过硫酸钠(),易溶于水,加热至65℃分解。作为强氧化剂,广泛应用于蓄电池工业、造纸工业、食品工业等。某化学小组对制备和性质及用途进行探究。
Ⅰ.实验室制备工业制备过硫酸钠的反应原理:
主反应:
副反应:
实验室设计如图实验装置:(1)过硫酸钠中硫元素的化合价为
(2)装置b的作用是
(3)上述反应过程中,d装置中主要发生的化学反应方程式为
Ⅱ.探究的性质与用途
(4)用于废水中苯酚的降解
已知:a.具有强氧化性,浓度较高时会导致淬灭。
b.可将苯酚氧化,但反应速率较慢,加入可加快反应。
过程为ⅰ.
ⅱ.将苯酚氧化为气体
①氧化苯酚的离子方程式是
②将含的溶液稀释后加入苯酚的废水处理器中,调节溶液总体积为1L,pH=1,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图甲。用等物质的量的铁粉代替,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是
(5)工业上利用能有效处理燃煤锅炉烟气中的NO气体。一定条件下,将含一定浓度NO的烟气以一定的速率通过含的处理液中,NO去除率随温度变化的关系如图乙所示,80℃时,NO去除率为92%。若NO初始浓度为,达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:
更新时间:2024-05-12 10:10:35
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【推荐1】金属及其化合物在生产中用途广泛。从含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)中冶炼铜的工艺流程如图:
已知:CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓
(1)浸取时,若改用FeCl3溶液,也能生成CuCl和S,该反应化学方程式为___ 。
(2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2,则将其在空气中加热蒸干、灼烧后,所得固体的化学式为___ 。
(3)调节溶液的pH后,除生成Cu外,还能产生一种金属离子,此金属离子是___ 。(填离子符号)
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有___ 和___ 。为保持流程持续循环,每生成1molCu,理论上需补充CuCl2的物质的量为___ 。
(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜,发生的反应为6CuFeS2+13O23Cu2S+2Fe3O4+9O2,Cu2S+O22Cu+SO2。此工艺与前一工艺相比主要缺点有____ (任答一点)。
已知:CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓
(1)浸取时,若改用FeCl3溶液,也能生成CuCl和S,该反应化学方程式为
(2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2,则将其在空气中加热蒸干、灼烧后,所得固体的化学式为
(3)调节溶液的pH后,除生成Cu外,还能产生一种金属离子,此金属离子是
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有
(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜,发生的反应为6CuFeS2+13O23Cu2S+2Fe3O4+9O2,Cu2S+O22Cu+SO2。此工艺与前一工艺相比主要缺点有
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】铜氨溶液在纤维工业有广泛应用。实验室模拟用废弃辉铜矿渣(主要含Cu2S,还含有少量FeS、SiO2)为原料制备Cu(NH3)的流程如图:
已知:常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,Cu2++4NH3Cu(NH3) K=1×1013
回答下列问题:
(1)实验前将矿渣粉碎的目的是________ ,方案I中试剂①是________ 。
(2)方案II中,“过滤2”所得滤渣的主要成分除S外,还有________ (填化学式)。Cu2S和硫酸铁溶液反应的离子方程式是________ 。
(3)“除铁”前,“氧化”的目的是________ ,试剂②最好选用________ (填化学式)。如何证明铁元素被完全除尽?________ 。
(4)从环保角度看,两种方案更优的是________ 。
(5)常温下,向CuSO4溶液中加入浓氨水,生成Cu(OH)2沉淀,继续加入浓氨水,沉淀溶解生成Cu(NH3)。沉淀开始溶解时溶液的pH为10,则=________ 。
已知:常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,Cu2++4NH3Cu(NH3) K=1×1013
回答下列问题:
(1)实验前将矿渣粉碎的目的是
(2)方案II中,“过滤2”所得滤渣的主要成分除S外,还有
(3)“除铁”前,“氧化”的目的是
(4)从环保角度看,两种方案更优的是
(5)常温下,向CuSO4溶液中加入浓氨水,生成Cu(OH)2沉淀,继续加入浓氨水,沉淀溶解生成Cu(NH3)。沉淀开始溶解时溶液的pH为10,则=
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】锰元素在溶液中主要以Mn2+(很浅的肉色,近乎无色)、MnO(绿色)、MnO(紫色)形式存在,MnO2不溶于稀硫酸。
