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1、 33化學(xué)工藝流程綜合題1硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂晶體(Na2B4O710H2O)時(shí)的廢渣,其主要成分是MgO,還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、SiO2等雜質(zhì)。以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)Na2B4O710H2O中B的化合價(jià)為_(kāi)。(2)Na2B4O7易溶于水,也較易發(fā)生水解:B4O7H2O4H3BO3(硼酸)2OH(硼酸在常溫下溶解度較小)。寫出加入硫酸時(shí)Na2B4O7發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。(3)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體,寫出生成黑色固體的離
2、子方程式:_。(4)加入MgO的目的是_。(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表: 溫度()溶解度(g)40506070MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193“操作A”是將MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根據(jù)上表數(shù)據(jù),簡(jiǎn)要說(shuō)明“操作A”步驟為_(kāi)。(6)Na2B4O710H2O失去全部結(jié)晶水后的硼砂與金屬鈉、氫氣及石英砂一起反應(yīng)可制備有機(jī)化學(xué)中的“萬(wàn)能還原劑NaBH4”(該過(guò)程B的化合價(jià)不變)。寫出NaBH4的電子式:_。“有效氫含量”可用來(lái)衡量含氫還原劑的還原能力,其定義是:每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2
3、的還原能力。NaBH4的有效氫含量為_(kāi)(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。在堿性條件下,在陰極上電解NaBO2也可制得硼氫化鈉,寫出陰極室的電極反應(yīng)式:_。解析:(1)Na2B4O710H2O中,鈉的化合價(jià)1價(jià),氧的化合價(jià)2價(jià),設(shè)B的化合價(jià)為x價(jià),根據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算:2(1)4x(2)70,x3。(2)在Na2B4O7溶液中加入硫酸,會(huì)促進(jìn)水解,反應(yīng)生成硼酸,化學(xué)方程式為Na2B4O7H2SO45H2ONa2SO44H3BO3。(3)NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn2氧化成MnO2,生成黑色固體的離子方程式為ClOMn2H2O=MnO2Cl2H。(4)加入MgO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH值
4、,使Fe3轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去。(5)溫度對(duì)MgSO4、CaSO4的溶解度有影響,溫度越高,CaSO4溶解度越小,故可以采用蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾的方法除去CaSO4。(6)NaBH4屬于離子化合物,電子式為。每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力,則NaBH4變化為H,電子轉(zhuǎn)移8e,電子轉(zhuǎn)移和H2變化為H電子轉(zhuǎn)移相同,設(shè)NaBH4的質(zhì)量為1 g,相當(dāng)于H2質(zhì)量為x,82,解得x0.21 g。在陰極上電解NaBO2也可制得硼氫化鈉,則陰極室BO得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成BH,則電極反應(yīng)式為BO6H2O8e=BH8OH。答案:(1)3(2)Na2B4O7H2SO45H2O=Na2SO44H
5、3BO3(3)ClO Mn2H2O=MnO2Cl2H(4)調(diào)節(jié)溶液的pH值,使Fe3轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去(5)蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾(6)0.21BO6H2O8e=BH8OH2砷為第A族元素,金屬冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的含砷有毒廢棄物需處理與檢測(cè)。.冶煉廢水中砷元素主要以亞砷酸(H3AsO3)的形式存在,可用化學(xué)沉降法處理酸性高濃度含砷廢水,其工藝流程如下:已知:As2S3與過(guò)量的S2存在以下反應(yīng):As2S3(s)3S2(aq)2AsS(aq);亞砷酸鹽的溶解性大于相應(yīng)砷酸鹽。(1)亞砷酸中砷元素的化合價(jià)為_(kāi);砷酸的第一步電離方程式為_(kāi)。(2)“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是_;“二級(jí)沉砷”中H2O2與
6、含砷物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(3)沉淀X為_(kāi)(填化學(xué)式)。.冶煉廢渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在,可用古氏試砷法半定量檢測(cè)(As的最低檢出限為3.0106 g)。步驟1:取10 g廢渣樣品,粉碎后與鋅粉混合,加入H2SO4共熱,生成AsH3氣體。步驟2:將AsH3氣體通入AgNO3溶液中,生成銀鏡和As2O3。步驟3:取1 g廢渣樣品,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),未見(jiàn)銀鏡生成。(4)AsH3的電子式為_(kāi)。(5)步驟2的離子方程式為_(kāi)。(6)固體廢棄物的排放標(biāo)準(zhǔn)中,砷元素不得高于4.0105gkg1,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該排放的廢渣中砷元素的含量_(填“符合”或“不符合”)排放標(biāo)準(zhǔn),原因是_。解析:(1)
