(1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:
H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:
P和S电子层数相同,__________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。
写出生成HF的化学方程式:
__________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。
相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。
80℃后脱除率变化的原因:
____________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42−残留,原因是__________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。
(6)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。
(已知:
H3PO4摩尔质量为98g·mol−1)
【答案】
(1)研磨、加热
(2)①<②核电荷数P<S,原子半径P>S,得电子能力P<S,非金属性P<S(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑(4)80℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低(5)CaSO4微溶BaCO3+SO42-+2H3PO4
BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO4-(6)
【解析】磷精矿粉酸浸后生成粗磷酸和磷石膏,粗磷酸经过脱有机碳、脱硫等步骤获得精制磷酸。
(3)根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律,Ca5(PO4)3F与H2SO4反应生成HF、磷石膏和磷酸,生成HF的化学方程式为2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑。
(4)图示是相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率,80℃前温度升高反应速率加快,相同时间内有机碳脱除率增大;80℃后温度升高,H2O2分解速率大,H2O2浓度显著降低,反应速率减慢,相同条件下有机碳脱除率减小。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,原因是:
CaSO4微溶于水。
加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,因为BaSO4难溶于水,其中SO42-与BaCO3生成更难溶的BaSO4和CO32-,H3PO4的酸性强于H2CO3,在粗磷酸中CO32-转化成H2O和CO2,反应的离子方程式为
BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2↑+2H2PO4-+H2O。
【最新试题】
1.(海口市灵山中学2019届高三上学期第三次测试)某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分,利用
该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O],生产的工艺流程如图所示,请回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外,另外一个反应的化学方程式是______。
(2)“酸化”过程为加快反应速率,可采用的措施有______(写出一条即可)。
(3)若试剂a为Zn,则“置换”的离子方程式为_____。
(4)“淘洗”的作用是_________________。
(5)“反应”一步中使用20%HNO3和10%H2O2,整个过程无红棕色气体产生,则发生反应的离子方程式为_
______________________________________;若该步骤只使用20%HNO3,随着反应的进行,温度升高,出现大量红棕色气体,则还
原剂与氧化剂的物质的量之比为_______________。
【答案】
(1)2Cu+O2
2CuO
(2)升高温度(3)Cu2++Zn══Cu+Zn2+(4)除去过量的锌(5)Cu+H2O2+2H+═Cu+2H2O1:
2
【解析】废料中的铜元素有两种价态:
0价和+2价,而目标产品Cu(NO3)2·3H2O中铜元素显+2价,过程中应该有氧化还原反应发生,废料中硫元素等杂质要除去。
由流程图分析,将废料“焙烧”时Cu和CuS将被O2氧化生成固体CuO和气体SO2。
用H2SO4“酸化”有发生反应CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,所以酸化得到的溶液主要是CuSO4溶液。
加入“过量试剂a”的目的是通过“置换”反应得到单质铜,试剂a应选择比铜活泼的金属单质。
“置换”后“过滤”所得固体是铜单质(含有过量的锌),“淘洗”目的就是除去过量的金属锌。
“反应”步骤中金属铜溶解在20%HN
O3和10%H2O2溶液中,得到Cu(NO3)2溶液,最后经一系列操作得到目标产品[Cu(NO3)2·3H2O]。
(1)废料中Cu和CuS在“焙烧”过程中与O2反应,CuS将转化为CuO和SO2,所以另外一个反应的化学方程式为2Cu+O2
2CuO。
(2)“焙烧”后的固体用硫酸酸化,根据影响化学反应速率的外界因素可知,加快反应速率的措施有:
①升高温度;②在一定范围内增大硫酸的浓度;③将“焙烧”后的固体粉碎。
(任选一条回答即可)
(3)Zn比Cu活泼,能够将溶液中的Cu2+置换,其离子方程式为Cu2++Zn=Cu+Zn2+。
(4)在“置换”步骤中加入了过量的锌,得到的固体铜中含有锌,为了不影响产品的纯度必须除去锌,所以“淘洗”的作用就是除去过量的锌。
2.(华大新高考联盟2019届高三1月教学质量测评理科综合)镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。
采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(LiNi1-x-y)CoxMnyO2)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)能够提高碱浸效率的方法有___________(至少写两种)。
(2)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是__________。
(3)LiCoO2中Co元素化合价为_____,其参与“还原”反应的离子方程式为_____________。
(4)溶液温度和浸渍时间对钻的浸出率影响如图所示:
