课题2　金属材料

1 某化学实验室以一种工业上的废渣 废渣主要含有 MgCO3 MgSiO3和少量 Fe Al 的氧化物 为原 料 制备 MgCO3 3H2O 实验流程如下图所示 1 为了加快废渣的酸溶速率 可采取的办法有 任写一点 酸溶时废渣中主要 成分发生反应的离子方程式为 2 加入 30 H2O2的目的是 3 用萃取分液的方法除去溶液中的 Fe3 加入 30 H2O2后 检验溶液中是否含有 Fe2 的最佳试剂是 萃取分液完成后 检验水相中是否含有 Fe3 的最佳试剂是 4 室温下 除去 MgSO4溶液中的 A13 使 Al3 浓度小于 1 10 6mol L 而不引入其它杂质 应加入的试剂 X 为 应调节 pH 的范围为 已知 Ksp Al OH 3 1 0 10 33 pH 8 5 时 Mg OH 2开始沉淀 5 向滤液中加入 Na2CO3溶液生成 MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤 确认沉淀洗净的操作及现象 是 6 右图为不同反应温度下所得水合碳酸镁的 X 射线衍射谱图 由图可知 干燥时需控制温 度范围为 温度较高时 MgCO3 3H2O 发生转化的化学方程式为 2 某硫酸工厂的废水中含有较多的 H Cu2 Fe2 SO42 AsO43 HAsO42 H2AsO4 等需要处理 的杂质离子 其中一种处理流程如图所示 已知 Ksp Cu OH 2 2 2 10 20 Ksp Fe OH 2 8 6 10 16 H3AsO4为弱酸 1 沉淀 A 的主要成分的化学式是 2 常温下 pH 7 的溶液中 Cu2 的物质的量浓度为 此时 Fe2 是否沉淀完全 填 是 或 否 3 若氧化过程中生成了某种胶体 用离子方程式解释氧化过程中溶液 pH 降低的原因 4 最后一次调节 pH 时 pH 过低或过高砷的去除率都会明显降低 pH 过低时可能的原因是 从平衡角度解释 pH 过高时可能的原因是 从沉淀转化 的角度解释 5 硫化法是另一种处理含砷废水的方法 涉及的反应有 Na2S H2SO4Na2SO4 H2S 2H3AsO3 3H2SAs2S3 6H2O As2S3 H2SO4 浓 As2O3 4S H2O 在反应 和 中 硫酸表现出的性质依次是 3 工业上回收利用某合金废料 主要含 Fe Cu Co Li 等 已知 Co Fe 都是中等活泼金属 的工 艺流程如下 1 金属 M 为 2 加入 H2O2的作用是 用离子方程式表示 加入氨水的作用是 3 CoC2O4 2H2O 高温焙烧的化学方程式为 4 已知 Li2CO3微溶于水 其饱和溶液的浓度与温度关系见下表 操作 2 中 蒸发浓缩后必 须趁热过滤 其目的是 90 时 Ksp Li2CO3 的值为 温度 10306090 浓度 mol L 1 0 210 170 140 10 4 锑白 Sb2O3 在工业中有着广泛的作用 用辉锑矿 主要成分为 Sb2S3 还含有少量 SiO2 制 备锑白的工艺流程如下图 已知 Sb3 与 Fe2 的氧化性强弱相当 Sb2S3不溶于水 Sb2O3为白色粉末 不溶于水 溶于酸和强碱 水解时保持溶液的 c H 0 1 0 3mol L 1 浸出 是将辉锑矿溶于 FeCl3溶液 为提高浸出速率可采取的措施是 任写 一种 请写出其中发生的氧化还原反应离子方程式 滤渣的成分为 S 单质 和 2 水解是利用 SbCl3的水解反应制取 Sb2O3 SbCl3的水解分为多步 其反应可以简单表示 为 SbCl3 3H2OSb OH 3 3HCl 2Sb OH 3 Sb2O3 3H2O 为了促进水解趋于完全 可采取的措施 填两点 3 简述检验沉淀是否洗净的实验方法 若未出现浑浊则证明沉淀己洗干 净 反之则没有 5 铅和铅的化合物有广泛的用途 如 Pb 有感光性 也可用作金属着色剂 PbI2在潮湿空气中能 被光逐渐分解 生成一氧化铅和碘 合成 PbI2的实验流程如图所示 1 若 Fe3O4表示为氧化物形式是 Fe2O3 FeO 将 Pb3O4表示为氧化物形式是 2 将铅块制成铅花的目的是 3 如果流程中生成的 NOx为 NO 则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4 PbI2在潮湿空气中能被光逐渐分解的化学方程式为 5 硫酸铅可溶于醋酸铵饱和溶液中 请从化学反应原理角度解释 6 铅主要的矿物有方铝矿 PbS 和铅钒矿 PbSO4 将二者以物质的量之比为 1 1 时加热得到金 属铅和一种气体 有关反应的化学方程式是 7 室温下 浓度均为 4 10 3mo L 的 KI 和 Pb NO3 2溶液等体积混合 刚好能生成 PbI2沉淀 则室温时 PbI2的 Ksp 为 6 还原铁粉是化工生产及实验室中常用的还原剂 工业上以绿矾为原料制备还原铁粉的工艺如下 回答下列问题 1 酸溶过程中硫酸的作用是 2 转化的目的是制得 FeCO3 加液时应将 NH4 2CO3溶液加入到 FeSO4中 原因是 3 转化过程中温度不超过 35 原因是 4 生成的 FeCO3沉淀需充分洗涤 检验洗涤是否完全的方法是 5 将 FeCO3浊液暴露在空气中 固体表面变为红褐色 同时释放出 CO2 写出该反应的化学方 程式 6 