稀土元素是周期表中Ⅲ B族钪、钇和镧系元素的总称,它们都是很活泼的金属,性质极为相似,常见化合价为+3。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。
我国蕴藏着丰富的钇矿石( Y2 FeBe2Si2O10),以此矿石为原料生产氧化钇(Y2O3)的主要流程如下:
已知:
I.有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:
|
开始沉淀时的pH |
完全沉淀时的pH |
Fe3+ |
2.7 |
3.7 |
Y3+ |
6.0 |
8.2 |
Ⅱ.在周期表中,铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置,化学性质相似。
(1)钇矿石(Y2 FeBe2Si2O10)的组成用氧化物的形式可表示为 。
(2)欲从Na2 SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则
①最好选用盐酸、 (填字母代号)两种试剂,再通过必要的实验操作方可实现。
a.NaOH溶液 b.氨水 c.CO2气 d.HNO3
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式: :必要的实验操作应是 。
(3)为使Fe3+沉淀完全,须用氨水调节pH =a,则a应控制在 的范围内;继续加氨
水调节pH =b发生反应的离子方程式为 ,溶液中Fe3+完全沉淀的判定标准是 。
(4)写出草酸钇[Y2(C2O4)3.Nh2O]煅烧的化学方程式 。
石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:
(注:SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃)
(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是_________________。
(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,写出由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。
(3)步骤①为:搅拌、过滤,所得溶液IV中的三种阴离子是____________。
(4)由溶液IV生成沉淀V的反应的离子方程式为_____________,100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。
(5)使用上面提纯得到的石墨电极电解NO可制得 NH4NO3酸性溶液,其工作原理如下图所示,① 试写出电解池阴极的电极反应式 。② 为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是 ,说明理由: 。
碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
已知: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 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH在 范围内。
(2)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子,写出该反应的离子方程式为
。
(3)实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2体积为 11.2 L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为 。
(4)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子,该水解反应的离子方程式为 。
(5)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为 。
A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液
(6)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用 0.1000 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。
已知:
则溶液中铁元素的总含量为 g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测定的铁元素的含量将会
(填“偏高” “偏低” “不变”)
[化学—选修2:化学与技术]银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:
(1)熔炼时被氧化的元素是 ,酸浸时反应的离子方程式为 。为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是 。
(2)操作a是 ,固体B转化为CuAlO2的过程中,存在如下反应,请填写空白处:
CuO+ Al2O3 + ↑。
(3)若残渣A中含有n mol Ag,将该残渣全部与足量的稀HNO3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式 。为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,则V至少为 L(设空气中氧气的体积分数为0.2)。
(4)已知2Cu+Cu+Cu2+,试分析CuAlO2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点 。
(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的 极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4g时,则两个电极上银质量的变化值相差 g。
选修:化学与技术】(金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿(主要成分是:FeTiO3,还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质);主要生产流程如下:
已知反应:①将钛铁矿与浓H2SO4煮解:FeTiO3+2H2SO4(浓)△TiOSO4(硫酸氧钛)+FeSO4+2H2O。②加水热分解硫酸氧钛:TiOSO4+(n+1)H2O△TiO2·nH2O+H2SO4。
请回答下列问题:
(1)副产品甲是____________,可循环利用的物质是___________________________。
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是_______________________________________。
(3)写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为:________________。
(4)“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染,请指出主要的两点:
①_________________________________;②_______________________________。
针对其中一项污染,提出处理的方法: 。
利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下。
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
(1)实验室用98%(密度是1.84g/cm3)的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L-1的H2SO4溶液,所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外,还需___________,需要取用________ml98%(密度是1.84g/cm3)的浓硫酸.
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有____________________(答出两点)。
(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:_________________。
(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
阳离子 |
Fe3+ |
Mg2+ |
Al3+ |
Cr3+ |
开始沉淀时的pH |
2.7 |
- |
- |
- |
沉淀完全时的pH |
3.7 |
11.1 |
8 |
9(>9溶解) |
加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O72-转化为CrO42-。滤液Ⅱ中阳离子主要有________;但溶液的pH不能超过8,其理由是_________________________。
(5)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:_______________________。
(2014届山东省日照市高三3月模拟考试理综化学试卷)
亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。工业设计生产NaClO2的主要流程如下:
(1)A的化学式是 ,装置III中A在 极区产生。
(2)II中反应的离子方程式是 。
(3)通电电解前,检验III中阴离子的方法和步骤是 。
(4)为防止II中制备的NaClO2被还原成NaCl,应选合适的还原剂,除双氧水外,还可以选择的还原剂是 (填字母编号)。
a.Na2O2 b.FeCl2 c.Na2S
(5)常温时,HClO2的电离平衡常数Ka=1.0710-2mol·L-1,II中反应所得NaClO2溶液(含少量NaOH)的pH=13,则溶液中= 。
(6)气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池,用该电池电解200 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是
【化学──化学与技术】硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:
根据题意回答第(1)~(6)题:
(1)实验中需用1mol/L的硫酸800 mL,若用98%的浓硫酸(ρ=" 1.84" g/mL)来配制,量取浓硫酸时,需使用的量筒的规格为
A.10 mL | B.20 mL | C.50 mL | D.100 mL |
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2+ + ClO- + H2O = MnO2↓ + 2H+ + Cl-,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为 。
