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文檔簡介
專題15化學(xué)工藝流程大題1.(福建泉州市高三模擬)工廠處理電鍍廢水會產(chǎn)生電鍍污泥。某鍍鎳污泥酸浸的濾液含Ni2+、Al3+、Fe2+、Cr3+、Cu2+等離子,可用如下工藝流程回收硫酸鎳晶體。已知:鎳的萃取、反萃過程反應(yīng)為(1)檢驗(yàn)酸浸濾液中含F(xiàn)e2+的試劑為_______。(2)“電解”過程,陰極的電極反應(yīng)式為_______。(3)濾渣②主要成分為AlPO4、FePO4、CrPO4不同電解電壓、電解時間下Fe2+、Cr4+離子的檢測結(jié)果如下表所示,電解酸浸濾液的最佳電壓和時間分別是_______。電解電壓(V)1.01.52.02.53.0Fe2+有有有無無Cr4+無無無無有電解時間(h)2.63.13.64.14.6Fe2+有無無無無Cr4+無無有有有(4)“沉淀”后,溶液中c()=4.0×10-9mol·L-1,則c(Al3+)=_______。(已知:Ksp(AlPO4)=9.84×10-21)(5)“反萃”中,加入的X是_______。(6)為測定硫酸鎳晶體(NiSO4·nH2O)組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取5.260g樣品,配成250mL溶液,量取25.00mL溶液,用0.100mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)液滴定(反應(yīng)為Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+)。重復(fù)滴定3次,平均消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)液20.00mL,則硫酸鎳的化學(xué)式為_______。(1)KSCN溶液和氯水或酸性KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液(2)Cu2++2e-=Cu(3)2.5V,3.1h(4)2.46×10-12mol·L-1(5)稀硫酸(或H2SO4)(6)NiSO4·6H2O(1)檢驗(yàn)Fe2+的實(shí)驗(yàn)方法:向溶液中加入KSCN溶液,溶液中無明顯現(xiàn)象,滴加幾滴新制氯水振蕩后,溶液呈紅色,則說明溶液中含有Fe2+;或者向溶液中滴加酸性KMnO4溶液,若紫色褪去,則說明溶液中含有Fe2+;或向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若溶液中生成藍(lán)色沉淀,則說明溶液中含有Fe2+,故KSCN溶液和氯水或酸性KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液;(2)電解過程中Cu2+在陰極上得到電子生成Cu,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu;(3)電解酸浸濾液過程的目的是除去Fe2+、Cr4+,因此最佳的電壓為2.5V,最佳電解時間為3.1h,故2.5V,3.1h(4)AlPO4沉淀后,此時溶液中c(Al3+)==mol/L=2.46×10-12mol·L-1;(5)加入RH后,Ni2+溶解于RH中,從有機(jī)層中提取Ni2+時,需同時將Ni2+轉(zhuǎn)化為NiSO4,并且不能引入新雜質(zhì),因此所加試劑X為稀硫酸(或H2SO4)。(6)滴定過程中反應(yīng)的關(guān)系式為Ni2+~H2Y2-,由此可知250mL待測液中所含Ni2+的物質(zhì)的量n(Ni2+)=0.100mol·L-1×20.00×10-3L×=0.02mol,則5.260g樣品中n(NiSO4)=0.02mol,含有H2O的物質(zhì)的量n(H2O)==0.12mol,n(NiSO4):n(H2O)=0.02mol:0.12mol=1:6,因此硫酸鎳的化學(xué)式為NiSO4·6H2O。2.(廣東高三模擬)金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料。以鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如圖所示。請回答下列問題:(1)鈦酸亞鐵(用R表示)與碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2R+C2Fe+2TiO2+CO2↑,鈦酸亞鐵中鈦元素的化合價為___________,鈦酸亞鐵和濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。(2)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是___________。(3)此時溶液I中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等陽離子,常溫下,其對應(yīng)氫氧化物的Ksp如表所示。氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.0×10-161.0×10-291.8×10-11①常溫下,若所得溶液中Mg2+的物質(zhì)的量濃度為0.18mol·L-1,當(dāng)溶液的pH等于___________時,Mg(OH)2開始沉淀。