7、亞砷酸(H3AsO3)中,氧元素化合價(jià)為2價(jià),氫元素化合價(jià)為1價(jià),砷元素化合價(jià)設(shè)為x,13x(2)30,x3;第A族非金屬元素形成的最高價(jià)含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸,在水溶液中分步電離,第一步電離方程式為H3AsO4 HH2AsO。(2)“一級(jí)沉砷”中FeSO4的作用是除去過(guò)量的S2,使As2S33S22AsS平衡逆向進(jìn)行,提高沉砷效果;“二級(jí)沉砷”中H2O2與含砷物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),亞砷酸被氧化為砷酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為H3AsO3H2O2=H3AsO4H2O。(3)分析流程可知,加入CaO和水反應(yīng)生成Ca(OH)2,Ca(OH)2和砷酸反應(yīng)生成Ca3(AsO4)2沉淀、和Fe3反
8、應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀,Ca2結(jié)合SO形成CaSO4沉淀,所以沉淀X為CaSO4。(4)AsH3和NH3分子結(jié)構(gòu)相同為共價(jià)化合物,砷原子和三個(gè)氫原子形成三個(gè)AsH鍵,電子式為。(5)將AsH3氣體通入AgNO3溶液中,生成銀鏡和As2O3,結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平離子方程式:12Ag2AsH33H2O=12AgAs2O312H。(6)As的最低檢出限為3.010 6 g,取1 g廢渣樣品,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),未見(jiàn)銀鏡生成,取10 g廢渣樣品最后生成銀鏡和As2O3。則10 g廢渣含砷量最少為3.010 6 g,含砷量為1 000 gkg13.0104 gkg14.010一5 gkg1,不符合排放
9、標(biāo)準(zhǔn)。答案:(1) 3H3AsO4HH2AsO(2)沉淀過(guò)量的S2,使As2O3(s)3S2(aq)2AsS(aq)平衡左移,提高沉砷效果H3AsO3H2O2=H3AsO4H2O(3)CaSO4(4) (5)12Ag2AsH33H2O=12AgAs2O312H(6)不符合因?yàn)樵搹U渣砷含量最少為()1 000 gkg13.0104 gkg1,大于排放標(biāo)準(zhǔn)4.0105 gkg13稀土元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)極為相似,常見(jiàn)化合價(jià)為3價(jià)。在合金中加入適量稀土金屬,能大大改善合金的性能,所以稀土元素又被稱為冶金工業(yè)的維生素。其中釔(Y)元素是激光和超導(dǎo)的重要材料。我國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的含釔礦石(Y2FeBe2
10、Si2O10),工業(yè)上通過(guò)如下生產(chǎn)流程可獲得氧化釔。已知:有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:開(kāi)始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pHFe32.73.7Y36.08.2在元素周期表中,鈹元素和鋁元素處于第二周期和第三周期的對(duì)角線位置,化學(xué)性質(zhì)相似。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)寫出釔礦石與氫氧化鈉共熔時(shí)的化學(xué)方程式:_。(2)欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。則最好選用鹽酸和_兩種試劑,再通過(guò)必要的操作即可實(shí)現(xiàn)。(填字母)aNaOH溶液b氨水 cCO2 dHNO3寫出Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_。(3)已知102.72103、103.72104,
11、則25 時(shí),反應(yīng)Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常數(shù)K_;如何檢驗(yàn)Fe3是否沉淀完全_(回答操作方法,不需設(shè)計(jì)所用儀器)。(4)寫出生成草酸釔沉淀的化學(xué)方程式: _。若H2C2O4和濕潤(rùn)的KClO3混合加熱到60 可制得國(guó)際公認(rèn)的高效含氯消毒劑ClO2,反應(yīng)中氧化劑和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_(kāi);在熱水中ClO2會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Cl2和HClO2,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式: _。解析:(1)根據(jù)流程圖可知釔礦石(Y2FeBe2Si2O10)與氫氧化鈉共熔后水溶解以及過(guò)濾后的濾液和濾渣成分分別為Na2SiO3、Na2BeO2、Y(OH)3、Fe2O3,則共熔時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Y2FeBe2