(3)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还有 。
(4)在“除钙”前,需检验滤液中Fe3+是否被除尽,简述检验方法 。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃) |
40 |
50 |
60 |
70 |
MgSO4 |
30.9 |
33.4 |
35.6 |
36.9 |
CaSO4 |
0.210 |
0.207 |
0.201 |
0.193 |
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤 。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶, ,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共100 g,得到的MgSO4·7H2O为172.2 g,则MgSO4·7H2O的产率为 。
碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下:
(1)加入Na2CO3溶液时,确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是______________________________,过滤时需用到的玻璃仪器有烧杯、_______________________。
(2)写出碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式:_____________________。
(3)硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂ConNi(1-n) Fe2 O4。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化 剂中n值变化的曲线,由图分析可知Co2+、 Ni2+两种离子中催化效果更好的是_________。
(4)写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式:__________________________。
软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。
(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4,再利用铝热反应原理制得锰,该铝热反应的化学方程式为 。
(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:
下表为t℃时,有关物质的pKsp(注:pKsp =-lgKsp)。
物质 |
Fe(OH)3 |
Cu(OH)2 |
Ca(OH)2 |
Mn(OH)2 |
CuS |
CaS |
MnS |
MnCO3 |
pKsp |
37.4 |
19.32 |
5.26 |
12.7 |
35.2 |
5.86 |
12.6 |
10.7 |
软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2 + C6H12O6 + 12H2SO4=12MnSO4 + CO2↑+18H2O
①该反应中,还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施: 。
②滤液1的pH (填“>”、“<”或“=”)MnSO4浸出液的pH。
③加入MnF2的主要目的是除去 (填Ca2+、Fe3+或Cu2+)
(3)由MnSO4制取MnCO3
往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液,,该反应的离子方程式为_____________________;若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液,还会产生Mn(OH)2,可能的原因有:MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) + CO32-(aq),t℃时,计算该反应的平衡常数K= (填数值)。
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、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:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
③CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶生成无水氯化钴。
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式 ;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式
(3)“加Na2CO3调pH至5.2”,过滤所得到的沉淀成分为 ,加入萃取剂的目的是 。
(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是 。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量HNO3酸化的AgNO3 溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是 。(答一条即可)
Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用。纳米NiO可以制备超级电容器,NiOOH是制作二次电池的重要材料。现以NiSO4为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如下:
(1)制备NiOOH过程中,NiSO4溶液配制方法__________________;过滤、洗涤后,得到Ni(OH)2固体,如何证明Ni(OH)2已经完全洗净______________;NaClO氧化Ni(OH)2的离子方程式为_________________。
(2) 已知Ksp[Ni(OH)2] = 2×10-15。室温下,欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001 mol·L-1的NiSO4和0.0001 mol·L-1的H2SO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-7 mol·L-1,并恢复至室温,所加入的NaOH的固体质量至少为________g。
(3)NH3·H2O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响。右图为NiSO4的物质的量一定时,不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响。请解释反应物NH4HCO3 和NiSO4的物质的量比在2.5至4.0时,收率升高的原因__________________。
(4)制备纳米 NiO 时,加入一些可溶于水的有机物(如:吐温—80)能制得更优质的纳米材料,原因是__________________。
(5)沉降体积是超细粉体的一个重要参数,若颗粒在液相中分散性好,则沉降体积较小;若颗粒分散性较差,则易引起絮凝沉降体积较大。右图是吐温—80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线。
通过右图分析,吐温—80的最佳加入量为__________mL。
(6)NiOOH是制备镍镉电池的原料,某镍镉电池的总反应为
Cd+2NiOOH + 2H2OCd(OH)2+ 2Ni(OH)2
该电池放电时正极电极反应式为______________________________。
磷及其化合物的应用非常广泛,以废铁屑等为原料合成磷酸亚铁锂的前驱体的制备流程如下:
回答下列问题:
(1) H2 O2的电子式为 ;Na2HPO4,的电离方程式为_____________。
(2)废铁屑要用热的Na2CO3溶液洗涤的目的是_____________。
(3)为了加快铁屑的溶解速率,除适当增大硫酸的浓度外,还可采取的措施是 (任写一种);氧化时H2O2作 (填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)沉铁时,溶液中的Fe3+与HPO42-反应生成FePO4·2H2O沉淀的离子方程式为 。
(5) FePO4与Li2CO3及C在高温条件下生成LiFePO4和CO的化学方程式为 ;高温成型前,常向LiFePO4中加入少量活性炭,其作用是可以改善成型后LiFePO4的导电性能和__________。
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
③CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至时,失去结晶生成无水氯化钴。
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式 ;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式 。
(3)“加Na2CO3调pH至5.2”,过滤所得到的沉淀成分为 ,加入萃取剂的目的是 。
(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是 。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量HNO3酸化的AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是 。(答一条即可)
(16分)硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:
已知:(ⅰ)PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42- (aq) △H>0
(ⅱ)Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(ⅲ)Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中FeCl3溶液与PbS反应生成PbCl2和S的离子方程式为 ,步骤Ⅰ中另一个反应是H2O2与FeCl2、盐酸反应生成FeCl3,实现FeCl3的重复利用,其离子方程式为 ,加入盐酸的另一个目的是为了控制pH在0.5~1.0,原因是 。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因 。
(3)写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式 。
(4)滤液3是 。
(5)铅蓄电池的电解液是稀硫酸(22%~28%),充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,铅蓄电池充电时阴极的电极反应式为 。
试题篮
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