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某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用工艺设计如下:

(1)“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为__________  、____________。
(2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____ ________、_____ ______。(写出两个)
(3)物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的主要离子方程式为:Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓;                                     
(4)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4为了获得产品Al(OH)3,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续操作过程是                      
(5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体,可析出大量AlCl3·6H2O晶体,结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因:                                        

(1)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O ; Fe2O3+6H+="2" Fe 3++3 H 2O   
(2)盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间(任写两个)
(3)CO2; Al(OH)3 +OH=AlO2+2H2O    
(4)加入CaCO3调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3后,再加CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3
(5)AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq)+3Cl(aq)+6H2O(l),通入HCl气体使溶液中c(Cl)增大,平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。

解析试题分析:(1)金属氧化物Al2O3、Fe2O3能与酸反应,而非金属氧化物不能与酸反应。所以“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O ; Fe2O3+6H+="2Fe" 3 ++3H2 O 。(2)在用酸溶解金属氧化物时,影响化学反应速率的元素有盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间等等。(3)在用酸溶解金属氧化物时酸可能过量,AlCl3、FeCl3都是强酸弱碱盐,水解使溶液显酸性。所以向该酸性溶液中加入CaCO3时发生反应:CaCO3+2H+=Ca2++ CO2↑+H2O。物质X是CO2。得到的沉淀是Al(OH)3、Fe(OH)3。加入NaOH溶液时,由于Al(OH)3是两性氢氧化物,能跟强碱反应溶解,发生反应为:Al(OH)3 +OH=AlO2+2H2O。(4)由于Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,而Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。所以为了得到纯净的Al(OH)3,首先加入CaCO3调节pH到3.2,得到Fe(OH)3,将其过滤除去后,再加CaCO3调节pH到5.4,这时又产生Al(OH)3。把它过滤出来并加以洗涤,即得到纯净的Al(OH)3。(5)常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体,由于在AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq)+3Cl(aq)+6H2O(l),通入HCl,即增大了生成物的浓度,化学平衡逆向移动。因此可析出大量AlCl3·6H2O晶体。
考点:考查煤矸石的综合利用。主要包括金属氧化物的性质、Al(OH)3的两性、盐的水解平衡、离子方程式的书写、外界条件对化学反应速率、化学平衡移动的影响的知识。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如图:回答下列问题:

(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠,甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为:____、____       
(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是        ,滤渣是____     ;过滤操作②的滤液是               ,滤渣是____           
(3)工艺过程中③和④的目的是____                    
(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯,其中含有的杂质主要是___               
(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。
称量草酸成品0.250 g溶于水,用0.0500 mol·L-1的酸性KMn04溶液滴定,至浅粉红色不消褪,消耗KMn04溶液15.00 mL,反应的离子方程式为____          
列式计算该成品的纯度                     

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

碘化钠是制备无机和有机碘化物的原料,在医药上用作祛痰剂和利尿剂等。工业上用铁屑还原法制备NaI,其主要流程如下图:

(1)写出铁屑转化为Fe(OH)3反应的离子方程式:                                
(2)判断碘已完全反应的方法是                                                
(3)由滤液得到NaI晶体的操作是                                              
(4)测定产品中NaI含量的方法是:
a.称取3.000g样品溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用0.100mol溶液滴定至终点,消耗溶液体积的平均值为19.00mL。
①上述测定过程所需仪器中,需要检查是否漏液的仪器有                         
其中使用前需进行润洗的仪器是                        
②上述样品中NaI的质量分数为                                              

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某研究性学习小组在网上收集到如下信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
【实验】将燃烧的钠迅速伸入到盛满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上黏附着白色物质。
【提出假设】
假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
【设计实验方案验证假设】 该小组对燃烧后的白色产物
进行如下探究:

实验方案
实验操作
实验现象
结论
方案1
取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞试液
溶液变成红色
白色物质为Na2O
方案2
①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液
出现白色沉淀
 
 
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液
无明显现象
 
【思考与交流】
(1)甲同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是       
(2)乙同学认为方案2得到的结论正确,白色物质为       
(3)通过方案1和方案2的实验,你认为上述三个假设中,       成立。你的理由是       
(4)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为       
(5)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意丙同学的观点?并简述理由:       

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2+2K+Mg2+4SO42+2H2O
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因:
_____________________________________________________________。
(3)“除杂”环节中,先加入________溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下,K的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得,随着温度升高,
①_______________________________________________________,
②_______________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+CO32CaCO3(s)+SO
已知298 K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9
Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(15分)锌锰干电池所含的汞、酸或碱等在废弃后进入环境中将造成严重危害。对废旧电池进行资源化处理显得非常重要。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH,总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为_________________________________________________________。
(2)填充物用60℃温水溶解,目的是加快溶解速率,但必须控制温度不能太高,其原因是___________。
(3)操作A的名称为_____________ 。
(4)滤渣的主要成分为含锰混合物,向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止。其主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+4CO2↑+6H2O。
①当1 mol MnO2参加反应时,共有___________mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应,试写出其反应的化学方程式:________________。
(5)铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________________________(用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后,可采用_____________方法除去溶液中过量的H2O2
(6)锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下,KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示:

根据上图可知:
①pH对Hg吸收率的影响规律是__________________________________________________.
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是_____________________________________.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2、Fe3)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知:金属离子浓度为1 mol·L1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:______________________。为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下:

(1)请列举海水淡化的两种方法:________、________。
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、________、________或H2、________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br,其目的为____________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是_________________________________________________________________。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:Br2的沸点为59℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图:

请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称________。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是____________________________________________________________。
③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件________________________________________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某化学实验室产生的废液中含有Fe3、Cu2、Ba2、Cl四种离子,现设计下列方案对废液进行处理,以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。

(1)沉淀1中含有的金属单质是   
(2)氧化时加入H2O2溶液发生反应的离子方程式为   
(3)下列物质中,可以作为试剂X的是   (填字母)。

A.BaCl2B.BaCO3
C.NaOHD.Ba(OH)2
(4)检验沉淀2洗涤是否完全的方法是   
(5)制备氯化铁晶体过程中需保持盐酸过量,其目的是   
(6)由过滤2得到的滤液制备BaCl2的实验操作依次为   、冷却结晶、   、洗涤、干燥。

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