资源描述
1.碲(Te)为第 VIA 族元素,其单质凭借优良的性能成为制作合金添加剂、半导体、光电元件的 主体材料,并被广泛应用于冶金、航空航天、电子等领域。可从精炼铜的阳极泥(主要成分为 Cu2Te)中回收碲, (1) “培烧 ”后, 确主要以 TeO2 形式存在,写出相应反应的离子方程式 : _。 (2)为了选择最佳的培烧工艺进行了温度和硫酸加入量的条件试验,结果如下表所示: 浸出率/% 温度/ 硫酸加入量(理论量倍数) Cu Te 450 1.25 77.3 2.63 1.00 80.29 2.81 1.25 89.86 2.87460 1.50 92.31 7.70 500 1.25 59.83 5.48 550 1.25 11.65 10.63 则实验中应选择的条件为_,原因为_。 (3)滤渣 1 在碱浸时发生的化学方程式为_。 (4)工艺(I )中, “还原”时发生的总的化学方程式为 _。 (5)由于工艺(I )中“氧化”对溶液和物料条件要求高。有研究者采用工艺( II)获得磅.则“电 积”过程中,阴极的电极反应式为_。 (6)工业生产中,滤渣 2 经硫酸酸浸后得滤液 3 和滤渣 3。 滤液 3 与滤液 1 合井。进入铜电积系统。该处理措施的优点为 _。 滤渣 3 中若含 Au 和 Ag,可用_ 将二者分离。 (填字母) A.王水 B.稀硝酸 C.浓氢氧化钠溶液 D.浓盐酸 【答案】 (1)Cu 2Te+4H+2O2 2Cu2+TeO2+2H2O (2)460,硫酸用量为理论量的 1.25 倍 该条件下,铜的浸出率高且碲的损失较低 (3)ToO 2+2NaOH=Na2TeO3+H2O (4)Na 2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=4Na2SO4+Te+H2O (5)TeO 32-+ 4e-+3H2O=Te+6OH- (6)CuSO 4 溶液回收利用,提高经济效益 B 【解析】 (1)Cu 2Te 在 H2SO4 条件下,与氧气在高温下反应生成 TeO2 和 CuSO4,反应的离子 方程式 Cu2Te+4H+2O2 2Cu2+TeO2+2H2O;正确答案:Cu 2Te+4H+2O2 2 Cu2+TeO2+2H2O 。 (2)从图表信息可知:当硫酸的量一定时,温度升高时,铜的浸出率降低;温度一定时,铜 和 Te 的浸出率均增大。在 460条件下,硫酸用量为理论量的 1.25 倍的条件下最佳,铜的 浸出率高且 Te 的损失较小;正确答案:460,硫酸用量为理论量的 1.25 倍;该条件下, 铜的浸出率高且碲的损失较低。 (3)从流程可知,滤渣 1 为 ToO2,它可与碱反应生成 TeO32-;正确答案: ToO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O。 (4)从流程图可知:Na 2TeO4 被 Na2SO3 还原为 Te,而 Na2SO3 被氧化为 Na2SO4,总反应方 程式:Na 2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=4Na2SO4+Te+H2O;正确答案: Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=4Na2SO4 +Te+H2O。 (5)根据反应 ToO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O,生成的 TeO32-在阴极得电子被还原为 Te,极 反应方程式为:TeO 32-+4e-+3H2O=Te+6OH- ;正确答案:TeO 32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。 (6)工业生产中,滤渣 2 为少量的氢氧化铜固体,经硫酸酸浸后得滤液硫酸铜,滤液 1 中 主要成分也为硫酸铜,滤液 3 与滤液 1 合并进入铜电积系统,提取金属铜,有效回收利用了 硫酸铜,提高经济效益;正确答案:CuSO 4 溶液回收利用,提高经济效益。 Au 和 Ag 都与王水反应,与浓氢氧化钠溶液、.浓盐酸均不反应;但是 Au 与稀硝酸不反应 而 Ag 可以反应,所以可以用稀硝酸将二者分离;正确答案: B。 