工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2∙6H2O),其过程为:
已知:I.有关氢氧化物沉淀的pH:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 |
II.SrCl2∙6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
请回答:
⑴在步骤②中加入少量的30% H2O2,反应的离子方程式_______________。
⑵在步骤③中,需要将溶液的pH由1调节至3.7以上,适宜用选的试剂为__________。过滤所得滤渣的主要成分是_______________。
⑶关于上述流程中的步骤④、⑤、⑥的说法,正确的是____________。
A. 步骤④包括用60℃的热水浴加热蒸发到溶液表面出现晶膜、冷却结晶
B. 可以通过降低结晶速率的方法来得到较大颗粒的SrCl2∙6H2O晶体
C. 某溶液降温后若无晶体析出,可用玻璃棒搅动或轻轻摩擦容器壁
D. 步骤⑤为趁热过滤,步骤⑥的洗涤剂为饱和溶液
⑷工业上采用减压烘干或者用50~60℃的热风吹干SrCl2∙6H2O晶体的原因是______________。
⑸为了测定所得SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度,设计了如下方案:称取1.40g样品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 2.38g的硝酸银溶液(溶液中除Cl-外,不含其它与Ag+反应生成沉淀的离子),Cl-即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000 mol·L-1的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,以测定SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度。用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00mL,则原SrCl2∙6H2O晶体的纯度为_____________________。
利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程,回答下列问题:
已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3目的是___。
(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为___。
(3)加入Na2CO3调pH至5.2,目的是___;萃取剂层含锰元素,则沉淀Ⅱ的主要成分为__。
(4)操作Ⅰ包括:将水层加入浓盐酸调整pH为2~3,___、__、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,过滤、洗涤、干燥,测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是___(回答一条原因即可)。
(6)将5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 4.41 |
290~320 | 2.41 |
经测定,整个受热过程,只产生水蒸气和CO2气体,则290~320℃温度范围,剩余的固体物质化学式为____。[已知:CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183g·mol−1]
锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆主要成分为MnO2,含少量Al2O3、Fe2O3、Fe2O、SiO2等杂质为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。
⑴溶浸过程中,为提高SO2吸收率,可采取的措施有________填字母。
a.不断搅拌,使SO2和软锰矿浆充分接触 b. 增大通入SO2的速率
c. 减小软锰矿浆的进入量 d. 减小通入SO2的速率
⑵已知:室温下,Ksp[Al(OH)3] =1×10-33,Ksp[Fe(OH)3] =1×10-39,pH =7.1时Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂(室温)是除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6 mol·L-1),则需调节溶液pH的范围为________。
⑶硫酸锰与K2S2O8溶液在常温下混合一周,可慢慢得到球形二氧化锰(MnO2)。请写出发生反应的离子方程式:________。
⑷将MnO2和Li2CO3按物质的量4:1进行配料,充分搅拌,混合均匀然后升温至600~700℃,制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式:________。该反应中氧化剂为_______(填化学式)。
⑸锰酸锂可充电电池的总反应为Li1-xMn2O4 + LixCLiMn2O4 + C(0 < x < 1)。
①充电时,电池的阳极反应式为________。
②废旧锰酸锂电池中可能残留单质锂,拆解不当易着火、爆炸,为了安全,拆解的注意事项是________。
SPC(2Na2CO3∙3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的双重性质,广泛应用于印染、医药卫生等领域。以芒硝(Na2SO4∙10H2O)、H2O2等为原料制备SPC的工艺流程如下:
回答下列问题:
⑴步骤Ⅰ中________填“有”或“没有”发生氧化还原反应。
⑵步骤Ⅱ中会生成一种可以循环使用的物质,该物质的化学式为________。
⑶步骤Ⅲ中需要加热,发生反应的化学方程式为_________________________________。
⑷步骤Ⅴ中,合成时需选择温度为15℃,其目的是___________。
⑸SPC的保存方法是_____________________________。
⑹过氧化氢用催化剂催化分解时生成水和氧原子,该氧原子非常活泼,称为活性氧。称量0.1600g样品,置于250mL锥形瓶中,并用100mL 0.5 mol·L-1硫酸溶解完全,立即用0.02000mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,滴定至终点时溶液颜色为________,且半分钟内不恢复为原来的颜色,进行三次平行实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为26.56mL。另外,在不加样品的情况下按照上述过程进行空白实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为2.24mL。该样品的活性氧含量为_______%。
铈(Ce)是种重要的稀土元素。以富含CeO2的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质)为原料,采用多种方法回收铈。请回答下列问题:
已知:CeO2不溶于稀盐酸,也不溶于NaOH溶液。
⑴滤渣的成分是________,反应②的离子方程式是________。
⑵干法空气氧化法回收铈是把Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4,氧化过程中发生的化学反应方程式为________。两种制备Ce(OH)4的数据如下表:
干法空气氧化法 | 氧化温度 | 氧化率 | 氧化时间 |
暴露空气中 | 110~120 | 90 | 18 |
在对流空气氧化炉中 | 110~120 | 99 | 8 |
在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是________。
⑶利用电解方法也可以实现铈的回收。
①在酸性条件下电解Ce2O3(如图):阳极电极反应式为________,离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
②电解产物Ce(SO4)2是重要的氧化剂,将其配成标准溶液,在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量,写出发生反应的离子方程式________。
Mn3O4是一种高性能结构材料,可由含钙镁离子的硫酸锰浸出液为原料制备。其工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
⑴四氧化三锰(Mn3O4)中锰元素的化合价有+2价和+3价,其化学式可改写为________(选项字母)。
A. MnO∙ Mn2O3 B. 2MnO∙ MnO2 C. Mn2O∙ Mn2O3 D. MnO∙ MnO2
⑵是P2O4密度小于水的无色液体,用P2O4萃取碘水中的碘,振荡、静置后的现象为________。
⑶写出由Mn(OH)2制备Mn3O4的化学方程式:________。
⑷通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀完全。若要除去Ca2+、Mg2+,则残留液中c(F-)应不小于_______ mol·L-1,=________[已知:Ksp(CaF2) = 2.7×10-11,Ksp(MgF2) =6.5×10-9,,;保留三位有效数字]。
⑸可由“水相”制备高纯度单质锰,装置如图所示:
①装置中采用________填“阴离子”或“阳离子”交换膜。
②写出该电解反应的化学方程式:________。