在焙烧过程中需加入 CaCO3进行脱硫处理 下图为加 CaCO3和不加 CaCO3对还原铁粉产率的 影响 据图分析 CaCO3的另一作用为 7 高铁酸钾 K2FeO4 是铁的一种重要化合物 是一种新型 高效 多功能水处理剂 一种湿法 制备高铁酸钾的工艺流程如下图所示 已知高铁酸钾的部分性质如下 热稳定性差 溶液的 pH 对其稳定性的影响也很大 即在低温 碱性环境中稳定 高温 中性和酸性条件下不稳定 在水中溶解度大 难溶于无水乙醇等有机溶剂 具有强氧化性 能氧化烃 80 以下的乙醇溶液等物质 回答下列问题 1 该生产工艺应在温度 填 较高 或 较低 的情况下进行 2 上述氧化过程中 发生反应的离了方程式为 3 由流程图可见 湿法制备高铁酸钾时 需先制得高铁酸钠 然后再向高铁酸钠中加入饱 和 KOH 溶液 即可析出高铁酸钾 加入饱和 KOH 溶液的目的是 由以上信息可知 Ksp K2FeO4 Ksp Na2FeO4 填 大于 或 小于 4 实验测得铁盐溶液的质量分数 反应时间与 K2FeO4产率的实验数据分别如下图 l 图 2 所示 为了获取更多的高铁酸钾 铁盐的质量分数应控制在 附近 反应时间应控 制在 5 粗 K2FeO4 纯 K2FeO4包括重结晶 过滤 洗涤 干燥几个步骤 洗涤 干燥的目的是脱 碱 脱水 洗涤时最好用 洗涤 8 工业上用氟硅酸钠 Na2SiF6 生产冰晶石 Na3AlF6 的工艺流程如下 1 分解过程发生的反应为 Na2SiF6 4NH3 H2O 2NaF 4NH4F X 2H2O 工业上把滤渣 X 叫白炭 黑 其化学式为 2 分解时白炭黑产率和冰晶石纯度与 pH 的关系如图所示 分解时需要控制溶液的 pH 能提高其分解速率的措施有 填标号 A 快速搅拌 B 加热混合液至 100 C 降低氨水浓度 3 流程中可循环利用的物质为 写化学式 冰晶石在电解冶炼铝中的作用是降低氧 化铝的熔融温度 和提髙产率 4 水浴加热过程中生成冰晶石的化学方程式为 9 14 分 磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车 其正极是通过将磷酸铁锂 LiFePO4 导 电剂 粘结剂和乙炔黑等按比例混合 再涂于铝箔上制成 一种从废旧磷酸铁理电池正极材 料中回收某些金属资源的工艺流程如下 已知 常温下 Ksp Fe OH 3 10 39 Li2CO3的溶解度 0 为 1 54g 100 为 0 72g 请回答 1 向滤液 1 中加入硫酸 可得到 Al OH 3 该反应的离子方程式为 2 酸浸 时 有磷酸生成 则磷酸铁锂在该过程中发生反应的化学方程式为 所加 H2SO4和 H2O2也可用 HNO3代替 但缺点为 3 沉铁 时 溶液的 pH 与金属元素的沉淀百分率 的关系如下表 pH3 556 581012 Fe 66 579 288 597 297 498 1 Li 0 91 31 92 44 58 0 则该过程应调节 pH 其原因为 此时溶液中 c Fe3 4 沉锂 时 所得 Li2CO3应选择 选填 冷水 或 热水 进行洗涤 判断 Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为 5 磷酸铁锂电池的工作原理为 LiFePO4 6CLi1 xFePO4 LixC6 电池中的电解质可传导 Li 用放电时正极的电极反应式为 充电时 锂离子向 极迁移 填 阴 或 阳 10 高纯硝酸锶 Sr NO3 2 可用于制造信号灯 光学玻璃等 工业级硝酸锶含硝酸钙 硝酸钡等杂 质 提纯流程如下 已知 滤渣 1 的成份为 Ba NO3 2 Sr NO3 2 铬酸 H2CrO4 为弱酸 1 酸浸 不能采用高温的原因是 滤液 1 的主要溶质是 2 相对于水洗 用浓 HNO3洗涤的优点是 3 滤液 2 中过量的 H2CrO4被 N2H4 还原为 Cr3 同时放出无污染的气体 写出发生反应的 离子方程式 4 已知 Cr OH 3类似氢氧化铝 还原后溶液的 pH 不能大于 8 的原因是 结合离子方程式说明 理由 5 为了测定 滤渣 2 中 BaCrO4的含量 进行以下实验 m g 滤渣 2 溶液滴定终点时消耗 VmLNa2S2O3溶液 已知 I2 2S2O32 2I S4O62 滤渣 2 中 BaCrO4 摩尔质量为 Mg mol 的质量分数为 用代数式表示 若加入的 HI 溶液过量太多 测定结果会 偏高 偏低 或 无影响 11 13 分 聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点 一种用钢管厂的废铁渣 主要成分 Fe3O4 少量 C 及 SiO2 为原料制备的流程如下 已知 在一定温度下酸浸时 Fe3 在 pH 2 开始沉淀 pH 3 7 沉淀完全 1 废铁渣进行 粉碎 的目的是 2 酸浸 需适宜的酸浓度 液固比 酸浸温度 氧流量等 其中酸浸温度对铁浸取率的影响如 下表所示 温度 406080100120 铁浸取率 5062809585 请写出酸浸过程中 Fe3O4发生的离子反应方程式 硫酸酸浸时应控制溶液的 pH 其原因是 当酸浸温度超过 100 时 铁浸取率反而减小 其原因是 3 上述过滤步骤的滤液的主要成分为 填化学式 4 Fe3 浓度定量检测 