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以某镍矿(主要成分为NiS、CuS、FeS、SiO2等)为原料制备一种多孔结构的...

以某镍矿(主要成分为NiSCuSFeSSiO2等)为原料制备一种多孔结构的细小镍晶粒,可用作有机物氢化反应的催化剂和储氢材料。工艺流程如图所示:[已知金属活动顺序为:Fe>Ni>H>Cu]

1)已知该镍矿煅烧后生成Ni2O3,而加压酸浸液A中含有Ni2+,写出有关镍元素的加压酸浸的化学方程式___

2)已知Ni(CO)4的沸点是42.2℃,NiS+4COgNi(CO)4g)的平衡常数与温度的关系如下:

步骤①、步骤②的最佳温度分别是______(填选项代号)

A.25℃     B.30℃     C.50℃     D.80℃    E.230

3高温熔融时通入氩气的目的是___

4碱浸是整个流程的核心步骤,该步骤的目的是___,发生反应的离子方程式为___

5)浸出液B可以回收,重新生成铝以便循环利用,请设计简单的回收流程:

(示例:)浸出液B→___

6)镍硫化合物中会含有少量的CuS,也可以采用电解精炼的方法获得纯镍,流程为:

电解制粗镍时阳极发生的主要电极反应式为___

精炼过程需控制pH2~5的原因___

 

2Ni2O3+4H2SO4=4NaSO4+O2↑+4H2O C E 防止Ni、Al被空气中的氧气氧化 除去合金中的铝,形成多孔结构,便于吸附氢气 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ B→Al(OH)3→Al2O3→Al(反应条件:第一步CO2;第二步:灼烧;第三步:电解) NiS-2e-=Ni2++S 当pH<2时,c(H+)大,易在阳极放电,当pH>5时,c(OH-)大,Ni2+易生成Ni(OH)2沉淀 【解析】 镍矿(主要成分为NiS、CuS、FeS和SiO2等)煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、、CuO、Fe2O3(SiO2不反应),加入硫酸加压酸浸,Ni2O3、CuO、Fe2O3溶解, SiO2不与硫酸反应,过滤得到浸出渣A(SiO2),浸出液A中含Ni2+、Cu2+、Fe3+,向浸出液A中通入H2S气体,还原Fe3+为Fe2+,并得到含有少量硫化铜的NiS沉淀,过滤得到镍硫化合物,再通入CO气体,形成Ni(CO)4,加热得到镍,高温熔融时通入氩气,加入铝,得到合金,将合金冷却、粉碎,再用浓氢氧化钠溶液碱浸,铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构,浸出液B中含偏铝酸根,最后用蒸馏水洗浸出渣B,得到产品兰尼镍,据此分析解答。 (1)加压酸浸液A中含有Ni2+,说明加压酸浸过程中Ni元素被还原,参与反应的物质有Ni2O3,H2SO4,可能有水,根据各元素的价态规律可知只有O元素能被氧化,所以氧化产物为O2,根据电子守恒和元素守恒可得方程式为2Ni2O3+4H2SO4=4NaSO4+O2↑+4H2O; (2)平衡常数越大正反应进行的越彻底,步骤①要得到Ni(CO)4,需要平衡右移,据表格可知温度越低平衡常数越大,但考虑到Ni(CO)4的沸点是42.2℃,且气体与气体反应接触面积更大,反应速率更快,所以步骤①最合适的温度为50℃,即选C;步骤②需要平衡逆向移动,则需要适当提高温度,所以步骤②的最佳温度为230℃,即选E; (3)氩气性质稳定,通入氩气可防止Ni、Al被空气中的氧气氧化; (4)根据分析可知碱浸的主要目的,除去合金中的铝,形成多孔结构,便于吸附氢气;离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑; (5)浸出液B中Al元素的主要存在形式为AlO2-,为得到单质铝,可先通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,灼烧沉淀生成氧化铝,电解熔融氧化铝得到铝单质; (6)电解池中阳极发生氧化反应,粗镍中S2-还原性最强,优先被氧化生S单质,所以主要反应为NiS-2e-=Ni2++S;Ni的活泼性比氢强,所以当pH<2时,c(H+)大,易在阳极放电生成氢气,当pH>5时,c(OH-)大,Ni2+易生成Ni(OH)2沉淀,所以精炼过程需控制pH为2~5。  
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二十世纪初德国化学家哈伯和工程师博施成功地开发了合成氨的生产工艺,为社会的发展和进步做出了重大贡献。如今科学家为提高氨的产量,以及对各种氨的化合物的研究仍做着各种有益的探索。试回答下列问题:

