【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)實驗室中操作④的名稱為 _______________。
(3)己知:Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39,Ksp[Al(OH)3] = 3×10-33。當 pH =5.6 時 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)合化學方程式回答)。
(6)寫出溶液F和硫酸溶液反應的離子方程式 _________,若用足量二氧化碳通入F中,則生成的溶液中離子濃度關系為___________。
【答案】⑴ 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
⑵蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾
⑶5.0≤pH<5.6
⑷3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3
⑸酸性條件下CrO42-或Cr2O72-會被Cl-還原為Cr3+
⑹Cr2O72-+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與硫酸反應生成硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻,SiO2與硫酸不反應,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,此時溶液pH=5.0,使Fe3+完全除去時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,此時溶液pH≈3.1,而pH=5.6時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)生反應的離子方程式3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3。
(5)因為反應Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O,酸性條件下CrO42-或Cr2O72-會被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生成硫酸鋁,反應的離子方程式為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系為c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)。
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【題目】《化學反應原理》選修模塊從不同的視角對化學反應進行了探究分析。以下觀點正確的是
A. 化學反應的反應熱與反應的途徑有關
B. 電解過程中,化學能轉(zhuǎn)化為電能而“儲存”起來
C. 化學平衡常數(shù)的表達式與化學反應方程式的書寫有關
D. 強電解質(zhì)溶液的導電能力一定強于弱電解質(zhì)溶液
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【題目】2016年9月我國成功利用大功率運載火箭發(fā)射“天宮二號”空間實驗室;鸺七M器中裝有還原劑肼(N2H4)(液態(tài))和強氧化劑過氧化氫(H2O2),如圖是一定量肼完全反應生成氮氣和1 mol氣態(tài)水過程中的能量變化圖。
(1)該反應屬于________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)寫出該火箭推進器中相關反應的熱化學方程式:__________________。
(3)若該火箭推進器中H2O2有12 mol共價鍵發(fā)生斷裂,則反應釋放出的熱量______kJ。
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【題目】下列說法中,不正確的是( 。
A. 膠體與溶液的本質(zhì)區(qū)別是丁達爾效應
B. 氯化鐵溶液可應急止血,利用的是膠體的聚沉
C. 用一束平行光線入射淀粉溶液里,從側(cè)面可以觀察到一條光亮的通路
D. 將稀硫酸逐滴加入氫氧化鐵膠體中,開始時產(chǎn)生沉淀,繼續(xù)滴加時沉淀又溶解
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【題目】(1)用系統(tǒng)命名法命名烴A:_____________________________
烴A的一氯代物具有不同沸點的產(chǎn)物有__種。
(2)有機物的系統(tǒng)名稱是________,將其在催化劑存在下完全氫化,所得烷烴的系統(tǒng)名稱是____________。
(3)有機物的系統(tǒng)名稱是__________,將其在催化劑存在下完全氫化,所得烷烴的系統(tǒng)名稱是____________。
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【題目】還原2.4×10﹣3 mol XO(OH)3+到X元素的低價態(tài)時,消耗0.2molL﹣1的Na2SO3溶液30mL,則X元素反應后的價態(tài)是( )
A.+1
B.﹣1
C.0
D.﹣2
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【題目】硫酸鋅可用于制造鋅鋇白、印染媒染劑等。用鋅白礦(主要成分為ZnO,還含有Fe2O3、CuO、SiO2等雜成) 制備ZnSO4 ·7H2O的流程如下。
相關金屬離了生成氫氧化物沉淀的pH (開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算)如下表:
金屬離子 | 開始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 6.4 | 8.0 |
(1)“濾渣1”的主要成分為_________(填化學式)。“酸浸”過程中,提高鋅元素浸出率的措施有:適當提高酸的濃度、______________(填一種)。
(2)“置換”過程中,加入適量的鋅粉,除與溶液中的Fe3+,H+反應外,另一主要反應的化學方程式為__________________________。
(3)“氧化”一步中,發(fā)生反應的離子方程式為_______________________。溶液pH控制在[3.2,6.4)之間的目的是________________。
(4)“母液”中含有的鹽類物質(zhì)有_________ (填化學式)。
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