(1)草酸与高锰酸钾在酸性条件下可以发生化学反应。请写出离子方程式:_______ 。
(2)现有0.00lmol/L的酸性KMnO4溶液和0.0lmol/L的草酸溶液,为探讨外界条件对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
①通过实验①、②可探究_______ 对反应速率的影响,支持该结论的实验现象是_______ 。
②通过实验①、③可探究草酸的浓度对反应速率的影响,表中Vx=_______ mL,理由是_______ 。
③若实验①5s后,颜色不再变化,用草酸的浓度变化来表示反应速率为_______ 。
(3)电解法制备单质锰的实验装置如图,阳极以稀硫酸为电解液,阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液,中间用阴离子交换膜将两室隔开,电解过程中阴离子向右移动,一段时间后两极均有气体生成。
①单质锰将会在_______ 电极上析出(填"铂"或"石墨")。
②写出发生在阴极上的所有电极反应方程式_______ 。
(1)草酸与高锰酸钾在酸性条件下可以发生化学反应。请写出离子方程式:
(2)现有0.00lmol/L的酸性KMnO4溶液和0.0lmol/L的草酸溶液,为探讨外界条件对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验序号 | 体积V/mL | 温度/℃ | ||
KMnO4溶液 | 水 | H2C2O4溶液 | ||
① | 40.0 | 0.0 | 20.0 | 25 |
② | 40.0 | 0.0 | 20.0 | 60 |
③ | 40.0 | Vx | 10.0 | 25 |
②通过实验①、③可探究草酸的浓度对反应速率的影响,表中Vx=
③若实验①5s后,颜色不再变化,用草酸的浓度变化来表示反应速率为
(3)电解法制备单质锰的实验装置如图,阳极以稀硫酸为电解液,阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液,中间用阴离子交换膜将两室隔开,电解过程中阴离子向右移动,一段时间后两极均有气体生成。
①单质锰将会在
②写出发生在阴极上的所有电极反应方程式
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【推荐1】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。科学家设想了一系列捕捉和封存CO2的方法。
(1) Bosch反应:
已知CO2(g)和H2O(g)常温下的生成焓分别为-393.5 kJ/mol和-241.8 kJ/mol(生成焓是指压力为101 kPa,一定温度下时,由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应焙变)。则Bosch反应的△H=________________ 。
(2)在Pd-MgO/SiO2催化下,以CO2和H2为原料完成Sabatie反应的机理妇下图:
Sabatier反应的化学方程式为___________________________________________ 。
(3)可将二氧化碳转化为甲醇,其原理是:△H=-53.7 kJ/mol。526K时,向3 L刚性密闭容器中通入0.2 mol CO2和0.4 mol H2,若测得其压强(p)随时间(t)变化如图中曲线Ⅰ所示,则有:
①反应经过5 min达到平衡。反应开始至达平衡时,v(H2) =_________ ;该温度下反应的平衡常数为________ 。
②只改变某一条件,其他条件相同时,测得曲线变化为曲线Ⅱ,则改变的条件可能是_____ 。
(4)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O2·H2O热分解可制备CaO。在隔绝空气的条件下,CaC2O2·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。
①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式:_________________ 。
②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O2·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因可能是__________________________________________________ 。
(1) Bosch反应:
已知CO2(g)和H2O(g)常温下的生成焓分别为-393.5 kJ/mol和-241.8 kJ/mol(生成焓是指压力为101 kPa,一定温度下时,由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应焙变)。则Bosch反应的△H=
(2)在Pd-MgO/SiO2催化下,以CO2和H2为原料完成Sabatie反应的机理妇下图:
Sabatier反应的化学方程式为
(3)可将二氧化碳转化为甲醇,其原理是:△H=-53.7 kJ/mol。526K时,向3 L刚性密闭容器中通入0.2 mol CO2和0.4 mol H2,若测得其压强(p)随时间(t)变化如图中曲线Ⅰ所示,则有:
①反应经过5 min达到平衡。反应开始至达平衡时,v(H2) =
②只改变某一条件,其他条件相同时,测得曲线变化为曲线Ⅱ,则改变的条件可能是
(4)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O2·H2O热分解可制备CaO。在隔绝空气的条件下,CaC2O2·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。