12、Si2O1032NaOHO2=8Y(OH)32Fe2O38Na2SiO38Na2BeO24H2O。(2)欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀,則根據(jù)Na2BeO2的性質(zhì)和NaAlO2類比推斷:加過(guò)量的鹽酸,Na2SiO3反應(yīng)生成硅酸沉淀,Na2BeO2則反應(yīng)生成氯化鈹溶液,再加入過(guò)量氨水沉淀Be2。Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈹,其反應(yīng)的離子方程式為BeO4H=Be22H2O。(3)當(dāng)開(kāi)始沉淀時(shí)為建立水解平衡,pH2.7,則c(H)102.7 molL1,反應(yīng)Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常數(shù)K8104;取少量濾液,滴加幾滴KSCN溶液,觀察
13、溶液是否變?yōu)榧t色,若觀察不到紅色,則說(shuō)明Fe3沉淀完全。(4)草酸與Y(OH)3反應(yīng)生成草酸釔沉淀的化學(xué)方程式為2Y(OH)3(s)3H2C2O4(aq)=Y2(C2O4)3(s)6H2O(l)。H2C2O4和KClO3混合加熱到60 可制得ClO2,反應(yīng)方程式為H2C2O42KClO3=2ClO2CO2K2CO3H2O,其中KClO3是氧化劑,CO2和K2CO3是氧化產(chǎn)物,則氧化劑和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為11;在熱水中ClO2會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Cl2和HClO2,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為6ClO22H2O=Cl24HClO23O2。答案:(1)4Y2FeBe2Si2O1032NaOHO2=8Y(O
14、H)32Fe2O38Na2SiO38Na2BeO24H2O(2)bBeO4H=Be22H2O(3)8104取少量濾液,滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液是否變?yōu)榧t色,若觀察不到紅色,則說(shuō)明Fe3沉淀完全(說(shuō)明:用NaOH溶液鑒別不得分)(4)2Y(OH)3(s)3H2C2O4(aq)=Y2(C2O4)3(s)6H2O(l)116ClO22H2O=Cl24HClO23O24硒(Se)和碲(Te)有許多優(yōu)良性能,被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。工業(yè)上以銅陽(yáng)極泥(含有Cu、Cu2S、Cu2Se、Cu2Te等)為原料制備硒和碲的一種生產(chǎn)工藝如下圖所示:已知:“酸浸”過(guò)程中TeO2與硫酸反應(yīng)生成TeO
15、SO4。(1)焙燒時(shí)通入氧氣使銅陽(yáng)極泥沸騰,目的是_。(2)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se,該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。已知25 時(shí),亞硒酸(H2SeO3)的Ka12.5103,Ka22.6107,NaHSeO3溶液的pH_7(填“”“”或“”),理由是_。(3)“浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,還有_,上述整個(gè)流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是_。(4)“還原”步驟中生成Te的化學(xué)方程式為_(kāi);Te也可以通過(guò)堿性環(huán)境下電解Na2TeO3溶液獲得,其陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(5)粗硒中硒的含量可用如下方法測(cè)定:Se2H2SO4(濃)=2SO2SeO22H2O;Se
16、O24KI4HNO3=Se2I24KNO32H2O;I22Na2S2O3=Na2S4O62NaI。通過(guò)用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)中生成的I2來(lái)計(jì)算硒的含量。實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱量0.120 0 g粗硒樣品,滴定中消耗0.200 0 molL1 Na2S2O3溶液24.00 mL,則粗硒樣品中硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。解析:(1)陽(yáng)極泥沸騰時(shí)與O2接觸面積加大,加快反應(yīng)速率。(2)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SeO22SO22H2O=Se2H2SO4,氧化產(chǎn)物是H2SO4、還原產(chǎn)物是Se,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為21;HSeO的水解常數(shù)Kb4.01012,
17、HSeO的電離平衡常數(shù)為2.6107,電離大于水解,所以NaHSeO3溶液的pH7。(3)根據(jù)元素守恒,“浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,還有CuSO4;整個(gè)流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是H2SO4。(4)“還原”步驟中SO2與TeOSO4反應(yīng)生成Te的化學(xué)方程式為2SO2TeOSO43H2O=Te3H2SO4;Na2TeO3生成Te發(fā)生還原反應(yīng),陰極TeO得電子生成Te,陰極反應(yīng)式為TeO3H2O4e=Te6OH 。(5)設(shè)Se的質(zhì)量為x,根據(jù)關(guān)系式:4Na2S2O32I2SeO2Se 4 mol 79 g 0.024 L0.200 0molL1 xx0.094 8 g則粗硒樣品中硒的質(zhì)量