是先用 SnCl2将 Fe3 还原为 Fe2 在酸性条件下 再用 K2Cr2O3标准溶液滴 定 Fe2 Cr2O72 被还原为 Cr3 该滴定反应的离子方程式为 12 14 分 利用硼镁矿 主要成分为 Mg2B2O5 H2O 制取硼酸 金属镁及单质硼的工艺流程图如 下 硼硼镁镁矿矿 粉粉碎碎 碱碱浸浸 NaOH溶溶液液 滤滤渣渣 盐盐酸酸操操作作1 1 MgCl2 6H2O 操操作作2 2 MgCl2 电电解解 Mg 滤滤液液 浓浓缩缩 通通适适量量的的CO2 NaBO2 溶溶液液 硼硼砂砂 90 热热水水 调调节节p pH H至至2 2 3 3 H3BO3 晶晶体体 加加热热 X 粗粗硼硼 高高温温 已知 已知 硼砂为 Na2B4O7 10H2O 硼酸 H3BO3 是一种可溶于水的一元弱酸 与过量的 NaOH 反 应生成 Na B OH 4 硼酸在不同温度下的溶解度 温度 温度 0 0101020203030404050506060707080809090 溶解度溶解度 g 100g g 100g 水水 3 33 35 57 79 911111515181823232929 1 粉碎硼镁矿的目的是 2 Mg2B2O5 H2O 中 B 的化合价为 价 3 滤渣的主要成分是 4 操作 2 的主要方法是 5 写出硼酸的电子式 6 X 为硼酸晶体加热完全脱水后的产物 X 与 Mg 反应制取单质硼的化学方裎式 7 硼砂溶于 90 热水后 常用稀硫酸调 pH 至 2 3 制取 H3BO3晶体 该反应的离子方程式为 13 14 分 工业上回收利用某合金废料 主要含 Fe Cu Al Co Li 等 的工艺流程如图所示 已知 Co Fe 都是中等活泼金属 已知 Ksp Cu OH 2 4 0 10 21 Ksp Al OH 3 1 0 10 32 Ksp Fe OH 3 1 0 10 38 Ksp Fe OH 2 8 0 10 19 常温下 pH 7 3 时 Li 或 Co3 开始沉淀 1 金属 M 为 2 先加入 H2O2的作用是 用离子方程式表示 氨水的作用是调节溶液的 pH 常温下 使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去 浓度小于 1 0 10 5 mol L 1 需调节溶液的 pH 范围为 单质硼单质硼 3 充分焙烧的化学方程式为 4 已知 Li2CO3微溶于水 其饱和溶液的浓度与温度的关系如表所示 操作 2 中 蒸发浓缩后必须 趁热过滤 其原因是 温度 10306090 浓度 mol L 1 0 210 170 140 10 5 用惰性电极电解熔融 Li2CO3制取锂 阳极生成两种气体 则阳极的电极反应式为 6 Li Co 形成的某锂离子电池的正极是 LiCoO2 含 Li 导电固体为电解质 充电时 Li 被还 原为 Li 并以原子形式嵌入电池负极材料碳 6 C6 中 电池反应为 LixC6 Li1 xCoO2 C6 LiCoO2 写出该电池放电时的负极反应式 锂硫电池的总反应为 2Li SLi2S 如要实现用锂硫电池给锂离子电池充电 则图中两电极为 填 左 Li 右 S 左 S 右 Li 14 15 分 氯化亚铜 CuCl 常用作有机合成工业中的催化剂 是一种白色粉末 微溶于水 不 溶于乙醇及稀硫酸 工业上用制作印刷电路的废液 含 Fe3 Cu2 Fe2 Cl 生产 CuCl 的流程 如图所示 根据以上信息回答下列问题 1 写出生产过程中 X Y 填化学式 2 析出的 CuCl 晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是 生产过 程中调节溶液的 pH 不能过大的原因是 3 写出生成 CuCl 的化学方程式 4 在 CuCl 的生成过程中理论上不需要补充 SO2气体 其理由是 5 已知 常温下 Ksp CuCl 1 6 10 7 Ksp CuI 1 2 10 12 现向 CuCl 饱和溶液中加入 NaI 固体至 c I 0 1mol L 此时溶液中 c Cu c Cl 6 氯化亚铜的定量分析 称取样品 0 25 g 置于已放入 10 mL 过量的 FeCl3溶液的锥形瓶中 不断摇动 待样品溶解后 加水 50 mL 邻菲罗啉指示剂 2 滴 立即用 0 10 mol L 1硫酸铈标准溶液滴定至终点 同时做空白实验一次 已知 CuCl FeCl3 CuCl2 FeCl2 Fe2 Ce4 Fe3 Ce3 如此再重复 2 次测得 123 空白实验消耗硫酸铈 标准溶液的体积 mL 0 750 500 80 0 25 g 样品消耗硫酸铈 标准溶液的体积 mL 24 6525 7524 90 数据处理 计算得 CuCl 的纯度为 平行实验结果相差不能超过 0 3 15 氧化钴 Co2O3 粉体材料在工业 电子 电讯等领域都有着广阔的应用前景 某铜钴矿石主 要含有 CoO OH CoCO3 Cu2 OH 2CO3和 SiO2 其中还含有一定量的 Fe2O3 MgO 和 CaO 等 由该矿石制备 Co2O3的部分工艺过程如下 将粉碎的矿石用过量的稀 H2SO4和 Na2SO3溶液浸泡 浸出液除去含铜的化合物后 向溶液中先加入 NaClO3溶液 再加入一定浓度的 Na2CO3溶液 