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随着人们对硒的性质深入认识及产品硒的纯度提高,硒的应用范围越来越广。某科学小组以...

随着人们对硒的性质深入认识及产品硒的纯度提高,硒的应用范围越来越广。某科学小组以硫铁矿生产硫酸过程中产生的含硒物料(主要含SSeFe2O3CuOZnOSiO2)提取硒,设计流程如下:

回答下列问题:

(1)“脱硫时,测得脱硫率随温度的变化如图。随着温度的升高,脱硫率呈上升趋势,其原因是______。最佳温度是________

(2)“氧化酸浸中,Se转化成H2SeO3,该反应的离子方程式为________

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]联合亚硫酸钠进行控电位还原,将电位高的物质先还原,电位低的物质保留在溶液中,以达到硒与杂质金属的分离。下表是氧化酸浸液中主要粒子的电位。

 

①控制电位在0.7401.511V范围内,在氧化酸浸液中添加硫脲,可选择性还原ClO2。该过程的还原反应(半反应)式为___________

②为使硒和杂质金属分离,用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在_____V

(4)粗硒的精制过程:Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠(Na2SeSO3)]→Na2S净化→H2SO4酸化等步骤。

①净化后的溶液中c(Na2S)达到0.026 mol·L1,此时溶液中的c(Cu2+)的最大值为________,精硒中基本不含铜。[Ksp(CuS)=1.3×1036]   

②硒代硫酸钠酸化生成硒的化学方程式为____________

(5)对精硒成分进行荧光分析发现,精硒中铁含量为32 μg·g1,则精硒中铁的质量分数为___________,与粗硒中铁含量为0.89%相比,铁含量明显降低。

 

温度升高,单质硫在煤油中的溶解度增加 95℃ 4ClO3-+ 4H+ + Se = 4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 ClO2 + 4H+ + 5e- = Cl- + 2H2O 0.345 5.0×10-35 mol·L-1 Na2SeSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 3.2×10-3 % 【解析】 硒酸泥(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)加入热煤油萃取硫,固体加入稀硫酸、氯酸钠进行氧化,过滤,滤渣中含有氢氧化铁、二氧化硅,氧化浸出液含有H2SeO3,控制电位还原,发生氧化还原反应可生成Se。 (1)“脱硫”时,脱硫率随着温度的升高,脱硫率呈上升趋势,其原因是温度升高,单质硫在煤油中的溶解度增加。最佳温度是95℃。 (2)“氧化酸浸”中,固体加入稀硫酸、氯酸钠进行氧化,Se转化成H2SeO3,ClO3-还原成ClO 2,该反应的离子方程式为4ClO3-+ 4H+ + Se = 4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 。 (3)①控制电位在0.740~1.511V范围内,在氧化酸浸液中添加硫脲,可选择性还原ClO2,ClO2得电子还原成Cl-,该过程的还原反应(半反应)式为ClO2 + 4H+ + 5e- = Cl- + 2H2O。 ②为使硒和杂质金属分离,确保Cu2+、Zn2+、Fe2+不被还原,用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在0.345V。 (4)粗硒的精制过程:Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠(Na2SeSO3)]→Na2S净化→H2SO4酸化等步骤。 ①净化后的溶液中c(Na2S)达到0.026 mol·L-1,此时溶液中的c(Cu2+)的最大值为c(Cu2+)= ==5.0×10-35 mol·L-1 ,精硒中基本不含铜。 ②硒代硫酸钠酸化生成硒、二氧化硫和水,化学方程式为Na2SeSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 。 (5)精硒中铁含量为32 μg·g-1,则精硒中铁的质量分数== 3.2×10-3 %,与粗硒中铁含量为0.89%相比,铁含量明显降低。
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硫酸锌是一种重要的工业原料,广泛用于农业、化工、电镀等行业。工业上由锌渣(主要成分为ZnOFeOCuOPbO等)等工业废料生产ZnSO4·7H2O的流程如下:

(1)“溶浸操作中,选用锌渣而不选择氧化锌矿粉的原因是______;该操作中不断通入高温水蒸气的目的是________

(2)“滤渣A”的主要成分是________

(3)“反应Ⅰ中,加入NaClO反应的离子方程式为___

(4)“反应Ⅰ中,再加入NaOH调节pH约为4.5,则滤渣B”的主要成分是_____(填化学式)。(Ksp[Zn(OH)2]=3×10-17Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39

(5)“反应Ⅱ中,加入的锌粉需用少量稀硫酸处理,原因是_________

(6)28.7gZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量如下表:

温度/

100

250

680

930

质量/g

17.90

16.10

13.43

8.10

 

680℃时所得固体的化学式为_________(填字母标号)

A.ZnO    B.Zn3O(SO4)2    C.ZnSO4    D.ZnSO4·H2O

 

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NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外,还含有CuZnFeCr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图:

请回答下列问题:

1)用稀硫酸溶解废渣时,为了提高浸取率可采取的措施有_______(任写一点)

