【題目】氟碳鈰礦(主要成分為CeFCO3)是提取稀土化合物、冶煉鈰的重要礦物原料,根據(jù)如圖以氟碳鈰礦為原料提取鈰的工藝流程圖,回答問題:
(1)CeFCO3中Ce的化合價為_____;氧化焙燒時不能使用陶瓷容器,原因是______。
(2)氧化焙燒后的產(chǎn)物之一為CeO2,則酸浸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。
(3)HT是一種難溶于水的有機(jī)溶劑,則操作I的名稱為________。
(4)為了提高酸浸率,可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度,但溫度偏高浸出率反而會減小,其原因是__________。
(5)已知有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來,該過程可表示為:Ce3+(水層)+3HT(有機(jī)層)CeT3(有機(jī)層)+3H+(水層)。向CeT3(有機(jī)層)中加入稀硫酸能獲得較純的含Ce3+水溶液,從平衡角度解釋其原因:________。
(6)寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產(chǎn)品Ce(OH)4的化學(xué)方程式:________。
(7)298K時,向c(Ce3+)=0.02 mol/L的溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)溶液的pH,若反應(yīng)后溶液pH=10,此時Ce3+是否沉淀完全?______。(要求列式計算,已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20,c(Ce3+)<1.0×10-5 mol/L視為沉淀完全)。
【答案】+3 陶瓷會與生成的HF反應(yīng) 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 分液 溫度升高,雙氧水發(fā)生分解,造成浸出率偏小 向混合液中加入稀硫酸,使c(H+)增大,平衡向生成Ce3+水溶液方向移動 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 是
【解析】
氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO3,由流程可知,氧化焙燒生成二氧化碳、HF氣體及CeO2,再加稀硫酸、過氧化氫,發(fā)生氧化還原反應(yīng):2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O,溶液中加入萃取劑HT,操作I為分液將溶液中的Ce3+萃取出來,再加入稀硫酸得含有Ce3+的溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH得到Ce(OH)3沉淀,再經(jīng)過氧氣氧化發(fā)生4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4,過濾、洗滌、干燥可得Ce(OH)4產(chǎn)品,以此來解答。
(1)CeFCO3中CO32-整體顯-2價,F顯-1價,根據(jù)化合物中正、負(fù)化合價代數(shù)和為0,可知Ce的價態(tài)為+3價;氧化焙燒時不能使用陶瓷容器,這是由于陶瓷容器中含有SiO2,SiO2與HF發(fā)生反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此在該流程氧化焙燒時不能使用陶瓷容器;
(2)氧化焙燒后的產(chǎn)物之一為CeO2,酸浸時,CeO2與硫酸、H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生Ce2(SO4)3、O2、H2O,該反應(yīng)的離子方程式為2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;
(3)操作I是得到溶液和有機(jī)相,是分離互不相容的兩層液體物質(zhì),因此操作I的名稱為分液;
(4)酸浸時加入H2O2,H2O2不穩(wěn)定,在高溫下會發(fā)生分解,造成浸出率偏;
(5)該過程中存在Ce3+(水層)+3HT(有機(jī)層)CeT3(有機(jī)層)+3H+(水層),向混合液中加入稀硫酸,使溶液中c(H+)增大,化學(xué)平衡逆向移動,即向生成Ce3+水溶液的方向移動,從而能獲得較純的含Ce3+水溶液;
(6)向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣,發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到產(chǎn)品Ce(OH)4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4;
(7)298K時,向c(Ce3+)=0.02 mol/L的溶液中加入NaOH溶液來調(diào)節(jié)溶液的pH,若反應(yīng)后溶液pH=10,則c(OH-)=1.0×10-4 mol/L, Ce3+若形成沉淀,c(Ce3+)×c3(OH-)>Ksp[Ce(OH)3],而此時溶液中c(Ce3+)=mol/L=1.0×10-8 mol/L<1.0×10-5 mol/L,因此Ce3+沉淀完全。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】1,2—二溴乙烷[BrCH2CH2Br,常溫下為無色液體,難溶于水,密度比水大,熔點(diǎn)9℃,沸點(diǎn)132℃]常用作熏蒸消毒的溶劑。利用以下原理可在實(shí)驗(yàn)室制。2C2H5OHCH2=CH2BrCH2CH2Br。