过滤 分离除去沉淀 a 主要成分是 Na2Fe6 SO4 4 OH 12 向上述滤液中加入足量 NaF 溶液 过滤 分离除去沉淀 b 中滤液加入浓 Na2CO3溶液 获得 CoCO3沉淀 V 将 CoCO3溶解在盐酸中 再加入 NH4 2C2O4溶液 产生 CoC2O4 2H2O 沉淀 分离出沉淀 将其 在 400 600 煅烧 即得到 Co2O3 请回答 1 中 稀硫酸溶解 CoCO3的化学方程式是 加入 Na2SO3溶液的主要作用是 2 根据图 1 图 2 分析 矿石粉末浸泡的适宜条件应是 图 2 中铜 钴浸出率下降的可能原因是 3 中 浸出液中的金属离子与 NaClO3反应的离子方程式 ClO3 Cl 4 中 检验铁元素完全除去的试剂是 实验现象是 5 中 加入 Na2CO3 的作用分别是 6 中 沉淀 b 的成分是 MgF2 填化学式 7 中 分离出纯净的 CoC2O4 2H2O 的操作是 16 磁性纳米四氧化三铁在催化剂 DNA 检测 疾病的诊断和治疗等领域应用广泛 其制备方法 有多种 共沉淀法 制备纳米 Fe3O4的流程如下 1 中的反应温度需控制在 50 60 之间 实验室控制该温度的最佳方法是 2 中生成 Fe3O4的离子方程式是 3 操作 包含的方法有 4 检验 Fe3O4中含有 2 价铁元素的方法是 5 某同学依据上述 共沉淀法 的思路在实验室模拟制备纳米 Fe3O4 当混合溶液中 n Fe3 n Fe2 1 1 时 容易得到理想的纳米 Fe3O4 实际制备时选择 n Fe3 n Fe2 小于 2 1 原因是 该实验室无 FeCl2溶液 现用 5mLFeCl3溶液制备 Fe3O4 配制 n Fe3 n Fe2 1 1 混 合溶液的方法是 其它试剂自选 17 钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示 其中废极片的主要成分为钴酸锂 LiCoO2 和金属铝 最终可得到 Co2O3及锂盐 1 还原酸浸 过程中 大部分 LiCoO2可转化为 CoSO4 请将该反应的化学方程式补充完整 2LiCoO2 3H2SO4 CoSO4 2 还原酸浸 过程中 Co Al 浸出率 进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的 百分数 受硫酸浓度及温度 t 的影响分别如图 1 和图 2 所示 工艺流程中所选择的硫酸浓 度为 2 mol L 1 温度为 80 oC 推测其原因是 A Co 的浸出率较高 B Co 和 Al 浸出的速率较快 C Al 的浸出率较高 D 双氧水较易分解 3 加入 NH4 2C2O4后得 CoC2O4沉淀 写出 CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到 Co2O3的反应的化 学方程式 4 若初始投入钴酸锂废极片的质量为 1 kg 煅烧后获得 Co2O3的质量为 83 g 已知 Co 的浸出 率为 90 则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为 小数点后保留两位 5 已知 沉锂 过程中 滤液 a 中的 c Li 约为 10 1 mol L 1 部分锂盐的溶解度数据如下表 所示 温度 Li2SO4Li2CO3 0 oC36 1 g1 33 g 100 oC24 0 g0 72 g 结合数据分析 沉锂过程所用的试剂 b 是 写化学式 相应的操作方法 向滤液 a 中加入略过量的试剂 b 搅拌 洗涤干燥 18 从废旧液晶显示器的主材 ITO 主要成分是含铟 锡的氧化物 回收铟和锡 流程示意图如 下 资料 物质铟 In 锡 Sn 周期表位置第五周期 第 IIIA 族第五周期 第 IVA 族 颜色 状态银白色固体银白色固体 与冷酸作用缓慢反应缓慢反应 与强碱溶液不反应反应 1 为了加快步骤 的反应速率 可以采取的措施有 至少答两点 2 步骤 中铟的氧化物转化成 In3 的离子方程式是 3 步骤 中加入过量铟能够除去溶液中的 Sn2 根据所给资料分析其原因是 4 步骤 和 中 NaOH 溶液的作用是 5 下图是模拟精炼铟的装置图 请在方框中填写相应的物质 19 碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池 其构造如图 1 所示 放电时总反应为 Zn 2H2O 2MnO2Zn OH 2 2MnOOH 从废旧碱性锌锰电池中回收 Zn 和 MnO2的工艺如下图 2 所 示 回答下列问题 1 碱性锌锰电池中 锌粉 MnO2 KOH 的作用分别是 每空只选 1 个 a 正极反应物 b 正极材料 c 负极反应物 d 负极材料 e 电子导体 f 离子导体 2 还原焙烧 过程中 无需外加还原剂即可在焙烧过程中将 MnOOH MnO2还原为 MnO 起还原 作用的物质是 3 净化 是在浸出液中先加入 H2O2 再加入碱调节溶液 pH 到 4 5 左右 再过滤出沉淀 请完 整说明这样操作的目的是 Zn OH 2Fe OH 3Mn OH 2 开始沉淀的 pH 5 51 98 0 沉淀完全的 pH 8 03 210 0 4 电解 时 阳极的电极反应式为 本工艺中应循环利用的物质是 