18、分?jǐn)?shù)為100%79%。答案:(1)增大氧氣與銅陽(yáng)極泥的接觸面積,加快反應(yīng)速率(2)21HSeO的水解常數(shù)Kb4.01012,由于KbKa2,故NaHSeO3溶液的pH7(3)CuSO4H2SO4(4)2SO2TeOSO43H2O=Te3H2SO4TeO3H2O4e=Te6OH(5)79%5CoCl26H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工藝流程如下:已知:浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Al3等;部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表:(金屬離子濃度為0.0
19、1 molL1)沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開(kāi)始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8CoCl26H2O熔點(diǎn)為86 ,加熱至110120 時(shí),失去結(jié)晶水生成無(wú)水氯化鈷。回答下列問(wèn)題:(1)寫出浸出過(guò)程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_。(2)寫出NaClO3發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式: _;若不慎向“浸出液”中加過(guò)量NaClO3時(shí),可能會(huì)生成有毒氣體,寫出生成該有毒氣體的離子方程式: _。(3)“加Na2CO3調(diào)pH至a”,過(guò)濾所得到的沉淀成分為_(kāi)。(4)“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作,它們依次是_、_和過(guò)濾。
20、制得的CoCl26H2O在烘干時(shí)需減壓烘干的原因是_。(5)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖。向“濾液”中加入萃取劑的目的是_;其使用的最佳pH范圍是_(填字母)。A2.02.5B3.03.5C4.04.5D5.05.5(6)為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl26H2O含量,稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過(guò)濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl26H2O 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,其原因可能是_(答一條即可)。解析:(1)Co2O3和Na2SO3在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒,反應(yīng)的離子方程式為Co2O3SO4H=2Co2SO2H
21、2O。(2)NaClO3 的作用是將Fe2氧化成Fe3,其反應(yīng)的離子方程式為ClO6Fe26H=Cl6Fe33H2O;在酸性條件下,NaClO3與Cl發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2,其反應(yīng)的離子方程式為ClO5Cl6H=3Cl23H2O。(3)加Na2CO3調(diào)pH至a,Al3與CO互相促進(jìn)水解的離子方程式為2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2;Fe3與CO互相促進(jìn)水解的離子方程式為2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2,所以沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)利用從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體,其操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾;因?yàn)镃oCl26H2O加熱
22、至110120 時(shí),失去結(jié)晶水,所以烘干時(shí)應(yīng)減壓降溫。(5)根據(jù)流程圖可知,此時(shí)溶液中存在Mn2、Co2金屬離子;由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知,調(diào)節(jié)溶液pH在3.03.5之間,可使Mn2完全沉淀,并防止Co2轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀。(6)根據(jù)CoCl26H2O的組成分析,造成產(chǎn)品中CoCl26H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是含有雜質(zhì)導(dǎo)致氯離子含量變大或結(jié)晶水化物失去部分水,導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。答案:(1)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(2)ClO6Fe26H=Cl6Fe33H2OClO5Cl6H=3Cl23H2O(3)Fe(OH)3、Al(OH
23、)3(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶降低烘干溫度,防止產(chǎn)品分解(5)除去溶液中的Mn2B(6)粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物(或晶體失去了部分結(jié)晶水)6鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能,在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成?;旌系膶?shí)驗(yàn)操作是_。(2)先加入氨水調(diào)節(jié)pH3,過(guò)濾,濾渣主要成分是_;再向?yàn)V液加入氨水調(diào)節(jié)pH6,濾液中Sc3的濃度為_(kāi)。25 時(shí),KspMn(OH)21.91013、KspFe(OH)32.
