7.為回收利用廢鎳催化劑(主要成分為NiO,另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等),科研人員研制了一種回收鎳的新工藝.工藝流程如圖:

已知常溫下:
①有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完pH如表
氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2[來Ni(OH)2
開始沉淀的pH1.56.57.7
沉淀完全的pH3.79.79.2
②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
③常溫時(shí),Ksp(CaF2)=2.7×10-11
回答下列問題:
(1)寫出酸浸時(shí)Fe2O3和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O.
(2)浸出渣主要成分為CaSO4•2H2O和BaSO4兩種物質(zhì).
(3)操作B是除去濾液中的鐵元素,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案:向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液,調(diào)節(jié)溶液pH在3.7~7.7范圍內(nèi),靜置,過濾.請對該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價(jià)方案錯(cuò)誤,在調(diào)節(jié)pH前,應(yīng)先在濾液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+(若原方案正確,請說明理由;若原方案錯(cuò)誤,請加以改正).
(4)流程中的“副產(chǎn)品”為CuSO4•5H2O(填化學(xué)式).在空氣中灼燒CuS可以得到銅的氧化物,向Cu、Cu2O、CuO組成的混合物中加入1L 0.6mol•L-1HNO3溶液恰好使混合物溶解,同時(shí)收集到2240mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若該混合物中含0.1molCu,與稀硫酸充分反應(yīng)至少消耗0.1mol H2SO4
(5)操作C是為了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-濃度為3×10-3mol•L-1,則溶液中$\frac{c(C{a}^{2+})}{c({F}^{-})}$=1.0×10-3
(6)電解產(chǎn)生2NiOOH•H2O的原理分兩步:
①堿性條件下,Cl-在陽極被氧化為ClO-,則陽極的電極反應(yīng)為Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
②Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H2O沉淀.則該步反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-

分析 廢鎳催化劑(主要成分為NiO,另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等),用硫酸浸取,過濾得含有鎳離子、鐵離子、鈣離子、銅離子的溶液,再通入硫化氫除去銅離子,且使鐵離子被還原成亞鐵離子,得硫化銅、硫固體,過濾得濾液中含有鎳離子、亞鐵離子、鈣離子,加入氟化鈉除去鈣離子,再加入氯化鈉后電解得NiOOH,灼燒得三氧化二鎳,硫化銅、硫固體灼燒后用硫酸酸浸得硫酸銅溶液,結(jié)晶可得硫酸銅晶體,
(1)Fe2O3和硫酸反應(yīng)生成鹽和水,反應(yīng)方程式為:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O;
(2)氧化鈣和氧化鋇與硫酸反應(yīng)生成難溶的硫酸鈣和硫酸鋇;
(3)用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值,容易引入雜質(zhì),所以方案是錯(cuò)誤的;正確的操作應(yīng)該是在調(diào)節(jié)pH前,應(yīng)先在濾液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+
(4)CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅,所以副產(chǎn)品應(yīng)該是膽礬;根據(jù)3Cu~2NO,3Cu2O~2NO,n(Cu)=0.1mol,n(NO)=0.1mol,可得混合物中Cu2O為0.05mol,故CuO為0.05mol.混合物中,0.1mol Cu不與稀H2SO4反應(yīng),0.05molCu2O、0.05molCuO與稀H2SO4反應(yīng),根據(jù)Cu2O、CuO中氧原子與H2SO4反應(yīng)結(jié)合H+生成H2O,據(jù)此計(jì)算消耗硫酸;
(5)常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10-11可知,溶液中F-濃度為3×10-3 mol•L-1,再計(jì)算出鈣離子的濃度;
(6)①陽極上氯離子失電子生成氯氣,氯氣和氫氧根離子反應(yīng)生成次氯酸根離子和水,所以陽極反應(yīng)式為Cl-+2OH--2e-═ClO-+H2O;
②Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H2O沉淀,其還原產(chǎn)物是氯離子.

