作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备的流程如下:已知:,,。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为___________ 。
(2)加入少量的作用是___________ 。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液,此时___________ ;用石灰乳调节至,除去的金属离子是___________ 。
(4)加入少量溶液除去,生成的沉淀有___________ 。
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为___________ 。
(6)一种锰的氧化物晶胞结构如图所示。①该锰氧化物的化学式为___________ 。
②已知该晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数为,则该锰氧化物的摩尔体积为___________ (列出计算式)。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为
(2)加入少量的作用是
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液,此时
(4)加入少量溶液除去,生成的沉淀有
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为
(6)一种锰的氧化物晶胞结构如图所示。①该锰氧化物的化学式为
②已知该晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数为,则该锰氧化物的摩尔体积为
更新时间:2024-05-19 10:25:53
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氢具有重要意义。
热裂解反应: CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+213.7 kJ·mol-1
脱酸基反应CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g) △H= 33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2制备甲烷的热化学方程式_______ 。
(2)在密闭溶液中,利用乙酸制氢气,选择的压强为_______ (填“高压”或“常压”)。若以制的CH4为原料,做成CH4-O2 (KOH)燃料电池,则负极电极反应为_______ 。
(3)温度与气体产率的关系如图:
①约650°C之前,脱酸基反应活化能低速率快,故氢气产率低于甲烷; 650°C之 后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高后,热裂解反应速率加快,同时_______ 。
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量的水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:_______ 。
(4)若利用合适的催化剂控制其他的副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为P kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱酸基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为_______ (计算结果保留1位小数) ;脱酸基反应的平衡常数Kp为_______ kPa (Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)
热裂解反应: CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+213.7 kJ·mol-1
脱酸基反应CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g) △H= 33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2制备甲烷的热化学方程式
(2)在密闭溶液中,利用乙酸制氢气,选择的压强为
(3)温度与气体产率的关系如图:
①约650°C之前,脱酸基反应活化能低速率快,故氢气产率低于甲烷; 650°C之 后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高后,热裂解反应速率加快,同时
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量的水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:
(4)若利用合适的催化剂控制其他的副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为P kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱酸基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为
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解答题-工业流程题
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【推荐2】NaBH4是一种棕黄色固体,在酸性条件下易水解放出氢气,是最常用的还原剂之一,广泛用于有机合成和电镀等。一种制取NaBH4的工艺流程如下:回答下列问题:
