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镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、炭粉、氧化铁等涂覆在...

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、炭粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成.由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,并设计出相关实验流程图

 

已知:NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+

某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如表所示:

回答下列问题:

(1)根据表数据判断步骤依次析出沉淀       和沉淀      (填化学式),则pH1         pH2(填填“>”、“=”或“<”),控制两种沉淀析出可利用      

A.pH试纸         B.石蕊指示剂           C.pH计

(2)已知溶解度:NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O,则反应的化学方程式是           。第步反应后,过滤沉淀时需要的玻璃仪器有     。若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因                          

(3)中阳极反应产生的气体E为     ,验证该气体的试剂为       

(4)试写出反应的离子方程式                    

 

(1)Fe(OH)3    Al(OH)3    <     C   (2)NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O+2NaCl ;烧杯、漏斗、玻璃棒;滤纸破损、过滤液的液面高于滤纸的边缘 (3)Cl2;湿润的淀粉碘化钾试纸 (4)2Ni(OH)2+Cl2+2OH—=2Ni(OH)3+2Cl— 【解析】由题给条件,金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH,可知,在A溶液中加入NiO是为了调节溶液pH,使相应的铝离子、三价铁离子全部沉淀出,Ni2+在溶液B中.根据pH可以确定开始析出沉淀和全部沉淀的pH范围,先析出沉淀Ⅱ是Fe(OH)3,沉淀pH范围是2.53~2.94,然后析出沉淀Ⅲ是Al(OH)3,沉淀PH的范围3.43~4.19,所以pH1<pH2;控制两种沉淀析出必须准确测定pH值,所以应利用pH计测定。 (2)由溶解度:NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O,结合流程中的变化 可知沉淀为溶解度小的NiC2O4•2H2O,所以根据转化关系写出化学方程式; 在过滤装置中用到的玻璃仪器和注意问题,根据装置和操作步骤写出NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O+2NaCl,漏斗,烧杯、玻璃棒;滤纸破损、过滤液的液面高于滤纸的边缘。 (3)由流程图和以上分析可知,D溶液主要是氯化钠溶液,电解氯化钠溶液在阳极得到氯气,阴极得到氢气,所以E气体是Clc 2,验证氯气的试剂应是淀粉碘化钾溶液,遇氯气变蓝; (4)在B溶液中加入Na2C2O4溶液生成了沉淀ⅠNiC2O4.2H2O,沉淀中加入氢氧化钠溶液,根据Ni(OH)2开始沉淀到全部沉淀的pH范围为7.60~9.75,加入过量氢氧化钠溶液能使沉淀NiC2O4·2H2O转化为Ni(OH)2,所以C为沉淀Ni(OH)2;根据流程图中的转化关系,沉淀C和氯气能生成Ni(OH)3,镍元素化合价升高是被氯气氧化的结果,因此离子方程式为2Ni(OH)2+2OH-+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl-  
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一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。工业上依此用CO生产燃料甲醇。

   

(1)甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(CO)=__________________。

(2)乙图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线b下的反应条件为       。该反应的焓变是________(填“ΔH<0”或“ΔH>0”),写出反应的热化学方程式      ;选择适宜的催化剂______(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。

(3)该反应平衡常数K的表达式为______________________,温度升高,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有____________。

a.降低温度                          b.充入He气

c.再充入1molCO和2molH2                d.使用催化剂

 

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固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:

甲:Mg(NO3)2、NO2、O2           乙:MgO、NO2、O2 

丙:Mg3N2、O2                    丁:MgO、NO2、N2

(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是           

查阅资料得知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

(2)实验过程

取器连接后,放人固体试剂之前,关闭K,微热硬质玻璃管(A),观察到E 中有气泡连续放出,表明                           

称取Mg(NO3)2固体3. 79 g置于A中,加热前通人N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先______然后固定在管中固体部位下加热。

观察到A 中有红棕色气体出现,C、D 中未见明显变化。

待样品完全分解,A 装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0g

取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象。

(3)实验结果分析讨论

根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_______是正确的。

根据D 中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应          (填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检侧到的原因是     

小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装里进一步研究。

 

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【化学与技术】

由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:

1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000左右,黄铜矿与空气反应生成CuFe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转化为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式是                         ,反射炉内生成炉渣的主要成分是              

2)冰铜(Cu2SFeS互相熔合而成)含Cu量为20%50%。转炉中将冰铜加熔剂(石英砂)在1200左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O,生成的Cu2OCu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式是                   

3)粗铜的电解精炼如图所示。

 

在粗铜的电解过程中,粗铜板是图中电极             (填图中的字母);在电极d上发生的电极反应为      ;若粗铜中还含有AuAgFe,它们在电解槽中的存在形式和位置为                

 

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【物质结构与性质】

X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素。其中X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,M的内层电子数是最外层电子数的9倍,N的原子序数比M小1, Q在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:

(1)X元素在周期表中的位置是        ,属       区元素,它的最外层电子的电子排布图为                    

(2)XZ2分子的立体结构是        ,YZ2分子中Y的杂化轨道类型为      ,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是     (写分子式),理由是       

(3)含有元素N的盐的焰色反应为        色,许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是             

(4)元素M与元素Q形成晶体结构如图所示,设其晶胞边长为a pm,则a位置与b位置之间的距离为_______pm(只要求列算式)。

 

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【有机物化学基础】

有机物G是制备液晶材料的中间体之一,其结构简式为:

G的一种合成路线如下:其中,A~F分别代表一种有机化合物,合成路线中的部分产物及反应条件已略去。

已知:X的核磁共振氢谱只有1种峰;RCH=CH2RCH2CH2OH;通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。请回答下列问题:

(1)A的结构简式是           ;C中官能团的名称是           

(2)B的名称是             。第步中属于取代反应的有       (填步骤编号)

(3)写出反应的化学方程式                                     

(4)第步反应的化学方程式是                                   

(5)G经催化氧化得到Y(C11H12O4),写出同时满足下列条件的Y的所有同分异构体的结构简式               

a.苯环上的一氯代物有2种;   b.水解生成二元羧酸和醇。

 

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