填化学式 5 若将 粉料 直接与盐酸共热反应后过滤 滤液的主要成分是 ZnCl2和 MnCl2 粉料 中的 MnOOH 与盐酸反应的化学方程式为 6 某碱性锌锰电池维持电流 0 5 A 相当于每秒通过 5 10 6 mol 电子 连续工作 80 分钟即接 近失效 如果制造一节电池所需的锌粉为 6 g 则电池失效时仍有 的金属锌未参加反应 20 14 分 高氯酸铵 NH4ClO4 可用作火箭推进剂等 制备 NH4ClO4的工艺流程如下 1 电解 NaClO3溶液时 ClO3 在 极发生反应 其电极反应式为 2 除杂 有两种方案 方案 1 加入盐酸和 H2O2溶液 NaClO3转化为 ClO2 化学方程式为 方案 2 加入氨水和 FeCl2 4H2O NaClO3 转化为 Cl 离子方程式为 如果 FeCl2 4H2O 过量会出现黑色磁性沉淀 该沉淀可能是 填化学式 比较氧化性 ClO3 ClO4 填 或 两种方案相比 方案 1 的优点是 答一条即可 3 反应 时用 NaClO4 和 NH4Cl 在 90 制备 NH4ClO4 如果用浓盐酸和液氨代替 NH4Cl 则无需加热 原因是 4 该流程中可循环利用的物质是 填化学式 21 15 分 利用硝酸厂尾气中较高浓度 NOx 气体 含 NO NO2 制备 NaNO2 NaNO3 流程如下 已知 NaOH NO NO2 2NaNO2 H2O 1 写出 Na2CO3溶液和 NO NO2反应的离子方程式 2 中和液所含溶质除 NaNO2及少量 Na2CO3 外 还有少量 和 填化 学式 3 中和液进行蒸发 操作时 应控制水的蒸发量 避免浓度过大 目的是 蒸发 产生的蒸气中含有少量的 NaNO2等有毒物质 不能直接捕放 将其冷凝后用于流程中的 填操作名称 最合理 4 母液 需 回收利用 下列处理方法合理的是 a 转入中和液 b 转入结晶 操作 c 转入转化液 d 转入结晶 操作 5 NaNO2能与 N2H4反应生成 NaN3 该反应中 NaNO2 填 被氧化 或 被还原 N2H4 的电子式是 NaN3 中含有的化学键类型是 6 若将 NaNO2 NaNO3 两种产品的物质的量之比设为 2 1 则生产 1 38 吨 NaNO2时 Na2CO3的理论用量为 吨 假定 Na2CO3恰好完全反应 22 14 分某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为 SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MgO TiO2等 研究小 组对其进行综合处理的流程如下 已知 酸浸 后钛主要以 TiOSO4形式存在 强电解质 TiOSO4在溶液中仅能电离 SO42 和 一种阳离子 常温下 Ksp Al OH 3 1 0 10 34 Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 Ksp Mg OH 2 1 0 10 11 请回答下列问题 1 酸浸 时 TiO2发生反应的离子方程式为 2 反应 时加入铁粉的作用为 3 结晶 需控制在 70 左右 温度过高会导致的后果为 4 水解 反应的离子方程式为 所得 TiO2 xH2O 沉淀进行酸洗的目的为 5 为使滤渣 2 沉淀完全 溶液中离子浓度小于 10 3mol L 需 调 pH 最小为 6 实验室用 MgC l2溶液制备 MgCl2 6H2O 需进行的操作为 降温结晶 过滤 洗涤 干燥 7 FeSO4 7H2O 样品纯度的测定 取 a g 样品溶于水配成 bmL 溶液 用酸化的 c mol LKMnO4 标准溶液滴定 达到滴定终点时消耗标准液的体积为 dmL 样品中 FeSO4 7H2O 的质量分数为 用代数式表示 23 碲 Te 为第 VIA 元素 其单质凭借优良的性能成为制作合金添加剂 半导体 光电元件的主 体材料 并被广泛应用于冶金 航空航天 电子等领域 可从精炼铜的阳极泥 主要成分为 Cu2Te 中回收碲 1 培烧 后 确主要以 TeO2 形式存在 写出相应反应的离子方程式 2 为了选择最佳的培烧工艺进行了温度和硫酸加入量的条件试验 结果如下表所示 浸出率 温度 硫酸加入量 理论量倍数 CuTe 4501 2577 32 63 1 0080 292 81 1 2589 862 87460 1 5092 317 70 5001 2559 835 48 5501 2511 6510 63 则实验中应选择的条件为 原因为 3 滤渣 1 在碱浸时发生的化学方程式为 4 工艺 I 中 还原 时发生的总的化学方程式为 5 由于工艺 I 中 氧化 对溶液和物料条件要求高 有研究者采用工艺 II 获得磅 则 电积 过程中 阴极的电极反应式为 6 工业生产中 滤渣 2 经硫酸酸浸后得滤液 3 和滤渣 3 滤液 3 与滤液 1 合井 进入铜电积系统 该处理措施的优点为 滤渣 3 中若含 Au 和 Ag 可用 将二者分离 填字母 A 王水 B 稀硝酸 C 浓氢氧化钠溶液 D 浓盐酸 24 14 分 锰及其化合物在生产 生活中有许多用途 在实验室中模拟工业利用软锰矿 主要成 分为 MnO2 含少量 SiO2 Fe2O3 和 Al2O3 等 制备金属锰等物质 