某科研小组设计出利用工业废酸(稀硫酸)来浸取某废弃的氧化铜锌矿的方案,实现废物综合利用,方案如图所示。
已知:各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示:
请回答下列问题:
(1)在“酸浸”步骤中,为提高浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是(任写一点即可)__________________________________________________________ 。
(2)物质A最好使用下列物质中的____________ (填选项序号)。
A.KMnO4 B.H2O2 C.HNO3
(3)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在__________ 范围之间。
(4)物质B可直接用作氮肥,则B的化学式是________ 。
(5)除铁后得到的氢氧化铁可用次氯酸钾溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能处理剂(K2FeO4),写出该反应的离子方程式:__________________________ 。
已知:各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示:
请回答下列问题:
(1)在“酸浸”步骤中,为提高浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是(任写一点即可)
(2)物质A最好使用下列物质中的
A.KMnO4 B.H2O2 C.HNO3
(3)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在
(4)物质B可直接用作氮肥,则B的化学式是
(5)除铁后得到的氢氧化铁可用次氯酸钾溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能处理剂(K2FeO4),写出该反应的离子方程式:
更新时间:2018-09-12 13:52:45
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【推荐1】某地菱锰矿的主要成分为MnCO3,还含有少量的FeCO3、CaCO3、Al2O3等杂质。工业上以菱锰矿为原料制备高纯度碳酸锰的流程如图所示:
已知:a:MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O. b:CaF2难溶于水
c:相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
(1)焙烧时温度对锰浸取率的影响如图。从浸取率和经济的角度考虑,焙烧时适宜的温度为________ 左右;800℃以上锰的浸取率降低,可能的原因是__________ 。
(2)净化包含三步:①加入少量MnO2,添加少量MnO2氧化亚铁离子,发生反应的离子方程式为_______________ 。
②加氨水调pH,溶液的pH范围应调节为___ ~8.1之间。生成的沉淀主要是_____ 。
③加入MnF2,沉淀法除去Ca2+。
(3)碳化结晶中生成MnCO3的离子方程式为__________ 。
已知:a:MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O. b:CaF2难溶于水
c:相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 |
(2)净化包含三步:①加入少量MnO2,添加少量MnO2氧化亚铁离子,发生反应的离子方程式为
②加氨水调pH,溶液的pH范围应调节为
③加入MnF2,沉淀法除去Ca2+。
(3)碳化结晶中生成MnCO3的离子方程式为
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解题方法
【推荐2】汽车废弃催化剂中含有Pt,还含有少量的Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2。一种从汽车废弃催化剂中回收铂的流程如下:
有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表:
回答下列问题:
(1)长期使用的催化剂,表面会覆盖积碳和有机物,粉碎废弃催化剂后,需进行预处理操作A,操作A的名称为_______ 。
(2)酸浸工序中Pt溶于王水生成NO和氯铂酸(H2PtCl6),该反应的化学方程式为_______ 。有同学提议,将王水换成盐酸和过氧化氢的混合溶液,其优点是_______ 。
(3)铂的浸出率与不同加热方式、不同固液比的关系如下图所示:
由图可知,Pt 浸出的最佳条件为_______ 。
(4)酸浸温度不宜过高的原因为_______ 。
(5)沉铂时,加入适当过量NH4Cl的目的是_______ 。