2.元素周期表中的 28 号元素 Ni 有重要的用途,它有良好的耐高温、耐腐蚀、防锈功能,在 电池、催化剂方面也有广泛应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制 备并精制镍的基本流程如下: 已知:电极电位(E)能体现微粒的氧化还原能力强弱,如: H2-2e-=2H+ E=0.00V Cu-2e-=Cu2+ E=0.34V Fe-2e-=Fe2+ E=-0.44V Ni-2e-=Ni2+ E=-0.25V (1)镍在周期表中的位置为_。 (2)高镍矿破碎细磨的作用_ 。 (3)焰色反应实验可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧,原因是 _。 (4)造渣除铁时发生的化学反应方程式_(产物以氧化形式 表示)。 (5)电解制粗镍时阳极发生的主要电极反应式_。 (6)工业上由 NiSO4 溶液制得 Ni(OH)2 后,再滴加 NaC1O 溶液,滴加过程中发生反应的离 子方程式为_。 (7)电解精炼镍的过程需控制 pH 为 25,试分析原因 _,阳极 泥的成分为_( 写名称) 。 【答案】 (1)第四周期 族 (2)增大接触面积,提高浮选率 (3)镍的焰色反应呈无色,不影响其他金属元素的焰色 (4)2FeO+SiO 2 2FeOSiO2 (5)NiS-2e -=Ni2+S (6)2Ni(OH) 2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-( 2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl-+H2O) (7)pH5 时,c(OH -)大,镍离子容易沉淀 铜 【分析】根据金属元素在电解过程的中放电顺序分析电解反应。 【详解】 (1)镍是 28 号元素,根据电子排布规律分析,其在第四周期族; (2)高镍矿破碎细磨是为了增大接触面积,提高浮选率; (3)焰色反应实验是观察某些金属元素灼烧时的颜色,可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取 化学试剂灼烧,说明镍的焰色反应呈无色,不影响其他金属元素的焰色; (4)根据流程分析,硫化亚铁在溶炼时转化为 FeO 和 SO2,加入二氧化硅除铁时,FeO 转 化为 Fe2SiO4,故方程式为:2FeO+SiO 2 2FeOSiO2; (5)电解制粗镍时,阳极上硫化镍失去电子生成镍离子和硫,阴极是镍离子得到电子生成镍 单质,阳极反应为:NiS-2e -=Ni2+S; (6)Ni(OH)与 NaC1O 溶液发生氧化还原反应,镍元素化合价升高为 +3 价,氯元素化合价 降低到-1 价,根据电子守恒和质量守恒得方程式为:2Ni(OH) 2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-或 2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl-+H2O; (7 电解硫酸镍溶液时需要考虑离子的放电顺序,当氢离子浓度较大时是氢离子放电不是镍 离子放电,即 pH5 时, c(OH-)较大,镍离子容易沉淀。由电极电位的数据可知,镍比铜活泼,电解精炼时,阳极上 镍失去电子,铜不能失去电子,铜转化为阳极泥。 3.化合物 M (CH3COO)2Cr22H2O,相对分子质量为 376不溶于冷水,是常用的氧气吸收剂。 实验室中以锌粒、三氧化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备该化合物,其装置如图 所示,且仪器 2 中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定,极易被氧气氧化,不与锌反应。制备 过程中发生的相关反应如下: Zn(s)+2HCl(aq)ZnCl 2(aq)+H2(g) 2CrCl3(aq)+Zn(s)2CrCl 2(aq)+ZnCl2(aq) 2Cr2+(aq)+4CH3COO-(aq)+2H2O(l)Cr(CH 3COO)222H2O(s) 请回答下列问题: (1)仪器 1 的名称是_; (2)往仪器 2 中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是 _(填序号) ;目的是 _。 