设计流程如下 己知 Mn2 有较强的还原性 在空气中能被氧气氧化 碳酸锰在空气中高温加热固体产物为 Mn2O3 部分氢氧化物的 Ksp 近似值 如下表 物质 Mn OH 2Fe OH 2 Fe OH 3Al OH 3 Ksp10 1310 1710 3910 33 1 酸浸 前需将软锰矿粉碎的目的是 酸浸过程 MnO2 发生反应的离子方程 式为 2 向滤液 I 中需先加 A 物质 再加 B 物质 若加入的物质均为非金属化合物的溶液 则 A 为 填物质的名称 B 为 填物质的名称 滤渣 II 的成分是 填物 质的化学式 3 酸浸 需适宜的酸浓度 液固比 酸浸温度等 其中浸取率随酸浸时间的变化如右图所 示 当浸取时间超过 4 h 时 锰浸取率反而减小 其原因是 4 测得滤液 I 中 c Mn2 0 1mo L 则加入 B 调节溶液 pH 范围为 已知 当某种离子 浓度小于 1 10 5mo L 时 可认为其沉淀完全 结果保留两位小数 5 沉锰 过程中加入氨水的目的是 从化学平衡移动的角度解释 6 写出由 MnCO3为原料制备金属锰的过程中所涉及的化学方程式 25 14 分 黄血盐 亚铁氰化钾 K4Fe CN 6 目前广泛用做食盐添加剂 抗结剂 我国卫生部规 定食盐中黄血盐的最大使用量为 10mg kg 1 一种制备黄血盐的工艺如下 1 步骤 反应的化学方程式为 2 步骤 过滤所得的废液中含量较多的溶质为 填化学式 3 步骤 所用的试剂 X 是 4 工艺中用到剧毒的 HCN 溶液 含 CN 的废水必须处理后才能排放 已知氢氰酸是一种具有 苦杏仁特殊气味的无色剧毒液体 易挥发 25 时 Ka HCN 6 25 10 10 NaCN 的电子式为 反应 CN H2OHCN OH 在 25 时的平衡常数 K 填数值 处理含 CN 废水的方法是 第一步控制 pH 10 用 NaClO 溶液先将 CN 不完全氧化 为 OCN 第二步控制 pH 为 7 5 8 5 用 NaClO 完全氧化 OCN 生成 N2和两种盐 第一步控制 强碱性的主要目的是 第二步反应的离子方程式为 26 高铁酸钾 K2FeO4 是新型多功能水处理剂 其生产工艺如下 回答下列问题 1 反应 应在温度较低的情况下进行 因温度较高时 NaOH 与 Cl2反应生成 NaClO3 写出温度较 高时反应的离子方程式 2 在溶液 I 中加入 NaOH 固体的目的是 填字母 A 与反应液 I 中过量的 Cl2继续反应 生成更多的 NaClO B NaOH 固体溶解时会放出较多的热量 有利于提高反应速率 C 为下一步反应提供碱性的环境 D 使 NaClO3转化为 NaClO 3 反应的温度 原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响 图 1 为不同的温度下 不同质量 浓度的 Fe NO3 3对 K2FeO4生成率的影响 图 2 为一定温度下 Fe NO3 3质量浓度最佳时 NaClO 浓 度对 K2FeO4的生成率的影响 工业生产中最佳温度为 此时 Fe NO3 3与 NaClO 两种溶液的最佳质量浓度之比为 4 反应 中的离子反应方程式为 溶液 中加入饱和 KOH 得到湿产品的原因 是 5 高铁酸钾作为水处理剂是能与水反应其离子反应是 4FeO42 l0H2O 4Fe OH 3 胶体 十 3O2 8OH 则其作为水处理剂的原理是 27 工业上常用水钴矿 主要成分为 Co2O3 还含少量 Fe2O3 Al2O3 MgO CaO 等杂质 制备钴 的氧化物 其制备工艺流程如下 回答下列问题 1 在加入盐酸进行 酸浸 时 能提高 酸浸 速率的方法有 任写一种 2 酸浸 后加入 Na2SO3 钴的存在形式为 Co2 写出产生 Co2 反应的离子方程式 3 溶液 a 中加入 NaClO 的作用为 4 沉淀 A 的成分为 操作 2 的名称是 5 已知 Ksp CaF2 5 3 10 9 Ksp MgF2 5 2 10 12 若向溶液 c 中加入 NaF 溶液 当 Mg2 恰好沉淀完全即溶液中 c Mg2 1 0 10 5moI L 此时溶液中 c Ca2 最大等于 mol L 1 6 在空气中煅烧 CoC2O4 生成钴的某种氧化物和 CO2 测得充分煅烧后固体质量为 12 05 g CO2 的体积为 6 72 L 标准状况 则此反应的化学方程式为 28 连二亚硫酸钠 俗称保险粉 是一种强还原剂 工业上可通过吸收大气污染物 含有 NO 等 制取 同时还可得到产品 工艺流程图如下 Ce 为铈元素 请回答下列问题 1 装置 中可生成 常温下溶液呈酸性的原因是 2 装置 中酸性条件下 NO 被氧化为时 氧化产物与还原产物的物质的量之比为 3 装置 中阴极上的电极反应式为 若装置 中的浓度为 11 5g 要使 1该溶液中的完全转化为 至少向装置 中通入标准状况下 的 L 4 在空气中容易被氧化 其反应方程式可能为 请设计实验证明氧化时一定有反应 发生 5 一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下 质子的流动方向为 从 A 到 B 或 从 B 到 A 负极的电极反应式为 29 高纯硝酸锶 Sr NO3 2 可用于制造信号灯 光学玻璃等 工业级硝酸锶含硝酸钙 