(6)通过调节滤液的pH以回收其他金属,依次析出的金属离子为_______ ,当Al3+开始沉淀时,溶液中的Fe3+浓度为_______ mol/L。
有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表:
金属离子 | Al3+ | Mg2+ | Fe3+ |
开始沉淀的pH | 3.5 | 9.5 | 2.2 |
沉淀完全(c=1.0× 10-5mol/L)的pH | 4.7 | 11.1 | 3.2 |
(1)长期使用的催化剂,表面会覆盖积碳和有机物,粉碎废弃催化剂后,需进行预处理操作A,操作A的名称为
(2)酸浸工序中Pt溶于王水生成NO和氯铂酸(H2PtCl6),该反应的化学方程式为
(3)铂的浸出率与不同加热方式、不同固液比的关系如下图所示:
由图可知,Pt 浸出的最佳条件为
(4)酸浸温度不宜过高的原因为
(5)沉铂时,加入适当过量NH4Cl的目的是
(6)通过调节滤液的pH以回收其他金属,依次析出的金属离子为
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解题方法
【推荐3】可用于制备镉镍碱性电池。镍废料中含有Ni、Cu、Fe、Ca、Mg等的化合物及难溶性杂质,以镍废料为原料制备高纯的工艺流程如图所示。已知:①酸浸液中镍以存在;
②常温下,部分物质溶度积如下:
回答下列问题:
(1)常温下,为提高酸浸效率,通常采用的措施是___________ (举2例)。
(2)加入碳酸钙调pH=4的目的是___________ ,此时(0.10mol/L)是否会沉淀___________ (通过计算说明)。
(3)“沉渣3”的主要成分是___________ (填化学式)。“滤液4”中除含、、、外,还含有较多的___________ (填离子符号)。
(4)向“酸溶”后的溶液中加入NaOH和NaClO,发生反应的化学方程式是___________ 。
(5)工艺流程中使用去除。研究表明,也可在加热条件下使用去除,生成等物质的量的、S混合沉淀以及,该反应的离子方程式是___________ 。
②常温下,部分物质溶度积如下:
(1)常温下,为提高酸浸效率,通常采用的措施是
(2)加入碳酸钙调pH=4的目的是
(3)“沉渣3”的主要成分是
(4)向“酸溶”后的溶液中加入NaOH和NaClO,发生反应的化学方程式是
(5)工艺流程中使用去除。研究表明,也可在加热条件下使用去除,生成等物质的量的、S混合沉淀以及,该反应的离子方程式是
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐1】苯乙酮既可用于制香皂和香烟,也可用作纤维素脂和树脂等的溶剂。实验室以苯和乙酸酐为原料制备苯乙酮,反应原理为:;实验装置图如图:
实验步骤如下:
步骤 Ⅰ :向三颈烧瓶中迅速加入 1 3g粉状无水 AlCl3 和 16mL (14g, 0.18mol) 无水苯, 在 仪 器 a 中 加 入 4mL ( 4.3g,0.04mol) 乙酸酐,控制乙酸酐滴加的速度(约 10min)。加完后, 在 70~80℃下加热回流 1 小时左右,直到不再有 HCl 气体逸出为止。
步骤Ⅱ:将反应混合物冷却到室温,在搅拌下倒入装有25mL浓HCl和30g碎冰的烧杯中进行分解(在通风橱中进行)。当固体全部溶解后,将混合物转入分液漏斗中,分出有机层,水层用苯萃取两次。合并有机层,有机层依次用等体积5%NaOH溶液和水洗涤,再用无水 MgSO4干燥。
步骤Ⅲ:先在水浴上蒸馏回收物质 B,稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分,产量约4.0g。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_______ , 仪器b的作用是_______ , 图示实验装置虚线框内缺少1种仪器,该仪器名称为_______ 。
(2)步骤Ⅱ中加入 25mL浓 HCl的目的是_______ ,NaOH溶液洗涤主要是为了除去_______ (只填最主要的物质)。
(3)步骤Ⅱ中无水 MgSO4干燥完成的标志是_______ (任写1点即可),干燥完成后除去 MgSO4固体的操作是_______ (填操作名称)。
(4)步骤Ⅲ中回收的物质 B是_______ 。
(5)醋酸和 按1:1进行反应,会产生 HCl气体,写出该反应的化学方程式:_______ 。
(6)本次实验苯乙酮的产率为_______ %(保留3位有效数字)。
实验步骤如下:
步骤 Ⅰ :向三颈烧瓶中迅速加入 1 3g粉状无水 AlCl3 和 16mL (14g, 0.18mol) 无水苯, 在 仪 器 a 中 加 入 4mL ( 4.3g,0.04mol) 乙酸酐,控制乙酸酐滴加的速度(约 10min)。加完后, 在 70~80℃下加热回流 1 小时左右,直到不再有 HCl 气体逸出为止。
步骤Ⅱ:将反应混合物冷却到室温,在搅拌下倒入装有25mL浓HCl和30g碎冰的烧杯中进行分解(在通风橱中进行)。当固体全部溶解后,将混合物转入分液漏斗中,分出有机层,水层用苯萃取两次。合并有机层,有机层依次用等体积5%NaOH溶液和水洗涤,再用无水 MgSO4干燥。