②若將含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀釋,立即析出大量白色沉淀,該反應(yīng)的離子方程式為___________。③溶液I經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾,得到的副產(chǎn)物甲是___________,過濾需要的主要玻璃儀器是___________。(4)Mg還原TiCl4過程必須在1070K的溫度下進(jìn)行,你認(rèn)為還應(yīng)該控制的反應(yīng)條件是___________。(5)除去所得金屬鈦中少量的金屬鎂可用的試劑是___________。(1)+4FeTiO3+2H2SO4(濃)=TiOsO4+FeSO4+2H2O(2)防止Fe2+被氧化(3)9TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+或TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+FeSO4·7H2O燒杯、漏斗、玻璃棒(4)隔絕空氣(5)稀鹽酸或稀硫酸【分析】向鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵)中加濃硫酸使其轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸亞鐵等;然后加水和加鐵粉除消耗多于的氫離子外還可防止亞鐵離子被氧化成鐵離子;沉降分離后得到TiOSO4以及硫酸亞鐵的混合溶液,然后冷卻結(jié)晶,過濾得到硫酸亞鐵晶體和溶液II,向溶液II中加水并加熱過濾得到鈦酸和回收硫酸;將鈦酸煅燒得到二氧化鈦,在高溫條件下與碳和氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦,然后四氯化鈦與鎂在高溫下反應(yīng)生成鈦單質(zhì)。據(jù)此分析可得:(1)根據(jù)2R+C2Fe+2TiO2+CO2↑以及原子守恒,可得鈦酸亞鐵的化學(xué)式為,根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為零可得中Ti的化合價為+4價;鈦酸亞鐵和濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,則該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),則其反應(yīng)為:FeTiO3+2H2SO4(濃)=TiOsO4+FeSO4+2H2O,故FeTiO3+2H2SO4(濃)=TiOsO4+FeSO4+2H2O;(2)由分析可知,加鐵粉的主要目的是為了防止亞鐵離子被氧化,故防止Fe2+被氧化;(3)①,所以有,pOH=5,則pH=14-pOH=9,故9②若將含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀釋,立即析出大量白色沉淀,結(jié)合表中Ksp數(shù)據(jù)可知TiO(OH)2的Ksp最小,則所得該白色沉淀為氫氧化氧鈦,則該反應(yīng)的方程式為:TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+或TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+,故TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+或TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+;③由分析可知,溶液I經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾,得到的副產(chǎn)物甲是為FeSO4·7H2O,過濾時所需的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒以及燒杯,故FeSO4·7H2O;漏斗、玻璃棒、燒杯;(4)Mg為活潑金屬,容易被氧氣氧化,所以Mg還原TiCl4過程除必須在1070K的溫度下進(jìn)行外還應(yīng)隔絕空氣,故隔絕空氣;(5)常溫時耐酸堿腐蝕,所以除去所得金屬鈦中少量的金屬鎂可用的試劑為稀硫酸或稀鹽酸,故稀硫酸或稀鹽酸。3.(北京高三二模)我國每年的鋼產(chǎn)量居世界前列,每年產(chǎn)生大量廢鐵皮。某科研小組利用本地鋼廠所產(chǎn)生的廢鐵皮,探索制備高純氧化鐵的新工藝。該廢鐵皮的化學(xué)多元素分析結(jié)果如下表所示?;瘜W(xué)成分FeOFe2O3FeCaOCaSiO3其他(C、S等)含量(%)47.3541.921.072.643.482.68制備流程如下圖所示。(1)廢鐵皮在焙燒過程中,單質(zhì)Fe、C、S都可與O2反應(yīng),其中S與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________。(2)在酸溶過程中,為增加溶解速率,可采取的措施是___________。(3)過濾操作得到的濾渣中的成分有H2SiO3、___________。(4)濾液經(jīng)檢驗(yàn)含有Fe2+,檢驗(yàn)方案及現(xiàn)象是___________。(5)已知:生成氫氧化物沉淀的pHFe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀時6.31.5完全沉淀時8.32.8注:金屬離子的起始濃度為0.1mol·L-1加入氨水以控制溶液的pH在(選填序號)___________。