硝酸钡等杂 质 提纯流程如下 已知 滤渣 1 的成份为 Ba NO3 2 Sr NO3 2 铬酸 H2CrO4 为弱酸 1 酸浸 不能采用高温的原因是 滤液 1 的主要溶质是 2 相对于水洗 用浓 HNO3洗涤的优点是 3 滤液 2 中过量的 H2CrO4被 N2H4 还原为 Cr3 同时放出无污染的气体 写出发生反应的离 子方程式 4 已知 Cr OH 3类似氢氧化铝 还原后溶液的 pH 不能大于 8 的原因是 结合离子方程式说明理 由 5 为了测定 滤渣 2 中 BaCrO4的含量 进行以下实验 mg 滤渣 2 溶液滴定终点时消耗 VmLNa2S2O3溶液 已知 I2 2S2O32 2I S4O62 滤渣 2 中 BaCrO4 摩尔质量为 Mg mol 的质量分数为 用代数式表示 若加入的 HI 溶液过量太多 测定结果会 偏高 偏低 或 无影响 30 硫酸镍晶体 NiSO4 7H2O 可用于电镀工业 可用含镍废催化剂为原料来制备 已知某化工厂 的含镍废催化剂主要含有 Ni 还含有 Al Fe 的单质及其他不溶杂质 不溶于酸碱 某小组通过 查阅资料 设计了如下图所示的制备流程 已知 Ksp Fe OH 3 4 0 10 38 Ksp Ni OH 2 1 2 10 15 1 碱浸 过程中发生反应的离子方程式是 2 操作 a 所用到的玻璃仪器有烧杯 操作 c 的名称为 过滤 洗涤 3 固体 是 加 H2O2的目的是 用离子方程式表示 4 调 pH 为 2 3 时所加的酸是 5 操作 b 为调节溶液的 pH 若经过操作 b 后溶液中 c Ni2 2mol L 1 当铁离子恰好完全 沉淀溶液中 c Fe3 1 0 10 5mol L 1时 溶液中是否有 Ni OH 2沉淀生成 填 是 或 否 6 NiSO4 7H2O 可用于制备镍氢电池 NiMH 镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要 电池类型 NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金 该电池在放电过程中总反应的化学方程式是 NiOOH MH Ni OH 2 M 则 NiMH 电池充电过程中 阳极的电极反应式为 31 软锰矿的主要成分是 MnO2 其悬独液可吸收烟气中 SO2 所得酸性浸出液又可用于制备高纯硫 酸锰 其一种工艺流程如图所示 回答下列问题 1 软锰矿悬独液吸收 SO2 的过程中 SO2体现了 2 氧化剂 发生反应的离子方程式为 3 已知 Ksp Al OH 3 1 0 10 34 Ksp Fe OH 3 2 6 10 39 Kp Ni OH 2 1 6 10 15 Ksp Mn OH 2 4 0 10 14 水解沉淀 中 中和剂 可以是 填标号 A Al2O3 B H2SO4 C MgO D MnO2 溶液的 pH 应不低于 离子浓度小于 1 10 5mol L 时 即可认为该离子沉淀完全 不采用 水解沉淀 除 Ni2 的原因是 4 置换 中发生反应的离子方程式为 5 结晶分离 中的部分物质的溶解度曲线如图 加入稀硫酸的作用是 结合平衡移动原理解释 结晶与过滤过程中 体系温度均应维持在 填 27 60 或 70 6 高纯硫酸锰可用于水中溶解氧含量的测定 步骤如下 步骤 1 水中的氧气在碱性溶液中将 MnSO4氧化为 MnO OH 2 步骤 2 在酸性条件下 加入 KI 将生成的 MnO OH 2 再还原成 Mn2 步骤 3 用 Na2S2O3标准溶液滴定步骤 2 中生成的 I2 2S2032 I2 2I S4O62 取某水样 100mL 按上述测定步骤滴定 消耗 a mol LNa2S2O3标准溶液 VmL 该水样溶解氧含量为 mol L 1 32 软锰矿的主要成分是 MnO2 还含有少量铝 铜的氧化物等杂质 黄铁矿的主要成分是 FeS2 还含有硅 铝的氧化物等杂质 工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵 其主要工艺流程如下 已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀 到沉淀完全时溶液的 pH 如下表 金属离子 Fe2 Fe3 Al3 Cu2 Mn2 开始沉淀 pH 7 52 74 15 98 8 完全沉淀 pH 9 53 75 46 910 8 1 提高浸出率可采取的措施有 填序号 a 适当升高温度 b 搅拌 c 加适量纯碱 d 加压 2 浸取完成后 取浸取液少许 加入 KSCN 溶液无明显现象 则浸取时发生的主要反应的化学方 程式是 3 调节 pH 至 5 4 5 8 的目的是 4 滤渣 3 主要成分的化学式是 5 采用 50 碳化的原因是 该过程发生反应的离子方程 是 6 检验碳酸锰洗涤干净的方法是 33 I 下图是全钒液流电池的示意图 该电池充放电的总反应式为 VO2 蓝色 H2O V3 紫色 VO2 黄色 V2 绿色 2H 请回答下列问题 1 充电时阴极反应式为 阳极附近溶液颜色变化为 2 放电过程中 正极附近溶液的 pH 填 开高 降低 或 不变 II 回收废钒催化剂 主要成分为 V2O5 VOSO4和二氧化硅 的工艺流程如下图所示 1 