24、61039,KspSc(OH)39.01031(3)用草酸“沉鈧”。25 時(shí)pH2的草酸溶液中_;寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式:_。(25 時(shí),草酸電離平衡常數(shù)為K15.0102,K25.4105)(4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為_(kāi)。(5)廢酸中含鈧量為15 mgL1,V L廢酸最多可提取Sc2O3的質(zhì)量為_(kāi)。解析:(1)洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成。混合過(guò)程相當(dāng)于將濃硫酸稀釋,因此混合的實(shí)驗(yàn)操作為將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁緩慢注入水中,并用玻璃棒不斷攪拌,冷卻后再緩慢注入雙氧水中,并不斷攪拌。(2)根據(jù)KspMn(OH)21.91013、Ksp Fe(
25、OH)32.61039,KspSc(OH)39.01031可知,溶液中的Mn2完全沉淀時(shí),溶液中的c(OH) 1041.38 104,溶液的pH約為10,同理Fe3完全沉淀時(shí),溶液中的c(OH) 1011,溶液的pH約為3,Sc3完全沉淀時(shí),溶液中的c(OH) 109,溶液的pH約為5,因此先加入氨水調(diào)節(jié)pH3,過(guò)濾,濾渣中主要含有Fe(OH)3;再向?yàn)V液加入氨水調(diào)節(jié)pH6,c(OH)108 ,解得:c(Sc3) 9.0107 molL1。(3)根據(jù)草酸的電離方程式可知,K1,K2,因此K1K2,則2.7102;“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式為2Sc3 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3 6
26、H。(4)草酸鈧“灼燒”氧化生成Sc2O3和CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Sc2(C2O4)33O22Sc2O312CO2。(5)V L廢酸中含有鈧的質(zhì)量為15V mg,根據(jù)原子守恒,可提取Sc2O3的質(zhì)量為15V mg0.023V g。答案:(1)將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁緩慢注入水中,并用玻璃棒不斷攪拌,冷卻后再緩慢注入雙氧水中,并不斷攪拌(2)Fe(OH)39.0107 molL1(3)2.71022Sc3 3H2C2O4=Sc2(C2O4)36H(4)2Sc2(C2O4)33O22Sc2O312CO2(5)0.023V g7草酸鈷是制作氧化鈷和金屬鈷的原料。一種利用含鈷廢料(主要成分為Co2O3
27、,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機(jī)物等)制取CoC2O4的工藝流程如下:(1)“550焙燒”的目的是_。(2)“浸出液”的主要成分是_。(3)“鈷浸出”過(guò)程中Co3轉(zhuǎn)化為Co2,反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(4)“凈化除雜1”過(guò)程中,先在4050時(shí)加入H2O2,其作用是_(用離子方程式表示);再升溫至8085 ,加入Na2CO3溶液,調(diào)pH至4.5,“濾渣1”的主要成分是_。(5)“凈化除雜2”可將鈣、鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀過(guò)濾除去,若所得濾液中c(Ca2)1.0 105 molL1,則濾液中c(Mg2)_。已知Ksp(MgF2)7.351011、Ksp(CaF2)1.051010(
28、6)為測(cè)定制得樣品的純度,現(xiàn)稱取1.00 g樣品,將其用適當(dāng)試劑轉(zhuǎn)化,得到草酸銨(NH4)2C2O4溶液,再用過(guò)量稀硫酸酸化,用0.100 0 molL1 KMnO4溶液滴定,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),共用去KMnO4溶液26.00 mL,則草酸鈷樣品的純度為_(kāi)。解析:(1)含鈷廢料中的碳及有機(jī)物在550 焙燒時(shí)可以生成CO2等被除去。(2)含鈷廢料中的Al2O3能夠被NaOH溶解,因此浸出液中主要含有NaAlO2。(3)“鈷浸出”過(guò)程中 Co3可以被Na2SO3還原為Co2,反應(yīng)的離子方程式為2Co3SOH2O=2Co2SO2H。(4)在鈷浸出過(guò)程中Fe3被Na2SO3還原為Fe2,在“凈化除雜1”過(guò)
