【題目】工業(yè)上常用水鈷礦(主要成分為Co2O3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等雜質(zhì))制備鈷的氧化物,其制備工藝流程如下(已知Na2SO3能還原Fe3+和Co3+):
回答下列問題:
(1)在加入鹽酸進(jìn)行“酸浸”時,能提高“酸浸”速率的方法有______________(任寫2種)。
(2)“酸浸”后加入Na2SO3鈷的存在形式為Co2+,產(chǎn)生Co2+反應(yīng)的離子方程式為________
(3)溶液a中加入NaClO的作用是___________________________________
(4)沉淀a的成分是__________(寫化學(xué)式),操作2的名稱是_______________
(5)溶液d中的金屬離子只有Co2+和Na+兩種,則溶液c中加入NaF溶液的作用是________
(6)在空氣中緞燒CoC2O4生成鈷的某種氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為12.05g,CO2的體積為6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則此反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________
【答案】將水鈷礦石粉碎 ;充分?jǐn)嚢瑁贿m當(dāng)增加鹽酸濃度;提高酸浸溫度等 將溶液中Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3、Al(OH)3 過濾 使Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2
【解析】
水鈷礦中加入鹽酸,可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2,浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等,則加入的Na2SO3將Co3+、Fe3+還原為Co2+、Fe2+;加入NaClO將Fe2+氧化為Fe3+,溶液b中陽離子有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+,加入碳酸氫鈉,Fe3+、Al3+與碳酸氫根離子發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)分別生成Fe(OH)3、Al(OH)3,故沉淀A的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3;溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+,加入NaF,Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化成MgF2、CaF2沉淀,溶液d中含有Co2+,溶液d中加入草酸銨過濾得到CoC2O4晶體,最后煅燒得到鈷的氧化物,據(jù)此分析作答。
(1)“酸浸”時為固體與液體的反應(yīng),根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,在加入鹽酸進(jìn)行“酸浸”時,能夠提高“酸浸”速率的方法有:將水鈷礦石粉碎,增大接觸面積;充分?jǐn)嚢;適當(dāng)增加鹽酸的濃度;適當(dāng)提高酸浸的溫度等,故答案為:將水鈷礦石粉碎;充分?jǐn)嚢;適當(dāng)增加鹽酸濃度;提高酸浸溫度等。
(2)酸浸時水鈷礦中的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO溶解轉(zhuǎn)化為CoCl3、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2;加入Na2SO3,鈷的存在形式為Co2+,Co3+被還原為Co2+,則SO32-被氧化成SO42-,產(chǎn)生Co2+的反應(yīng)可表示為:SO32-+Co3+→Co2++SO42-,根據(jù)得失電子守恒配平為:SO32-+2Co3+→2Co2++SO42-,根據(jù)溶液呈酸性和電荷守恒,生成Co2+的離子方程式為SO32-+2Co3++H2O=2Co2++SO42-+2H+;
(3)加入Na2SO3還會將Fe3+還原為Fe2+,反應(yīng)的離子方程式為SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++SO42-+2H+;溶液a中含有Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等,向溶液a中加入NaClO,NaClO具有強(qiáng)氧化性,將Fe2+氧化成Fe3+,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,故答案為:將溶液中Fe2+氧化成Fe3+;
(4)加入NaClO溶液后得到的溶液b中含有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等;向溶液b中加入NaHCO3調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去,沉淀A的成分為Fe(OH)3、Al(OH)3;溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等,向溶液c中加入NaF,Mg2+、Ca2轉(zhuǎn)化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀,操作2的名稱為過濾,故答案為:Fe(OH)3、Al(OH)3;過濾;
(5)根據(jù)(4)的分析,溶液c中加入NaF溶液的作用是使Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去,故答案為:使Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為難溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去;
(6)n(CO2)==0.3mol,根據(jù)C守恒,n(CoC2O4)=0.15mol,根據(jù)Co守恒,n(Co)=0.15mol,所得鈷的氧化物中n(O)==0.2mol,n(Co):n(O)=0.15mol:0.2mol=3:4,生成的鈷的氧化物的化學(xué)式為Co3O4,在空氣中煅燒CoC2O4的化學(xué)方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種可充電鋰-空氣電池如圖所示,當(dāng)電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是
A.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移
B.充電時,電池總反應(yīng)為Li2O2-x==2Li+(1-)O2
C.放電時,多孔碳材料電極為負(fù)極
D.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在氮及其化合物的化工生產(chǎn)中,對有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)原理進(jìn)行研究有著重要意義。
(1)t℃時,關(guān)于N2、NH3的兩個反應(yīng)的信息如下表所示:
化學(xué)反應(yīng) | 正反應(yīng)活化能 | 逆反應(yīng)活化能 | t℃時平衡常數(shù) |
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H>0 | a kJ/mol | b kJ/mol | K1 |
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H<0 | c kJ/mol | d kJ/mol | K2 |
請寫出t℃時氨氣被一氧化氮氧化生成無毒氣體的熱化學(xué)方程式:______________________,t℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________ (用K1和K2表示)。
(2)工業(yè)合成氨的原理為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)下圖甲表示在一定體積的密閉容器中反應(yīng)時,H2的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化。圖乙表示在其他條件不變的情況下,起始投料H2與N2的物質(zhì)的量之比(設(shè)為x)與平衡時NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系。
