红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基本化工原料,在印染工业、电镀工业和皮革工业中做辅助剂,在化学工业和制药工业中也可做氧化剂,应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分:FeO·Cr2O3,还含有少量的Al2O3)通过以下过程来制取。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO2·Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)=8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g)。
①在实验室,步骤Ⅰ应在________(填“陶瓷”或“铁”)坩埚中完成。
②在常温下该反应速率极慢,下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母)。
A.将原料粉碎 B.增加纯碱的用量 C.升高温度
(2)步骤Ⅱ中NaOH的作用是________________________(用化学反应方程式表示)。
(3)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________;反应完成的标志是________。
(4)利用下面的复分解反应,将红矾钠与KCl固体按12物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K2Cr2O7晶体:Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl(已知:温度对氯化钠的溶解度影响很小,对重铬酸钾的溶解度影响较大)
基本实验步骤为①溶解;②________;③________;④冷却,结晶,再过滤得K2Cr2O7晶体。其中③应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2+、Fe3+)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知:金属离子浓度为1 mol·L-1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:______________________。为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。
钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工业流程如图所示:
已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42—+2H2O
(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(3)滤液B中TiOCl42—转化生成TiO2的离子方程式是________________。
(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。
(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中,所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li4Ti5O12)和磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极组成电池,其工作原理为Li4Ti5O12+3LiFePO4Li7Ti5O12+3FePO4,该电池充电时阳极反应式是____________________。
下列金属的工业制法正确的是( )
A.制钛:用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:用海水作原料制得精盐,再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠
D.炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜
工业上利用H2在Cl2中燃烧,所得产物再溶于水的方法制得盐酸,流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时,获取电能,假设这种想法可行,下列说法肯定错误的是( )
A.两极材料都是石墨,用稀盐酸作电解质溶液
B.通入氢气的电极为原电池的正极
C.电解质溶液中的阳离子向通入氯气的电极移动
D.通氯气的电极反应为Cl2+2e-=2Cl-
下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D.电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小