则浸出过程的最佳条件是__________。
(5)已知溶液中Co2+的浓度为1.0mol·L-1,缓慢通入氨气,使其产生Co(OH)2沉淀,列式计算Co2+沉淀完全时溶液的pH______________(已知离子沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10-5mol·L-1,Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15,1g2=0.3,溶液体积变化忽略不计)
(6)写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式___________。
【答案】
(1)减小原料粒径(或粉碎)、适当增加NaOH溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等
(2)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中(3)+3价
2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑(4)75℃、30min(5)Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)
c2(OH-),c(OH-)=
=
=
×10-5,c(H+)=Kw/c(OH-)=
=
10-9,pH=-lgc(H+)=-lg(
10-9)=9.15
(6)(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O2
4LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O
(2)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中。
故答案为:
Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中。
(3)LiCoO2中Li元素为+1价,O元素为-2价,故Co元素化合价为+3价,LiCoO2为难溶物,H2SO4为强电解质,H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素,反应的离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。
故答案为:
+3价;2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。
(4)由图可知,在75℃、30min条件下钴的浸出率最高。
故答案为:
75℃、30min。
(5)Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15,沉淀完全时c(OH-)=
=
=
10-5mol/L,c(H+)=Kw/c(OH-)=
=
10-9,pH=-lgc(H+)=-lg(
10-9)=9.15,故答案为:
9.15。
3.(山西省2019届高三上学期期末五地市联考理科综合)重铬酸钾(K2Cr2O7)在皮革、火柴、印染化学、电镀等方面应用广泛。
回答下列问题:
(1)酒驾醉驾危害社会安全,早期测定是否饮酒的方法是重铬酸钾法溶液橙红色变为绿色(Cr3+)则表明已经饮酒。
写出重铬酸钾法检验饮酒的化学方程式:
______________________。
(2)用铬铁矿(FeO·Cr2O3,含Al2O3杂质)为原料制备重铬酸钾的工艺:
已知:
i.2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O;ii.Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33;iii.有关物质的溶解度曲线如图:
①上述工艺流程图中的操作I的主要反应为:
2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,另外一个反应的化学方程式是_________________。
②滤渣2的成分是________(写化学式),常温时,其滤液中,c(Al3+)=_______mol·L-1
③工艺流程图中,操作“调节pH”的作用是_________________________________。
④操作Ⅲ,加入KCl的目的是_________________________________;实验室中,操作IV用到的玻璃仪器有酒精灯、烧杯、______________________。
⑤为测定某次生产制备的K2Cr2O7的含量,某科研人员取mg产品样品,用500mL容量瓶配制成一定浓度的溶液然后取25.00mL,置于锥形瓶,再滴加2mol·L-1稀硫酸然后再加1.1gKI,充分溶解、反应锥形瓶中的铬元素完全以Cr3+存在,加指示剂,用标准液Na2S2O3溶液滴定,达到滴定终点,消耗30.00mL0.0250mol·L-1的标准液。
则该次生产的样品中K2Cr2O7含量为___________%。
(已知:
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
【答案】
(1)2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4=2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O
(2)①Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑②Al(OH)31.3×10-12③使CrO42-转化为Cr2O72-④使Na2Cr2O7转化为溶解度较小的K2Cr2O7玻璃棒、漏斗⑤
(2)①由流程图可知铬铁矿与碳酸钠和硝酸钠在高温下反应,主要反应为:
2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2和Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑,故答案为:
Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑;
②向反应Ⅰ所得的滤液中加入酸调节溶液的pH为7,使偏铝酸盐完全转化为Al(OH)3沉淀,滤渣2为Al(OH)3;pH为7的溶液中c(OH—)为1×10—7mol/L,由Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33可得c(Al3+)=1.3×10-33/(1×10—7mol/L)3=1.3×10-12mol/L,故答案为:
Al(OH)3;1.3×10-12;
③调节pH时,增大溶液中的氢离子浓度,平衡CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O
正向移动,使CrO42-转化为Cr2O72-,故答案为:
使CrO42-转化为Cr2O72-;