a.3-5b.6-8c.9-10(6)在攪拌過程中,產(chǎn)生Fe(OH)3的反應(yīng)方程式有___________。(7)對所得高純氧化鐵進(jìn)行檢驗(yàn),其中Fe2O3含量為95.02%(高于國家一級品技術(shù)要求);同時發(fā)現(xiàn)還含有0.3%的總鈣量(以CaO表示)。產(chǎn)品中含有鈣元素的原因是___________。(1)S+O2SO2(2)加熱(3)CaSO4(4)加入K3Fe(CN)6,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀/加入KSCN,溶液變紅,再加氯水,紅色加深(5)c(6)Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(7)CaSO4微溶【分析】廢鐵皮加入稀硫酸,氧化亞鐵、四氧化三鐵、鐵、氧化鈣、硅酸鈣均反應(yīng),硅酸、硫酸鈣微溶于水,過濾操作得到的濾渣中的成分有H2SiO3、CaSO4,溶液中有三價鐵離子和二價鐵離子,加入氨水生成氫氧化鐵,氫氧化鐵焙燒得到氧化鐵,據(jù)此分析解題。(1)廢鐵皮在焙燒過程中,單質(zhì)Fe、C、S都可與O2反應(yīng),S與O2反應(yīng)生成二氧化硫,S與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式是:S+O2SO2。(2)在酸溶過程中,為增加溶解速率,可采取的措施是加熱。(3)廢鐵皮加入稀硫酸,氧化亞鐵、四氧化三鐵、鐵、氧化鈣、硅酸鈣均反應(yīng),硅酸、硫酸鈣微溶于水,過濾操作得到的濾渣中的成分有H2SiO3、CaSO4。(4)濾液經(jīng)檢驗(yàn)含有Fe2+,檢驗(yàn)方案及現(xiàn)象是:加入K3Fe(CN)6,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀/加入KSCN,溶液變紅,再加氯水,紅色加深(5)由流程圖可看出,加入氨水是為了沉淀Fe3+,得到氫氧化鐵,而不沉淀Fe2+,所以加入氨水以控制溶液的pH在9-10。(6)在攪拌過程中,溶液中有三價鐵離子和二價鐵離子,產(chǎn)生Fe(OH)3的反應(yīng)方程式有:Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。(7)對所得高純氧化鐵進(jìn)行檢驗(yàn),其中Fe2O3含量為95.02%(高于國家一級品技術(shù)要求);同時發(fā)現(xiàn)還含有0.3%的總鈣量(以CaO表示)。產(chǎn)品中含有鈣元素的原因是:抽濾得到的氫氧化鐵中含有少量的氫氧化鈣,且未洗滌直接干燥焙燒,產(chǎn)品中有氫氧化鈣。4.(廣東高三模擬)Co2O3主要用作顏料、釉料及磁性材料,利用一種鈷礦石(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、SiO2及鋁、鎂、鈣等金屬元素的氧化物)制取Co2O3的工藝流程如圖所示。已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液pH如下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3完全沉淀的pH3.79.69.25.2回答下列問題:(1)溶浸過程中,可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法是__(寫出1種即可);加入Na2SO3的主要作用是__。(2)氧化除雜過程中金屬離子與NaClO3反應(yīng)的離子方程式為___,加入Na2CO3的主要目的是___。(3)配制80mL1.0mol·L?1的(NH4)2C2O4溶液,需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒外,還有___。(4)已知某溫度下Ksp(CaF2)=3.4×10?11,Ksp(MgF2)=7.1×10?11。該溫度下,沉淀除雜時加入足量的NaF溶液可將Ca2+、Mg2+沉淀除去,若所得濾液中c(Mg2+)=1.0×10?5mol·L?1,則濾液中c(Ca2+)為___(保留2位有效數(shù)字)。(5)①取CoC2O4·2H2O晶體在空氣中加熱至400℃~600℃充分煅燒得到產(chǎn)品,反應(yīng)中CoC2O4·2H2O與O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為____。②若取CoC2O4·2H2O晶體5.49g在空氣中加熱至300℃,得到鈷的某種氧化物2.41g,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。(1)適當(dāng)升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增加稀硫酸的濃度等將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+(2)6Fe2+++6H+=6Fe3++Cl?