【题目】利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如图:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____。
(2)NaClO3在反应中氯元素被还原为最低价,该反应的离子方程式为_____。
(3)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀。试用离子方程式和必要的文字简述其原理:_____。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示,在滤液II中适宜萃取的pH为_____左右。
a.2.0~2.5 b.3.0~3.5 c.4.0~4.5
(5)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10,当加入过量NaF后,所得滤液=____。
(6)工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5,H2SO3的电离平衡常数K1=1.2×10-2,K2=1.3×10-8。在通废气的过程中,当恰好形成正盐时,溶液中离子浓度的大小关系为____。
【答案】还原Fe3+、Co3+为Fe2+、Co2+ ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应,c(H+)降低,使Fe3+和Al3+(用M3+代替)的水解平衡M3++3H2OM(OH)3+3H+,向右移动,而产生氢氧化物沉淀 b 0.7 c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
【解析】
水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)中加入盐酸溶解,再加入Na2SO3还原,所得浸取液中含有的阳离子为H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等,说明Co3+、Fe3+被Na2SO3还原为Co2+、Fe2+;加入NaClO3,因为NaClO3在反应中氯元素被还原为最低价,所以它作氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,同时生成Cl-等;加入Na2CO3调节pH=5.2,由表中数据可知,Fe3+、Al3+分别生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀;滤液1中加入NaF,Ca2+、Mg2+分别生成CaF2、MgF2沉淀,此时溶液中还存在的待除离子为Mn2+;加入萃取剂,从表中提取信息,因为我们不能让Co2+大量转化为沉淀,所以需控制溶液的pH达到合适值;最后加入(NH4)2C2O4,让Co2+转化为CoC2O4沉淀。
(1)从分析中可知,为还原Co3+、Fe3+,加入Na2SO3,由此得出浸出过程中加入Na2SO3的目的是还原Fe3+、Co3+为Fe2+、Co2+。答案为:还原Fe3+、Co3+为Fe2+、Co2+;
(2)NaClO3在反应中氯元素被还原为最低价,同时将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O。答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O;
(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+分别生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。用离子方程式和必要的文字简述其原理为:加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应,c(H+)降低,使Fe3+和Al3+(用M3+代替)的水解平衡M3++3H2OM(OH)3+3H+,向右移动,而产生氢氧化物沉淀。答案为:加入的碳酸钠(或CO32-)与H+反应,c(H+)降低,使Fe3+和Al3+(用M3+代替)的水解平衡M3++3H2OM(OH)3+3H+,向右移动,而产生氢氧化物沉淀;
(4)溶液中待除离子为Mn2+,加入萃取剂,不能让Co2+大量转化为沉淀,所以在滤液II中适宜萃取的pH为3.0~3.5左右,即选择b。答案为:b;
(5)因为当加入过量NaF后,在同一溶液中,c(F-)相同,所得滤液中==0.7。答案为:0.7;
(6)工业上用氨水吸收废气中的SO2,恰好反应生成(NH4)2SO3,因为NH3·H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5,H2SO3的电离平衡常数K2=1.3×10-8,所以(NH4)2SO3溶液中,SO32-的水解程度大于NH4+,则c(NH4+)>c(SO32-),水解生成的HSO3-进一步水解,生成H2SO3和OH-,所以c(OH-)>c(HSO3-),从而得出在通废气的过程中,溶液中离子浓度的大小关系为c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)。答案为:c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)。
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【题目】炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素,其含量依次减少。对这些元素进行提取分离会减小环境污染,同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用,其流程图如下。已知FeAsO4难溶于水和酸;ZnSO4·7H2O易溶于水,难溶于酒精。
常温下金属离子沉淀的pH
金属离子 | Fe3+ | Zn2+ | Mn2+ | Cu2+ | Cd2+ |
开始沉淀pH | 2.7 | 6.5 | 7.7 | 5.2 | 6.9 |
沉淀完全pH | 3.2 | 8.0 | 9.8 | 6.4 | 9.4 |
请回答下列问题:
(1)提高浸出速率可以采用的方法是(写出其中一点即可)________。
(2)滤液Ⅰ中有少量AsO33—,若不除去,则AsO33—与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体,其分子式为____,向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO33—反应生成FeAsO4,完成并配平下列反应的离子方程式___:Fe2++AsO33—+MnO4—+___=FeAsO4↓+Mn2++__,判断该滴定终点的现象是__________。
(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为________,滤渣Ⅱ的成分为________。
(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp=________。
(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤,洗涤晶体时可选用试剂为________。
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【题目】足量铜溶于一定量浓硝酸,产生NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体若与1.12 L O2(标准状况)混合后通入水中,气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L-1 H2SO4溶液100 mL,则继续溶解的Cu的质量为( )
A. 6.4 g B. 9.6 g C. 19.2 g D. 24 g
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【题目】I.氮和氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列与氮元素有关的问题:
(1)亚硝酸氯(结构式为Cl-N=O)是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,反应方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。已知几种化学的键能数据如下表所示:
当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了5mol电子,理论上放出的热量为____kJ.