A.盐酸和三氯化铬溶液同时加入 B.先加三氯化铬溶液,一段时间后再加盐酸 C.先加盐酸,一段时间后再加三氯化铬溶液 (3)为使生成的 CrCl2 溶液与醋酸钠溶液顺利混合,应关闭阀门 _(填“A”或“B” ,下 同) ,打开阀门_。 (4)本实验中锌粒要过量,其原因除了让产生的 H2 将 CrCl2 溶液压入装置 3 与醋酸钠溶液反 应外,另一个作用是_。 (5)已知其它反应物足量,实验时取用的 CrCl3 溶液中含溶质 9.51g,取用的醋酸钠溶液为 1.5L0.1mol/L;实验后得干燥纯净的Cr(CH 3COO)222H2O 9.024g,则该实验所得产品的产率 为_(不考虑溶解的 M) 。 (6)铬的离子会污染水,常温下要除去上述实验中多余的 Cr2+,最好往废液中通入足量的 _,再加入碱液,调节 pH 至少为_才能使铬的离子沉淀完全(铬的离子浓度应小 于 10-5mol/L)。 【已知 Cr(OH)3 的溶度积为 6.310-31, =4,lg20.3】36 【答案】 (1)分液漏斗 (2)C 让锌粒先与盐酸反应产生氢气,H 2 将装置 2 和装置 3 中的空气排出,防止生成的 Cr2+被氧化 (3)B A (4)过量的 Zn 将 Cr3+充分还原为 Cr2+ (5)80.0% 或 0.80 (6)空气或氧气 (9). 5.6 【详解】 (1)由图可知,仪器 1 的名称是分液漏斗。 (2)二价铬不稳定,极易被氧气氧化,让锌粒与盐酸先反应产生 H2,将装置 2 和 3 中的空 气赶出,避免生成的亚铬离子被氧化,故先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液,故选 C。 (3)为使生成的 CrCl2 溶液与 CH3COONa 溶液顺利混合,应关闭阀门 B,打开阀门 A。 (4)本实验中锌粒要过量,其原因除了让产生的 H2 将 CrCl2 溶液压入装置 3 与 CH3COONa 溶液反应外,另一个作用是使锌与 CrCl3 充分反应得到 CrCl2。 (5)CrCl 3 的物质的量为: =0.06mol,得到 CrCl2 为 0.06mol,而 CH3COONa 为9.51g8/mol 0.15mol,由方程式可知 CH3COONa 足量,则得到Cr(CH 3COO)222H2O 为 0.06mol 376g/mol=11.28g,所得产品的产率为: 100%=80.0%。12 9.04g18 (6)向废液中通入足量的空气或氧气,将 Cr2+氧化为 Cr3+;铬的离子沉淀完全时,浓度应小 于 10-5mol/L,根据 KspCr(OH ) 3=c(Cr 3+)c 3(OH -)=6.310 -31,此时溶液中 c(OH -) =410-9mol/L,溶液 pH=-lgc(H +)= =5.6。 -1490lg 4.金属锰在冶金工业中用来制造特种钢,常作为脱硫剂和去氧剂,其化合物广泛应用于电池、 机械制造业等领域。 (1)以软锰矿(主要为 MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应: 3MnO 2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) H 1= akJmol-1 3Mn 3O4(s)+ 8Al(s) =4Al2O3(s) + 9Mn(s) H 2= bkJmol-1 已知 Al 的燃烧热为 ckJmol-1,则 MnO2 与 Al 发生铝热反应的热化学方程式为_。 (2)科研人员将制得的锰粉碎后加入到 SnCl2 溶液中使其浸出(假定杂质不反应,溶液 体积 不变),发生反应 Mn(s)+ Sn2+(aq) Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含 Sn2+水溶液为米黄色) 请回答下列问题: 为加快反应速率可以采取的措施有_;不考虑温度因素,一段时间后 Mn 的溶解速 率加快,可能的原因是_ 。 