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钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中黑钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐...

钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中黑钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4MnWO4),还含少量SiP的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下图:

已知:

滤渣1的主要成份是Fe3O4MnO2

上述流程中,除最后一步外,其余步骤钨的化合价未变。

常温下,钨酸难溶于水,钨酸钙(CaWO4)微溶于水。

回答下列问题:

⑴钨酸盐(FeWO4MnWO4)中钨元素的化合价为________,为了加快黑钨矿在空气中熔融碱分解速率,可以采取_____________措施(写出其中一种即可)

⑵请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe3O4的化学方程式_________________________

⑶操作1是工业上分离矿石的一种物理方法,此方法是_____________________________。上述流程中向粗钨酸钠溶液中加HClpH = 10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32PO43等,则净化过程中,加CaCl2的作用是____________________________________________

⑷磷有两种同素异形体白磷和红磷,白磷有剧毒,不慎沾到皮肤上,可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu+1),反应方程式如下未配平。若反应中被氧化的P4的物质的量为1mol,则反应消耗的CuSO4的物质的量为________

CuSO4  +  P4  + H2O  = Cu3P  +  H2SO4+  H3PO4(未配平)

 

+6 粉碎原料适当增加空气量或搅拌等 6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O 磁选(或其他合理答案) 生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去 10mol 【解析】 ⑴钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中铁、锰的化合价都为+2价,根据化合物中正负化合价代数和为零得出;为了加快黑钨矿在空气中碱分解速率,可以采取粉碎原料、适当增加空气量、搅拌等措施; ⑵根据流程图的提示知,利用氧化还原反应写出黑钨矿在空气中熔融生成Fe3O4化学反应方程式; ⑶磁选是利用各种矿石或物料的磁性差异;溶液中的杂质阴离子为SiO32-、PO43-与CaCl2的反应生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀; ⑷根据氧化还原反应配平,根据氧化还原反应原理分析被氧化与物质的消耗关系。 ⑴钨酸盐FeWO4为钨酸亚铁,钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中铁、锰的化合价都为+2价,设钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为+x,因化合物中正负化合价代数和为零,则+2+2+x+(-2)×4=0,解得x = +6;为了加快黑钨矿在空气中碱分解速率,可以采取粉碎原料、适当增加空气量、搅拌等措施;故答案为:+6;粉碎原料(适当增加空气量、搅拌等措施); ⑵根据流程图的提示知,黑钨矿在空气中熔融生成WO42-、Fe3O4、MnO2等,其中转化生成Fe3O4的化学反应方程式为6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O;故答案为:6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O; ⑶磁选是利用各种矿石或物料的磁性差异,在磁力及其他力作用下进行选别的过程,Fe3O4是磁性氧化铁,可以通过磁选实现和MnO2的分离;上述流程中向粗钨酸钠溶液中加HCl调pH =10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32-、PO43-等,则“净化”过程中,加CaCl2的作用是生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去;故答案为:磁选(或其他合理答案);生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去; ⑷根据氧化还原反应配平60CuSO4 +11P4 +60 H2O = 20Cu3P + 60H2SO4+24H3PO4,反应中有6mol白磷被氧化,消耗60mol硫酸铜,所以当被氧化的白磷的物质的量为1mol,消耗的硫酸铜的物质的量为10mol。  
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工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2∙6H2O),其过程为:

 

已知:I.有关氢氧化物沉淀的pH

氢氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

开始沉淀的pH

1.5

6.5

沉淀完全的pH

3.7

9.7

 

 

 

II.SrCl2∙6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。

请回答:

⑴在步骤②中加入少量的30% H2O2,反应的离子方程式_______________

⑵在步骤③中,需要将溶液的pH1调节至3.7以上,适宜用选的试剂为__________。过滤所得滤渣的主要成分是_______________

⑶关于上述流程中的步骤④、⑤、⑥的说法,正确的是____________

A. 步骤④包括用60℃的热水浴加热蒸发到溶液表面出现晶膜、冷却结晶

B. 可以通过降低结晶速率的方法来得到较大颗粒的SrCl2∙6H2O晶体

C. 某溶液降温后若无晶体析出,可用玻璃棒搅动或轻轻摩擦容器壁

D. 步骤⑤为趁热过滤,步骤⑥的洗涤剂为饱和溶液

⑷工业上采用减压烘干或者用5060℃的热风吹干SrCl2∙6H2O晶体的原因是______________

⑸为了测定所得SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度,设计了如下方案:称取1.40g样品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 2.38g的硝酸银溶液(溶液中除Cl外,不含其它与Ag+反应生成沉淀的离子)Cl即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000 mol·L1NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+AgSCN白色沉淀的形式析出,以测定SrCl2∙6H2O晶体样品的纯度。用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00mL,则原SrCl2∙6H2O晶体的纯度为_____________________