+3H2O使Fe3+和Al3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀(3)100mL容量瓶(4)4.8×10?6mol·L?1(5)4∶33CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O【分析】鈷礦石中加入稀硫酸和Na2SO3,可得Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+,加入的Na2SO3主要是將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+,后向?yàn)V液中加入NaClO3將Fe2+氧化為Fe3+,加入Na2CO3調(diào)pH,可以使Fe3+、Al3+沉淀,過濾后所得濾液主要含有Co2+、Mg2+、Ca2+,濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁,再用NaF溶液除去鈣、鎂,過濾后,向?yàn)V液中加入草酸銨溶液得到二水合草酸鈷,煅燒后制得Co2O3,據(jù)此分析解答。(1)溶浸過程中,適當(dāng)升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增加稀硫酸的濃度等均可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率;Na2SO3是還原劑,主要是將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+,故適當(dāng)升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增加稀硫酸的濃度等;將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+;(2)氧化除雜過程中加入NaClO3可將Fe2+氧化為Fe3+,其離子方程式為:6Fe2+++6H+=6Fe3++Cl?+3H2O;用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+和Al3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,達(dá)到除去Fe3+和Al3+的目的,故6Fe2+++6H+=6Fe3++Cl?+3H2O;使Fe3+和Al3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀;(3)配制80mL的溶液需選用100mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒等儀器,故100mL容量瓶;(4)c(Ca2+):c(Mg2+)=[c(Ca2+)·c2(F?)]:[c(Mg2+)·c2(F?)]=Ksp(CaF2):Ksp(MgF2)=34:71,所以c(Ca2+)=1.0×10?5mol·L?1×≈4.8×10?6mol·L?1;故4.8×10?6mol·L?1;(5)①400~600℃煅燒時發(fā)生反應(yīng):4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O,CoC2O4·2H2O與O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為4∶3;故4:3;②300℃煅燒時,鈷的氧化物中,n(Co)==0.03mol,則n(O)==0.04mol,故鈷的氧化物的化學(xué)式為Co3O4。鈷元素的化合價部分升高,則空氣中的O2參與反應(yīng),產(chǎn)物還有CO2、H2O,故其化學(xué)方程式為:3CoC2O4·2H2O+2O2Co3O4+6CO2+6H2O。5.(山東泰安市高三模擬)鋯(40Zr)是現(xiàn)代工業(yè)中重要的金屬原料,具有良好的可塑性,其抗蝕性能強(qiáng)于鈦。以鋯英石(主要成分是ZrSiO4,還含有少量A12O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)鋯及其化合物的流程如圖所示:(1)分餾屬于_______(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。(2)鋯英石_______(填“能”或“不能”)直接用稀鹽酸浸取后再分餾,理由是_______。(3)“高溫氣化”中ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)得到ZrC14的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。(4)流程中ZrC14與水反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥等操作可獲得ZrOC12·8H2O,檢驗(yàn)該物質(zhì)是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作為_______。(5)工業(yè)上使用惰性電極電解K2ZrF6與KC1組成的熔鹽來制取金屬鋯。陽極上的電極反應(yīng)式為_______,每轉(zhuǎn)移0.4mole-,理論上陰極增加的質(zhì)量為_______。(1)物理變化(2)不能ZrSiO4難溶于鹽酸,后續(xù)依然需要用氯氣和石油焦與鋯英石反應(yīng),浪費(fèi)藥品(3)ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO(4)取少許最后一次的洗滌液于試管中,加入適量硝酸酸化的AgNO3溶液,若無沉淀產(chǎn)生,則已洗滌干凈(5)2Cl-2e-=Cl2↑9.1g【分析】該工藝流程圖中,在高溫氣化過程中反應(yīng)物是ZrSiO4、C、Cl2,生成物有ZrCl4、SiCl4和CO,故反應(yīng)方程式為:ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO,分餾出ZrCl4后,與水反應(yīng)生成ZrOCl2?8H2O,反應(yīng)方程式為:ZrCl4+9H2O=ZrOCl2?8H2O+2HCl,然后再受熱分解,反應(yīng)方程式為:ZrOCl2?8H2OZrO2+2HCl+7H2O,據(jù)此分析解題。