辉铜矿是冶炼铜的重要原料。
(1)工业上冶炼粗铜的某种反应为:Cu2S+O2=2Cu+SO2①当产生标况下11.2L气体时,转移电子数目为 ;
②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的 极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,电解质溶液增重bg,则粗铜中含锌的质量分数为 ;
(2)将辉铜矿、软锰矿做如下处理,可以制得碱式碳酸铜:
① 步骤I中用稀硫酸浸取矿石,为提高浸取率可采取的措施有 (任写一种)。
② 步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5的作用是 ;
③ 步骤Ⅰ中发生如下3个反应,已知反应Ⅰ中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应Ⅲ的化学方程式。
Ⅰ.Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
Ⅱ.Cu2S+ Fe2(SO4)3 = CuSO4+CuS+2FeSO4
Ⅲ. 。
④步骤Ⅱ中,碳酸氢铵参与反应的离子方程式为 。
镍是有机合成的重要催化剂。某化工厂有含镍催化剂废品(主要成分是镍,杂质是铁、铝单质及其化合物,少量难溶性杂质)。某学习小组设计如下流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体:
几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的pH:
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Ni(OH)2 |
开始沉淀 |
3.8 |
2.7 |
7.6 |
7.1 |
完全沉淀 |
5.2 |
3.2[来 |
9.7 |
9.2 |
回答下列问题:
(1)溶液①中含有金属的离子是 。
(2)用离子方程式表示加入双氧水的目的 。
(3)操作b调节溶液范围为3.2~7.1,其目的是 ,固体②的化学式为 。
(4)操作a和c需要共同的玻璃仪器是 。上述流程中,防止浓缩结晶过
程中Ni2+水解的措施是 。
(5)如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”,对实验结果的影响是 。
设计实验证明产品中是否含“杂质”: 。(不考虑硫酸镍影响)
(6)取2.000 g硫酸镍晶体样品溶于蒸馏水,用0.2000 mol•L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液为34.50 mL。反应为Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+。计算样品纯度为 。(已知,NiSO4•7H2O相对分子质量为281,不考虑杂质反应)。
某化学兴趣小组设计如下流程,从酸性工业废液(含H+、A13+、Mg2+、Cr3+、SO42-)中提取铬。
有关数据如下表:
回答下列问题:
(1)步骤①所得滤液可用于制取MgSO4·7H2O,酸性工业废液中加入适量氧化铝的作用是_ ___。
(2)若酸性废液中c(Mg2+)=0.lmol·L-l,为达到步骤①的实验目的,则废液的pH应保持在 范围(保留小数点后l位)。
(3)步骤②中生成NaCrO2的离子方程式为___ _ 。
(4)步骤④中反应的离子方程式为_____ 。
(5)步骤⑤在空气中充分灼烧的目的是 ,可选用的装置是__________(填序号)。
(6)用如图所示装置制取铬酸钠(Na2CrO4),回答相关问题。
①a是电源的_____________极,阳极的电极反应式为______________。
②若电解一段时间后阴极收集到标准状况下的气体3.36 L,则理论上可制得___________g铬酸钠(忽略反应2CrO42-(aq)+ 2H+(aq)Cr2O72-(aq)+ H2O(1)的影响)
苯酚和丙酮都是重要的化工原料,工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮,其反应和工艺流程示意图如下:
相关化合物的物理常数
物质 |
相对分子质量 |
密度(g/cm-3) |
沸点/℃ |
异丙苯 |
120 |
0.8640 |
153 |
丙酮 |
58 |
0.7898 |
56.5 |
苯酚 |
94 |
1.0722 |
182 |
回答下列问题:
(1)在反应器A中通入的X是 。
(2)反应①和②分别在装置 和 中进行(填装置符号)。
(3)在分解釜C中加入的Y为少置浓硫酸,其作用是______,优点是用量少,缺点是_____。
(4)反应②为(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度控制在50-60℃,温度过高的安全隐患 是 。
(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是 (填编号。已知苯酚是一种弱酸)
A. NaOH B. CaCO C. NaHCO D. CaO
(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为 和 ,判断的依据是 。
(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是 。
锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
Ⅰ.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。
Ⅱ.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl]。
回答下列问题:
(1)锡元素在周期表中位于第五周期,与碳元素位于同一主族,则锡元素的原子的核电荷数为_______。
(2)操作Ⅰ是_________、冷却结晶________、洗涤、干燥。。
(3)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,请用平衡移动原理解释原因___________________________。
(4)加入Sn粉的作用有两个:①调节溶液pH,②__________________________。
(5)酸性条件下,SnSO4还可以作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是___________。
(6)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):
①将试样溶于盐酸中,发生的反应为:Sn + 2HCl=SnCl2 + H2↑;
②加入过量的FeCl3;
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定生成的Fe2+,发生的反应为:
6FeCl2 + K2Cr2O7 + 14HCl =6FeCl3 + 2KCl + 2CrCl3 +7H2O
取1.19g 锡粉,经上述各步反应后,共用去0.100 mol/L K2Cr2O7溶液32.0 ml。锡粉中锡的质量分数是___________________。
氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣2的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a、NaOH溶液 b、Na2CO3溶液 c、稀硝酸 d、KMnO4溶液
③ A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
硼镁泥主要成份是MgO(占35%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:
已知:NaClO与Mn2+反应产生MnO2沉淀.