步骤Ⅲ:先在水浴上蒸馏回收物质 B,稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分,产量约4.0g。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为
(2)步骤Ⅱ中加入 25mL浓 HCl的目的是
(3)步骤Ⅱ中无水 MgSO4干燥完成的标志是
(4)步骤Ⅲ中回收的物质 B是
(5)醋酸和 按1:1进行反应,会产生 HCl气体,写出该反应的化学方程式:
(6)本次实验苯乙酮的产率为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是__________ ;
A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水
(2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为:___________________________________ 。
(3)过程③中,需加入的物质是___________________________ 。
(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有_______________ 。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的___________ (填选项序号);
A.稀硫酸 B.CaCO3C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70一80℃,目的是_____________________ 。
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.70g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥,称量,得固体质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[(Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为___________ 。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)。
(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是
A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水
(2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为:
(3)过程③中,需加入的物质是
(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的
A.稀硫酸 B.CaCO3C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70一80℃,目的是
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.70g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥,称量,得固体质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[(Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为
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解题方法
【推荐3】钒是人体必需的微量元素,对维持机体生长发育、促进造血功能等有重要作用。某钒渣中钒(V)主要以形式存在,还含有、、等物质。以钒渣为原料制备的工艺流程如下:
已知:常温下,溶液中金属离子沉淀的pH如下表所示:
(1)“焙烧”过程中发生的主要反应化学方程式为___________ 。
(2)“酸浸”时,转化为,反应的离子方程式为___________ 。滤渣的主要成分为___________ (填化学式)。
(3)“调pH”时,若溶液中的铝元素恰好沉淀完全,则___________ (当溶液中离子浓度时,认为沉淀完全)。
(4)“还原”中,逐步被还原成,其中转化为的离子方程式为___________ 。
(5)副产品中可提取。资料显示,硫酸锌结晶水合物的形态与温度有如下关系:
从溶液中获得稳定的晶体的操作是___________ ,___________ ,过滤,洗涤,干燥。
(6)为测定粗产品中钒的含量,取2.50 g粗产品配成500 mL溶液,取50.00 mL溶液于锥形瓶中,用标准溶液滴定,平行滴定三次,消耗溶液体积的平均值为26.50 mL。该反应方程式为。则该产品中钒元素的元素的质量分数为___________ %(结果保留两位小数)。