(1)分餾是利用互溶液體中各組分沸點(diǎn)的不同將各組分分離的過程,沒有新物質(zhì)的生成,故屬于物理變化;(2)由于ZrSiO4難溶于鹽酸,后續(xù)在高溫氣化的過程中依然需要用氯氣和石油焦與鋯英石反應(yīng),浪費(fèi)藥品稀鹽酸;(3)由題干流程圖可知,“高溫氣化”中ZrSiO4與C、Cl2發(fā)生反應(yīng)得到ZrC14和SiCl4,根據(jù)元素守恒可知另一種產(chǎn)物是CO,故該反應(yīng)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為:ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO;(4)流程中ZrC14與水反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥等操作可獲得ZrOC12·8H2O,此時ZrOC12·8H2O晶體表面混有雜質(zhì)HCl,故檢驗(yàn)該物質(zhì)是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作為取少許最后一次的洗滌液于試管中,加入適量硝酸酸化的AgNO3溶液,若無沉淀產(chǎn)生,則已洗滌干凈,故取少許最后一次的洗滌液于試管中,加入適量硝酸酸化的AgNO3溶液,若無沉淀產(chǎn)生,則已洗滌干凈;(5)工業(yè)上使用惰性電極電解K2ZrF6與KC1組成的熔鹽來制取金屬鋯。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),故電極反應(yīng)式為2Cl-2e-=Cl2↑,陰極反應(yīng)為:+4e-=Zr+6F-,每轉(zhuǎn)移0.4mole-,理論上陰極生成0.1molZr,故陰極上增加的質(zhì)量為0.1mol×91g/mol=9.1g。6.(遼寧沈陽市高三三模)磷酸亞鐵鋰()鋰離子電池具有壽命長和高安全性的優(yōu)點(diǎn),是新能源汽車的動力電池之一、從廢舊的磷酸亞鐵鋰電池中提取鋰、鐵等金屬材料意義重大。下圖是廢舊磷酸亞鐵鋰電池材料(主要成分為,含少量炭黑,有機(jī)物和等雜質(zhì))回收工藝流程:(1)焙燒的目的是___________。(2)寫出氧化時的化學(xué)方程式___________。(3)黃血鹽(配離子結(jié)構(gòu)如下圖所示)溶液遇立即產(chǎn)生深藍(lán)色普魯士藍(lán)沉淀,可用其檢驗(yàn)“氧化”后溶液中是否沉淀完全,沉淀反應(yīng)的離子方程式為___________。(4)碳酸鋰溶解度隨溫度變化情況如下圖所示,“沉鋰”采用的提純方法為___________,洗滌,干燥。(5)沉鋰過程中,向的溶液中加入固體,是否沉淀完全(),請列式計(jì)算說明___________。(6)電解碳酸鋰制取的電解裝置如圖所示。兩極采用釕鈦電極材料,兩極區(qū)域都加入溶液,將放入陽極區(qū),當(dāng)陰極有結(jié)晶時,過濾分離,即可得到。陽極反應(yīng)方程式為___________。用該方法制取的缺點(diǎn)是___________。(1)去除正極材料粉末中的炭黑和有機(jī)物(2)(3)(4)蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾(5),故沒有沉淀完全(6)制得的氫氧化鋰會夾帶硝酸鋰雜質(zhì)【分析】廢舊磷酸亞鐵鋰電池材料(主要成分為,含少量炭黑,有機(jī)物和等雜質(zhì)),放電拆解后焙燒,去除正極材料粉末中的炭黑和有機(jī)物,加入氫氧化鈉溶液堿浸發(fā)生2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑,過濾得到濾液1中偏鋁酸鈉溶液,濾渣加入Na2S2O8溶液氧化亞鐵濾渣生成FePO4,調(diào)節(jié)溶液pH生成磷酸鐵沉淀,濾液2中加入碳酸鈉沉淀鋰離子生成碳酸鋰,經(jīng)過濾、洗滌、干燥等操作得到碳酸鋰。(1)焙燒的目的是去除正極材料粉末中的炭黑和有機(jī)物。故去除正極材料粉末中的炭黑和有機(jī)物;(2)加入Na2S2O8溶液氧化亞鐵濾渣生成FePO4,氧化時的化學(xué)方程式。故;(3)黃血鹽溶液遇立即產(chǎn)生深藍(lán)色普魯士藍(lán)沉淀,可用其檢驗(yàn)“氧化”后溶液中是否沉淀完全,沉淀反應(yīng)的離子方程式為。故;(4)碳酸鋰溶解度隨溫度升高而降低,“沉鋰”采用的提純方法為蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾,洗滌,干燥,趁熱過濾,可以減小碳酸鋰的損失。故蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾;(5)沉鋰過程中,向的溶液中加入固體,,==(1-0.05)mol·L-1,,故沒有沉淀完全。故,故沒有沉淀完全;(6)電解碳酸鋰制取,陽極水失電子發(fā)生氧化,反應(yīng)方程式為。用該方法制取的缺點(diǎn)是制得的氫氧化鋰會夾帶硝酸鋰雜質(zhì)。故;制得的氫氧化鋰會夾帶硝酸鋰雜質(zhì)。7.(廣東茂名市高三三模)氨基磺酸()是一元固體強(qiáng)酸,俗稱“固體硫酸”,易溶于水和液氨,不溶于乙醇,溶于水時有存在如下反應(yīng):。