(1)步骤①用CH4与H2O(g)反应制H2的同时会生成CO2。0.4 mol CH4完全反应生成H2的物质的量为__________________ mol。
(2)步骤③发生反应的化学方程式为____________________________________ 。
(3)H3BO3是一元弱酸,其在水中的电离方程式为___________________________ 。
(4)从CH3ONa回收甲醇的方法是_______________________________ 。
(5)碱性条件下,NaBH4与CuSO4溶液反应可得到纳米铜和NaBO2,则该反应的离子方程式为___________________________ 。
(1)步骤①用CH4与H2O(g)反应制H2的同时会生成CO2。0.4 mol CH4完全反应生成H2的物质的量为
(2)步骤③发生反应的化学方程式为
(3)H3BO3是一元弱酸,其在水中的电离方程式为
(4)从CH3ONa回收甲醇的方法是
(5)碱性条件下,NaBH4与CuSO4溶液反应可得到纳米铜和NaBO2,则该反应的离子方程式为
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐3】碳酸锰(MnCO3)是制造高性能磁性材料的主要原料。实验室以KMnO4为原料制备少量MnCO3并研究其性质,制备MnCO3的装置如图1所示。已知: MnCO3难溶于水、乙醇,100 ℃开始分解,在潮湿环境下易被氧化。 请回答下列问题:
(1)选用仪器B、C的目的是___________ 。
(2)在烧瓶中加入一定量的KMnO4固体,滴加硫酸酸化的H2C2O4溶液,其反应的离子方程式为___________ 。 反应过程中c(Mn2+)随时间的变化曲线如图2所示,则t min时,c(Mn2+)迅速增大的原因是___________ 。(3)反应一段时间后, 当装置A中的溶液由紫色变为无色,再滴加NH4HCO3溶液充分反应生成MnCO3,并伴有气体逸出。生成MnCO3的离子方程式为___________ 。
(4)实验结束后,将装置A中的混合物过滤,用乙醇洗涤滤渣,再___________ ,即得到干燥的MnCO3固体。用乙醇洗涤的优点是___________ 。
(5)在空气中加热MnCO3固体,随着温度的升高,残留固体的质量变化如图3所示。则A点的成分为___________ (填化学式);B→C反应的化学方程式为___________ 。
(1)选用仪器B、C的目的是
(2)在烧瓶中加入一定量的KMnO4固体,滴加硫酸酸化的H2C2O4溶液,其反应的离子方程式为
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(5)在空气中加热MnCO3固体,随着温度的升高,残留固体的质量变化如图3所示。则A点的成分为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】硫酸锌是一种重要的工业原料,广泛用于农业、化工、电镀等行业。工业上由锌渣(主要成分为ZnO、FeO、CuO、PbO等)等工业废料生产ZnSO4·7H2O的流程如下:
(1)“溶浸”操作中,写出加快“锌渣”“溶浸”速率的两种措施_____________ 。
(2)“滤渣A”的主要成分是________ ;“滤渣C”的主要成分是________ 。
(3)“反应Ⅰ”中①,先加入NaClO反应的离子方程式为____________ ;“反应Ⅰ”中②,再加入NaOH调节溶液pH约为_________ ,则滤液中Fe元素浓度小于4×10−5mol·L-1,而基本存在于“滤渣B”中。(Ksp[Fe(OH)3]=4×10−38)
(4)“反应Ⅱ”中,加入的锌粉需用少量稀硫酸处理,原因是_________ 。
(5)在实验室中,由滤液获得ZnSO4·7H2O晶体的具体实验操作有_____________ 。
(6)取28.7g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量如下表:
则680℃时所得固体的化学式为_________ (填字母标号)。
A.ZnO B.ZnSO4 C. Zn3O(SO4)2 D.ZnSO4·H2O
(1)“溶浸”操作中,写出加快“锌渣”“溶浸”速率的两种措施
(2)“滤渣A”的主要成分是
(3)“反应Ⅰ”中①,先加入NaClO反应的离子方程式为
(4)“反应Ⅱ”中,加入的锌粉需用少量稀硫酸处理,原因是
(5)在实验室中,由滤液获得ZnSO4·7H2O晶体的具体实验操作有
(6)取28.7g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量如下表:
温度/℃ | 100 | 250 | 680 | 930 |
质量/g | 17.90 | 16.10 | 13.43 | 8.10 |
A.ZnO B.ZnSO4 C. Zn3O(SO4)2 D.ZnSO4·H2O
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】稀有金属铟(In)与Al同主族,主要用于生产液晶显示器和平板屏幕。一种以炼Zn后的置换渣为原料回收铟的工艺流程如图:
已知:常温下Ksp[In(OH)3]=1.3×10-37。
请回答下列问题:
(1)为提高置换渣浸出时的速率可以采取的措施是___ (任答一条)。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ的名称分别为___ 、__ (填选项)。
A.过滤 B.蒸馏 C.干馏 D.分液
(3)D2EHPA (以H2A2表示)萃取时原理:In3++3H2A2(InA3•3HA)+3H+。
浸出液在不同pH下萃取的结果如图甲,请用化学平衡原理解释In3+萃取率随pH增大而增大的原因___ 。