已知:常温下,溶液中金属离子沉淀的pH如下表所示:
金属离子 | |||
开始沉淀pH | 1.9 | 7.0 | 3.0 |
完全沉淀pH | 3.2 | 9.0 | 4.7 |
(2)“酸浸”时,转化为,反应的离子方程式为
(3)“调pH”时,若溶液中的铝元素恰好沉淀完全,则
(4)“还原”中,逐步被还原成,其中转化为的离子方程式为
(5)副产品中可提取。资料显示,硫酸锌结晶水合物的形态与温度有如下关系:
温度 | 低于39℃ | 39~60℃ | 60~100℃ |
晶体形态 |
(6)为测定粗产品中钒的含量,取2.50 g粗产品配成500 mL溶液,取50.00 mL溶液于锥形瓶中,用标准溶液滴定,平行滴定三次,消耗溶液体积的平均值为26.50 mL。该反应方程式为。则该产品中钒元素的元素的质量分数为
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解答题-实验探究题
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【推荐1】二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物,在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。
已知:二茂铁相对分子质量为186,不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂。
本实验研究两种制备二茂铁的方法。
I.有机合成法:以KOH、FeCl2和环戊二烯(C5H6)为原料:2KOH+FeCl2+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O
i.合成环戊二烯:以环茂二烯为原料,充分反应后,再利用图1装置,收集42~44℃蒸出的产物,收集产物时最好选择的加热方式是_______ ;
ii.合成二茂铁:装置如图2
(1)仪器b的名称是_______ ,三颈烧瓶的适宜容积为_______ (填序号);
①100mL ②250mL ③500mL
(2)步骤一中通入氮气的目的是_______ ,步骤三用水洗涤后,检验产物是否洗涤干净的方法是_______ ;
(3)二茂铁粗品的提纯可选择合适的溶剂,利用溶解度差异,通过_______ (填操作名称)实现。
(4)若最终制得纯净的二茂铁4.3g,则该实验的产率最接近_______ ;
A.40% B.60% C.80% D.90%
II.电化学合成法:环戊二烯()为原料,原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的总反应方程式为_______ ,电解制备需要在无水条件下进行,原因是_______ 。(合理答案均可)
已知:二茂铁相对分子质量为186,不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂。
本实验研究两种制备二茂铁的方法。
I.有机合成法:以KOH、FeCl2和环戊二烯(C5H6)为原料:2KOH+FeCl2+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O
i.合成环戊二烯:以环茂二烯为原料,充分反应后,再利用图1装置,收集42~44℃蒸出的产物,收集产物时最好选择的加热方式是
ii.合成二茂铁:装置如图2
(1)仪器b的名称是
①100mL ②250mL ③500mL
(2)步骤一中通入氮气的目的是
(3)二茂铁粗品的提纯可选择合适的溶剂,利用溶解度差异,通过
(4)若最终制得纯净的二茂铁4.3g,则该实验的产率最接近
A.40% B.60% C.80% D.90%
II.电化学合成法:环戊二烯()为原料,原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的总反应方程式为
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【推荐2】由铬铁合金(主要成分,含少量等)可以制取和。实验流程如图:
(1)下列说法正确的是_______。
(2)其他条件相同,实验测得相同时间内铬铁转化率、析出硫酸盐晶体质量随硫酸浓度变化情况如图所示。当硫酸的浓度为,铬铁转化率下降的原因是:_______ (已知硫酸浓度大于时铁才会钝化)。
(3)在的氛围中将与按物质的量之比混合,条件下反应可获得,同时有和生成。写出该反应的化学方程式:_______ 。
(4)纯度的测定:称取制得的样品,先将其溶于浓的强碱溶液中,再配制成溶液,移取溶液于锥形瓶中,加入,充分反应,然后加入过量的稀至溶液呈强酸性,此时铬以形式存在,充分加热煮沸后,冷却至室温,加入过量溶液,塞紧塞子,摇匀,静置,加入2滴淀粉溶液,用碱式滴定管盛装硫代硫酸钠标准溶液,滴定至终点。重复滴定多次,平均消耗标准溶液体积为。
已知:;。
计算样品中的纯度为_______ (用含a、V和c的代数式表示)。