下列能说明反应已达平衡的有_(填编号)。 A.溶液的颜色不发生变化 B.溶液中 c(Mn2+)=c( Sn2+) C.体系中固体的质量不变 D.Mn2+与 Sn2+浓度的比值保持不变 室温下,测得溶液中阳离子浓度 c(R2+)随时间的变化情况如下图所示,则上述反应的平衡 常数 K=_,Mn 2+的产率为_。 若其他条件不变,10min 后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的 2 倍,则 再次 平衡时 c(Mn2+) =_(不考虑离子水解的影响)。 (3)MnO 2 也可在 MnSO4-H2SO4-H2O 为体系的电解液中电解获得,其阳极反应式为 _,阳极附近溶液的 pH_(选填“增大”、 “减小”或“ 不变”)。 (4)电解制锰后的废水中含有 Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到 Mn(OH)2 沉淀,过滤后 再向滤液中加入等体积的 Na2S 溶液,进行二级沉降。为了将 Mn2+的浓度降到 1.0l0- 9mol/L,则加入的 Na2S 溶液的浓度至少是_mol/L 已知 Ksp(MnS)=4.5l0-14。 【答案】 (1)3MnO 2(s) + 4Al(s) 2Al2O3(s) + 3Mn(s) H= (3a+b+4c)kJmol-1 (2)升高温度或增大 c(Sn2+) 构成多个微型原电池,加快反应速率 ACD 3 75 0 .375molL-1 (3)Mn 2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+ 减小 (4)9.010 5 【详解】 (1)3MnO 2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g),3Mn 3O4(s)+ 8Al(s) =4A12O3(s) + 9Mn(s) ,Al(s)3/4O 2(g)=1/2Al2O3(s) H=ckJmol 1 ,MnO 2 与 Al 反应的方程式为 4Al3MnO 2=2Al2O33Mn,因此有(3 4)/3 ,得出:3MnO 2(s) + 4Al(s) 2Al2O3(s) + 3Mn(s) H=(3ab 4c)/3kJmol 1 ; (2)加快反应速率,可以适当升高温度,增加 c(Sn2 )等;根据反应方程式,有 Sn 单质的 生成,与 Mn 构成原电池,加快反应速率; A、Mn 2 、Sn 2 是有颜色的离子,当溶液颜色不再改变,说明反应达到平衡,故 A 符合题 意; B、不知投入量和转化率,因此无法通过 c(Mn2 )=c(Sn2 )判断是否达到平衡,故 B 不符合题 意; C、Mn 和 Sn 摩尔质量不同,因此当体系固体质量不变,说明达到平衡,故 C 符合题意; D、随着反应进行,Mn 2 的量增大,Sn 2 量减少,当 Mn2 与 Sn2 浓度的比值保持不变,说明 反应达到平衡,故 D 符合题意; 随着反应进行,c(Mn 2 )增大,c(Sn 2 )减小,该反应 的 平衡常数,K=c(Mn 2 )/c(Sn2 ) =0.75molL1 /0.25molL1 =3;因为是同一溶液反应,因此物质的量之比等于物质的量浓度之 比,Mn 2 的产率为 0.75molL1 /(0.75molL1 0.25molL 1 )100%=75%; Mn 2 和 Sn2 的系数相等,Mn 和 Sn 为固体,因此加水稀释,平衡不移动,加入蒸馏水至 溶液体积变为原来的 2 倍, c(Mn2 )为原来平衡时的一半,即 c(Mn2 ) =0.75molL1 /2=0.375molL1 ; (3)根据电解原理,阳极上失去电子,化合价升高,因此 MnSO4 在阳极上放电,其电极反 应式为 Mn2 2H 2O2e =MnO24H ;该电极产生 H ,酸性增强,pH 减小; (4)Mn 2 为 1.0109 molL1 ,此时 MnS 溶液为饱和溶液,根据 c(S2 )=Ksp(MnS)/c(Mn2 ) = molL1 =4.5105 molL1 ,滤液中加入等体积的 Na2S 溶液,则加入 Na2S 溶液 的浓度至少为 4.5105 2molL1 =9.0105 molL1 。 