【題目】鈰是稀土中豐度最高的元素,其在電子材料、催化劑等方面的應用廣泛,F(xiàn)以氟碳鈰礦(含CeFCO3、BaO、SiO2等)為原料制備氧化鈰(CeO2),并測定其純度。其工藝流程如下:
已知:①稀土離子易和SO形成復鹽沉淀:
Ce2(SO4)3+Na2SO4+nH2O==== Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O↓(復鹽沉淀);
②硫脲:一種有機物,結(jié)構(gòu)簡式為,酸性條件下易被氧化為(SCN2H3)2;
③Ce3+在空氣中易被氧化為Ce4+;
回答下列問題:
(1)焙燒時,為了提高焙燒效率,可采取的措施有________________________________________
(2)CeFCO3中Ce元素的化合價為___________,濾渣A的主要成分是_____________
(3)焙燒后加入硫酸浸出,稀土的浸出率和硫酸濃度、溫度有關,如圖所示,應選擇的適宜的條件為___________,硫酸濃度過大時,浸出率減小的原因是__________。
(4)加入硫脲的目的是將Ce4+還原為Ce3+,反應的化學方程式為_________。
(5)步驟③加入鹽酸后,通常還需加入H2O2,其主要目的為_________。
(6)步驟④的離子方程式為________________________。
(7)取所得產(chǎn)品CeO2 8.0g,用30 mL高氯酸和20 mL磷酸混合液加熱溶解,冷卻至室溫后,配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液用0.2000 mol·L-1硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定,已知滴定時發(fā)生的反應為Fe2++Ce4+==== Fe3++Ce3+,達到滴定終點時消耗硫酸亞鐵銨溶液20.50 mL,則該產(chǎn)品的純度為____________。
【答案】將氟碳鈰礦粉碎以增大接觸面積或延長焙燒時間 +3價 BaSO4和SiO2 溫度85℃、c(H+)2.5mol/L 溶液中c(SO)增大,易和稀土離子形成復鹽沉淀而使浸出率降低 2Ce(SO4)2+2==== Ce2(SO4)3+(SCN2H3)2+H2SO4 防止Ce3+被氧化 2Ce3++6HCO==== Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O 88.15%
【解析】
氟碳鈰礦(含CeFCO3、BaO、SiO2等)在空氣中焙燒,Ce元素被氧化,得到CeO2、CeF4,之后用稀硫酸浸取,得到的濾渣A為難溶物BaSO4以及SiO2,濾液A中主要含有Ce4+、Fˉ等,相繼加入硫脲和硫酸鈉,根據(jù)題目已知信息可知Ce元素轉(zhuǎn)化為Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O沉淀,依次加入NaOH溶液和稀鹽酸,得到含Ce3+的溶液,然后向溶液中加入碳酸氫銨,碳酸氫根電離出的碳酸根與Ce3+結(jié)合得到Ce2(CO3)3沉淀,高溫灼燒得到CeO2。
(1)將氟碳鈰礦粉碎以增大接觸面積或延長焙燒時間都可以提高焙燒效率;
(2)CeFCO3中F為-1價,O為-2價,C為+4價,所以Ce為+3價;濾渣A主要為難溶物BaSO4和SiO2;
(3)據(jù)圖可知當c(H+)=2.5mol/L浸出率最高,溫度為85℃時浸出率最高,所以適宜的條件為溫度85℃、c(H+)=2.5mol/L;根據(jù)題目已知信息可知溶液中c(SO)增大,易和稀土離子形成復鹽沉淀而使浸出率降低;
(4)根據(jù)題目信息可知反應過程中被氧化成(SCN2H3)2,而Ce4+被還原為Ce3+,根據(jù)電子守恒可得化學方程式為2Ce(SO4)2+2===Ce2(SO4)3+(SCN2H3)2+H2SO4;
(5)加入雙氧水可以防止Ce3+被氧化;
(6)含Ce3+溶液中加入碳酸氫銨溶液,碳酸氫根電離出的碳酸根與Ce3+結(jié)合生成沉淀,促進碳酸氫根的電離,所以會產(chǎn)生大量氫離子,氫離子又和碳酸氫根結(jié)合生成二氧化碳和水,所以離子方程式為2Ce3++6HCO===Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O;
(7)根據(jù)滴定時發(fā)生的反應可知25.00mL溶液中n(Ce4+)=n{[(NH4)2Fe(SO4)2]}=0.2000mol/L×0.0205L=0.0041mol,則樣品中n(Ce4+)=0.0041mol×=0.041mol,n(CeO2)=n(Ce4+)=0.041mol,所以樣品的純度為100%=88.15%。
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【題目】H是合成抗炎藥洛縈洛芬鈉的關鍵中間體,它的一種合成路線如下:
(1)A的化學名稱為___________。
(2)G的分子式為___________;H中官能團的名稱是___________。
(3)E的結(jié)構(gòu)簡式為___________,反應②的反應類型為___________。
(4)反應⑥的化學方程式為___________。
(5)寫出同時滿足下列條件的F的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式___________。
Ⅰ.能發(fā)生水解反應生成酸和醇
Ⅱ.能發(fā)生銀鏡反應
Ⅲ.核磁共振氫譜有5組峰且峰面積之比為3∶2∶2∶2∶1