(5)可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物,晶胞结构如图所示,其中采用面心立方最密堆积方式。
①该晶体的化学式为_______ 。
②已知钙离子、氧离子半径分别为,晶胞中位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为_______ 。
(6)铁与镁组成的一种储氢合金的晶胞结构如图所示。
图中a处原子的坐标参数为_______ ,合金的密度为_______ (已知晶胞的边长为代表阿伏加德罗常数,只要求列算式)。
(1)下列说法正确的是_______。
A.“酸溶时一次性加入硫酸优于分批次加入 |
B.“酸溶”时需要保持强制通风 |
C.加入稍过量的以保证钴镍能被完全除尽 |
D.“沉铁”操作得到的滤液中含有 |
(3)在的氛围中将与按物质的量之比混合,条件下反应可获得,同时有和生成。写出该反应的化学方程式:
(4)纯度的测定:称取制得的样品,先将其溶于浓的强碱溶液中,再配制成溶液,移取溶液于锥形瓶中,加入,充分反应,然后加入过量的稀至溶液呈强酸性,此时铬以形式存在,充分加热煮沸后,冷却至室温,加入过量溶液,塞紧塞子,摇匀,静置,加入2滴淀粉溶液,用碱式滴定管盛装硫代硫酸钠标准溶液,滴定至终点。重复滴定多次,平均消耗标准溶液体积为。
已知:;。
计算样品中的纯度为
(5)可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物,晶胞结构如图所示,其中采用面心立方最密堆积方式。
①该晶体的化学式为
②已知钙离子、氧离子半径分别为,晶胞中位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为
(6)铁与镁组成的一种储氢合金的晶胞结构如图所示。
图中a处原子的坐标参数为
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(0.4)
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【推荐3】硫脲[CS(NH2)2]在药物制备、金属矿物浮选等方面有广泛应用。实验室中先制备,然后再与合成,实验装置(夹持及加热装置略)如图所示。已知:易溶于水,易被氧化,受热时部分发生异构化生成。
回答下列问题:
(1)实验前先检查装置气密性,操作为①在E中加水至浸没导管末端,……;②微热A处三颈烧瓶,观察到E处导管末端有气泡冒出,移走酒精灯;③一段时间后,E处导管末端形成一段水柱,且高度不变。将操作①补充完整___________ 。
(2)检查气密性后加入药品,打开。装置B中盛装的试剂为___________ 。待A中反应结束后关闭,打开通一段时间,目的是___________ 。
(3)撤走搅拌器,打开,水浴加热处三颈烧瓶,在80℃时合成硫脲,同时生成一种常见的碱。控制温度在80℃的原因是___________ ,D处合成硫脲的化学方程式为___________ 。
(4)将装置D中液体过滤后,结晶得到粗产品。测定粗产品中硫脲纯度:
第一步:在锥形瓶中加入足量氢氧化钠溶液和单质碘,发生反应:;
第二步:称取粗产品,加水溶解配成溶液。量取硫脲溶液加入锥形瓶,发生反应:;
第三步:充分反应后向锥形瓶中加稀硫酸至酸性,发生反应:;
第四步:向锥形瓶中滴加两滴淀粉溶液,用标准溶液滴定,发生反应:。至终点时消耗标准溶液。
粗产品中硫脲的质量分数为___________ (用含“”的式子表示);若滴定时加入的稀硫酸量不足,会导致所测硫脲的质量分数___________ (填“偏高”“偏低”或“不变”)。已知:。
(5)设计实验证明反应过程中有生成。
实验方法:取少量粗产品分装于两支洁净的试管中,一支试管中加入浓溶液,加热,___________ (请补充完整操作方法);另一支试管中加入某种试剂,溶液变红色。与该试剂反应的离子方程式为___________ 。
回答下列问题:
(1)实验前先检查装置气密性,操作为①在E中加水至浸没导管末端,……;②微热A处三颈烧瓶,观察到E处导管末端有气泡冒出,移走酒精灯;③一段时间后,E处导管末端形成一段水柱,且高度不变。将操作①补充完整
(2)检查气密性后加入药品,打开。装置B中盛装的试剂为
(3)撤走搅拌器,打开,水浴加热处三颈烧瓶,在80℃时合成硫脲,同时生成一种常见的碱。控制温度在80℃的原因是
(4)将装置D中液体过滤后,结晶得到粗产品。测定粗产品中硫脲纯度:
第一步:在锥形瓶中加入足量氢氧化钠溶液和单质碘,发生反应:;
第二步:称取粗产品,加水溶解配成溶液。量取硫脲溶液加入锥形瓶,发生反应:;
第三步:充分反应后向锥形瓶中加稀硫酸至酸性,发生反应:;
第四步:向锥形瓶中滴加两滴淀粉溶液,用标准溶液滴定,发生反应:。至终点时消耗标准溶液。
粗产品中硫脲的质量分数为
(5)设计实验证明反应过程中有生成。
实验方法:取少量粗产品分装于两支洁净的试管中,一支试管中加入浓溶液,加热,
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