(4)常温下,在0.1mol•L-1的InCl3溶液中存在平衡体系:In3+(aq)+3H2O(l)In(OH)3(aq)+3H+(aq),则该反应的化学平衡常数K=___ (计算结果保留两位有效数字)。
(5)得到海绵铟时主要发生的离子方程式为___ 。
(6)图乙是模拟精炼铟的装置图,请写出方框中a相应的物质为___ 。
已知:常温下Ksp[In(OH)3]=1.3×10-37。
请回答下列问题:
(1)为提高置换渣浸出时的速率可以采取的措施是
(2)操作Ⅰ、Ⅱ的名称分别为
A.过滤 B.蒸馏 C.干馏 D.分液
(3)D2EHPA (以H2A2表示)萃取时原理:In3++3H2A2(InA3•3HA)+3H+。
浸出液在不同pH下萃取的结果如图甲,请用化学平衡原理解释In3+萃取率随pH增大而增大的原因
(4)常温下,在0.1mol•L-1的InCl3溶液中存在平衡体系:In3+(aq)+3H2O(l)In(OH)3(aq)+3H+(aq),则该反应的化学平衡常数K=
(5)得到海绵铟时主要发生的离子方程式为
(6)图乙是模拟精炼铟的装置图,请写出方框中a相应的物质为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐3】稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(可能含FeO、Fe2O3、Al2O3等物质)中提取稀土的工艺如下:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃;月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;的,开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是_______ 。
(2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至_______ 的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为_______ 。
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______ 。
(4)“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是_______ 。
(5)操作X的过程为:先_______ 、再固液分离。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。
①用电解YCl3和PtCl4熔融盐的方法可以制备Pt3Y,则生成1molPt3Y合金转移_______ mol电子。
②用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,发生的电极反应为_______ 。
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃;月桂酸和均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;的,开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
离子 | Mg2+ | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | RE3+ |
开始沉淀时的pH | 8.8 | 1.4 | 6.9 | 3.6 | 6.2~7.4 |
沉淀完全时的pH | / | 3.2 | 8.9 | 4.7 | / |
(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是
(2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中低于
(4)“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是
(5)操作X的过程为:先
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。
①用电解YCl3和PtCl4熔融盐的方法可以制备Pt3Y,则生成1molPt3Y合金转移
②用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,发生的电极反应为
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐1】根据物质结构的有关性质和特点,回答下列问题:
(1)基态氮原子的外围电子排布图为_____________ ,基态镁原子核外电子有__________ 种空间运动状态。
(2)丙烯腈(CH2=CH-CN)分子中碳原子轨道杂化类型是____________ ,H、C、N元素的电负性由大到小的顺序为___________ 。
(3)配合物[Cu(CH3CN)4]BF4[四氟硼酸四(乙腈)合铜(I)]是有机合成中常见催化剂。该配合物中阴离子的空间构型为___________ ,与其互为等电子体的分子或离子是____________ (各举1例)。
(4)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示,其晶胞边长为540.0pm,密度为__________ g/cm3(列出计算式即可),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为__________ pm。
(1)基态氮原子的外围电子排布图为
(2)丙烯腈(CH2=CH-CN)分子中碳原子轨道杂化类型是
(3)配合物[Cu(CH3CN)4]BF4[四氟硼酸四(乙腈)合铜(I)]是有机合成中常见催化剂。该配合物中阴离子的空间构型为
