为_____________________________________ 。
②逸出的气体E是_____________ ;流出物质G的溶质是_____________ (写出化学式)。
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图所示。通过控制开关连接或,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接____________ 。产生H2的的电极反应式是________________ 。
②改变开关连接方式,可得O2,写出此时电极3的电极反应式:__________________ 。
(3)酒驾的检验:目前最常用的是燃料电池型呼气酒精检测仪,其原理是乙醇被氧化为乙酸的过程中化学能转化为电能,用电压表测其电压示数越高,乙醇浓度越高。反应原理如图所示,写出测定酒驾时负极的电极反应式:_______________________________ 。
①电解时,阳极的电极反应式为
②逸出的气体E是
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图所示。通过控制开关连接或,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接
②改变开关连接方式,可得O2,写出此时电极3的电极反应式:
(3)酒驾的检验:目前最常用的是燃料电池型呼气酒精检测仪,其原理是乙醇被氧化为乙酸的过程中化学能转化为电能,用电压表测其电压示数越高,乙醇浓度越高。反应原理如图所示,写出测定酒驾时负极的电极反应式:
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【推荐3】MnO2是重要的化工原料,由软锰矿(主要成分为MnO2,还含有少量Fe3O4、Al2O3和SiO2等杂质)和硫化锰(MnS)制备精MnO2的一种工艺流程如图:
已知:相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
回答下列问题:
(1)“滤渣1”中含有未反应完全的矿粉、S和______ 。
(2)“纯化”时加MnO2的作用是______ ,假定溶液中c(Mn2+)=0.1mol·L-1,则加入氨水调节溶液pH的范围为______ 。
(3)“沉锰”时生成MnCO3,工业上不直接用Na2CO3溶液来沉锰的原因为______ 。
(4)“热分解”后所得物质中还有少量MnO,需进一步进行氧化,“氧化”时生成的气体2为氯气,写出该过程中发生反应的化学方程式______ 。
(5)操作x为______ 。
(6)工业上还可用电解“Mn2+纯化液”来制取MnO2,其阳极电极反应式为______ 。电解后的废水中还含有少量Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量Na2S进行二级沉降。已知Ksp(MnS)=2.5×10-10,欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10-5mol·L-1,则应保持溶液中c(S2-)______ ≥mol·L-1。
已知:相关金属离子[c(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Fe2+ | |
开始沉淀时 | 1.5 | 3.4 | 5.8 | 6.3 |
完全沉淀时 | 2.8 | 4.7 | 7.8 | 8.3 |
回答下列问题:
(1)“滤渣1”中含有未反应完全的矿粉、S和
(2)“纯化”时加MnO2的作用是
(3)“沉锰”时生成MnCO3,工业上不直接用Na2CO3溶液来沉锰的原因为
(4)“热分解”后所得物质中还有少量MnO,需进一步进行氧化,“氧化”时生成的气体2为氯气,写出该过程中发生反应的化学方程式
(5)操作x为
(6)工业上还可用电解“Mn2+纯化液”来制取MnO2,其阳极电极反应式为
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【推荐1】碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料。工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液(主要成分有FeCl3、CuCl2、FeCl2)制备,其制备过程如下:
查阅资料知,通过调节溶液的酸碱度可使Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:
(1)氯酸钠的作用是__________ 。
(2)调节反应A的pH范围为__________ ,可以选择的试剂是__________ (填序号)。
a.氨水 b.硫酸铜 c.氢氧化铜 d.碳酸铜
(3)反应B的温度要控制在60℃左右,且保持恒温,可采用的加热方法是__________ 。
(4)已知滤液中含有碳酸氢钠,写出生成碱式碳酸铜的离子方程式:__________ 。
(5)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净__________ 。
查阅资料知,通过调节溶液的酸碱度可使Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:
物质 | Cu(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀pH | 6.0 | 7.5 | 1.4 |
沉淀完全pH | 13 | 14 | 3.7 |
(2)调节反应A的pH范围为
a.氨水 b.硫酸铜 c.氢氧化铜 d.碳酸铜
(3)反应B的温度要控制在60℃左右,且保持恒温,可采用的加热方法是
(4)已知滤液中含有碳酸氢钠,写出生成碱式碳酸铜的离子方程式:
(5)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净
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【推荐2】硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图:
(1)步骤Ⅰ的操作是____________ 。
(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是______________ 。
(3)步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为____________________________________________ 。
(4)步骤Ⅲ中,加入锌粉的作用是______________ 。
(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表:
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________ 、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行,原因是_________________________________ 。
(6)取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。分析数据,680℃时所得固体的化学式为______ 。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4•H2O
(1)步骤Ⅰ的操作是
(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是
(3)步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为
(4)步骤Ⅲ中,加入锌粉的作用是
(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表:
温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 41.8 | 54.1 | 70.4 | 74.8 | 67.2 | 60.5 |
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为
(6)取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。分析数据,680℃时所得固体的化学式为
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4•H2O
