【題目】鐵、鎳及其化合物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。從某礦渣[成分為NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工藝流程如下:
已知(NH4)2SO4在350℃分解生成NH3和H2SO4,回答下列問題:
(1)“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外,還含有___________(寫化學(xué)式)。
(2)礦渣中部分FeO焙燒時與H2SO4反應(yīng)生成Fe2(SO4)3的化學(xué)方程式為_______________。
(3)向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+(濃度為1.0×10-3mol·L-1),當(dāng)溶液中c(F-)=2.0×10-3mol·L-1時,除鈣率為______________[Ksp(CaF2)=4.0×10-11]。
(4)溶劑萃取可用于對溶液中的金屬離子進(jìn)行富集與分離:。萃取劑與溶液的體積比(V0/VA)對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖所示,V0/VA的最佳取值為______。在___________(填“強堿性”“強酸性”或“中性”)介質(zhì)中“反萃取”能使有機相再生而循環(huán)利用。
(5)以Fe、Ni為電極制取Na2FeO4的原理如圖所示。通電后,在鐵電極附近生成紫紅色的FeO42-,若pH過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。
①電解時陽極的電極反應(yīng)式為________________,離子交換膜(b))為______(填“陰”或“陽”)離子交換膜。
②向鐵電極區(qū)出現(xiàn)的紅褐色物質(zhì)中加入少量的NaClO溶液,沉淀溶解。該反應(yīng)的離子方程式為_____。
【答案】SiO2 4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O 99% 0.25 強酸性 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 陰 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
【解析】
某礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,加入硫酸銨研磨后,600℃焙燒,已知:(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3,在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液,加入NaF除去鈣離子,過濾得到濾液加入萃取劑得到無機相和有機相,無機相通過一系列操作得到硫酸鎳,有機相循環(huán)使用,據(jù)此分析解答。
某礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,加入硫酸銨研磨后,600°C焙燒,已知:(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3,在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液,加入NaF除去鈣離子,過濾得到濾液加入萃取劑得到無機相和有機相,無機相通過一系列操作得到硫酸鎳,有機相循環(huán)使用。
(1)礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,加入硫酸銨加熱浸取后的浸渣為不反應(yīng)和不溶于水的硫酸鈣和二氧化硅,“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外,還含有SiO2;
(2)礦渣中部分FeO焙燒時與H2SO4及空氣中的氧氣反應(yīng)生成Fe2(SO4)3和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+6H2O;
(3)當(dāng)溶液中c(F-)=2.0×10-3mol·L-1時,Ksp(CaF2)=c(Ca2+)×c2(F-)= c(Ca2+)×(2.0×10-3mol·L-1)2=4.0×10-11,故c(Ca2+)=1.0×10-5mol/L,則除鈣率為99%;
(4)要求Fe2+萃取率最低,Ni2+的萃取率最高,根據(jù)圖象,最佳取值為0.25;在強酸性介質(zhì)中“反萃取”能使有機相再生而循環(huán)利用;
(5)①電解時正極連接鐵電極,為陽極,陽極上失電子在堿性條件下反應(yīng)生成FeO42-,電極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;離子交換膜(b))允許氫氧根離子向Ⅲ移動,為陰離子交換膜;
②向鐵電極區(qū)出現(xiàn)的紅褐色物質(zhì)中加入少量的NaClO溶液,沉淀溶解。次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化生成高鐵酸鈉,反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。
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【題目】在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉,得到的Fe2+的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加的鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示,AB段與BC段所需Fe的質(zhì)量比為( )
A.2:1B.1:2C.1:4D.3:8
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【題目】下列圖示與對應(yīng)的敘述相符的是
A. 圖1表示0.001 mol·L-1鹽酸滴定0.001 mol·L-1 NaOH溶液的滴定曲線
B. 圖2表示從能量角度考慮,石墨比金剛石穩(wěn)定