5.某研究小组为探究 SO2 和 Fe(NO3)3 溶液反应的实质,设计了如图所示装置进行实验。已知: 1.0 molL1 的 Fe(NO3)3 溶液的 pH1 。请回答下列问题: (1)装置 A 中用于滴加浓硫酸的仪器名称为_,装置 A 中发生的化学方程式是 _。 (2)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是_。 (3)装置 B 中产生了白色沉淀,其成分是_ ,说明 SO2 具有_性。 (4)分析 B 中产生白色沉淀的原因。 观点 1:SO 2 与 Fe3 反应; 观点 2:在酸性条件下 SO2 与 反应。 观点 3:_ ; 若观点 1 正确,装置 B 中反应的离子方程式是_ ,证明该观点应进一步确认生 成的新物质,其实验操作及现象是_。 按观点 2,装置 B 中反应的离子方程式是_。 有人认为,如将装置 B 中的 Fe(NO3)3 溶液替换为等体积的下列溶液,在相同条件下进行实 验,也可验证观点 2 是否正确。此时应选择最佳试剂是_(填字母)。 A3.0 molL1 NaNO3 溶液和 0.1 molL1 硫酸等体积混合的溶液 B6.0 molL1 NaNO3 溶液和 0.2 molL1 盐酸等体积混合的溶液 C1.5 molL1 Fe(NO3)2 溶液 D1 molL1 稀硝酸 【答案】 (1)分液漏斗 Na2SO3+H2SO4(浓)=Na 2SO4+SO2+H 2O (2)打开弹簧夹,向装置中通入一段时间的 N2,关闭弹簧夹 (3) BaSO4 还原 (4)观点 3:SO 2 既与 Fe3+反应, 也在酸性条件下与 NO3 反应(两者都有) SO 2+2Fe3+Ba2+2H2O=BaSO4+2Fe 2+4H+ 取少量 B 中溶液于试管中,加入少量铁氰 化钾K 3Fe(CN) 6溶液产生蓝色沉淀,则溶液中有 Fe2+,所以观点 1 合理 3SO 22NO3Ba 2 2H 2O3BaSO 42NO4H B 【分析】为防止氧气对实验的干扰,先向装置中通入氮气排出空气,向 A 中加入浓硫酸与 Na2SO3 反应放出 SO2 气体, SO2 气体进入装置 B 中被 Fe(NO3)3 溶液氧化为 SO42-,SO 42-与氯 化钡反应生成白色沉淀 BaSO4;酸性条件下 Fe3 、NO 3 都有氧化性。 【详解】 (1)根据装置图,装置 A 中用于滴加浓硫酸的仪器为分液漏斗,装置 A 中 Na2SO3 与 H2S04(浓)发生反应生成二氧化硫气体,反应化学方程式是 Na2SO3+H2S04(浓) Na 2S04+SO2+H 2O。 (2)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前打开弹簧夹,向装置中通入一段时间的 N2,关闭弹簧夹。 (3)SO 2 气体进入装置 B 中被 Fe(NO3)3 溶液氧化为 SO42-,装置 B 中产生的白色沉淀是 BaSO4,说明 SO2 具有还原性。 (4)酸性条件下 Fe3 、NO 3 都有氧化性,所以观点 3 是 SO2 既与 Fe3+反应,也在酸性条件 下与 NO3 反应( 两者都有 ); 若观点 1 正确,装置 B 中 SO2 被 Fe3 氧化为 SO42-,反应的离子方程式是 SO2+2Fe3+Ba2+2H2OBaSO 4+2Fe 2+4H+,该反应的还原产物是 Fe2+,若证明该观点正 确,实验操作及现象是取少量 B 中溶液于试管中,加入少量铁氰化钾K 3Fe(CN) 6溶液产生 蓝色沉淀,则溶液中有 Fe2+,则观点 1 合理; 按观点 2,装置 B 中 SO2 被 NO3 氧化为 SO42-,反应的离子方程式是 3SO22NO 3 3Ba 2 2H 2O3BaSO 42NO4H 。 若改变溶液后在相同条件下进行实验,也可验证观点 2 是否正确,要让 NO3 、H +的浓度 与原溶液相同,所以最佳试剂是 6.0 molL1 NaNO3 溶液和 0.2 molL1 盐酸等体积混合的溶 液,故选 B。
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