①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式:
②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O2·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因可能是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
【推荐2】以和焦炭为原料的炼铁工业会产生大量的碳氧化物,研究碳氧化物的转化对“双碳”目标的实现具有重要意义。实验室模拟炼铁过程,并在一定条件下完成的转化。测得时相关变化及数据如图所示,回答下列问题:
炼铁工业:
已知:反应,
(1)在密闭容器中加入和焦炭(容器中与的体积比为),发生反应,初始压强为,经达平衡时完全反应,该体系总压为,计算用压强变化表示的反应速率__________ ,反应Ⅲ的___________ ;保持其他条件不变,向体系中充入一定量,平衡后___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)时,反应II、III的分别为,则反应的__________ ,该温度下的标准焓_______ 。
(3)时,向的恒容密闭容器中充入一定量炼铁生产经纯化处理后得到的,再通入一定量,使初始压强为。在催化条件下发生反应:,反应达到平衡时,的分压与起始时的关系如图所示。
①当时,反应达到平衡后,若再向容器中加入和,使二者分压均增大,则达到新平衡时,的平衡转化率将___________ “增大”“减小”或“不变”)。
②当时,达到平衡状态后,的分压可能对应图像中的点___________ (填“D”“E”或“F”)。
炼铁工业:
已知:反应,
(1)在密闭容器中加入和焦炭(容器中与的体积比为),发生反应,初始压强为,经达平衡时完全反应,该体系总压为,计算用压强变化表示的反应速率
(2)时,反应II、III的分别为,则反应的
(3)时,向的恒容密闭容器中充入一定量炼铁生产经纯化处理后得到的,再通入一定量,使初始压强为。在催化条件下发生反应:,反应达到平衡时,的分压与起始时的关系如图所示。
①当时,反应达到平衡后,若再向容器中加入和,使二者分压均增大,则达到新平衡时,的平衡转化率将
②当时,达到平衡状态后,的分压可能对应图像中的点
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【推荐3】工业上可通过煤的液化合成甲醇,主反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=x。
(1)已知常温下CH3OH、H2和CO 的燃烧热分别为726.5kJ/mol、285.5 kJ/mol、283.0kJ/mol,则x=__ 。
(2)TK下,在容积为1.00L的某密闭容器中进行上述反应相关数据如图一。
①该化学反应0-10min的平均速率v(H2)=___ 。
②10min时容器内CO的体积分数为___ 。
③对于气相反应,常用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以KP表示),其中,pB=p总×B的体积分数;若在TK下三种气体的平衡气体总压强为xMPa,则该反应Kp=__ (计算表达式表示)。实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对数)如图二,请分析lnK随T呈现上述变化趋势的原因是__ 。
(3)干燥的甲醇可用于制造燃料电池。
某高校提出用CH3OH-O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐为介质),产物为C和O2。其阳极电极反应式为__ 。
(1)已知常温下CH3OH、H2和CO 的燃烧热分别为726.5kJ/mol、285.5 kJ/mol、283.0kJ/mol,则x=
(2)TK下,在容积为1.00L的某密闭容器中进行上述反应相关数据如图一。
①该化学反应0-10min的平均速率v(H2)=
②10min时容器内CO的体积分数为
③对于气相反应,常用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以KP表示),其中,pB=p总×B的体积分数;若在TK下三种气体的平衡气体总压强为xMPa,则该反应Kp=
(3)干燥的甲醇可用于制造燃料电池。
某高校提出用CH3OH-O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐为介质),产物为C和O2。其阳极电极反应式为
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解答题-结构与性质
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【推荐1】钴的一种配位聚合物的化学式为{[Co(bte)2(H2O)2](NO3)2}n。
(1)Co基态核外电子排布式为____ 。
(2)NO的空间结构为____ 。
(3)bte的分子式为C6H8N6,其结构简式如图所示。
①[Co(bte)2(H2O)2]2+中,与Co2+形成配位键的原子是____ 和____ (填元素符号)。
②C、H、N的电负性从大到小顺序为____ 。
③bte分子中碳原子轨道杂化类型为____ 和____ 。
④1mol bte分子中含键的数目为____ mol。
(1)Co基态核外电子排布式为
(2)NO的空间结构为
(3)bte的分子式为C6H8N6,其结构简式如图所示。
