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工业上,从精制黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中提取金属钨的一种流程如下图所示,...

工业上,从精制黑钨矿(FeWO4MnWO4)中提取金属钨的一种流程如下图所示,该流程同时获取副产物Fe2O3MnCl2

已知:I.过程①~④中,钨的化合价均不变;

Ⅱ.常温下钨酸难溶于水;

Ⅲ.25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×1038Ksp [Mn(OH)2]=4.0×1014

回答下列问题:

1)上述流程中的滤渣1”MnO2外还有_____气体除水蒸气、HCl外还有____(均填化学式)

2)过程①中MnWO4参与反应的化学方程式为______FeWO4参与的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________

3)已知WO3(s)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g)  ΔH=a kJ·mol1

WO3(s)=WO3(g)  ΔH=b kJ·mol1

写出WO3(g)H2(g)反应生成W(s)的热化学方程式:_______

4)过程⑦在25℃时调pH,至少应调至_______(当离子浓度等于1.0×105mol·L1时,可认为其已沉淀完全)

5)过程⑧要获得MnCl2固体,在加热时必须同时采取的一项措施是__________

6)钠钨青铜是一类特殊的非化学计量比化合物,其通式为NaxWO3,其中0<x<1,这类化合物具有特殊的物理化学性质,是一种低温超导体。应用惰性电极电解熔融的Na2WO4WO2混合物可以制备钠钨青铜,写出WO42-在阴极上放电的电极反应式:___________

 

Fe2O3 Cl2 2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2 1:4 WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1 3.0 通入HCl气体,在HCl气氛中加热 WO42-+xe-=WO3x-+O2- 【解析】 紧扣工业流程中物质种类的变化、核心元素化合价的变化,判断物质成分,并书写化学方程式;根据盖斯定律,由已知热化学方程式可求目标热化学方程式;利用溶度积常数计算离子完全沉淀时的pH;从平衡移动原理考虑抑制水解的措施;根据电解原理写电极反应式。 (1)据“已知I”和化学式H2WO4、WO3知,黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中Fe、Mn元素均为+2价,在步骤①中分别被空气氧化为Fe2O3、MnO2,即“滤渣1”有MnO2和Fe2O3。“滤渣1”与浓盐酸共热时,MnO2与HCl反应生成Cl2,另有浓盐酸挥发出HCl和水蒸气。 (2)从步骤③看,“滤液1”中含有Na2WO4。步骤①MnWO4中Mn被O2氧化为MnO2、WO42-与Na2CO3生成Na2WO4并放出CO2,由此写出方程式为2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2 。FeWO4被O2氧化为Fe2O3,据化合价升降数相等,得氧化剂(O2)与还原剂(FeWO4)的物质的量之比为1:4。 (3)据盖斯定律,将两个已知热化学方程式相减,消去WO3(s)可得目标热化学方程式WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1 。 (4)步骤⑥所得溶液中溶质有MnCl2、FeCl3,步骤⑦调节pH使Fe3+完全沉淀而Mn2+不沉淀。当c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1时,由Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38 得c(OH-)=1.0×10-11mol·L-1,进而c(H+)=1.0×10-3mol·L-1,pH=3。 (5)步骤⑧要从MnCl2溶液中获得MnCl2固体,为抑制Mn2+水解,必须通入HCl气体、并在HCl气氛中加热。 (6)NaxWO3中阴离子为WO3x-,熔融的Na2WO4和WO2混合物中有Na+、WO42-、W4+、O2-。WO42-在电解池阴极得电子生成WO3x-,电极反应为WO42-+xe-=WO3x-+O2- 。  
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氧化还原反应在生产生活中有着重要的应用。请按要求写出相应的方程式。

(1)ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图如下:

①写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式:________________________

②写出ClO2发生器中的化学方程式,并标出电子转移的方向及数目:_____________

(2)甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,其工作原理的示意图如下:

请回答下列问题:

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(3)方法采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极反应式为______________________________________

 

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有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池相组合,相关流程如图所示(电极未标出)。回答下列有关问题:

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(2)通入空气一极的电极反应式为_____________。燃料电池中阳离子的移动方向是_____________ (“从左向右从右向左”)

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(5)二氧化氯是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,可由 KClO3H2SO4存在下与 Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式_____________

 

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磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等)可再生利用,其工艺流程如下:

已知:碳酸锂在水中的溶解度,0℃时为1.54g,90℃时为0.85g,100℃时为0.71g。

(1)上述流程中至少需要经过______次过滤操作。

(2)“氧化”发生反应的离子方程式为__________;若用HNO3代替H2O2不足之处是_____

(3)①已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。常温下,在Fe(OH)3悬浊液中,当溶液的pH=3.0时,Fe3+的浓度为________mol/L。

②实际生产过程中,“调节pH”生成沉淀时,溶液pH与金属元素的沉淀百分率(ω)的关系如下表:

pH

3.5

5.0

6.5

8.0

10.0

12.0

ω(Fe)/%

66.5

79.2

88.5

97.2

97.4

98.1

ω(Li)/%

0.9

1.3

1.9

2.4

4.5

8.0

 

则最佳的沉淀pH=________

(4)“沉锂" 时的温度应选(填标号)______为宜,并用___洗涤(填“热水" 或“冷水")。

a.90℃            b.60 ℃            c.30 ℃                d.0 ℃

(5)磷酸亚铁锂电池在工作时,正极发生LiFePO4和FePO4的转化,该电池放电时正极的电极反应式为________

(6)工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4,该反应的化学方程式为________

 

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氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列有关含氮物质的问题:

(1)图是1molNO21molCO反应生成CO2NO过程中能量变化示意图,请写出NO2CO反应的热化学方程式______________________________________________

恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是________填序号

A.容器内混合气体颜色不再变化    容器内的压强保持不变

C.v(NO2)=v(NO)                       容器内混合气体密度保持不变

(2)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:

N2(g)+O2(g)2NO(g) ∆H>0,已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4

该温度下,某时刻测得容器内N2O2NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L4.0×10-2mol/L3.0×10-3mol/L,此时反应的正反应速率和逆反应速率的关系:v_____v(“>”“<”“=”)

(3)-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%KOH溶液。总电池反应为N2H4+O2=N2+2H2O。该电池放电时,负极的电极反应式是______________

(4)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式____________

 

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高氯酸铵(NH4ClO4)可用作火箭推进剂等。制备NH4ClO4的工艺流程如下:

(1)电解NaClO3溶液时,ClO3-____极发生反应,其电极反应式为____

(2)“除杂有两种方案。

①方案1:加入盐酸和H2O2溶液,NaClO3转化为ClO2,化学方程式为______

方案2:加入氨水和FeCl2∙4H2ONaClO3转化为Cl-,离子方程式为____,如果FeCl2∙4H2O过量会出现黑色磁性沉淀,该沉淀可能是______(填化学式)

②比较氧化性:ClO3-_____ClO4-(“>”“<”)

③两种方案相比,方案1的优点是____(答一条即可)

(3)“反应时用NaClO4NH4Cl90℃制备NH4ClO4。如果用浓盐酸和液氨代替NH4Cl,则无需加热,原因是____

(4)该流程中可循环利用的物质是_________(填化学式)

 

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