2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液,目的是除去Cu2+Zn2+,写出除去Cu2+的离子方程式________

3)在40 ℃左右,用6%H2O2氧化Fe2+,再在95 ℃时加入NaOH调节pH,除去铁和铬。此外,还常用NaClO3作氧化剂,在较小的pH条件下水解,最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠(OH)12]沉淀除去。如图是温度—pH与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25 ℃时,Fe(OH)3Ksp=2.64×10-39]。下列说法正确的是_______(选填序号)

aFeOOH中铁为+2

b.若在25 ℃时,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4时除去铁,此时溶液中c(Fe3+)=264×10-29

c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为:6Fe2++Cl+6H+6Fe3++Cl-+3H2O

d.工业生产中常保持在85~95 ℃生成黄铁矾钠,此时水体的pH1.2~1.8

4)上述流程中滤液的主要成分是_______

5)确定步骤四中Na2CO3溶液足量,碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是_______

6)操作的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂:6 mol·L-1H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸)

___________

___________

蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4·6H2O晶体;

用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。

 

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二氟磷酸锂(LiPO2F2)作为电解液添加剂能够有效提升锂电池的循环性能。在氮气气氛下,在PFA(全氟烷氧基树脂)烧瓶中加入高纯LiPF6Li2CO3固体,以碳酸二甲酯作溶剂制备LiPO2F2,其流程如下:

已知:LiPF6是一种白色结晶或粉末,潮解性强,遇水发生反应如下:LiPF6H2OLiFPOF32HF↑

1)反应Ⅰ需要控制在60℃的条件下进行,适宜的加热方式为_____________

2)反应Ⅰ中有一种无色无味的气体生成,该气体的电子式为_______________。反应Ⅰ的化学方程式为______________________________________

3)高纯LiPF6需要控制适当过量的原因可能是_____________________________ LiPO2F2制备过程中不采用玻璃仪器的原因是____________________________

4)保持其他实验条件都不变,在精制过程中加入提纯溶剂(杂质和LiPO2F2均可溶解在提纯溶剂中)LiPO2F2在提纯溶剂中的浓度对产品纯度和收率(收率=×100%)的影响如图所示。由图可知,随着LiPO2F2浓度的减小,产品纯度逐渐增大,收率逐渐降低。其原因可能是_______

5)已知:常温下,碳酸锂微溶于水,碳酸氢锂可溶于水。工业级碳酸锂中含有少量难溶于水且与CO2不反应的杂质。请设计从工业级碳酸锂制备高纯碳酸锂的实验方案。(实验中须使用的试剂有:去离子水,CO2气体;除常用仪器外须使用的仪器:恒温水浴锅、真空干燥箱)__________

6)已知碳酸锂Ksp=8.6×10-4,向浓度为0.2mol·L1的硫酸锂溶液中加入等体积的碳酸钠溶液产生沉淀,则所加碳酸钠溶液的最低浓度为______________________

 

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锡酸钠用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。工业上以锡碲渣(主要含Na2SnO3Na2TeO3)为原料,制备锡酸钠的工艺流程图如下,请回答下列问题:

已知:锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。

(1)“碱浸过程中,锡碲浸出率与溶液中游离碱质量浓度关系如图所示,则最理想的质量浓度为__________,理由是______________

(2)如图反映的是除碲过程中反应温度对碲脱除率的影响关系,70℃后随温度升高碲脱除率下降的原因可能是______________

(3)“除碲反应的离子方程式为_________________

(4)溶析结晶回到碱浸的物质除烧碱外,主要还有_____________(写化学式)

(5)“溶析结晶母液中还含有少量SbO43-,可用锡片将Sb置换出来,锡转化成最高价含氧酸盐,写出反应的离子方程式___________________

 

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(52Te)被誉为国防与尖端技术的维生素。工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te、含AgAu等杂质)为原料提取碲并回收金属,其工艺流程如下:

已知:TeO2微溶于水,易与较浓的强酸、强碱反应。回答下列问题:

(1)已知TeVIA族元素,TeO2被浓NaOH溶液溶解,所生成盐的化学式为____________

(2)“酸浸2”时温度过高会使Te的浸出率降低,原因是________________________

(3)“酸浸1”过程中,控制溶液的酸度使Cu2Te转化为TeO2,反应的化学方程式为____________

还原过程中,发生反应的离子方程式为_____________________________

(4)工业上也可用电解法从铜阳极泥中提取碲,方法是:将铜阳极泥在空气中焙烧使碲转化为TeO2,再用NaOH溶液碱浸,以石墨为电极电解所得溶液获得Te。电解过程中阴极上发生反应的电极方程式为____________________。在阳极区溶液中检验出有TeO42存在,生成TeO42的原因是_____________________

(5)常温下,向l mol·L1 Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH5时,c(TeO32)c(H2TeO3)__________(已知:H2TeO3Ka11.0×103     Ka22.0×108)

 

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