【题目】硫酸镍广泛应用于电镀、电池、催化剂等工业。某科研小组以粗硫酸镍(含Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+等)为原料,经如图一系列除杂过程模拟精制硫酸镍工艺。回答下列问题。
(1)滤渣1的主要成分是__(写化学式),写出“硫化除铜”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式___。
(2)“氧化除杂”时加入Cl2和Ni(OH)2的作用分别是___。
(3)已知25℃时,Ksp[CaF2]=3.95×10-11;Ksp[MgF2]=6.40×10-9。则“氟化除杂”过后滤液3中=__。(保留三位有效数字)
(4)“萃取”时使用萃取剂R在硫酸盐中对某些金属离子的萃取率与溶液pH的关系如图。则实验时需控制的pH适宜范围是___(填字母序号)。
A.1~2 B.3~4 C.4~5 D.5~6
(5)将萃取后所得富含硫酸镍的溶液经操作A可得硫酸镍晶体,则操作A为___、___、过滤、洗涤等。
(6)称取2.000g硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)样品溶解,定容至250mL。取25.00mL试液,用0.0200mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点。重复实验,平均消耗EDTA标准溶液体积为36.50mL。反应为Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+。计算样品纯度为__%。(保留三位有效数字,且不考虑杂质反应)
【答案】CuS和S 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ Cl2的作用是将滤液中Fe2+氧化为Fe3+,Ni(OH)2的作用是调节溶液pH值,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 6.17×10-3 B 蒸发浓缩 降温结晶(或冷却结晶) 96.0
【解析】
由流程图可知,粗硫酸镍(含等)加水和硫酸进行酸浸溶解,得到含有Ni2+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-等离子的浸出液,向浸出液中通入H2S气体,Cu2+转化为CuS沉淀除去,同时Fe3+可与硫化氢发生氧化还原反应生成Fe2+和S单质,过滤后得到滤液1和滤渣1,滤渣1为CuS和S,滤液1中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-,向滤液1中加入Ni(OH)2和Cl2,Cl2将滤液中Fe2+氧化为Fe3+,用Ni(OH)2调节溶液pH值,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去,再进行过滤得到滤液2,向其中加入NiF2,使滤液2中的Ca2+、Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀除去,再次进行过滤得到滤液3,向滤液3中加入有机萃取剂,使滤液3中的Zn2+转移至有机相中分液除去,最后对水溶液进行蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤等操作得到产品硫酸镍晶体。
(1)根据分析可知,向浸出液中通入H2S气体,Cu2+转化为CuS沉淀除去,同时Fe3+可与硫化氢发生氧化还原反应生成Fe2+和S单质,则滤渣1为CuS和S,发生的氧化还原反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+,故答案为: CuS和S;2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+;
(2)根据分析可知,氧化除杂时加入Cl2的目的是将滤液中Fe2+氧化为Fe3+,用Ni(OH)2调节溶液pH值,使滤液1中的Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去,故答案为:Cl2的作用是将滤液中Fe2+氧化为Fe3+,Ni(OH)2的作用是调节溶液pH值,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去;
(3)已知时,;,则“氟化除杂”过后滤液3中=6.17×10-3,故答案为:6.17×10-3;
(4)在该工艺流程中,“萃取”操作的目的是使滤液3中的Zn2+转移至有机相中分液除去,流程的最终目的是制得硫酸镍,结合金属离子的萃取率与溶液的关系如图所示,当控制实验时的为3~4左右可以使滤液中的Zn2+等离子的萃取除杂率最好,B正确,故答案为:B;
(5)根据分析可知,将萃取后所得富含硫酸镍的溶液经操作A可得硫酸镍晶体,则操作A为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤等操作得到产品硫酸镍晶体,故答案为:蒸发浓缩;降温结晶(或冷却结晶);
(6)根据题意,取试液,消耗EDTA标准液的物质的量=0.02mol/L×0.0365L=7.3×10-4mol,根据反应,25mL试液中n(Ni2+)=n(EDTA)=7.3×10-4mol,则250mL试液中硫酸镍晶体的质量=×7.3×10-4mol×263g/mol=1.9199g,则纯度为=×100%≈96.0%,故答案为:96.0。
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【题目】在标准状况下,m g气体A与n g气体B的分子数相同,下列说法中不正确的是
A. 两种气体A与B的相对分子质量之比为m∶n
B. 同质量气体A与B的分子数之比为n∶m
C. 同温同压下,A、B两气体的密度之比为n∶m
D. 相同状况下,同体积A、B两气体的质量之比为m∶n
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【题目】有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:
实验装置 | 部分实验现象 |
a极质量减小,b极质量增加 | |
| b极有气体产生,c极无变化 |
d极溶解,c极有气体产生 | |
电流计指示在导线中电流从a极流向d极 |
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A.a>b>c>dB.b>c>d>aC.d>a>b>cD.a>b>d>c
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【题目】在铜锌原电池中(如下图),