解答 解:(1)Fe2O3和硫酸反應(yīng)生成鹽和水,反應(yīng)方程式為:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,
故答案為:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O;
(2)氧化鈣和氧化鋇與硫酸反應(yīng)生成難溶的硫酸鈣和硫酸鋇,所以浸出渣主要成分為CaSO4•2H2O和BaSO4,
故答案為:BaSO4;
(3)由于用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值,容易引入雜質(zhì),所以方案是錯(cuò)誤的;正確的操作應(yīng)該是在調(diào)節(jié)pH前,應(yīng)先在濾液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,
故答案為:方案錯(cuò)誤,在調(diào)節(jié)pH前,應(yīng)先在濾液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+;
(4)由于CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅,所以副產(chǎn)品應(yīng)該是膽礬,即CuSO4•5H2O,
根據(jù)3Cu~2NO可知,0.1molCu反應(yīng)生成NO為$\frac{0.2}{3}$mol,故3Cu2O~2NO反應(yīng)生成NO為($\frac{2.24L}{22.4L/mol}$-$\frac{0.2}{3}$mol),可得混合物中Cu2O為(0.1mol-$\frac{0.2}{3}$mol)×$\frac{3}{2}$=0.05mol,故CuO為0.25mol-0.1mol-0.05mol=0.05mol,混合物中,0.1mol Cu不與稀H2SO4反應(yīng),0.05molCu2O、0.05molCuO與稀H2SO4反應(yīng),根據(jù)Cu2O、CuO中氧原子與H2SO4反應(yīng)結(jié)合H+生成H2O,可得n(H2SO4)=0.05mol+0.05mol=0.1mol,
故答案為:CuSO4•5H2O;0.1;
(5)根據(jù)常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10-11可知,溶液中F-濃度為3×10-3 mol•L-1,則Ca2+的濃度為$\frac{2.7×10{\;}^{-11}}{(3×10{\;}^{-3}){\;}^{2}}$=3×10-6 mol/L,所以則溶液中$\frac{c(C{a}^{2+})}{c({F}^{-})}$=$\frac{3×10{\;}^{-6}}{3×10{\;}^{-3}}$=1.0×10-3,故答案為:1.0×10-3;
(6)①陽極上氯離子失電子生成氯氣,氯氣和氫氧根離子反應(yīng)生成次氯酸根離子和水,所以陽極反應(yīng)式為Cl-+2OH--2e-═ClO-+H2O,故答案為:Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O; 
②Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H2O沉淀,其還原產(chǎn)物是氯離子,則根據(jù)電子的得失守恒可知,反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-,
故答案為:ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-

點(diǎn)評 該題以廢舊含鎳催化劑生產(chǎn)NiO為載體,重點(diǎn)考查學(xué)生對工藝流程試題了解掌握情況,側(cè)重考查學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及動手操作能力,該類試題綜合性強(qiáng),理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密,有的還提供一些新的信息,這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題,聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能,進(jìn)行知識的類比、遷移、重組,全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.短周期元素R、X、Y、W的部分信息如表所示:
元素代號RXYW
原子半徑/nm0.0770.0740.1860.099
主要化合價(jià)+4、-4-2+1+7、-1
已知Y和W位于同一周期.下列有關(guān)說法不正確的是( 。
A.簡單的離子半徑由小到大排序:Y、X、W
B.X的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性一定比R的強(qiáng)
C.R、X和Y可以組成含共價(jià)鍵的離子化合物
D.在R、X、W的氫化物中,X的沸點(diǎn)最高

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列關(guān)于同系物的說法不正確的是(  )
A.分子式為C3H8與C6H14的兩種有機(jī)物一定互為同系物
B.具有相同通式的有機(jī)物不一定互為同系物
C.含有相同官能團(tuán),且相對分子量相差14的有機(jī)物一定互為同系物
D.互為同系物的有機(jī)物,其化學(xué)性質(zhì)相似

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.工業(yè)上可用焦炭與二氧化硅的混合物在高溫下與氯氣反應(yīng)生成SiCl4和CO,SiCl4經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅.以下是實(shí)驗(yàn)室制備SiCl4的裝置示意圖.


已知:SiCl4熔點(diǎn)為-70.0℃,沸點(diǎn)為57.7℃,且遇水易水解.
(1)裝置C中的試劑是濃硫酸:裝置F的作用為防止F右端的水蒸氣進(jìn)入E與四氯化硅反應(yīng),造成產(chǎn)物不純.
(2)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2H2O+Cl2↑.A裝置中,有一處明顯錯(cuò)誤是無石棉網(wǎng).
(3)裝置D的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是SiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4+2CO.
(4)G中吸收氣體一段時(shí)間后,吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-.為探究該吸收液中可能存在的其它酸根離子(忽略空氣中CO2的影響).
【提出假設(shè)】假設(shè)1:只有SO32-;假設(shè)2:既無SO32-也無ClO-:假設(shè)3:只有ClO-
【設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】可供選擇的實(shí)驗(yàn)試劑有:3mol/L H2SO4溶液、1mol/L NaOH溶液、溴水、品紅溶液、0.01mol/L KMnO4溶液、淀粉-KI溶液.
各取少量吸收液于a、b、c三支試管中,分別滴加適量的3mol/LH2SO4溶液后,進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn).請完成下表:
序號    操作  可能出現(xiàn)的現(xiàn)象    結(jié)論
向a試管中滴加幾滴0.01mol/L的KMnO4(或溴水)溶液若溶液褪色則假設(shè)1成立
若溶液不褪色則假設(shè)2或3成立
向b試管中滴加幾滴品紅溶液若溶液褪色則假設(shè)1或3成立
若溶液不褪色假設(shè)2成立
向C試管中滴加幾滴淀粉-KI溶液若溶液變?yōu)樗{(lán)色假設(shè)3成立