在工業(yè)上常用作酸性清洗劑、阻燃劑、磺化劑等。某實(shí)驗(yàn)室用尿素和發(fā)煙硫酸(溶有的硫酸)制備氨基磺酸的流程如圖:已知“磺化”步驟發(fā)生的反應(yīng)為:①②發(fā)生“磺化”步驟反應(yīng)的裝置如圖所示:請回答下列問題:(1)下列關(guān)于“磺化”與“抽濾”步驟的說法中正確的是_______。A.儀器a的名稱是三頸燒瓶B.冷凝回流時,冷凝水應(yīng)該從冷凝管的B管口通入C.抽濾操作前,應(yīng)先將略小于漏斗內(nèi)徑卻又能將全部小孔蓋住的濾紙平鋪在布氏漏斗中,稍稍潤濕濾紙,微開水龍頭,抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上D.抽濾結(jié)束后為了防止倒吸,應(yīng)先關(guān)閉水龍頭,再拆下連接抽氣泵和吸濾瓶之間的橡皮管(2)“磺化”過程溫度與產(chǎn)率的關(guān)系如圖所示,控制反應(yīng)溫度為75~80℃為宜,若溫度高于80℃,氨基磺酸的產(chǎn)率會降低,可能的原因是_______。(3)“抽濾”時,所得晶體要用乙醇洗滌,則洗滌的具體操作是_______。(4)“重結(jié)晶”時,溶劑選用10%~12%的硫酸而不用蒸餾水的原因是_______。(5)“配液及滴定”操作中,準(zhǔn)確稱取2.500g氨基磺酸粗品配成250mL待測液。取25.00mL待測液于錐形瓶中,以淀粉-碘化鉀溶液做指示劑,用的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,當(dāng)溶液恰好變藍(lán)時,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL。此時氨基磺酸恰好被完全氧化成,的還原產(chǎn)物也為。①電子天平使用前須通電預(yù)熱并調(diào)零校準(zhǔn)。稱量時,可先將潔凈干燥的小燒杯放在稱盤中央,顯示數(shù)字穩(wěn)定后按歸零鍵,再緩緩加樣品至所需質(zhì)量時,停止加樣,讀數(shù)記錄。②試求氨基磺酸粗品的純度:_______(用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示)。③若以酚酞為指示劑,用的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,也能測定氨基磺酸粗品的純度,但測得結(jié)果通常比法_______(填“偏高”或“偏低”)。(1)AC(2)溫度過高,氣體在硫酸中的溶解度小,逸出快,反應(yīng)①接觸不充分轉(zhuǎn)化率降低;同時溫度升高,反應(yīng)①平衡向逆反應(yīng)方向移動(3)關(guān)小水龍頭,向布氏漏斗中加入乙醇至恰好完全浸沒沉淀,待乙醇完全濾下后重復(fù)此操作2~3次(4)氨基磺酸在水溶液中可發(fā)生反應(yīng):;稀可提供與促使該平衡逆向移動(5)77.60%偏高【分析】發(fā)煙硫酸和尿素在磺化步驟轉(zhuǎn)化為氨基磺酸,反應(yīng)①為放熱反應(yīng),同時反應(yīng)因?yàn)橛袣怏w參與,則通過改變溫度和壓強(qiáng)可以影響產(chǎn)率;因?yàn)榘被撬釣楣腆w,則過濾時可采用抽濾,得到的氨基磺酸可能混有雜質(zhì),則要經(jīng)過重結(jié)晶進(jìn)行提純,最后干燥可得到純凈的氨基磺酸。(1)A.儀器a的名稱是三頸燒瓶,故A正確;B.冷凝回流時,冷凝水應(yīng)該下進(jìn)上出,即從冷凝管的A管口通入,故B錯誤;D.抽濾結(jié)束后為了防止倒吸,應(yīng)先拆下連接抽氣泵和吸濾瓶之間的橡皮管,再關(guān)閉水龍頭,故D錯誤;綜上所述,答案為A。(2)氣體的溶解度隨溫度升高而降低,則溫度過高,氣體在硫酸中的溶解度小,逸出快,反應(yīng)①接觸不充分轉(zhuǎn)化率降低;同時溫度升高,反應(yīng)①平衡向逆反應(yīng)方向移動;(3)洗滌的具體操作為關(guān)小水龍頭,向布氏漏斗中加入乙醇至恰好完全浸沒沉淀,待乙醇完全濾下后重復(fù)此操作2-3次;(4)“重結(jié)晶”時,溶劑選用10%~12%的硫酸是為了防止氨基磺酸洗滌時因溶解而損失,因?yàn)榘被撬嵩谒芤褐锌砂l(fā)生反應(yīng):;稀可提供與促使該平衡逆向移動,故氨基磺酸在水溶液中可發(fā)生反應(yīng):;稀可提供與促使該平衡逆向移動;(5)①電子天平在使用時要注意使用前須(通電)預(yù)熱并調(diào)零校準(zhǔn),稱量時,要將藥品放到小燒杯或?yàn)V紙上,注意要先按去皮鍵(歸零鍵),再放入藥品進(jìn)行稱量;②亞硝酸鈉與氨基磺酸反應(yīng)后的產(chǎn)物均為氮?dú)?,根?jù)氧化還原反應(yīng)原理可知,亞硝酸與氨基磺酸以1∶1比例反應(yīng),可知,則2.500g氨基磺酸粗品中氨基磺酸粗品的純度;③因?yàn)榘被撬岽制分谢煊辛蛩?,則用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,會使測得結(jié)果通常比法偏高。8.(河北邯鄲市高三三模)高純碘化鈉晶體是核醫(yī)學(xué)、大型安防設(shè)備、暗物質(zhì)探測等領(lǐng)域的核心材料。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室制備高純NaI的簡化流程如圖:已知:①I2(s)+I(xiàn)-(aq)I(aq)。