已知:140℃時發(fā)生副反應(yīng)生成乙醚(C2H5OC2H5),局部過熱會生成SO2、CO2。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①按如圖組裝儀器(夾持裝置略),檢查氣密性后添加試劑。
②在冰水浴冷卻、攪拌下,將20mL濃硫酸緩慢加到10mL95%乙醇中,取出5mL混合液加入三頸燒瓶中,將剩余部分移入恒壓滴液漏斗。
③加熱A至175℃,打開恒壓滴液漏斗活塞,慢慢滴加混合液至D中液溴反應(yīng)完全。
④將D中產(chǎn)物移到分液漏斗,依次用水、NaOH溶液、水洗滌并分液,往有機(jī)相加入適量MgSO4固體,過濾、操作Y,收集到BrCH2CH2Br4.23g。
請回答以下問題:
(1)B中長導(dǎo)管的作用是___。
(2)試劑X可選用___(填序號)。
a.NaOH溶液 b.飽和NaHSO3溶液 c.酸性高錳酸鉀溶液 d.濃硫酸
(3)D中具支試管還需加入少量水,目的是___。反應(yīng)過程中需用冷水冷卻具支試管,若將冷水換成冰水,可增強(qiáng)冷卻效果,但主要缺點(diǎn)是___。
(4)步驟②配制混合液使用的玻璃儀器除了量筒,還有___。
(5)與直接將全部混合液加熱到170℃相比,步驟③中往175℃少量混合液中慢慢滴加混合液,最主要的優(yōu)點(diǎn)是___。
(6)反應(yīng)結(jié)束后,E中溶液檢測到BrO3-,則E中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。
(7)步驟④操作Y為___。
(8)BrCH2CH2Br的產(chǎn)率為___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】向一定量的Mg2+、NH4+、Al3+混合溶液中加入Na2O2的量與生成沉淀和氣體的量(縱坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示,則溶液中Mg2+、NH4+、Al3+三種離子的物質(zhì)的量之比為( )
A.1:1:2B.2:2:1C.1:2:2D.9:2:4
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理,對于消除其對環(huán)境的污染具有重要意義。
(1)升高溫度,絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大,但是的反應(yīng)速率卻隨著溫度的升高而減小。查閱資料得知,該反應(yīng)歷程分為以下兩步:
Ⅰ.(快) 正正 逆逆
Ⅱ.(慢)
正正 逆逆
回答:
①反應(yīng)的____(用含和的式子表示)。一定溫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),寫出用正、逆、正、逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式____。
②決定反應(yīng)速率的是反應(yīng)Ⅱ,則反應(yīng)Ⅰ的活化能與反應(yīng)Ⅱ的活化能的大小關(guān)系為____(填“”“”或“”)。
(2)亞硝酸氯()是有機(jī)合成中重要的試劑,可與在一定條件下合成。在容器恒溫條件下,將物質(zhì)的量之和為的和以不同的氮氯比進(jìn)行如下反應(yīng): ,平衡時某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氮氯比及不同溫度的關(guān)系結(jié)果如下圖。
①判斷圖中溫度、的關(guān)系:____。(填“”、“”或“”)
②圖中縱坐標(biāo)為物質(zhì)____(填化學(xué)式)的轉(zhuǎn)化率,理由是_____。
③圖中、、三點(diǎn)中平衡時體積分?jǐn)?shù)最大的是____。(填“”、“”或“”)
④溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)____。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鎂和鋁分別與等濃度等體積的過量稀硫酸反應(yīng),產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)的關(guān)系如圖所示,則下列關(guān)于反應(yīng)中鎂和鋁的敘述正確的是
A. 二者物質(zhì)的量之比為3∶2
B. 二者質(zhì)量之比為3∶2
C. 二者摩爾質(zhì)量之比為2∶3
D. 二者消耗H2SO4的物質(zhì)的量之比為2∶3
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】向50 mL稀H2SO4與稀HNO3的混合溶液中逐漸加入鐵粉,假設(shè)加入鐵粉的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)之間的關(guān)系如圖所示,且每一段只對應(yīng)一個反應(yīng)。下列說法正確的是( )
A. 開始時產(chǎn)生的氣體為H2
B. AB段發(fā)生的反應(yīng)為置換反應(yīng)
C. 參加反應(yīng)鐵粉的總質(zhì)量m2=5.6 g
D. 所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 molL﹣1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】中科院一項新研究成果實(shí)現(xiàn)了甲烷高效生產(chǎn)乙烯,其反應(yīng)為:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0
物質(zhì) | 燃燒熱(kJ/mol) |
氫氣 | 285.8 |
甲烷 | 890.3 |
乙烯 | 1411.5 |
(1)已知相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱如表,完成熱化學(xué)方程式:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=__。
