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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