【題目】某工廠用一固體廢渣(主要成份為Al2O3·Cr2O3,還含有FeO、SiO2)為主要原料回收利用,生產(chǎn)紅礬鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O),同時(shí)制備明礬(KAl(SO4)2·12H2O)。其主要工藝流程如下:
己知:NaBiO3不溶于冷水,在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO42-
(1)I、II目的是___________。
(2)實(shí)驗(yàn)室中操作④的名稱為_______________。
(3)己知:Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=3×10-33。當(dāng)pH=5.6時(shí)Cr(OH)3開始沉淀。室溫下,II中需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為___________(雜質(zhì)離子濃度小于1×10-6mol/L視為沉淀完全)。
(4)寫出Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________。
(5)IV中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化,理由是_____________(結(jié)合化學(xué)方程式回答)。
(6)寫出溶液F和硫酸溶液反應(yīng)的離子方程式_________,若用足量二氧化碳通入F中,則生成的溶液中離子濃度關(guān)系為___________。
【答案】 使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,并調(diào)整pH,使Fe3+和Al3+完全沉淀,與鉻元素完全分離 蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾 5.0≤pH<5.6 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3 酸性條件下CrO42-或Cr2O72-會(huì)被Cl-還原為Cr3+ Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O AlO2-+4H+ = Al3++2H2O c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)
【解析】本題考查工藝流程分析,鉻鐵礦的主要成份為Al2O3·Cr2O3,還含有FeO、SiO2,向鉻鐵礦中加入過量的硫酸,氧化鋁、氧化亞鐵和Cr2O3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻,SiO2與硫酸不反應(yīng),過濾,得到固體A為SiO2,溶液B為硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻的混合溶液,加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,調(diào)節(jié)pH形成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀,過濾,得到固體C為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物,溶液D為硫酸鉻溶液,向固體C中加入過量的KOH溶液,得到氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鉀溶液,固體E為氫氧化鐵,溶液F為偏鋁酸鉀溶液,加入稀硫酸,然后蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到明礬;向溶液D中加入過量的NaOH溶液和NaBiO3溶液,發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Bi(OH)3固體和Na2CrO4溶液,溶液E為Na2CrO4溶液,然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液,最終得到紅礬鈉晶體。
(1)根據(jù)上述分析,I、II 操作的目的是使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,并調(diào)整pH,使Fe3+和Al3+完全沉淀,與鉻元素完全分離 。
(2)操作④是由溶液得到晶體的過程,名稱為蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾。
(3)使Al3+完全除去時(shí)c(OH-)3=Ksp[Al(OH)3]÷c(Al3+)=1×10-33÷1×10-6mol/L= 1×10-27,c(OH-)=10-9mol/L,此時(shí)溶液pH=5.0,使Fe3+完全除去時(shí)c(OH-)3=Ksp[Fe(OH)3]÷c(Fe3+)=3.0×10-39÷1×10-6mol/L= 3×10-33,c(OH-)≈1.4× 10-11mol/L,此時(shí)溶液pH≈3.1,而pH=5.6時(shí)Cr(OH)3開始沉淀,所以調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為5.0≤pH<5.6。
(4)NaBiO3不溶于冷水,在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO42-,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平,Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3。
(5)因?yàn)榉磻?yīng)Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O,酸性條件下CrO42-或Cr2O72-會(huì)被Cl-還原為Cr3+ ,所以IV中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化。
(6)溶液F為偏鋁酸鉀溶液,偏鋁酸鉀和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁,反應(yīng)的離子方程式為AlO2-+4H+ = Al3++2H2O。將足量二氧化碳通入偏鋁酸鉀溶液中生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液,碳酸氫鉀是強(qiáng)堿弱酸鹽,HCO3-在溶液中存在水解過程和電離過程,以水解過程為主,溶液顯堿性,水解過程是微弱的,則生成的溶液中離子濃度關(guān)系為c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在pH=13的無色溶液中,下列各組離子能大量共存的是
A. K+、Na+、HCO3-、NO3- B. Na+、NH4+、NO3-、Cl-
C. K+、Na+、NO3-、Br- D. K+、Cu2+、Cl-、SO42-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鐵碳微電解技術(shù)是利用原電池原理處理酸性污水的一種工藝,裝置如圖。若上端開口關(guān)閉,可得到強(qiáng)還原性的H+(氫原子);若上端開口打開,并鼓入空氣,可得到強(qiáng)氧化性的·OH(烴基自由基)。下列說法錯(cuò)誤的是