(4)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示,其晶胞边长为540.0pm,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2】铜、镁、钙、锡及其化合物有许多用途。回答下列问题:
(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为___________ ,S、O、 N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________ 。
(2)CuSO4中阴离子的空间构型为___________ ,向盛CuSO4溶液的试管中逐滴加入氨水直至过量,可观察到的现象是___________ ,写出该过程涉及的总离子方程式___________ 。
(3)叶绿素的结构示意图(部分)如图所示,其中存在___________ (填标号)。
a.非极性共价键 b.离子键 c.配位键 d.σ键 e.π键 f.氢键
(4)碳酸盐的热分解示意图如图所示:
热分解温度: CaCO3___________ (填 “高于”或“低于”)SrCO3,原因是___________ 。
(5)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。若晶体的密度为a g·cm−3, P与最近的Cu原子的核间距为___________ nm (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为
(2)CuSO4中阴离子的空间构型为
(3)叶绿素的结构示意图(部分)如图所示,其中存在
a.非极性共价键 b.离子键 c.配位键 d.σ键 e.π键 f.氢键
(4)碳酸盐的热分解示意图如图所示:
热分解温度: CaCO3
(5)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。若晶体的密度为a g·cm−3, P与最近的Cu原子的核间距为
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解答题-结构与性质
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【推荐3】过渡元素铂的单质是一种重要的催化剂,其化合物可用于医药领域。
(1)基态的价层电子排布式是,该元素在元素周期表中位于第___________ 周期。
(2)的晶胞示意图如下。①该晶胞中含有的铂原子数目为___________ 。
②该晶体中,每个铂原子周围与它最近且等距离的铂原子有___________ 个。
(3)是铂的重要配位化合物。它有甲、乙两种同分异构体,其中甲为极性分子,乙为非极性分子。甲、乙的水解产物化学式均为,但只有甲的水解产物能与草酸反应生成。
①根据相似相溶的规律,可推断___________ (填“甲”或“乙”)在水中的溶解度较大。
②依据上述信息:___________ ,可推断不是四面体结构。
③发生水解反应的化学方程式是___________ 。
④和中铂的配体数不同,但配位数均为4,是由于每个中有___________ 个原子与铂配位。
⑤查阅资料可知,甲、乙均为平面结构。画出乙的水解产物的空间结构并推测其不能与草酸反应生成的原因:___________ 。
(1)基态的价层电子排布式是,该元素在元素周期表中位于第
(2)的晶胞示意图如下。①该晶胞中含有的铂原子数目为
②该晶体中,每个铂原子周围与它最近且等距离的铂原子有
(3)是铂的重要配位化合物。它有甲、乙两种同分异构体,其中甲为极性分子,乙为非极性分子。甲、乙的水解产物化学式均为,但只有甲的水解产物能与草酸反应生成。
①根据相似相溶的规律,可推断
②依据上述信息:
③发生水解反应的化学方程式是
④和中铂的配体数不同,但配位数均为4,是由于每个中有
⑤查阅资料可知,甲、乙均为平面结构。画出乙的水解产物的空间结构并推测其不能与草酸反应生成的原因:
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解答题-实验探究题
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【推荐1】高铁酸钾(K2FeO4)是很好的净水剂,高铁酸钡( BaFeO4)是高能电池阳极的优良材料。已知:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,在酸性或中性溶液中能快速产生O2,在碱性溶液中较稳定;在碱性溶液中,NaCl、NaNO3、K2FeO4的溶解性都小于Na2FeO4;BaFeO4难溶于水和碱性溶液。某化学兴趣小组欲制取“84”消毒液,进而制取少量K2FeO4和 BaFeO4。请回答下列问题:
【实验一】选择合适的仪器和试剂制取氯气,进而制备高浓度的“84”消毒液。
(1)选择合适的仪器,导管接口正确的连接顺序为___________ ;所选装置(A或B)中发生反应的离子方程式为______________________ 。
【实验二】用“84”消毒液制取K2FcO4
实验步骤:①用如图所示装置(夹持仪器略去)使反应物充分反应;②用砂芯漏斗对烧杯中的溶液进行抽滤,向滤液中慢慢加入KOH溶液;③再用砂芯漏斗对步骤②的最后反应混合物进行抽滤,并用苯、乙醚洗涤沉淀,真空干燥后得K2FeO4。
(2)写出步骤①中物质在20℃冷水浴中发生反应的化学方程式:______________________ 。
(3)步骤②中能够发生反应的原因是______________________ ,步骤③中不用水,而用苯、乙醚洗涤沉淀的目的是_________________________________ 。
【实验三】将上述产品配成K2FeO4碱性溶液,再慢慢加入Ba(OH)2溶液,抽滤得 BaFeO4。