29、程中,先在4050 時(shí)加入H2O2,可以將Fe2氧化為Fe3,離子方程式為2Fe22HH2O2=2Fe32H2O;再升溫至8085 時(shí),加入Na2CO3溶液,調(diào)pH至4.5,使Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。(5)根據(jù)Ksp(CaF2) 1.051010,若所得濾液中c(Ca2)1.0l05 molL1,則c(F) molL1,則c(Mg2)7.0 106 molL1。(6)設(shè)草酸鈷的質(zhì)量為x,根據(jù)方程式:5H2C2O42MnO6H=2Mn210CO28H2O,草酸根守恒可得:5CoC2O45(NH4)2C2O45H2C2O42MnO5147 g 2 molx0.026 L0.100 0 mo
30、lL1,解得x0.955 5 g,樣品純度100%95.55%。答案:(1)除去碳和有機(jī)物(2)NaAlO2(答“NaAlO2和NaOH”也可得分)(3)2Co3SOH2O=2Co2SO2H(4)2Fe22HH2O2=2Fe32H2OFe(OH)3(5)7.0106 molL1(6)95.55%8銻(Sb)及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以輝銻礦(主要成分為Sb2S3,還含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)為原料制備金屬銻的工藝流程如圖所示:已知:浸出液中除含過(guò)量鹽酸和SbCl5之外,還含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等;常溫下:Ksp(CuS)1.271036,Ksp
31、(PbS)9.041029;溶液中離子濃度小于等于1.0105 molL1時(shí),認(rèn)為該離子沉淀完全。回答下列問(wèn)題:(1)濾渣1中除了S之外,還有_(填化學(xué)式)。(2)“浸出”時(shí),Sb2S3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(3)“還原”時(shí),被Sb還原的物質(zhì)為_(kāi)(填化學(xué)式)。(4)常溫下,“除銅、鉛”時(shí),Cu2和Pb2均沉淀完全,此時(shí)溶液中的c(S2)不低于_;所加Na2S也不宜過(guò)多,其原因?yàn)開(kāi)。(5)“除砷”時(shí)有H3PO3生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(6)“電解”時(shí),被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質(zhì)量之比為_(kāi)。(7)一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)理念的鎂銻液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池工作原理如圖所示:該電池由于密度的不同,在重力作用下分為三層,工作時(shí)中間層熔融鹽的組成不變。充電時(shí),Cl向_(填“上”或“下”)移動(dòng);放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析:(1)由題給信息知,輝銻礦中只有SiO2不與鹽酸反應(yīng),故濾渣1中還含有SiO2。(2)Sb2S3與SbCl5反應(yīng)生成SbCl3和S,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒寫出并配平化學(xué)方程式:Sb2S33SbCl5=5SbCl33S。(3)根據(jù)流程圖知,適量Sb還原沒(méi)有反應(yīng)的SbCl5。(4)當(dāng) Cu2恰好沉淀完全時(shí),溶液中c(S2) molL11.271031
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