A. 無論是否鼓入空氣,負(fù)極的電極反應(yīng)式均為Fe-2e-=Fe2+
B. 不鼓入空氣時(shí),正極的電極反應(yīng)式為H++e-=H·
C. 鼓入空氣時(shí),每生成1mol·OH有2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
D. 處理含有草酸(H2C2O4)的污水時(shí),上端開口應(yīng)打開并鼓入空氣
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【題目】電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如下。下列說法不正確的是
A. O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng)
B. 反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4:5
C. 溶液中OH-向電極a移動(dòng)
D. 負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
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【題目】一定條件下,在在恒容的密閉容器中,能表示反應(yīng)X (g) + 2Y (g) 2Z (g)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是:
①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為1:2:2
② X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化
③ 容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
④ 單位時(shí)間內(nèi)生成n molZ,同時(shí)生成2n molY
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
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【題目】甲酸的下列性質(zhì)中,可以證明它是弱電解質(zhì)的是( )
A. 1mol/L甲酸溶液的c(H+)=10-2mol/L; B. 甲酸以任何比與水互溶;
C. 10mL1mol/L甲酸恰好與10mL1mol/LNaOH溶液完全反應(yīng); D. 甲酸溶液的導(dǎo)電性比鹽酸溶液弱;
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【題目】甲醇既是重要的化工原料,又是電動(dòng)公交車的清潔能源,利用水煤氣在一定條件下含成甲醇,發(fā)生的反應(yīng)為:CO (g) +2H2(g)CH3OH(l) △H=?
(1)己知CO、H2、CH3OH的燃燒熱分別為283.0kJ/mol,285.8kJ/mol,726.5kJ/mol 則△H=______。
(2)在一容積為2L的恒容密閉容器中加入0.2mol CO和0.4mol H2,發(fā)生如下反應(yīng):CO (g) +2H2(g)CH3OH(g),實(shí)驗(yàn)測(cè)得T1℃和T2℃下,甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下表所示,下列說法正確的是
①由上述數(shù)據(jù)可以判斷:T1℃_____T2℃
②T1℃時(shí),0~20minH2的平均反應(yīng)速率v(H2)=_________。
③該反應(yīng)T1℃達(dá)到平衡后,為同時(shí)提高反應(yīng)速率和甲醇的生成量,以下措施一定可行的是_____(選填編號(hào))。
A.改用高效催化劑 B.升高溫度 C.縮小容器體積 D.分離出甲醇 E.增加CO的濃度
(3)若保持T1℃不變,起始時(shí)加入CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量分別為amol、bmol、cmol,達(dá)到平衡時(shí),仍與原平衡等效,則a、b、c應(yīng)該滿足的條件___________。
(4)當(dāng)反應(yīng)在T1℃達(dá)到20min時(shí),控制體積不變,迅速將0.02molCO,0.04molH2,0.18molCH3OH同時(shí)投入體系中,后在恒壓條件下,反應(yīng)在40min時(shí)達(dá)到平衡,請(qǐng)?jiān)?/span>圖中畫出2040min內(nèi)容器中 H2濃度的變化趨勢(shì)曲線:___________
(5)在以CH3OH(l)為燃料的燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,則負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________;理想狀態(tài)下,該燃料電池消耗2mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為1162.4kJ,則該燃料電池的理論效率為______。(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)
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【題目】用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用如下反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用:
4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-115.6 kJ·mol-1
下列說法正確的是
A. 升高溫度能提高HCl的轉(zhuǎn)化率
B. 加入催化劑,能使該反應(yīng)的焓變減小
C. 1molCl2轉(zhuǎn)化為2molCl2原子放出243kJ熱量
D. 斷裂H2O(g)中1mol H-O鍵比斷裂HCl(g)中1mol H-Cl鍵所需能量高
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【題目】某溶液可能含有Clˉ、SO42ˉ、CO32ˉ、NH4+、Fe3+、Fe2+、Al3+和Na+。某同學(xué)為了確認(rèn)其成分,取部分試液,設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn):
下列說法正確的是( )
A.原溶液中c(Fe3+)=0.2 mol·L-1
B.溶液中至少有4種離子存在,其中Clˉ一定存在,且c(Clˉ)≥0.2 mol·L-1
C.SO42ˉ、NH4+ 、Na+一定存在,CO32ˉ一定不存在
D.要確定原溶液中是否含有Fe2+,其操作為:取少量原溶液于試管中,加入適量氯水,無現(xiàn)象,再加KSCN溶液,溶液成血紅色,則含有Fe2+
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