(4)若投入ag硝酸铁晶体,得到bg高铁酸钡,则高铁酸钡的产率是___________ 。[已知Fe(NO3)3·9H2O的摩尔质量为404g·mol-1, BaFeO4的摩尔质量为257g·mol-1]
【实验四】利用如图所示电解装置也可以制得 BaFeO4。
(5)在___________ (填“阳极区”或“阴极区”)可得到高铁酸钡,阳极的电极反应式为____________ 。
【实验一】选择合适的仪器和试剂制取氯气,进而制备高浓度的“84”消毒液。
(1)选择合适的仪器,导管接口正确的连接顺序为
【实验二】用“84”消毒液制取K2FcO4
实验步骤:①用如图所示装置(夹持仪器略去)使反应物充分反应;②用砂芯漏斗对烧杯中的溶液进行抽滤,向滤液中慢慢加入KOH溶液;③再用砂芯漏斗对步骤②的最后反应混合物进行抽滤,并用苯、乙醚洗涤沉淀,真空干燥后得K2FeO4。
(2)写出步骤①中物质在20℃冷水浴中发生反应的化学方程式:
(3)步骤②中能够发生反应的原因是
【实验三】将上述产品配成K2FeO4碱性溶液,再慢慢加入Ba(OH)2溶液,抽滤得 BaFeO4。
(4)若投入ag硝酸铁晶体,得到bg高铁酸钡,则高铁酸钡的产率是
【实验四】利用如图所示电解装置也可以制得 BaFeO4。
(5)在
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【推荐2】硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:
已知本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:
回答下列问题:
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______ 。
(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有_______ 、_______ 。
(3)加入物质X调节溶液的pH,最适宜 使用的X是_______ (填标号)。
A.NH3·H2O B. Ca(OH)2 C.NaOH
滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、_______ 、_______ ,则调节pH的理论最小值是_______ 。(已知:当溶液中某离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时可认为该离子沉淀完全;lg2=0.3)
(4)向的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,该反应的离子方程式为_______ 。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是_______ 。
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是_______ 、_______ 。
已知本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:
离子 | Fe3+ | Zn2+ | Cu2+ | Fe2+ | Mg2+ |
Ksp | 8.0×10-38 | 6.7×10-17 | 2.0×10-20 | 8.0×10-16 | 1.8×10-11 |
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为
(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有
(3)加入物质X调节溶液的pH,
A.NH3·H2O B. Ca(OH)2 C.NaOH
滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、
(4)向的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,该反应的离子方程式为
(5)滤液②中加入锌粉的目的是
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐3】氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取氢氧化钠的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列填空:
(1)粗盐中混有等杂质,精制过程中加入的四种试剂的先后顺序为_________
(2)要证明已被完全除去的方法是:_________ 。
(3)氯碱工业的基础是电解饱和食盐水,该反应的化学方程式为_________ ,阳极产生的气体用_________ 检验。
(4)脱盐工序中利用氢氧化钠和氯化钠在溶解度上的差异,通过_________ (填操作名称,下同)、冷却、_________ 、除去氯化钠。
(5)制备氯气的方法很多,如实验室用如下装置加热制取并收集纯净、干燥的氯气。
①装置A中反应的化学方程式__________________ 。
②装置B的作用是_________ ,装置C中盛装的药品是_________ ,装置E中溶液的作用是_________ ,E中发生反应的化学方程式是__________________ 。
依据上图,完成下列填空:
(1)粗盐中混有等杂质,精制过程中加入的四种试剂的先后顺序为_________
A. | B. |
C. | D. |
(2)要证明已被完全除去的方法是:
(3)氯碱工业的基础是电解饱和食盐水,该反应的化学方程式为
(4)脱盐工序中利用氢氧化钠和氯化钠在溶解度上的差异,通过
(5)制备氯气的方法很多,如实验室用如下装置加热制取并收集纯净、干燥的氯气。
①装置A中反应的化学方程式
②装置B的作用是
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