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.下列實(shí)驗(yàn)方法正確的是( 。
A.要使AlCl3溶液中Al3+全部沉淀出來可使用氨水
B.要檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈現(xiàn)e3+可加入鐵粉
C.新制的氯水中可用PH試紙準(zhǔn)確測定其PH值
D.某氣體能使品紅溶液褪色,該氣體一定為SO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,N表示粒子數(shù).下列說法正確的是( 。
A.0.1 mol的CaO2含陰陽離子總數(shù)是0.3NA
B.0.1 mol苯乙烯含π鍵的數(shù)目為0.4NA
C.1 L 1mol/L的Na2CO3溶液中含陰陽離子數(shù)小于3NA
D.2.3 g金屬鈉與過量的氧氣反應(yīng),無論加熱與否轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為0.1NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.淀粉水解的產(chǎn)物(C6H12O6)用硝酸氧化可以制備草酸,裝置如圖1所示(加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去):

實(shí)驗(yàn)過程如下:
①將1:1的淀粉水乳液與少許硫酸(98%)加入燒杯中,水浴加熱至85℃~90℃,保持30min,然后逐漸將溫度降至60℃左右;
②將一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中;
③控制反應(yīng)液溫度在55~60℃條件下,邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸(65%HNO3與98%H2SO4的質(zhì)量比為2:1.5)溶液;
④反應(yīng)3h左右,冷卻,減壓過濾后再重結(jié)晶得草酸晶體.硝酸氧化淀粉水解液過程中可發(fā)生下列反應(yīng):
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
請回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)①加入98%硫酸少許的目的是:加快淀粉水解的速度(或起到催化劑的作用).
(2)冷凝水的進(jìn)口是a(填a或b);實(shí)驗(yàn)中若混酸滴加過快,將導(dǎo)致草酸產(chǎn)量下降,其原因是加快淀粉水解的速度(或起到催化劑的作用).
(3)檢驗(yàn)淀粉是否水解完全所用的試劑為碘水或KI-I2溶液.
(4)草酸重結(jié)晶的減壓過濾操作中,除燒杯、玻璃棒外,還必須使用屬于硅酸鹽材料的儀器有布氏漏斗、吸濾瓶(安全瓶、抽氣泵不作為主要儀器).
(5)當(dāng)尾氣中n(NO2):n(NO)=1:1時(shí),過量的NaOH溶液能將NOx全部吸收,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:NO2+NO+2NaOH═2NaNO2+H2O,若用含硫酸的母液來吸收氮氧化物,其優(yōu)點(diǎn)是提高HNO3利用率(或循環(huán)使用氮氧化物)、缺點(diǎn)是NOx(或氮氧化物)吸收不完全.
(6)將產(chǎn)品在恒溫箱內(nèi)約90℃以下烘干至恒重,得到二水合草酸.用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,該反應(yīng)的離子方程式為:2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O
稱取該樣品0.12g,加適量水完全溶解,然后用0.020mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)(雜質(zhì)不參與反應(yīng)),此時(shí)溶液顏色由無色變?yōu)樽霞t色(或淡紫色).滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如圖2所示,則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.化學(xué)與生活密切相關(guān),下列說法正確的是( 。
A.生活中常用熱的小蘇打去污,利用了水解吸熱的特點(diǎn)
B.Mg可由電解MgCl2水溶液制取,Al可由電解熔融Al2O3制取
C.少數(shù)商販在蔬菜表面灑少許福爾馬林,可延長保鮮時(shí)間
D.SiO2可用來制作光導(dǎo)纖維,但SiO2本身不導(dǎo)電

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

17.有機(jī)化合物甲、乙用于制備化妝品,二者合成路線如下(部分產(chǎn)物及條件略)

已知:
(-R、-R′代表烴基或-H)
問題:
(1)由D合成導(dǎo)電高分子物質(zhì)的化學(xué)名稱是聚乙炔.
(2)化合物A的結(jié)構(gòu)簡式為,“E→F”的反應(yīng)類型為加成反應(yīng).
(3)F→有機(jī)化合物甲的化學(xué)方程式為
(4)化合物W的相對分子質(zhì)量為106,B與W可用酸性KMnO4溶液進(jìn)行鑒別.
(5)化合物C的分子式為C3H6O,核磁共振氫譜顯示只有一種化學(xué)環(huán)境的氫,且M、N中均只含一種官能團(tuán),N中含有四個(gè)甲基.
①X的結(jié)構(gòu)簡式是
②滿足合成路線的N的同分異構(gòu)體是
③寫出N+W→乙的化學(xué)方程式

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同步練習(xí)冊答案