①[Co(bte)2(H2O)2]2+中,与Co2+形成配位键的原子是
②C、H、N的电负性从大到小顺序为
③bte分子中碳原子轨道杂化类型为
④1mol bte分子中含键的数目为
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解答题-结构与性质
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【推荐2】金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,其单质和化合物具有广泛的应用价值。请回答下列问题:
(1)Ti的基态原子价电子排布式为______ 。
(2)纳米TiO2常用作下述反应的催化剂。
化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有_____ 个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应元素的电负性由大到小的顺序为_____ 。
(3)某含Ti3+配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,其配合物阳离子中含有的化学键类型是_____ ,1 mol该配合物中含有的σ键数目是_____ 。
(4)通过x-射线探知KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似,且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
KCl、MgO、CaO、TiN四种离子晶体熔点由高到低的顺序为____________________ 。
(5)金属钛有两种同素异形体,常温下是六方堆积,高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞,晶胞参数a=0.469 nm,c=0.295 nm,则该钛晶体的密度为______ g·cm-3(用NA 表示阿伏伽德罗常数的值,列出计算式即可)。
(1)Ti的基态原子价电子排布式为
(2)纳米TiO2常用作下述反应的催化剂。
化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有
(3)某含Ti3+配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,其配合物阳离子中含有的化学键类型是
(4)通过x-射线探知KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似,且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/kJ·mol-1 | 786 | 715 | 3401 |
KCl、MgO、CaO、TiN四种离子晶体熔点由高到低的顺序为
(5)金属钛有两种同素异形体,常温下是六方堆积,高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞,晶胞参数a=0.469 nm,c=0.295 nm,则该钛晶体的密度为
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐3】(1)三聚氰胺()中六元环结构与苯环类似,它与硝基苯的相对分子质量之差为3,三聚氰胺的熔点为354 ℃,硝基苯的熔点是5.7 ℃。
①三聚氰胺中,环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为________ 。
②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是____________ 。
(2)一定条件下,碳、氮两种元素可形成一种化合物,该化合物可作耐磨材料,其熔点______ (填“高于”“低于”或“无法判断”)金刚石的熔点。
(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为____ ,若该晶胞的参数为d nm,则该合金的密度为______ (不必化简,用NA表示阿伏加 德罗常数)。
①三聚氰胺中,环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为
②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是
(2)一定条件下,碳、氮两种元素可形成一种化合物,该化合物可作耐磨材料,其熔点
(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐1】砷(As)的某些化合物具有独特的性质与用途,如在医药、电子等领域有重要应用。某化工厂利用含硫化砷()的废料制取(微溶于水)的流程如下。
回答下列问题:
(1)砷与磷是同主族的相邻元素,写出基态砷原子的简化电子排布式______ ,从其在周期表中的位置及物质化学性质角度看,不可能是______ 。(填“酸”、“碱”或“两”)性氧化物。
(2)碱浸液中溶质主要为和,与NaOH反应的离子方程式:______ 。
(3)脱硫后以的形式存在,写出与反应的化学方程:______ 。
还原后砷以形式存在,则通入的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为______ 。
(4)还原后加热溶液,分解为,结晶得到相。在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,在此过程中应控制的条件为______ 。
(5)在工业生产中,最后一步所得滤液可循环使用,其目的是______ 。