②水合肼(N2H4·H2O)具有強(qiáng)還原性,可將各種價態(tài)的碘還原為I-,氧化產(chǎn)物為N2。③NaI易被氧化,易溶于水、酒精,在酒精中的溶解度隨溫度的升高增加不大?;卮鹣铝袉栴}:(1)①步驟Ⅰ,I2與Na2CO3溶液同時發(fā)生兩個反應(yīng),生成物除NaI外,還分別生成NaIO和NaIO3,一個反應(yīng)為:I2+Na2CO3=NaI+NaIO+CO2↑,另一個反應(yīng)為:___________。②I2與Na2CO3溶液的反應(yīng)很慢,加入NaI固體能使開始反應(yīng)時的速率明顯加快,原因可能是___________。(2)步驟Ⅱ,水合肼與IO反應(yīng)的離子方程式為___________。(3)步驟Ⅲ,多步操作為:①將步驟Ⅱ得到的pH為6.5~7的溶液調(diào)整pH至9~10,在100℃下保溫8h,得到溶液A;②將溶液A的pH調(diào)整至3~4,在70~80℃下保溫4h,得溶液B;③將溶液B的pH調(diào)整至6.5~7,得溶液C;④在溶液C中加入活性炭,混合均勻后煮沸,靜置10~24h后,過濾除雜得粗NaI溶液。上述①②③操作中,調(diào)整pH時依次加入的試劑為___________、___________、___________。A.NaOHB.HIC.NH3?H2OD.高純水(4)步驟Ⅳ,蒸發(fā)操作為減壓蒸發(fā)。①“減壓蒸發(fā)”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計(jì)、接收管、接收瓶之外,還有___________。A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.燒杯D.抽氣泵②采用“減壓蒸發(fā)”的優(yōu)點(diǎn)有:減小壓強(qiáng),降低沸點(diǎn),利于水的蒸發(fā);___________。(5)將制備的NaI?2H2O粗品以無水乙醇為溶劑進(jìn)行重結(jié)晶。請選擇合理的操作并排序:加熱乙醇→___________→___________→___________→___________→純品(選填序號)。①高純水洗滌②減壓蒸發(fā)結(jié)晶③真空干燥④NaI?2H2O粗品溶解⑤趁熱過濾⑥降溫結(jié)晶(1)3I2+3Na2CO3=5NaI+NaIO3+3CO2↑或3I2+3CO=5I-+IO+3CO2↑I-(aq)與I2(s)反應(yīng)形成I(aq),增加固體I2的溶解性,增大反應(yīng)速率或NaI對該反應(yīng)具有催化作用(2)3N2H4·H2O+2IO=3N2↑+2I-+9H2OABA(4)AD減壓環(huán)境與外界空氣隔絕,避免I-被氧化;(5)④②⑤③【分析】碘單質(zhì)與碳酸鈉溶液反應(yīng)后,再與水合肼作用,通過多步操作得到粗碘化鈉溶液,蒸發(fā)、過濾得到NaI?2H2O粗品,重結(jié)晶后得到高純碘化鈉。(1)①I2與Na2CO3溶液同時發(fā)生兩個反應(yīng),生成物除NaI外,還分別生成NaIO和NaIO3,一個反應(yīng)為:I2+Na2CO3=NaI+NaIO+CO2↑,另一個反應(yīng)為碘與碳酸鈉反應(yīng)生成NaIO和NaIO3,同時生成二氧化碳,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3I2+3Na2CO3=5NaI+NaIO3+3CO2↑或3I2+3CO=5I-+IO+3CO2↑;②I-(aq)與I2(s)反應(yīng)形成(aq),增加固體I2的溶解性,使反應(yīng)速率增大或NaI對該反應(yīng)具有催化作用,故I2與Na2CO3溶液的反應(yīng)很慢,加入NaI固體能使開始反應(yīng)時的速率明顯加快,故I-(aq)與I2(s)反應(yīng)形成I(aq),增加固體I2的溶解性,增大反應(yīng)速率或NaI對該反應(yīng)具有催化作用;(2)步驟Ⅱ中,水合肼與反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)?、碘離子和水,根據(jù)已知信息及氧化還原反應(yīng)的配平原則可知,該反應(yīng)的離子方程式為3N2H4·H2O+2IO=3N2↑+2I-+9H2O;(3)①將步驟Ⅱ得到的pH為6.5~7的溶液調(diào)整pH至9~10,在100℃下保溫8h,則應(yīng)選用NaOH調(diào)節(jié)pH,因?yàn)镹H3?H2O受熱易分解;在②操作中,將溶液A的pH調(diào)整至3~4,應(yīng)該用HI調(diào)節(jié)pH;③為了不引入雜質(zhì)調(diào)節(jié)pH值為弱堿性,選用試劑X為NaOH,故A;B;A;(4)①減壓蒸發(fā)是在低于大氣壓下進(jìn)行蒸發(fā)操作,將二次蒸氣經(jīng)過冷凝器后排出,所以除列出儀器外,還需直形冷凝管和抽氣泵,故AD;②“減壓蒸發(fā)”減小壓強(qiáng),降低沸點(diǎn),利于水的蒸發(fā);I-易被空氣氧化,減壓環(huán)境與外界空氣隔絕,還可避免I-被氧化,故減壓環(huán)境與外界空氣隔絕,避免I-被氧化;(5)由于NaI易溶于酒精,且在酒精中的溶解度隨溫度變化不大,所在乙醇中進(jìn)行重結(jié)晶。先加熱溶劑乙醇,再溶解NaI?2H2O粗品,然后經(jīng)減壓蒸發(fā)結(jié)晶使NaI析出,趁熱過濾后在真空中干燥,避免NaI被氧化,故其操作順序?yàn)棰堍冖茛邸?.(北京高三一模)磷酸鐵(FePO4)常用作電極材料。