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粗铜精炼后的阳极泥中含有Cu、Au(金)和PbSO4等杂质,湿法处理阳极泥进行综...

粗铜精炼后的阳极泥中含有CuAu()PbSO4等杂质,湿法处理阳极泥进行综合利用的工艺流程如图所示:

(1)电解精炼含铜、金、铅的粗铜时,电解液应该用________溶液作电解液,电解时阳极的电极反应式为___________________________Cu-2e-=Cu2+

(2)完成操作的主要步骤有:__________________,过滤,洗涤,干燥。

(3)写出用SO2还原AuCl4-的离子反应方程式____________________________

(4)为了减少废液排放、充分利用有用资源,工业上将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作,请指出流程图中另一处类似的做法________________________

(5)用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用:___________________________[已知298K时,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13Ksp(PbSO4)=1.82×10-8]。当溶液中c(SO42-)=0.2mol/L时,c(CO32-)=________mol/L结果保留2位有效数字

 

CuSO4 Pb-2e-+SO42-=PbSO4 蒸发浓缩,降温结晶 2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+ 用滤液2溶解碱浸渣(或并入硝酸中溶解碱浸渣) PbSO4(s)+CO32-(aq)⇌PbCO3(s)+SO42-(aq) 1.6×10-6 【解析】 粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au(金)和PbSO4等杂质,焙烧后金属铜成为氧化铜,酸浸可以得到硫酸铜溶液,硫酸铜溶液经过蒸发浓缩,降温结晶,过滤、洗涤,干燥获得硫酸铜晶体;Au(金)和PbSO4等杂质经碳酸钠浸洗、浓硝酸氧化后,过滤得到硝酸铅溶液,滤液加硫酸生成硫酸铅沉淀,再过滤得到硫酸铅;脱铅滤渣主要是金,加王水溶金,得到含有AuCl4-的溶液,AuCl4-可以被SO2还原得到Au。 (1)电解精炼粗铜时一般用硫酸铜溶液作电解质溶液;电解精炼的粗铜作阳极会发生氧化反应,其中单质铜和活泼性比Cu强的金属都会发生溶解,因此粗铜中的铜和铅会发生失电子的氧化反应,电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4; (2)操作I的步骤是从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体,因此该步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤,操作II是从酸浸渣(PbSO4)中得到碱浸渣(PbCO3),因此该操作是过滤操作; (3)SO2还原AuCl4-中还原剂和氧化剂都比较明确,因此很容易推测出氧化产物是SO42-,还原产物是Au,根据氧化还原反应得失电子守恒先缺项配平,然后根据电荷守恒再配平,因此得到的反应方程式为:2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+; (4)滤液1是在结晶硫酸铜时剩下的滤液,还含有少量的未析出的硫酸铜,因此并入前面的硫酸铜溶液进行循环,有利于充分利用,因此类似此处的做法,应该是流程中得到的另一滤液2,此滤液2是在硝酸铅溶液中加入硫酸生成硫酸铅沉淀并过滤出硫酸铅后剩下的溶液,此溶液中H+没有发生反应,因此还有大量的硝酸溶液,所以可以把此滤液当成硝酸加入前面的碱浸渣中溶解碱浸渣; (5)通过比较两种沉淀的溶度积,可以看出碳酸铅比硫酸铅更加难溶,因此往硫酸铅中加入碳酸钠,发生的是沉淀溶解转化的反应,离子方程式要注意标明状态,方程式为:PbSO4(s)+CO32-(aq)⇌PbCO3(s)+SO42-(aq),已知298K时,当溶液中c(SO42-)=0.2mol/L,Ksp(PbSO4)=1.82×10-8时,c(Pb2+)=9.1×10-8mol/L,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13,c(CO32-)=1.6×10-6mol/L。
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Ⅰ.氮氧化物、二氧化硫是造成大气污染的主要物质,某科研小组进行如下研究。

(1)写出SO2(g)与NO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式_____________

(2)常温下用NaOH溶液吸收SO2,当向NaOH溶液中通入足量的SO2时,得到NaHSO3溶液,利用图所示装置(电极均为惰性电极)在pH为4~7之间电解,可使NaHSO3转化为Na2S2O4,并获得较浓的硫酸,这是电化学脱硫技术之一,

①a为电源的_______(填 “正极”或“负极”);