回答下列问题:
(1)砷与磷是同主族的相邻元素,写出基态砷原子的简化电子排布式
(2)碱浸液中溶质主要为和,与NaOH反应的离子方程式:
(3)脱硫后以的形式存在,写出与反应的化学方程:
还原后砷以形式存在,则通入的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(4)还原后加热溶液,分解为,结晶得到相。在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,在此过程中应控制的条件为
(5)在工业生产中,最后一步所得滤液可循环使用,其目的是
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解答题-实验探究题
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【推荐2】实验室可由多条途径制备。
Ⅰ.固体与较浓硫酸反应可以制得。
(1)需用下列哪个装置___________ (填编号)。
Ⅱ.铜与浓硫酸反应也可制得,某同学对教材中铜与浓硫酸的实验作出如下改进。实验装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
实验步骤:①组装仪器,检查装置气密性;②加入试剂,关闭旋塞E,加热A,观察C中溶液颜色变化;③将铜丝上提离开液面,停止加热。
(2)装置A的名称是___________ ,装置B的作用是___________ ,装置D中所盛药品是___________ 。
(3)装置A中发生反应的化学方程式为___________ 。
(4)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,且黑色物质为。产生的反应为,则___________ 。
Ⅰ.固体与较浓硫酸反应可以制得。
(1)需用下列哪个装置
Ⅱ.铜与浓硫酸反应也可制得,某同学对教材中铜与浓硫酸的实验作出如下改进。实验装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
实验步骤:①组装仪器,检查装置气密性;②加入试剂,关闭旋塞E,加热A,观察C中溶液颜色变化;③将铜丝上提离开液面,停止加热。
(2)装置A的名称是
(3)装置A中发生反应的化学方程式为
(4)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,且黑色物质为。产生的反应为,则
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解题方法
【推荐3】金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料;氧化钪可提高计算机记忆元件性能。铅土矿(主要成分Al2O3)经碱初步溶解后得到的赤泥含有丰富的钪元素,另含有CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如下图所示(P2O4是一种磷酸酯尽取剂)。
回答下列问题:
(1)写出钪原子的价电子排布式:___________ 。
(2)写出铝土矿经碱初步溶解时所发生的主要离子方程式:___________ 。
(3)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”的一种用途:___________ 。
(4)P2O4萃取浸出液,其浓度、料液温度对萃取率的影响如下所示,萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为___________ 、___________ 。
P2O4浓度对萃取率的影响:
料液温度对分离系数的影响:
(5)AlCl3常以Al2Cl6分子存在,已知Al2Cl6分子中各个原子均达到8电子稳定结构,则Al2Cl6分子的结构式为___________ 。
(6)反萃取时,Sc3+完全沉淀(浓度为1.0×10-6mol/L)时,反萃液的pH为___________ 。(已知:Ksp[Sc(OH)3]=8.00×10-31,lg2=0.30,结果保留小数点后2位有效数字)
(7)草酸钪灼烧分解反应方程式为___________ 。
(8)在流程中可循环使用的物质有___________ 。
回答下列问题:
(1)写出钪原子的价电子排布式:
(2)写出铝土矿经碱初步溶解时所发生的主要离子方程式:
(3)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”的一种用途:
(4)P2O4萃取浸出液,其浓度、料液温度对萃取率的影响如下所示,萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为
P2O4浓度对萃取率的影响:
试验编号 | P2O4浓度/% | 分相情况 | 钪萃取率/% | 铁萃取率/% |
1-1 | 1 | 分相快 | 90.76 | 15.82 |
1-2 | 2 | 分相容易 | 91.53 | 19.23 |
1-3 | 3 | 分相容易 | 92.98 | 13.56 |
1-4 | 4 | 有第三相 | 90.69 | 30.12 |
1-5 | 5 | 轻微乳化 | 91.74 | 39.79 |
(5)AlCl3常以Al2Cl6分子存在,已知Al2Cl6分子中各个原子均达到8电子稳定结构,则Al2Cl6分子的结构式为
(6)反萃取时,Sc3+完全沉淀(浓度为1.0×10-6mol/L)时,反萃液的pH为
(7)草酸钪灼烧分解反应方程式为
(8)在流程中可循环使用的物质有
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