(2)在一个恒容密闭容器中究入2molNO(g)和1 mol Cl2(g)发生(1)中反应,在温度分别为T1、T2时测得NO的物质的量(单位:mol)与时间的关系如下表所示
①T1________T2(填“>“”<”或”=”)。
②温度为T2℃时,起始时容器内的强为p0,则该反应的平衡常数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)近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO3-),其工作原理如图所示
①Ir表面发生反应的方程式为_____________。
②若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的后果是______________。
II:利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来精炼银,装置如图所示
请回答下列问题:
(4)①甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用,则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为________。
②若用10A的电流电解60min后,乙中阴极得到32.4gAg,则该电解池的电解效率为____%。(保留小数点后一位。通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比叫电解效率。法拉第常数为96500C/mol)
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【题目】合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ/mol ①
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ/mol ②
请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5min内,v(H2)=____;10min时,改变的外界条件可能是_____。
(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像_____。
(3)800℃时,反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的化学平衡常数K=1.0,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表,此时反应中正、逆反应速率的关系式是____(填序号)。
a.v(正)>v(逆)
b.v(正)<v(逆)
c.v(正)=v(逆)
d.无法判断
CO | H2O | CO2 | H2 |
0.5mol | 8.5mol | 2.0mol | 2.0mol |
(4)二甲醚(CH3OCH3)可由合成气(CO和H2)在一定条件下制得,写出该反应的化学方程式:____。
(5)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极构成燃料电池。该电池的负极电极反应方程式是:____。用二甲醚燃料电池为电源,用铂电极电解KCl和CuSO4的混合溶液,当电路中通过0.3mol电子的电量时,阴阳两极都产生2.8L的气体(标准状况),若电解后溶液体积为1L,则阳极气体的成分及物质的量为:____。
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【题目】在一体积2L的密闭容器中加入反应物N2、H2,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如下表所示,下列说法正确的是
物质的量/ mol 时间/min | n(N2) | n(H2) | n(NH3) |
0 | 1.0 | 1.2 | 0 |
2 | 0.9 | ||
4 | 0.75 | ||
6 | 0.3 |
A. 0~2 min内,NH3的反应速率为0.1 mol·Lˉ1·minˉ1
B. 2 min时, H2的物质的量0.3 mol
C. 4 min时,反应已达到平衡状态,此时正、逆反应的速率都为0
D. 4~6 min内,容器内气体分子的总物质的量不变
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【题目】下列关于有机物的说法正确的是
A.疫苗一般应冷藏存放,目的是避免蛋白质变性
B.分子式为 C3H4Cl2 的同分异构体共有 4 种(不考虑立体异构)
C.有机物呋喃(结构如图所示),,从结构上看,四个碳原子不可能在同一平面上
D.高分子均难以自然降解
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【题目】聚苯胺是一种在充放电过程中具有更优异可逆性的电极材料。Zn一聚苯胺二次电池的结构示意图如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.放电时,外电路每通过0.1NA个电子时,锌片的质量减少3.25g
B.充电时,聚苯胺电极的电势低于锌片的电势
C.放电时,混合液中的Cl-向负极移动
D.充电时,聚苯胺电极接电源的正极,发生氧化反应
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【题目】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同学用15.0g该废催化剂为原料,回收锌和铜。采用的实验方案如下,回答下列问题:
已知:ZnS与稀硫酸反应,且化合价不变;CuS既不溶解于稀硫酸,也不与稀硫酸反应
(1)在下列装置中,第一次浸出反应装置最合理的___(填标号)。
A. B.
C. D.
(2)滤液1中含有Fe2+,选用提供的试剂进行检验,检验方法如下:____。(提供的试剂:稀盐酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水)
(3)本实验要用到抽滤,设所用的洗涤剂为X,抽滤洗涤沉淀的操作____。
(4)写出第二次浸出的化学反应方程式___,向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液,应先加____。
(5)滤渣2的主要成分是___。浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是____。
(6)某同学在实验完成之后,得到1.50 g CuSO4·5H2O,则铜的回收率为____。
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