工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH |
3.3 |
1.5 |
6.5 |
4.2 |
5.4 |
沉淀完全的pH |
5.2 |
3.7 |
9.7 |
6.7 |
8.0 |
(1)在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是 。
(2)在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为 ,便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 ~ 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻,取少量上层清液,滴加 溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全。
(3)加入Zn粉的作用是除去溶液中的 。
高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,其生产工艺如下:
主要反应为:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH = 2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH。
(1)写出反应①的离子方程式: 。
(2)从“混合物II”中分离出K2FeO4后,会有副产品,它们都是重要的化工产品,其中一种在工业上用作氯碱工业原料的物质是 。
(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图Ⅰ为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;图Ⅱ为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
图Ⅰ 图Ⅱ
根据上图分析:工业生产中最佳温度为 ℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。
(1)含铬化合物有毒,对人畜危害很大。因此含铬废水必须进行处理才能排放。
已知:
在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁,使+6价铬还原成+3价铬;再调节溶液pH在6~8之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。
①写出Cr2O72—与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式 。
②完成用离子方程式表示溶液pH不能超过10(即c(OH)—≥1×10—4mol·L—1)的原因为Cr(OH)3 + OH-= +2H2O。
(2)在硝酸工业生产吸收塔中,将硝酸生产中排出的尾气(体积分数:含0.5% NO、1.5% NO2)用纯碱溶液完全吸收,完成反应方程式:NO+3NO2+2Na2CO3=3NaNO2+NaNO3+2 ,该反应中能用纯碱代替氢氧化钠溶液发生反应的原因是利用了Na2CO3水解呈现的 性。
(3)一定浓度的HF和Al2(SO4)3混合液中,铝的各种微粒含量ƒ随pH的分布曲线如图示。用NaOH使混合液的pH从5调整到7,完成有关反应的离子方程式为:
___________+3OH-=Al(OH)3↓+2F-;__________+3OH-=Al(OH)3↓+3F-。
从回收的含铜电缆废料中提取铜时,假若设计如下两种方案,回答有关问题。
方案甲:
方案乙:
(1)两个方案中,符合当前生产中绿色化学理念的是方案 ,理由是 方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾。
(2)方案乙中铜溶解生成蓝色溶液时发生反应的离子方程式为________________ _ ______。
(3)为了提高原料的利用率,最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥可得到一种结晶水合物的晶体。获得晶体后对其进行检测:
①先取a g的晶体进行脱水实验,获得无水固体为(a—1.26)g
②将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1.00mol/L的氯化钡溶液,当滴加10.00mL溶液时,沉淀恰好完全。通过计算测知该晶体的化学式是 。
(4)氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.5% 。工业上用硫酸铜等原料常通过下列反应制备CuCl :
2CuSO4+ Na2SO3 + 2 NaCl + Na2CO3=2 CuCl ↓+ 3 Na2SO4 + CO2↑
测定CuCl质量分数时先准确称取所制备的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L-1 FeCl3 溶液中,待样品完全溶解后,加水20mL,用0.1000mol·L-1 Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mL Ce(SO4)2溶液。有关反应的离子方程式为:Fe 3++CuCl=Fe 2++Cu2++Cl- ,Ce4+ + Fe 2+ =Fe 3+ + Ce3+
计算上述样品中CuCl的质量分数为 。
溴被称为“海洋元素”。已知Br2的沸点为59℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。实验室模拟从海水中提取溴的主要步骤为:
步骤1:将海水蒸发浓缩除去粗盐
步骤2:将除去粗盐后的母液酸化后,通入适量的氯气,使Br-转化为Br2。
步骤3:向步骤2所得水溶液中通入热空气或水蒸气,将溴单质吹入盛有二氧化硫水溶液的容器中
步骤4:再向该容器中通入适量的氯气,使Br-转化为Br2
步骤5:用四氯化碳萃取溴单质,经分液、蒸馏得粗溴。
(1)步骤3中的反应的离子方程式 。
(2)步骤2中已经制得了溴,还要进行步骤3和步骤4的原因是 溴元素。
(3)步骤5中萃取和分液所需要的主要玻璃仪器为 。
(4)可用如图实验装置精制粗溴。
①图中冷却水应从B的 口进入(填“a”或“b”) 。
②C中加冰的目的是降温,减少溴的 。
为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下左图实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答:
(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是 ,该操作中除用到烧杯和玻璃棒外,还必须用到的玻璃仪器有 。
(2)溶液A中的离子主要有Na+、OH-、 ;试剂X是 。
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如上右图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中。一段时间后,
观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是(用离子方程式表示) ;为了避免固体C减少,改进的措施是在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和 溶液的洗气瓶。
(4)从溶液E中获得绿矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、冷却结晶、过滤洗涤。