1N2g+3H2g2NH3g   H =-92.4kJ·mol-1如图所示,合成氨反应中未使用催化剂时,逆反应的活化能Ea(逆)=___kJ·mol-1

2)①在一定条件下,分别将lmolN23molH2置于容积恒定的密闭容器中,达化学平衡状态时,NH3的体积分数为10%,若保持其他条件不变,起始时改为充入2molN22molH2,达新平衡后,NH3的体积分数为___10%(填“>”“<”“=”)。

②某温度下,nN2):nH2=13的混合气体在刚性容器内发生反应,起始时气体总压为p0Pa,平衡时气体总压为0.9p0Pa,气体分压(p=气体总压(p×体积分数,用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp),则此温度下,该反应的化学平衡常数Kp=___(用含p0的代数式表示)。

3)合成氨需要的H2来源比较广泛,氢气的储存制备等问题也日益得到解决。在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHxs+yH2gMHx+2ysH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是______

a.容器内气体压强保持不变

b.吸收ymolH21molMHx

c.若向容器内通入少量氢气,新平衡后cH2)比原平衡大

d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)

4)利用现代手持技术传感器可以探究压强对化学平衡移动的影响,如以2NO2gN2O4g)为例。在恒定温度和标准压强(100kPa)条件下,往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变(不考虑温度的变化)。测定针筒内气体压强变化如图所示:

BE两点对应的正反应速率大小为vB___vE(填“>”“<”“=”)。

EFGH四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为___

5NH3能够和Ag+形成Ag(NH3)2+,溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)常温下,K[Ag(NH3)2+]=1.10×107,反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2(aq)++Cl-(aq)的化学平衡常数K=1.936×10-3,则KspAgCl=___

 

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次氯酸及其盐溶液有杀菌、消毒、漂白的作用。在此次抗击新冠疫情中发挥了巨大作用。某学习小组根据需要欲制备浓度不小于0.8mol·L-1的次氯酸溶液。

(查阅资料)

资料1:常温常压下,Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水,且会与水反应生成次氯酸。

资料2Cl2O的沸点为3.8℃,42℃以上会分解生成Cl2O2Cl2的沸点为-34.6

该小组用Cl2与潮湿的碳酸钠制取Cl2O,并进一步制取次氯酸,装置如下。

回答下列问题:

1)装置连接顺序为Cl2___。(用字母表示)

2)装置A中反应的化学方程式是___

3)装置B的作用___,整个实验加快反应速率所采用的方法有___

4)装置D中反应的化学方程式是___

5)如果要收集Cl2O,则可以在B装置后连接E装置进行收集,这样做的依据是什么___,逸出气体的主要成分是___

6)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液的优点是___(答出一条即可)。

7)测定反应完成后A中物质的质量分数:取mg样品加适量蒸馏水使之溶解,加入几滴酚酞,用0.1molL-1的盐酸标准溶液滴定至溶液由红色变为无色,消耗盐酸V1mL;再向已变无色的溶液中加入几滴甲基橙,继续用该盐酸滴定至溶液由黄色变橙色,又消耗盐酸V2mL

①则由上述实验可测定反应完成后A中物质的质量分数为___(说明具体物质并用含mV1V2的代数式表示)。

②若用甲基橙作指示剂滴定结束时,滴定管尖嘴有气泡,对测定结果的影响是___

 

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0.1mol·L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1H2SO3溶液,所得滴定曲线如图所示(忽略混合时溶液体积的变化)。下列叙述不正确的是(   

A.Ka2(H2SO3)的数量级为10-8

B.X点加入少量澄清石灰水溶液,的值增大

C.若将n(NaHSO3)n(Na2SO3)=11混合,对应的点应在YZ之间

D.图中溶液中水的电离程度:W<X<Y<Z

 

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2019227日,科技日报报道中科院大连化学物理研究所创新性地提出锌碘单液流电池的概念,锌碘单液流电池中电解液的利用率达到近100%,进而大幅度提高了电池的能量密度,工作原理如图所示。下列说法不正确的是(   

A.该电池放电时电路中电流方向为B→b→a→A

B.M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜

C.如果使用铅蓄电池进行充电,则a电极应连接铅蓄电池中的Pb电极

D.若充电时C区增加的离子数为2NA,则A极增重65g

 

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短周期WXYZQ五种元素的原子序数依次递增,WZ位于同主族。已知W的氢化物可与Q单质在光照条件下反应生成多种化合物,且YQ形成一种共价化合物,X的最高价氧化物对应的水化物可与Z单质反应产生常见的还原性气体单质E.下列说法不正确的是(   

A.XZ的最高价氧化物相互化合,生成的产物可用作木材防火剂

B.YQ形成的化合物是强电解质

C.一定条件下W可以置换Z,说明单质的氧化性W>Z

D.X的原子半径是五种元素的原子中最大的

 

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