滤渣可用于 填一种用途 2 25 时 取样进行实验分析 得到钒沉淀率和溶液 pH 之间的关系如下表所示 pH1 31 41 51 61 71 81 92 02 1 钒沉淀率 88 191 896 59899 897 896 493 089 3 根据上表数据判断 加入氨水调节 pH 溶液的最佳 pH 应调为 上述过滤操作需用到的玻 璃仪器有 3 为了提高钒的浸出率 用酸浸使废钒催化剂中的 V2O5转变成可溶于水的 VOSO4 酸浸过程中 氧化产物和还原产物的物质的量之比为 4 氧化过程中 若 VO2 变为 VO2 则该反应的离子方程式为 34 亚氯酸钠 NaClO2 是一种高效氧化剂和漂白剂 主要用于棉纺 纸张漂白 食品消毒 水处 理等 已知 NaClO2饱和溶液在温度低于 38 时析出的晶体是 NaClO2 3H2O 高于 38 时析出 的晶体是 NaClO2 高于 60 时 NaClO2分解成 NaClO3和 NaCl 纯 ClO2易分解爆炸 一种制备亚 氯酸钠粗产品的工艺流程如下 1 ClO2发生器中的离子方程式为 发生 器中鼓入空气的作用可能是 填字母 a 将 SO2氧化成 SO3 增强酸性 b 稀释 ClO2以防爆炸 c 将 NaClO3还原为 ClO2 2 吸收塔内反应的化学方程式为 吸收 塔的温度不能超过 20 其原因是 3 从 母液 中可回收的主要物质是 4 从吸收塔中可获得 NaClO2溶液 从 NaClO2溶液到粗产品 NaClO2 经过的操作步骤依次 减 压 55 蒸发结晶 低于 60 干燥 得到成品 答案 1 2ClO SO2 2ClO2 SO b 32 4 2 2NaOH 2ClO2 H2O2 2NaClO2 2H2O O2 防止 H2O2分解 3 Na2SO4 4 趁热过滤 38 60 温水洗涤 3 磷及其化合物在生产 生活中有重要的用途 回答下列问题 1 直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的 常用于制取阻燃剂聚磷酸铵 写出磷酸主要的电离方程式 n越大 直链聚磷酸铵的水溶性越 填 大 或 小 2 在碱性条件下 次磷酸盐可用于化学镀银 完成其反应的离子方程式 H2PO Ag PO Ag 23 4 3 由工业白磷 含少量砷 铁 镁等 制备高纯白磷 熔点 44 沸点 280 主要生产流程如 下 除砷过程在 75 时进行 其合理的原因是 填字母 a 使白磷熔化 提高反应活性 b 降低白磷的毒性 c 温度不宜过高 防止硝酸分解 d 适当提高温度 增大反应速率 生产过程在高纯氮气保护下进行 其目的是 硝酸氧化除砷时被还原为 NO 写出砷转化为砷酸的化学方程式 氧化相同质量的砷 当转化为亚砷酸的量越多时 消耗硝酸的量越 填 多 或 少 某条件下 用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷 砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的 变化如图所示 砷的脱除率从 a 点到 b 点降低的原因是 35 某种电镀污泥中主要含有碲化亚铜 Cu2Te 三氧化二铬 Cr2O3 以及少量的金 Au 可以用于 制取 Na2Cr2O7溶液 金属铜 粗碲等 以实现有害废料的资源化利用 工艺流程如下 已知 煅烧过程中 Cu2Te 发生的反应为 Cu2Te 2O22CuO TeO2 高温 1 煅烧时 Cr2O3发生反应的化学方程式为 2 酸化时 Na2CrO4转化为 Na2Cr2O7的离子方程式为 3 浸出液中除了含有 TeOSO4外 还含有 填化学式 整个流程中可以循环 利用的物质是 填名称 4 配平还原过程中反应的化学方程式 并标注电子转移的方向和数目 TeOSO4 SO2 Te 5 粗碲经熔融结晶法能得到纯碲 若电镀污泥中含 Cu2Te 的质量分数为 49 9 回收提纯过程中 的利用率为 90 1 000 kg 电镀污泥可以制得 kg 含碲 99 8 的高纯碲 36 高纯度氢氧化镁广泛应用于医药 电力等领域 镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁 简要工 艺流程如图所示 已知 溶液 中除含 Mg2 SO外 还含有少量 Fe3 Al3 Fe2 等离子 2 4 常温下 几种金属离子开始沉淀和沉淀完全时的 pH 如表所示 金属离子Fe3 Al3 Fe2 Mg2 开始沉淀时的 pH 1 53 36 59 4 沉淀完全时的 pH 3 75 29 712 4 请回答下列问题 1 Mg 在元素周期表中的位置为 Si 的原子结构示意图为 2 向溶液 中加入试剂 X 的作用是 3 向溶液 中加入两种试剂的先后顺序是 填化学式 4 加入 H2O2溶液发生反应的离子方程式是 5 溶液 中 Mg2 转化率随温度T的变化情况如图所示 向溶液 中加入氨水发生反应的离子方程式是 T1前 Mg2 转化率增大的原因是 T1后 Mg2 转化率下降的原因是 用化学方程式表示 37 钒的化合物常用于制作催化剂和新型电池 回答下列问题 1 金属钒可由铝热反应制得 已知 25 101 kPa 时 4Al s 3O2 g 2Al2O3 s H1 a kJ mol 1 4V