(6)仿照H的合成線,設計一種由合成的合成路線______。
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【題目】亞硝酸鈉廣泛用于媒染劑、漂白劑等。某興趣小組用下列裝置制取較純凈的NaNO2。
甲 乙 丙 丁
反應原理為:2NO+Na2O2=2NaNO2。已知:NO能被酸性KMnO4氧化成NO3-,MnO4-被還原為Mn2+。下列分析錯誤的是
A.甲中滴入稀硝酸前需通人N2
B.儀器的連接順序為a-f-g-d-e-b
C.丙中CaCl2用于干燥NO
D.乙中吸收尾氣時發(fā)生的離子反應為3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O
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【題目】把鐵和氧化鐵組成的某混合物放入250 mL 2.0 mol·L-1的硝酸溶液中,充分反應后,生成的一氧化氮氣體在標準狀況下的體積為1.12 L,再向反應后的溶液中加入1.0 mol·L-1的氫氧化鈉溶液,要使鐵元素完全沉淀下來,加入的氫氧化鈉溶液的體積最少是
A.400 mLB.450 mLC.500 mLD.550 mL
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【題目】據(jù)研究報道,藥物瑞德西韋(Remdesivir)對2019年新型冠狀病毒(COVID—19)有明顯抑制作用。K為藥物合成的中間體,其合成路線如圖:
已知:(1)R—OHR—Cl
(2)
回答下列問題:
(1)B的化學名稱為__。
(2)J中含氧官能團的名稱為__。
(3)B到C的反應類型是___,G到H的反應類型是__。
(4)由G生成H的化學反應方程式為___。
(5)E中含兩個Cl原子,則E的結(jié)構(gòu)簡式___。
(6)X是C同分異構(gòu)體,寫出滿足下列條件的X的結(jié)構(gòu)簡式___。
①苯環(huán)上含有硝基且苯環(huán)上只有一種氫原子;②遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應;③1mol的X與足量金屬Na反應可生成2gH2。
(7)參照F的合成路線圖,設計由、SOCl2為原料制備的合成路線(無機試劑任選)___。
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【題目】下列說法正確的是( )
A.CH4和C15H32為同系物
B.分子式為C4H8BrCl的有機物共有11種(不含立體異構(gòu))
C.化合物(b)、(d)、正戊烷(p)中只有b的所有碳原子可能處于同一平面
D.CH3CH=CHCH3分子中的四個碳原子在同一直線上
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【題目】一種新型漂白劑(如下圖)可用于漂白羊毛等,其中W、Y、Z為不同周期不同主族的短周期元素,W、Y、Z的最外層電子數(shù)之和等于X的最外層電子數(shù),W、X對應的簡單離子核外電子排布相同。下列敘述正確的是( )
A.工業(yè)上通過電解熔融的WX來制得W
B.W、X、Y、Z的原子半徑順序為:W > X > Y > Z
C.W、X、Z元素各自形成的簡單離子均能破壞水的電離平衡
D.該漂白劑中各元素均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
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【題目】工業(yè)制硫酸中的一步重要反應是二氧化硫在400~600℃下的催化氧化:2SO2+O22SO3。如果反應在密閉容器中進行,下列有關的敘述不正確的是( )
A.使用催化劑是為了加快反應速率,提高生產(chǎn)效率
B.在上述條件下,SO2、O2、SO3將共存于反應體系之中
C.當生成O2的速率與生成SO3的速率相等時達到了平衡
D.為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率,可適當?shù)靥岣?/span>O2的濃度
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【題目】(1)乙醇是未來內(nèi)燃機的首選環(huán)保型液體燃料。2.0g乙醇完全燃燒生成液態(tài)水放出59.43kJ的熱量,則乙醇燃燒的熱化學方程式__。
(2)已知下列熱化學方程式:
①C(s,石墨)+O2(g)═CO2(g) △H=-393.5kJmol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H=-571.6kJmol-1
③2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l) △H=-2599kJmol-1
請寫出C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)的熱化學方程式_____。
(3)已知幾種共價鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
共價鍵 | N≡N | H—H | N—H |
鍵能(kJ/mol) | 946 | 436 | 390.8 |
寫出合成氨反應的熱化學方程式:____。
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