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【推荐3】某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为等。研究小组对其进行综合处理的流程如下:
已知:①滤液1中仍有剩余;
②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
请回答下列问题:
(1)滤渣1的主要成分是___________ (填化学式),为了提高粉煤灰浸出速率,在“酸浸”时可采取的措施有___________
(2)流程中加入铁粉“反应”过程的离子方程式为___________ ;怎样判断沉淀已经洗涤干净,操作是___________
(3)加入双氧水调节溶液时离子方程式为___________ ;滤液2应调节的范围为:___________ 。
(4)滤液3在蒸发结晶制备时应注意___________ 。
已知:①滤液1中仍有剩余;
②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
金属离子 | ||||
开始沉淀时 | 7.5 | 2.2 | 3.7 | 8.9 |
完全沉淀时 | 9.0 | 3.2 | 4.7 | 10.9 |
(1)滤渣1的主要成分是
(2)流程中加入铁粉“反应”过程的离子方程式为
(3)加入双氧水调节溶液时离子方程式为
(4)滤液3在蒸发结晶制备时应注意
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【推荐1】硫酸高铈是一种常见的氧化剂。以氟碳铈矿粉(主要成分为)为原料制取的一种工艺如下:
已知:中的化合价为+3、+4价,难溶于水,但可与酸反应生成盐和水。
回答下列问题:
(1)蒸发操作中玻璃棒的作用是_______ 。
(2)中_______ 。
(3)“焙烧”中,转化为和,该反应的化学方程式为_______ 。
(4)“水洗”时F-的去除率与液固比变化关系如图1所示,除去F-的最佳液固比为_______ 。
(5)“酸浸”中发生反应的离子方程式为_____ ,此操作不能使用玻璃烧杯的原因是_______ 。
(6)“萃取”过程可表示为。向(有机层)中加入硫酸能获得含的浓溶液,从平衡角度解释其原因:_______ 。
(7)将(摩尔质量为)在空气中加热,样品的固体残留率(残留率)随温度的变化如图2所示。当固体残留率为70.3%时,所得固体可能为_______ (填标号)。
A. B. C.
已知:中的化合价为+3、+4价,难溶于水,但可与酸反应生成盐和水。
回答下列问题:
(1)蒸发操作中玻璃棒的作用是
(2)中
(3)“焙烧”中,转化为和,该反应的化学方程式为
(4)“水洗”时F-的去除率与液固比变化关系如图1所示,除去F-的最佳液固比为
(5)“酸浸”中发生反应的离子方程式为
(6)“萃取”过程可表示为。向(有机层)中加入硫酸能获得含的浓溶液,从平衡角度解释其原因:
(7)将(摩尔质量为)在空气中加热,样品的固体残留率(残留率)随温度的变化如图2所示。当固体残留率为70.3%时,所得固体可能为
A. B. C.
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【推荐2】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属 及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体 :溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如表所示:
回答下列问题:
(1)“滤液②”中除 外还含有的金属离子___________ ;
(2)“转化”中可替代 的物质是___________ (不能引入新的杂质离子);
由表格中的数据可求得 的 。如果“转化”后的溶液中 浓度为,则除去杂质金属阳离子时“调 ”应控制的 范围是___________ 。
(3)硫酸镍在强碱溶液中用 氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的 写出该反应的离子方程式___________ 。
(4)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是___________ 。
(5)第Ⅷ族元素单质及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。
①(该物质是配位化合物,且 的结构式为 )常用作制备高纯镍粉,其熔点为 ,沸点为 中 键和 键的数目之比为___________ 。
②在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶胞如图所示,在该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是___________ 。
金属离子 | ||||
开始沉淀时 的 | 7.2 | 3.7 | 2.2 | 7.5 |
完全沉淀时 的 | 8.7 | 4.7 | 3.2 | 9.0 |
(1)“滤液②”中除 外还含有的金属离子
(2)“转化”中可替代 的物质是
由表格中的数据可求得 的 。如果“转化”后的溶液中 浓度为,则除去杂质金属阳离子时“调 ”应控制的 范围是
(3)硫酸镍在强碱溶液中用 氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的 写出该反应的离子方程式
(4)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是
(5)第Ⅷ族元素单质及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。
①(该物质是配位化合物,且 的结构式为 )常用作制备高纯镍粉,其熔点为 ,沸点为 中 键和 键的数目之比为
②在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶胞如图所示,在该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是
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【推荐3】一种由铜镉渣生产金属镉的流程如下:(铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。)
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH
(1)浸出过程中,不采用通入空气的方法进行搅拌,原因是防止将Cu氧化浸出。写出通空气将Cu氧化浸出的离子方程式___________ 。
(2)除钴过程中,锌粉会与As2O3形成微电池产生AsH3,该微电池的正极反应式为_______ 。
(3)除铁时先加入适量KMnO4,再加入ZnO调节pH。
①除铁过程中,理论上参加反应的物质n(KMnO4):n(Fe2+)=___________ 。
②除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为___________ 。
(4)若上述流程中投入的KMnO4不足量,则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证:___________ 。
(5)净化后的溶液可电解获得镉单质。镉的金属性___________ 金属铜(填“强于”或“弱于”)。
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cd(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.2 |
沉淀完全的pH | 3.3 | 9.9 | 9.5 |
(2)除钴过程中,锌粉会与As2O3形成微电池产生AsH3,该微电池的正极反应式为
(3)除铁时先加入适量KMnO4,再加入ZnO调节pH。
①除铁过程中,理论上参加反应的物质n(KMnO4):n(Fe2+)=
②除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为
(4)若上述流程中投入的KMnO4不足量,则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证:
(5)净化后的溶液可电解获得镉单质。镉的金属性
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