C. 圖3表示Al3+與OH-反應(yīng)時含鋁微粒濃度變化曲線,圖中a點溶液中含大量Al3+
D. 圖4所示圖中的陰影部分面積的含義是(v正-v逆)
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【題目】在時,向溶液滴加入的鹽酸,滴定曲線如圖1所示,CN-、HCN濃度所占分?jǐn)?shù)隨pH變化的關(guān)系如圖2所示,下列表述正確的是
A.b點時,溶液中微粒濃度大小的關(guān)系:
B.d點溶液垂直的關(guān)系:
C.圖2中的e點對應(yīng)圖1中的c點
D.在滴定過程中選用酚酞試劑比選用甲基橙試劑作指示劑誤差更小
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【題目】常溫下,有濃度均為的下列四種溶液:
①溶液 ②溶液 ③溶液 ④溶液
(1)這四種溶液pH由大到小的順序是______,其中由水電離的濃度最小的是______。(均填序號)
(2)②中各離子濃度由大到小的順序是__________,的水解平衡常數(shù)______。(已知碳酸的電離常數(shù))
(3)向③中通入少量氨氣,此時的值________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)若將③和④混合后溶液恰好呈中性,則混合前③的體積______④的體積(填“大于”、“小于”或“等于”)。
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【題目】如圖是一種綜合處理SO2廢氣的工藝流程。下列說法正確的是
A.溶液酸性:A>B>C
B.溶液B轉(zhuǎn)化為溶液C發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4H++2Fe2++O2 =2Fe3++2H2O
C.向B溶液中滴加KSCN溶液,溶液可能會變?yōu)榧t色
D.加氧化亞鐵可以使溶液C轉(zhuǎn)化為溶液A
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【題目】常溫下,用0.10mol·L-1鹽酸分別滴定20.00 mL濃度均為0.10 mol·L-1CH3COONa溶液和NaCN溶液,所得滴定曲線如圖(忽略體積變化)。下列說法正確的是( )
A. 溶液中陽離子的物質(zhì)的量濃度之和:點②等于點③
B. 點①所示溶液中:c(CN-)+c(HCN)﹤2c(Cl-)
C. 點②所示溶液中:c(Na+)> c(Cl-)> c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
D. 點④所示溶液中:c(Na+)+c(CH3COOH)+c(H+)>0.10mol·L-1
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【題目】毒奶粉中發(fā)現(xiàn)的化工原料三聚氰胺可以由下列反應(yīng)合成:CaO+3CCaC2+CO↑,CaC2+N2CaCN2+C,CaCN2+2H2O=NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN與水反應(yīng)生成尿素[CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺。
(1)基態(tài)鈣原子電子占據(jù)的最高能層符號是_________,其核外共有______種不同能量的電子。
(2)CaCN2中陰離子為CN22-,與CN22-互為等電子體的分子有N2O,由此可以推知CN22-的空間構(gòu)型為________。
(3)1mol尿素分子[CO(NH2)2]中含有的π鍵與σ鍵的數(shù)目之比為_________;所含元素的電負(fù)性由大到小的順序為_____________。
(4)三聚氰胺俗稱“蛋白精”,其結(jié)構(gòu)為:
其中氮原子的雜化方式為________。
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【題目】室溫下(20oC))課外小組用下列裝置探究鐵和硝酸反應(yīng)情況,過程如下圖所示:
將Ⅲ中液面上的氣體排入小試管中點燃,有尖銳爆鳴聲,小試管壁出現(xiàn)液滴。取反應(yīng)后溶液,加入足量NaOH 溶液得到灰綠色沉淀。煮沸時,蒸氣帶有刺激性氣味并能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)。
(1)X氣體是______ (填化學(xué)式),證據(jù)是________。
(2)實驗中硝酸被還原成另一種產(chǎn)物的化學(xué)方程式_____。
(3)甲同學(xué)對產(chǎn)生的氣體原因提出假設(shè)并設(shè)計方案:
假設(shè)1:該濃度的硝酸中H+的氧化性大于NO3-
假設(shè)2:H+還原反應(yīng)速率大于NO3-的還原反應(yīng)速率
I. 驗證假設(shè)1:可用____(選 “ Cu” 或“Zn”)粉與同濃度硝酸反應(yīng),依據(jù) ____________ ,則假設(shè)1不成立。
II. 驗證假設(shè)2:改變條件重復(fù)上圖過程實驗,結(jié)果如下:(所用試劑的量、氣體成分與實驗上圖相同)
序號 | 反應(yīng)溫度 | 實驗結(jié)果 |
a | 40oC | 溶液淺綠色,收集氣體為3.4mL |
b | 60oC | 溶液淺綠色,收集氣體為2.6mL |
上表實驗結(jié)果_____(填“能”或“否”)判斷假設(shè)2成立。由實驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析溫度對鐵粉與硝酸反應(yīng)時對生成X體積的影響的原因___________。
(4)常溫下(20℃),乙同學(xué)改用3mol·L–1 HNO3 進(jìn)行圖1過程實驗,Ⅱ中仍為無色氣體,在Ⅲ中氣體變紅色。由此得出的相關(guān)結(jié)論正確的是______ 。
a. 該實驗產(chǎn)生的無色氣體只有NO
b. 若改用濃硝酸時,反應(yīng)會更劇烈還原產(chǎn)物為NO2
c. 硝酸的濃度不同時,其主要還原產(chǎn)物不同
(5)綜上所述,金屬與硝酸生成X氣體,需要控制的條件是___________ 。
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