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一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金,还含有铜、钙、...

一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金,还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。用该废料制备纯度较高的氢氧化镍,工艺流程如图所示:

请回答下列问题:

1)为了提高酸溶工序中原料的浸出效率,采取的措施不合理的有______

A.搅拌

B.适当升高温度

C.研磨矿石

D.用浓硫酸

2酸溶时,溶液中有Fe3+Fe2+Ni2+等生成,废渣的主要成分是______;合金中的镍难溶于稀硫酸,酸溶时除了加入稀硫酸,还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸,反应有N2生成,金属镍溶解的离子方程式为______

3除铁时控制温度不超过40℃的原因是______;加入碳酸钠的目的是______

4Fe2+也可以用NaClO3氧化,生成的Fe3+在较小pH条件下水解,最终形成黄钠铁矾[Na2Fe6SO44OH12]沉淀而被除去,图表示pH-温度关系,图中阴影部分为钠铁矾稳定存在的区域。

则下列说法不正确的是______(填字母)

a.黄钠铁矾[Na2Fe6SO44OH12]中铁为+2

bpH过低或过高均不利于生成黄钠铁矾,其原因相同

c.氯酸钠在氧化Fe2+时,1 molNaClO3得到的电子数为6NA

d.工业生产中温度常保持在85-95℃,控制溶液的pH1.21.8,此时加入Na2SO4后生成黄钠铁矾

5除铜时,反应的离子方程式为______,若用Na2S代替H2S除铜,优点是______

6)已知某温度下Ksp[NiOH2]=4.0×10-15,该流程在沉镍过程中需调节溶液pH约为______Ni2+才刚好沉淀完全(离子沉淀完全的浓度≤10-5 mol/Llg2=0.30)。

 

D SiO2 5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O 温度过高过氧化氢分解,浓度降低 调节溶液pH,使Fe3+完全沉淀为黄钠铁矾 ab Cu2++H2S=CuS↓+2H+ 不会有易挥发的有毒气体H2S逸出,保护环境 9.3 【解析】 废料与稀硫酸、稀硝酸溶液反应生成硫酸亚铁、硫酸镍,双氧水具有强氧化性,加入双氧水的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,加入碳酸钠调节pH,除去Fe3+,通入硫化氢除去Cu2+,硫化氢可与Cu2+反应生成CuS,加入氟化钠,可生成氟化钙、氟化镁沉淀,最后调节pH生成氢氧化镍沉淀,据此分析; (1)“酸溶”中增大原料的利用率,可以采取的措施是搅拌、适当升高温度、粉碎(或研磨)、适当增加酸的浓度,但是不能用浓硫酸,因为铁与浓硫酸发生钝化反应,不符合该工艺流程,故D符合题意; (2)废料是铁镍合金,含有CuO、CaO、MgO、SiO2,铁镍合金能与混酸反应转化成相应的离子,CuO、CaO、MgO为碱性氧化物,能与酸反应生成相应的离子,SiO2属于酸性氧化物,不溶于水,且不与硫酸和硝酸反应,因此废渣的主要成分是SiO2;镍与硝酸反应生成Ni2+和N2,其离子方程式为5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O; (3)除铁时需要加入H2O2,H2O2不稳定受热易分解,因此控制温度不超过40℃的原因是防止温度过高过氧化氢分解,浓度降低;加入碳酸钠的目的是调节pH,使Fe3+完全沉淀为黄钠铁矾; (4)a.根据化合价代数和为0,推出Fe的化合价为+3价,故a说法错误; b.根据图像,pH过低会将黄钠铁矾溶解,pH过高则不会生成黄钠铁矾,其原因不同,故b说法错误; c.1molNaClO3氧化Fe2+,得到电子物质的量为1mol×1×[5-(-1)]=6mol,故c说法正确; d.工业生产中温度常保持在85℃~95℃,加入Na2SO4后生成黄钠铁矾,结合图可知此时溶液的pH约为1.2~1.8,故d说法正确; 故答案选ab; (5)根据流程,加入H2S除Cu2+,CuS不溶于硫酸,即发生离子方程式为Cu2++H2S=CuS↓+2H+;H2S具有臭鸡蛋气味的气体,有毒,污染环境,Na2S代替H2S,优点是不会有易挥发的有毒气体H2S逸出,保护环境; (6)Ni2+才刚好沉淀完全时,c(Ni2+)小于等于10-5mol·L-1,根据溶度积得出,c(OH-)==2.0×10-5mol·L-1,pOH=5-lg2=5-0.3=4.7,即pH=14-4.7=9.3。  
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考点分析:
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硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)俗名大苏打,又称为海波,易溶于水,难溶于乙醇,加热,遇酸均易分解。某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图所示,请回答下列问题。

实验具体操作:

Ⅰ.开启分液漏斗,使浓硫酸慢慢滴下,适当调节分液漏斗的滴速,使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2SNa2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,至微沸。