(2)溫度為T1℃時,向1 L的恒容反應(yīng)器中充入2 mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)0~15 min CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖1,實(shí)驗(yàn)測得10~15 min時H2的濃度為1.6 mol/L。
①若圖1中曲線a、b分別表示在T1℃時,使用等質(zhì)量的兩種不同的催化劑時,達(dá)到平衡過程中n(CH4)變化曲線,判斷:催化劑a_____b(填“優(yōu)于”或“劣于”)。
②在15 min時改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致n(CH4)發(fā)生變化(見圖1),則改變的條件可能是:_____(任答一條即可)。
(3)實(shí)驗(yàn)測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆為速率常數(shù)僅與溫度有關(guān),溫度為時,k正與k逆的比值為______(填數(shù)值)。若將溫度由T1升高到T2,則反應(yīng)速率增大的倍數(shù)v正_______ v逆(填“>”、“=”或“<”),判斷的理由是_________。
(4)科研人員設(shè)計了甲烷燃料電池并用于電解(如圖2)。電解質(zhì)是摻雜了Y2O3與ZrO2的固體,可在高溫下傳導(dǎo)O2-。
①圖中C處的Pt為_______(填“陰”或“陽”)極。
②該電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為________。
③用該電池電解飽和食鹽水,一段時間后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體總體積為112 mL,則陰極區(qū)所得溶液在25℃時pH=_______(假設(shè)電解前后NaCl溶液的體積均為500 mL)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】對下列探究反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響因素的四個實(shí)驗(yàn),回答下列問題:
(1)利用實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)探究鋅與1mol/L硫酸和4mol/L硫酸反應(yīng)的速率,可以測定收集一定體積氫氣所用的時間。①此方法需要控制的變量有(至少寫出兩項):___。②為了衡量反應(yīng)的快慢,還可以采用新的測定方法是_____。
(2)實(shí)驗(yàn)(Ⅱ)已知:Cr2O72- (橙色)+ H2O2CrO42-(黃色)+ 2H+。D試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_______________________________,用平衡移動原理解釋原因:_______________________
(3)實(shí)驗(yàn)(Ⅲ)①實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄?/span>____________________。
(4)在室溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(Ⅳ)①實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>_____。②溶液褪色的時間:t(A)________t(B)(填>、<或= )
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硝酸銨是一種常用的化肥,其工業(yè)生產(chǎn)流程如圖,請回答下列問題。
(1)寫出反應(yīng)容器B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:____。
(2)吸收塔C中通入空氣的目的是___;C、D兩個反應(yīng)容器中發(fā)生的反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng)的是___(填反應(yīng)容器代號)。
(3)濃硝酸一般保存在棕色試劑瓶里,并放置在陰涼處,用化學(xué)方程式解釋原因:___。
(4)碳與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。
(5)將128g銅置于一定量的濃硝酸中并微熱。當(dāng)銅片完全消失時,共收集到NO2和NO的混合氣體44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
①寫出上述過程中,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:____、____。
②完成該反應(yīng)至少需要量取10mol·L-1的濃硝酸_____mL。
③混合氣體中NO2的體積為____L,NO的體積為____L(均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
④將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中,并向其中緩慢通入O2使其充分反應(yīng),若要使溶液恰好充滿容器,則理論上需要參加反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為____mol。
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