以硫酸铜为电解质溶液,锌为________极,电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为_______________________________。锌片上观察到的现象为_______;
铜为________极,电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式是____;
铜片上观察到的现象是_______________,原电池总反应的离子方程式为_______。
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【题目】草酸铵[(NH4)2C2O4] 为无色柱状晶体,不稳定 ,受热易分解,可用于测定 Ca2+、Mg2+的含量。
I.某同学利用如图所示实验装置检验草酸铵的分解产物。
(1)实验过程中,观察到浸有酚酞溶液的滤纸变红,装置 B 中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有__________________(填化学式);若观察到__________________,说明分解产物中含有 CO。草酸铵分解的化学方程式为______________________。
(2)反应开始前 ,通入氮气的目的是________________________。
(3)装置 C 的作用是_______________________。
(4)还有一种分解产物在一定条件下也能还原CuO , 该反应的化学方程式为__________。
II.该同学利用草酸铵测定血液中钙元素的含量 。
(5)取 20.00 mL 血液样品 ,定容至 l00m L, 分别取三份体积均为25.00 mL 稀释后的血液样品,加入草酸铵,生成草酸钙沉淀,过滤,将该沉淀溶于过量稀硫酸中,然后用 0.0l00mol/L KMnO4 溶液进行滴定。滴定至终点时的实验现象为___________。三次滴定实验消耗 KMnO4 溶液的体积分别为0.43mL , 0.41 m L , 0.52mL, 则该血液样品中钙元素的含量为________m mol/L。
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【题目】碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:
(1)已知:
H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH=QkJ·mol-1
H2(g)+I2(s)=2HI(g) ΔH=+26.48kJ·mol-1
I2(g)=I2(s) ΔH=-37.48kJ·mol-1
化学键 | I—I | H—I |
键能/(kJ·mol-1) | 151 | 299 |
键能是将1mol气体分子AB断裂为中性气态原子A和B所需要的能量,单位为kJ·mol-1。
①Q=____kJ·mol-1。
②H—H键能为____kJ·mol-1。
(2)716K时,在恒容密闭容器中按物质的量之比1:1充入H2(g)和I2(g),测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间的关系如图:
①若反应开始时气体混合物的总压为pkPa,则反应在前20min内的I2(g)平均速率(I2)=___kPa·min-1(用含p的式子表示)。
②在H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=QkJ·mol-1反应中,正反应速率为v正=k正·c(H2)·c(I2),逆反应速率为v逆=k逆·c2(HI),其中k正、k逆为速率常数,则温度为716K时,=___(列出计算式)。
③H2(g)+I2(g)2HI(g)达平衡后,降低温度,平衡可能逆向移动,原因是___。
(3)一定条件下,NaClO可将溶液中的I-氧化为I2。通过测定体系的吸光度,检测到不同pH下I2的生成量随时间的变化关系如图。
已知:吸光度越高表明该体系中c(I2)越大。
①pH=4.8时,在___min附近c(I2)最大。
②10min时,不同pH与吸光度的关系是___。
③pH=4.0时,体系的吸光度很快达到最大值,之后快速下降。吸光度快速下降的可能原因是___。
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【题目】某溶液中含有Ba2+,Cu2+,Ag+,现用NaOH溶液、盐酸和Na2SO4溶液将这三种离子逐一沉淀分离。其流程图如右
(1)沉淀的化学式:沉淀1___________,沉淀2__________,沉淀3____________;
(2)写出混合液+A的离子方程式________________________________________;
溶液+B的离子方程式_____________________________________。
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【题目】硫酸镁在工农业生产中有重要的作用。工业上以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3、SiO2等)为原料制备硫酸镁的流程如图:
(1)“酸溶”时MgCO3发生反应的离子方程式为___。
(2)滤渣的成分是___(填化学式)。
(3)加入H2O2氧化时,发生反应的离子方程式为___。
(4)将硫酸镁与木炭在800℃时煅烧,可以得到高纯度的MgO,煅烧过程中存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步收集、吸收或处理。
①装置A中U型管放在冷水中的目的是___,收集的物质是___。
②装置B、C中所盛放的试剂分别是___、___(填化学式)。
③装置D的作用是___。
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【题目】微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2O72-离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是
A. M为电源负极,有机物被氧化
B. 处理1 mol Cr2O72-时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C. 电池工作时,N极附近溶液pH增大
D. Cr2O72-离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活
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