(15分)某矿石中除含SiO2外,还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO,从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下:
(1)在一定浓度的H2SO4溶液中,钴的浸出率随时间、温度的变化如右图所示。考虑生产成本和效率,最佳的浸出时间为 小时,最佳的浸出温度为 ℃。
(2)请配平下列除铁的化学方程式:
Fe2(SO4)3+ H2O+ Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+ Na2SO4+ CO2↑
(3)“除钙、镁”的原理反应如下:MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4; CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4。已知KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(MgF2)=7.40×10-11,加入过量NaF溶液反应完全后过滤,则滤液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= 。
(4)“沉淀”中含杂质离子主要有 ;“操作X”名称为 。
(5)某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中,电池反应为LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6。LiC6中Li的化合价为 价。若放电时有1mole-转移,正极质量增加 g。
实验题(14分):Ⅰ、HCOOH是一种无色、易挥发的液体,某学习小组参照:原理,用下列仪器(加热及固定装置省略)制备干燥、纯净的CO,并用CO还原CuO粉末。
(1)若所制气体流向从左向右时,上述仪器连接为: A→( ) →( )→( )→( ) →( )
(2)A装置中小试管的作用(至少答两条):
① 。② 。
(3)证明HCOOH受热产物中有CO的现象为: 。
(4)本实验有3处用到酒精灯,除A、B处外,还缺一个酒精灯,应放在 处.
Ⅱ、学习小组查阅资料知:
Cu的颜色为红色或紫红色,而Cu2O的颜色也为红色或砖红色。②4CuO2 Cu2O + O2↑;③ Cu2O +2H+
= Cu+Cu2+ + H2O ;因此对CO充分还原CuO后所得红色固体是否含有Cu2O进行了认真的研究,提出下列设计方案:
方案①:取该红色固体溶于足量稀硝酸中,观察溶液颜色的变化。
方案②:取该红色固体溶于足量稀硫酸中,观察溶液颜色的变化。
(5)写出Cu2O与稀硝酸反应的化学方程式: 。
(6)请你评价方案②的合理性,并简述理由:方案②: ,理由: 。
(15分)(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H= -1275.6 kJ·mol-1
② H2O(l) H2O(g) △H= + 44.0 kJ.mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 。
(2)甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。
方法一 | CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) |
方法二 | CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) |
工业上可用如下方法合成甲醇:
方法一 方法二
①方法一:该反应的△S 0(填“>”或“<”)。图中曲线a到曲线b的措施是
,恒温恒容时,下列说法能说明反应到达平衡状态的是 。
A.体系的平均摩尔质量不再改变 B. V(CO)= V(CH3OH)
C. H2的转化率达到了最大限度 D. △H不再改变
②方法二:将CO2和H2按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应,如图两条曲线分别表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2转化率随温度的变化关系,其中a点的平衡常数表达式为: ;a,b两点化学反应速率别用Va、Vb表示,则Va Vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。 已知原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比,则方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的 倍(保留两位小数).
(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出除去甲醇的离子方程式 。
(14分) CuCl是有机合成的重要催化剂,并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及其化合物、SiO2杂质),生产CuCl的工艺流程如下:
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Cu(OH)2 | 5.6 | 6.7 |
Al(OH)3 | 3.8 | 4.7 |
已知:CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl2-,CuCl2-的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。
(1)煅烧的主要目的是: 。
(2)操作Ⅰ为调节溶液的PH值,范围为 ,加入的物质X可以是( )
A、CuO B、Cu(OH)2 C、NaOH 溶液 D、CaCO3
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是 。
(4)往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO2可生成CuCl2-,请写出反应的离子方程式: 。
(5)在反应Ⅰ中,温度控制在70~80℃并使用浓NaCl溶液,主要目的是: 。
(6)常温下,已知CuOH的KSP为1.0×10-14,则Cu++H2O CuOH + H+的平衡常数为: 。
常温下,向20mL 0.2mol/L H2A溶液中滴加0.2 mol/L NaOH溶液。有关微粒的物质的量变化如图(其中I代表H2A,II代表HA-,III代表A2-,横坐标表示加入NaOH的体积)。根据图示判断,下列说法正确的是
A.当V(NaOH)=40mL时,c (Na+)+ c(H+)=2 c(A2-)+c(OH-)
B.当V(NaOH)=20mL时,溶液中离子浓度大小关系: c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)
C.滴加过程中当溶液呈中性时,V(NaOH)<20mL
D.HA-的电离程度小于水解程度
空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池,工作原理如图如示。下列有关说法正确的是
A.当有0.2 mol电子转移时,a电极产生2.24 L H2
B.b电极上发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑
C.d电极上发生的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
D.d电极上进行氧化反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池