①圖甲中0~t1 min內(nèi),v(N2)=_____mol·L-1·min-1;b點(diǎn)的v(H2)正_____a點(diǎn)的v(H2)逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
②己知某溫度下該反應(yīng)達(dá)平衡時各物質(zhì)均為1 mol,容器體積為1L,保持溫度和壓強(qiáng)不變,又充入3 mol N2后,平衡________(填“向右移動”“向左移動”或“不移動”)。
(3)①科學(xué)家研究出以尿素為動力的燃料電池新技術(shù)。用這種電池可直接去除城市廢水中的尿素,既能產(chǎn)生凈化的水,又能發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示,寫出負(fù)極電極反應(yīng)式:________________________________________________。
②理論上電池工作時,每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L O2時,可產(chǎn)生的電量為________ (法拉第常數(shù)為96500C/ mol)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知某溫度下CH3COOH的電離常數(shù)K=1.6×10-5,該溫度下向20 mL 0.01 mol·L-1CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1KOH溶液,其pH變化曲線如圖所示(忽略溫度變化),請回答有關(guān)問題:
(1)a點(diǎn)溶液中c(H+)為____mol·L-1。
(2)b點(diǎn)溶液中溶質(zhì)__,CH3COOH的電離常數(shù)___1.6×10-5(“>”、“<”或“=”)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】單質(zhì)X、Y與化合物甲、乙有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(必要的反應(yīng)條件未標(biāo)出),回答下列問題:
(1)若該反應(yīng)用于工業(yè)上制取粗硅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________
(2)若X、Y為日常生活中常見的兩種金屬,且甲為紅棕色粉末,相應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。
(3)若X、乙的焰色反應(yīng)均呈黃色,甲是一種常見的無色無味的液體,則乙物質(zhì)中所含的化學(xué)鍵類型有_________
(4)若X是黃綠色氣體,甲、乙兩種氣體相遇會產(chǎn)生白煙,則X與甲反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
(5)若X中的元素是海水中含量最多的金屬元素,甲是相對分子質(zhì)量為46且常溫下能使酸性KMnO4溶液褪色的烴的含氧衍生物,則X與甲反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氯中存在如下平衡:Cl2(g) Cl2(aq)、Cl2(aq)+H2O H++Cl-+HClO。下列說法正確的是( )
A.向飽和氯水中通入HCl,有c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(ClO-)
B.向氯水中滴入幾滴石蕊試液,溶液變紅色
C.光照后的氯水漂白性增強(qiáng)
D.若向飽和氯水中通入少量SO2,則減小
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)中不能用化合反應(yīng)的方法制得的是
①SO2 ②H2SiO3 ③Fe(OH)3 ④ Mg(OH)2 ⑤ FeCl2 ⑥CaSiO3
A.①③④⑥B.①②④C.②④⑤D.②④
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【題目】(1)實(shí)驗(yàn)室用金屬銅和稀硝酸制取NO的離子方程式為_________________________。
(2)NO是有毒氣體,某學(xué)生為防止污染,用分液漏斗和燒杯裝配了一套簡易的、能隨開隨用、隨關(guān)隨停的NO氣體發(fā)生裝置,如圖甲所示。
①實(shí)驗(yàn)室若沒有銅絲,而只有小銅粒,在使用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,可用絲狀材料包裹銅粒以代替銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這種絲狀材料的成分可以是________(填字母)。
A.鐵 B.鋁 C.鉑 D.玻璃
②打開分液漏斗的活塞使反應(yīng)進(jìn)行,在分液漏斗中實(shí)際看到的氣體是紅棕色的,原因是______________(填化學(xué)方程式)。
(3)為證明銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的確實(shí)是NO,某學(xué)生另設(shè)計了一套如圖乙所示的裝置制取NO。反應(yīng)開始后,可以在U形管右端觀察到無色的NO氣體。
①長玻璃管的作用是__________________________________________________。
②讓反應(yīng)停止的操作方法及原因是_______________________________________________。
(4)以下收集NO氣體的裝置,合理的是________(填字母)。
a.b.c.d.e.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3,其主要實(shí)驗(yàn)流程如下:
已知:①Cl2+2OHClO+Cl+H2O是放熱反應(yīng)。
②N2H4·H2O沸點(diǎn)約118 ℃,具有強(qiáng)還原性,能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。
(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時,若溫度超過40 ℃,Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl,其離子方程式為____________________________________;實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外,還需采取的措施是____________________________________。
(2)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如題19圖1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應(yīng)一段時間后,再迅速升溫至110 ℃繼續(xù)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中通過滴液漏斗滴加的溶液是_____________;使用冷凝管的目的是_________________________________。
(3)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3(水溶液中H2SO3、、隨pH的分布如題19圖2所示,Na2SO3的溶解度曲線如題19圖3所示)。
①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實(shí)驗(yàn)中確定何時停止通SO2的實(shí)驗(yàn)操作為_________________。
②請補(bǔ)充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實(shí)驗(yàn)方案: _______________________,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。
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