以硫鐵礦(主要成分是FeS2,含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)為原料制備磷酸鐵的流程如下:已知幾種金屬離子沉淀的pH如下表所示:金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀的pH2.37.54.0完全沉淀的pH4.19.75.2請回答下列問題:(1)濾渣3的主要成分是___________(寫出化學(xué)式);(2)用FeS還原Fe3+的目的是___________加入FeO的作用是___________(用離子方程式表示);(3)試劑R宜選擇___________(填字母);A.高錳酸鉀B.稀硝酸C.雙氧水D.次氯酸鈉(4)檢驗(yàn)“氧化”之后溶液是否含F(xiàn)e2+的操作是___________;(5)已知沉淀溶解平衡:,。常溫下,,“沉鐵”中為了使,最小為___________mol/L。(1)Al(OH)3(2)避免在除去Al3+時Fe3+一并沉淀Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,F(xiàn)eO+2H+=Fe2++H2O(或2Al3++3FeO+3H2O=2Al(OH)3+3Fe2+)(3)C(4)取少量待測液于試管中,滴加幾滴鐵氰化鉀溶液(或酸性高錳酸鉀溶液),若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(或酸性高錳酸鉀溶液褪色),則該溶液中含有Fe2+(5)1.3×10-17【分析】硫鐵礦中含有物質(zhì)是FeS2、Al2O3、SiO2、Fe3O4,焙燒時FeS2轉(zhuǎn)化成Fe2O3,F(xiàn)e2O3為堿性氧化物,Al2O3為兩性氧化物,SiO2為酸性氧化物,能與稀硫酸反應(yīng)的是Fe2O3、Al2O3、Fe3O4,SiO2不與硫酸反應(yīng),濾渣1為SiO2,濾液中陽離子是Fe3+、Al3+、Fe2+、H+等,加入FeS將Fe3+還原成Fe2+,加入FeO調(diào)節(jié)pH,使Al3+轉(zhuǎn)化成Al(OH)3沉淀,除去Al3+,然后加入氧化劑,將Fe2+氧化成Fe3+,據(jù)此分析;(1)加入FeO調(diào)節(jié)pH,可以使Al元素以Al(OH)3形式沉淀除去時,所用濾渣3的主要成分為Al(OH)3;(2)依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)以及流程,讓Al元素以Al(OH)3形式沉淀除去時,F(xiàn)e3+必先沉淀,因此用FeS還原Fe3+的目的是避免在除去Al3+時Fe3+一并沉淀;加入FeO的目的是調(diào)節(jié)pH,讓Al3+以Al(OH)3形式沉淀而除去,Al3+發(fā)生水解:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,F(xiàn)eO+2H+=Fe2++H2O,促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,得到氫氧化鋁沉淀,總反應(yīng)為2Al3++3FeO+3H2O=2Al(OH)3+3Fe2+;(3)A.KMnO4溶液作氧化劑,容易引入Mn2+、K+,故A不適宜;B.稀硝酸作氧化劑,得到NO,NO有毒,污染環(huán)境,且容易引入硝酸根成為新雜質(zhì),故B不適宜;C.雙氧水作氧化劑,還原產(chǎn)物是H2O,不引入雜質(zhì),對環(huán)境無影響,故C適宜;D.次氯酸鈉作氧化劑,引入新雜質(zhì)Cl-、Na+,故D不適宜;答案:C;(4)Fe2+可以和鐵氰酸鉀溶液反應(yīng)得到藍(lán)色沉淀,還可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色,所以檢驗(yàn)Fe2+:取少量待測液于試管中,滴加幾滴鐵氰化鉀溶液(或酸性高錳酸鉀溶液),若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀(或酸性高錳酸鉀溶液褪色),則該溶液中含有Fe2+;(5)當(dāng)c(Fe3+)≤1×10-5mol/L時,c(PO)≥=1.3×10-17mol/L。10.(江蘇鹽城市高三三模)水合肼(N2H4?H2O)常用作航天器燃料,也廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)室制取水合肼,并模擬處理銅氨{[Cu(NH3)4]2+}廢液回收銅粉的實(shí)驗(yàn)流程如圖:(1)反應(yīng)Ⅰ中溫度升高時易產(chǎn)生副產(chǎn)物NaClO3。為提高NaClO產(chǎn)率,實(shí)驗(yàn)中可采取的措施有___A.反應(yīng)容器浸入熱水中B.適當(dāng)減慢通入Cl2的速率C.不斷攪拌溶液(2)①NaClO與CO(NH2)2反應(yīng)合成水合肼的離子方程式為___。②合成過程中需控制≈,比理論值略大的原因是___。(3)檢驗(yàn)分離出水合肼后的溶液中Cl-的實(shí)驗(yàn)操作是___。(4)銅粉沉淀率與水合肼溶液濃度的關(guān)系如圖所示。請?jiān)O(shè)計(jì)由銅氨廢液回收銅粉的實(shí)驗(yàn)方案:取一定量5mol?L-1水合肼溶液,___,靜置、過濾、洗滌、干燥。實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑
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