Ⅱ.直至出现的浑浊不再消失,并控制溶液的pH接近7时,停止通SO2气体。

1)仪器A的名称为______B中多孔球泡的作用是______;装置C的作用是______

2)为了保证硫代硫酸钠的产量,装置B中溶液pH不能小于7,请用离子方程式解释原因______

3)为了尽可能得到较纯的Na2S2O3溶液,三颈烧瓶BNa2SNa2CO3的物质的量投料比应该为______

4)所得产品中常含有硫酸钠杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:

试剂:稀盐酸、稀H2SO4BaCl2溶液、Na2CO3溶液等

实验步骤

现象

①取少量样品,加入除氧蒸馏水

②固体完全溶解得无色澄清溶液

 ______

④有乳黄色沉淀, ______

⑤静置,取上层清液 ______

 ______

 

 

5)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:

①溶液配制:称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水配制成100 mL溶液。

②滴定:取0.00950mol•L-1K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+═3I2+2Cr3++7H2O.然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-═S4O62-+2I-.加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液______,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为______%(保留1位小数)。

 

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煤的气化和液化是现代能源工业中重点考虑的综合利用技术。最常见的气化方法是用煤作原料生产水煤气,而比较流行的液化方法是煤在催化剂等条件下生产CH3OH

已知制备甲醇的有关化学反应如下:

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og)△H1=-90.8 kJ•mol-1

COg+H2OgCO2g+H2g)△H2=-412 kJ•mol-1

COg+2H2gCH3OHg)△H3

I.回答下列问题:

1)欲提高甲醇的产率,可以采取的措施有______(填字母序号)。

A.升高温度

B.增大压强

C.降低温度

D.降低压强

2)提高甲醇反应选择性的关键因素是______

3)保持温度和容积不变,下列描述能说明反应③达到平衡状态的是______(填字母序号)。

AvCO):vH2):vCH3OH=121

B.混合气体的压强不再随时间的变化而变化

C.单位时间内断裂2 mol H-H键,同时生成3mol C-H

D.一段时间内的平均反应速率等于0

E.混合气体的平均摩尔质量保持不变

Ⅱ.在一密闭容器中投入1mol CO2molH2发生反应③,实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化关系如图1所示:

1)压强P1______P2(填”=”)。

2MN两点的化学反应速率:vM______vN(填“=”

3)对于气相反应,用某组分B的平衡压强PB)代替物质的量浓度cB)也可表示平衡常数(Kp),则M点时,平衡常数Kp=______P1=5 MPa)。

4)甲、乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入 1molCO 2mol H2,向乙中加入2mol CO4molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则LM两点容器内压强:PM______2PL),平衡常数:KM______KL)(填“=”)。

 

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铁氰化钾(化学式为K3[FeCN6])在工业上主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产,其煅烧分解生成KCNFeC2N2、(CN2等物质。回答下列问题:

1Fe3+Fe2+稳定的原因______

2)在[FeCN6]3-中不存在的化学键为______

A.离子键

B.配位键

C.氢键

D.共价键

3)已知(CN2性质与卤素相似,化学上称为类卤化合物。

CN2+2 KOH═KCN+KCNO+H2O

KCN+HCl═HCN+KCl

C2H2+HCN→CH2=CH-C≡N

KCNO中各元素原子的第一电离能由大到小排序为______

②丙烯腈(CH2=CH-C≡N)分子中碳原子轨道杂化类型是______,分子中σ键和π键数目之比为______

4)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示,该晶体中铁、氮的微粒个数之比为______

5)已知:氧化亚铁晶体的密度为pg•cm-3NA表示阿伏加德罗常数的值。氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示,该晶胞中,与O2-紧邻且等距离的O2-数目为______Fe2+O2-的最短核间距为______pm

 

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钒(V)为过渡元素,可形成多价态化合物,在工业催化、新材料、新能源等领域有广泛应用。

1)金属钒熔点很高,可由铝热反应制得。

已知25℃101 KPa

4A1s+3O2g═2Al2O3s△H1=akJ•mol-1

4Vs+5O2g═2V2O5s△H2=bkJ•mol-1

则用铝热反应冶炼金属Vs)的热化学方程式为______

2)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统,工作原理如图所示:

查阅相关资料可知:

离子种类

VO2+

VO2+

V3+

V2+

颜色

黄色

蓝色

绿色

紫色

 

 

该电池放电时,VO2+发生还原反应,则正极的反应式是______

当完成储能时,负极溶液的颜色为______

电池放电时,负极区溶液的pH______(填增大减小不变)。

用该钒电池在铁制品上镀铜,铁制品应与电池的______极(填“A““B“)相连。若电镀开始时两电极质量相等,电镀一段时间后,两电极质量之差为128g,此时转移电子的物质的量为______

 

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常温下,用0.1mol•L-1的氨水滴定10.00 mL0.1mol•L-1的酸HA溶液,所加氨水的体积(V)与溶液中lg 的关系如图所示。下列说法不正确的是

A.溶液中水的电离程度XYZ

B.X点:cA-)>cH+)>cNH4+)>cOH-

C.Y点:V(氨水)<10.00mL

D.Z点:2cH++cNH4+=2cOH-+cNH3•H2O

 

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