 

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利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3Al2O3MnOMgOCaOSiO2)可以制取多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程,回答下列问题:

已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+Co2+Fe2+Mn2+Al3+Mg2+Ca2+等。

②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。

③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

开始沉淀

2.7

7.6

7.6

4.0

7.7

完全沉淀

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

 

1)浸出过程中加入Na2SO3目的是___

2NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为___

3)加入Na2CO3pH5.2,目的是___;萃取剂层含锰元素,则沉淀Ⅱ的主要成分为__

4)操作Ⅰ包括:将水层加入浓盐酸调整pH23_____、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,过滤、洗涤、干燥,测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是___(回答一条原因即可)

6)将5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。

温度范围/

固体质量/g

150210

4.41

290320

2.41

 

经测定,整个受热过程,只产生水蒸气和CO2气体,则290320℃温度范围,剩余的固体物质化学式为____[已知:CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183g·mol−1]

 

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锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池。一种以软锰矿浆主要成分为MnO2,含少量Al2O3Fe2O3Fe2OSiO2等杂质为原料制备锰酸锂的流程如下图所示。

⑴溶浸过程中,为提高SO2吸收率,可采取的措施有________填字母

a.不断搅拌,使SO2和软锰矿浆充分接触  b. 增大通入SO2的速率

c. 减小软锰矿浆的进入量   d. 减小通入SO2的速率

⑵已知:室温下,Ksp[Al(OH)3] =1×10-33Ksp[Fe(OH)3] =1×10-39pH =7.1Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂(室温)是除去MnSO4溶液中的Fe3+Al3+(使其浓度小于1×10-6 mol·L1),则需调节溶液pH的范围为________

⑶硫酸锰与K2S2O8溶液在常温下混合一周,可慢慢得到球形二氧化锰(MnO2)。请写出发生反应的离子方程式:________

⑷将MnO2Li2CO3按物质的量4:1进行配料,充分搅拌,混合均匀然后升温至600~700℃,制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式:________。该反应中氧化剂为_______(填化学式)。

⑸锰酸锂可充电电池的总反应为Li1-xMn2O4 + LixCLiMn2O4 + C(0 < x < 1)

①充电时,电池的阳极反应式为________

②废旧锰酸锂电池中可能残留单质锂,拆解不当易着火、爆炸,为了安全,拆解的注意事项是________

 

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SPC(2Na2CO3∙3H2O2)具有Na2CO3H2O2的双重性质,广泛应用于印染、医药卫生等领域。以芒硝(Na2SO4∙10H2O)H2O2等为原料制备SPC的工艺流程如下:

回答下列问题:

⑴步骤________没有发生氧化还原反应。

⑵步骤中会生成一种可以循环使用的物质,该物质的化学式为________

⑶步骤中需要加热,发生反应的化学方程式为_________________________________

⑷步骤中,合成时需选择温度为15℃,其目的是___________

SPC的保存方法是_____________________________

⑹过氧化氢用催化剂催化分解时生成水和氧原子,该氧原子非常活泼,称为活性氧。称量0.1600g样品,置于250mL锥形瓶中,并用100mL 0.5 mol·L1硫酸溶解完全,立即用0.02000mol·L1 KMnO4标准溶液滴定,滴定至终点时溶液颜色为________,且半分钟内不恢复为原来的颜色,进行三次平行实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为26.56mL。另外,在不加样品的情况下按照上述过程进行空白实验,消耗KMnO4溶液的平均体积为2.24mL。该样品的活性氧含量为_______%

 

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(Ce)种重要的稀土元素。以富含CeO2的废玻璃粉末(SiO2Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质)为原料,采用多种方法回收铈。请回答下列问题:

已知:CeO2不溶于稀盐酸,也不溶于NaOH溶液。

⑴滤渣的成分是________,反应②的离子方程式是________

⑵干法空气氧化法回收铈是把Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4,氧化过程中发生的化学反应方程式为________。两种制备Ce(OH)4的数据如下表:

干法空气氧化法

氧化温度

氧化率

氧化时间

暴露空气中

110120

90

18

在对流空气氧化炉中

110120

99

8

 

在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是________

⑶利用电解方法也可以实现铈的回收。

①在酸性条件下电解Ce2O3(如图):阳极电极反应式为________,离子交换膜为________(”)离子交换膜。

②电解产物Ce(SO4)2是重要的氧化剂,将其配成标准溶液,在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量,写出发生反应的离子方程式________

 

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