②阴极的电极反应式为______

Ⅱ.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度而制备纳米Cu2O,反应为2Cu + H2O  ==Cu2O + H2↑。装置如图所示:该离子交换膜为__________离子交换膜(填“阴”或“阳”),该电池的阳极反应式为:____________________,钛极附近的pH_______ (增大、减小、不变)。

Ⅲ.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。

①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________,工作时电流方向为_______(用a→b或b→a表示)。

②负极的电极反应式为__________________

 

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工业上用软锰矿(主要成分为MnO2,含有少量的SiO2FeS2杂质)为原料制取高纯MnO2,其工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)步骤①将软锰矿研磨成细粉的主要目的是________;步骤②酸浸取时,主要产物有SMnSO4Fe2(SO4)3,写出反应的化学方程式:________

(2)滤渣的主要成分是________

(3)步骤④加入氨水调节pH=4,过滤后的滤液中,c(Fe3+)=________mol/L{已知Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38}

(4)步骤⑤所得的滤渣可用于制备铁红,该反应的化学方程式为________

(5)步骤⑥电解MnSO4酸性溶液,原理如图所示。阳极产生MnO2,其电极反应式为________;阴极产生的气体为________(写化学式)

 

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菱锰矿的主要成分是MnCO3,还含有少量FeAlCaMg等元素。氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下:

已知:①相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol/L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子

Al3+

Fe3+

Fe2+

Ca2+

Mn2+

Mg2+

开始沉淀的pH

3.8

1.5

6.3

10.6

8.8

9.6

沉淀完全的pH

5.2

2.8

8.3

12.6

10.8

11.6

 

 

②常温下,CaF2MgF2的溶度积常数分别为1.46×1010 7.42×1011

回答下列问题:

(1) “焙烧时发生的主要反应的化学方程式为__________。气体X________(填化学式),写出它生活中的一种用途_______________

(2)焙烧时温度对锰浸出率的影响如图所示。焙烧时适应温度为_______________

(3)浸出液净化除杂过程如下:首先用MnO2Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pHAl3+Fe3+变成沉淀除去,溶液的pH的范围为____然后加入NH4FCa2+Mg2+转化为CaF2MgF2沉淀除去,两种沉淀共存时,溶液中 =________(所得结果保留两位小数)。

(4)碳化结晶的原理(用离子方程式表示): ______________________

(5)将制得的高纯度碳酸锰溶于过量稀硫酸后用惰性电极电解,在某极得到重要的无机功能材料MnO2,该电极的电极反应式为_________

(6)在该工艺流程中可以循环使用的物质有__________。(填化学式)

 

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硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取七水硫酸镁的工艺流程如下:

回答下列问题:

(l)Na2B4O7·10H2O中B的化合价为__________

(2)Na2B4O7易溶于水,也易发生水【解析】
B
4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式:______________

(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式____________

(4)加入MgO的目的是___________________

(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:

温度(℃)

溶解度(g)

40

50

60

70

MgSO4

30.9

33.4

35.6

36.9

CaSO4

0.210

0.207

0.201

0.193

 

“操作A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明“操作A”步骤为____________________

(6)硼砂也能在工业上制取NaBH4,NaBH4被称为有机化学中的“万能还原剂”。

①写出NaBH4的电子式:___________

②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力,其定义是:每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_________(保留两位小数)。

③在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式:________

 

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有关元素WXYZ的信息如下,请用化学用语完成下列问题:

元素

信息

W

所在主族序数与所在周期序数之差为4,其单质在常温下呈黄绿色

X

X+的电子层结构与Ne相同

Y

生活中常见的金属,其制品在潮湿的空气中会生锈

Z

地壳中含量最多的金属元素

 

(1)请写出Z元素在周期表中的位置________。请写出Z高价氧化物的水化物与X最高价氧化物水化物反应的离子方程式________

(2)X在空气中加热,生成一种淡黄色固体,该固体的电子式是________

(3)以铜棒、石墨为电极材料,YW3溶液为电解质溶液,形成如图所示的原电池,则该原电池正极的电极反应式为________。如何检验正极反应的产物离子,请简述操作过程及现象________________

(4)YZ单质混合物质量为3.28g,总物质的量为0.1mol。加入足量盐酸溶解,再加入适量H2O2溶液,然后加入氨水恰好完全沉淀,过滤、洗涤、干燥,得到固体的质量为________g。加入H2O2溶液反应的离子方程式为________

 

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