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
开始沉淀pH |
2.3 |
4.0 |
7.6 |
完全沉淀pH |
4.1 |
5.2 |
9.6 |
根据题意回答第(1)~(5)题:
(1)在酸解过程中,欲加快酸解时的化学反应速率,请提出两种可行的措施: 、 。
(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,并发生水解,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、MnO2外,还有 。
(4)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,简要说明操作步骤是蒸发浓缩, 。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶, __________ ,便得到了MgSO4·7H2O。
(5)实验中提供的硼镁泥共100 g,得到的MgSO4·7H2O为172.2 g,计算MgSO4·7H2O的产率为 。
钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
(1)CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2)可用作H2O2分解的催化剂,具有较高的活性。
①该催化剂中铁元素的化合价为 ;
②图1表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知: 法制取得到的催化剂活性更高;Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是 ;
(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为 (填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225℃~300℃发生反应的化学方程式: 。
②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2、+3),用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。
实验室用氧化锌矿粉(主要含ZnO、FeCO3、CuO等)制备碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],并将其用于合成氨工艺脱硫研究。
(1)“酸浸”时保持H2SO4过量的目的是 ;
(2)写出氧化时的离子方程式: ;
(3)流程中调节pH=5.4所加试剂X为 (填序号);
A.NaOH B.ZnO C.ZnCO3
滤渣1的成分为 (写化学式);
(4)上述流程中的“滤液”可以用作化肥,该滤液的主要成分为 (填化学式);
(5)合成氨原料气脱硫原理如图,碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为 。
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的硫酸盐,主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面的氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
Ⅰ.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。
Ⅱ.SnCl2易水解生成难溶物Sn(OH)Cl(碱式氯化亚锡)。
III.Sn(OH)2的性质与Al(OH)3性质相似。请回答下列问题:
(1)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,这样操作的原因是 。
(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子方程式是 。
(3)将反应I滤液中的溶质提取出来的操作是 ,滤液I溶质的成分是 。
(4)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是 。
(5)称取SnSO4·x H2O晶体50.2g,在隔绝空气的情况下小火加热至结晶水全部失去,冷却称量固体质量为43g,列式计算该晶体的化学式为 。
钒是一种重要的合金元素,还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物(含有SiO2、Al2O3及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如下:
部分含钒化合物在水中的溶解性如下表:
物质 |
V2O5 |
NH4VO3 |
VOSO4 |
(VO2)2SO4 |
溶解性 |
难溶 |
难溶 |
可溶 |
易溶 |
请回答下列问题:
(1)反应①所得溶液中除H+之外的阳离子有 。
(2)反应②碱浸后滤出的固体主要成分是 (写化学式)。
(3)反应④的离子方程式为 。
(4)25℃、101 kPa时,4Al(s)+3O2(g)==2Al2O3(s) ΔH1=-a kJ/mol
4V(s)+5O2(g)==2V2O5(s) ΔH2=-b kJ/mol
用V2O5发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是 _________。
(5)钒液流电池(如下图所示)具有广阔的应用领域和市场前景,该电池中隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为__________ _______,电池充电时阳极的电极反应式是_______________________。
(6)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定反应①后溶液中的含钒量,反应的离子方程式为:2VO2++H2C2O4+2H+===2VO2++2CO2↑+2H2O。取25.00 mL 0.1000 mol/LH2C2O4标准溶液于锥形瓶中,加入指示剂,将待测液盛放在滴定管中,滴定到终点时消耗待测液24.0 mL,由此可知,该(VO2)2SO4溶液中钒的含量为 g/L。
氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①中得到的氧化产物是_______(填离子符号),溶解温度应控制在60~70℃,原因是________。
(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。
(3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是_________(写名称)。
(4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是_____________。
(5)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为__________。
七铝十二钙(12CaO•7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:
(1)煅粉主要含MgO和 ;用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是 。
(2)滤液I中的阴离子有 (忽略杂质成分的影响);若滤液I中仅通入CO2,会生成 ,从而导致CaCO3产率降低。
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为 。
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为 。
高铁酸钠(Na2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。
(1)Na2FeO4中铁元素化合价是 价,Na2FeO4具有较强的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(2)用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水,Fe3+净水原因是 (用离子方程式表示)。
(3)工业上可用FeCl3、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na2FeO4,完成下列化学方程式:2FeCl3 + 10NaOH + 3NaClO = 2 + 5 + 9 。
(4)工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na2FeO4 。
①若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L,则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH的质量为
______g;
② 电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如下图所示:
阳极的电极反应式为 ;可循环使用的物质是 。