④向所得溶液中加入氯化钾,由溶解度表可知发生反应Na2Cr2O7+KC1=K2Cr2O7+NaC1,反应生成溶解度比Na2Cr2O7小的K2Cr2O7,则加入KCl的目的是使Na2Cr2O7转化为溶解度较小的K2Cr2O7;实验室中,操作IV为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,用到的玻璃仪器有酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗,故答案为:
使Na2Cr2O7转化为溶解度较小的K2Cr2O7;玻璃棒、漏斗;
⑤测定某次生产制备的K2Cr2O7的含量时,涉及的化学反应有Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2
+7H2O和I2+2S2O32-═2I-+S4O62-,由方程式可得Cr2O72-~3I2~6S2O32-,mg产品最终消耗
n(S2O32-)=0.0250mol/L×30.00×20×10—3L=0.0150mol,则n(Cr2O72-)=0.0150mol×1/6=0.00250mol,则样品中K2Cr2O7含量为0.00250mol×294g/mol/m×100%=
%,故答案为:
。
7.(福建省龙海市第二中学2019届高三年下学期期初考试)氨法溶浸氧化锌烟灰制取高纯锌的工艺流程如图所示。
溶浸后氧化锌烟灰中锌、铜、镉、砷元素分别以Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+、AsCl52-的形式存在。
回答下列问题:
(1)Zn(NH3)42+中Zn的化合价为________,“溶浸”中ZnO发生反应的离子方程式为________。
(2)锌浸出率与温度的关系如图所示,分析30℃时锌浸出率最高的原因为________。
(3)“氧化除杂”中,AsCl52-转化为As2O5胶体吸附聚沉除去,溶液始终接近中性。
该反应的离子方程式为________。
(4)“滤渣3”的主要成分为________。
(5)“电解”时Zn(NH3)42+在阴极放电的电极反应式为_______。
阳极区放出一种无色无味的气体,将其通入滴有KSCN的FeCl2溶液中,无明显现象,该气体是________(写化学式)。
电解后的电解液经补充________(写一种物质的化学式)后可返回“溶浸”工序继续使用。
【答案】
(1)+2ZnO+2NH3·H2O+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O
(2)低于30℃时,溶浸反应速率随温度升高而增大;超过30℃,氨气逸出导致溶浸反应速率下降
(3)2AsCl52-+2H2O2+6NH3·H2O=As2O5+10Cl-+6NH4++5H2O(4)Cu、Cd(5)Zn(NH3)42++2e-=Zn+4NH3↑N2NH3(或NH3·H2O)
(2)由锌浸出率与温度的关系图可知,在温度低于30℃时,温度升高,反应速率随温度升高而增大;当温度超过30℃,NH3·H2O分解产生氨气,氨气逸出导致溶浸反应速率下降,故30℃时锌浸出率最高;
(3)在“氧化除杂”中,H2O2将AsCl52-氧化后转化为As2O5胶体,被吸附聚沉除去,H2O2被还原变为H2O,反应后溶液始终接近中性。
则该反应的离子方程式为2AsCl52-+2H2O2+6NH3·H2O=As2O5+10Cl-+6NH4++5H2O;
(4)“氧化除杂”后的溶液中含Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+,向该溶液中加入Zn粉,Zn将Cu2+、Cd2+还原为金属单质,所以“滤渣3”的主要成分为Cu、Cd;
8.(四川省高中2019届毕业班第二次诊断性考试理综)钒是一种重要的金属材料,其用途之一是制备催化剂,如接触法生产硫酸中使用的催化剂(主要成分V2O5、V2O4)。
利用废催化剂回收制备V2O5的工艺流程如下:
已知:
20℃时,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2
回答下列问题:
(1)步骤①为提高浸取效率采取的方法有___________(任写两条)
(2)步骤②中反应的氧化剂是___________。
(3)步骤③中ClO3-被还原为Cl-,该反应的离子方程式为__________。
(4)步骤④中,离子交换效率与pH的关系如右图,为提高交换效率应控制的pH范围是___________。
(5)步骤⑤所发生反应的离子方程式为___________。
若母液中NH4+的浓度为1.0mol/L,则c(VO3-)=___________。
(6)全钒电池是以溶解在一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2+、V3+、VO2+、VO2+)为电极反应的活性物质。
一种全钒电池原理如下图,放电时H+从右向左移动。
写出充电时阳极的电极反应式___________,当转移0.1mol电子时,转移H+的物质的量为___________mol。
【答案】
(1)粉碎废催化剂、升高浸取温度或搅拌等
(2)Na2SO4(3)6VO2++ClO3-+180H-=6VO3-+Cl-+9H2O(4)6
8(5)NH4++VO3-=NH4VO3↓1.68
10-2mol/L
(6)VO2++H2O-e-=VO2++2H+0.1
(3)分析参与氧化还原反应的离子,根据电子转移守恒配平,考虑反应条件为碱性环境,反应前加OH-,反应后生成水。
即为:
6VO2+十ClO3-十180H-=6VO3-+Cl-+9H20。
(4)从图中可知pH为6
8时交换效率最高。
答案:
6
8。
(5)由框图知,由NaVO3经沉钒得生成物NH4VO3知,此反应的离子反应方程式:
NH4++VO3-=NH4VO3↓,已知:
20℃时,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2,NH4+的浓度为1.0mol/L,代入溶度积常数的表达式
c(NH4+)
c(VO3-)=1.68×10-2,所以c(VO3-)=1.68×10-2mol/L。
答案:
1.68×10-2mol/L。
9.(北京市朝阳区2019届高三第一学期期末考试)溴主要以Br-形式存在于海水(呈弱碱性)中,利用空气吹出法从海水中提溴,工艺流程示意如下。
资料:
常温下溴呈液态,深红棕色,易挥发。
(1)酸化:
将海水酸化的主要目的是避免_______(写离子反应方程式)。
(2)脱氯:
除去含溴蒸气中残留的Cl2
①具有脱氯作用的离子是_______。
②溶液失去脱氯作用后,补加FeBr2或加入_______,脱氯作用恢复。
(3)富集、制取Br2:
用Na2CO3溶液吸收溴,Br2歧化为BrO3-和Br-。
再用H2SO4酸化歧化后的溶液得到Br2,其离子反应方程式为_______。
(4)探究(3)中所用H2SO4浓度对Br2生成的影响,实验如下:
序号
A
B
C
试剂组成
1mol/LNaBr
20%H2SO4
1mol/LNaBr
98%H2SO4
将B中反应后溶液用水稀释
实验现象
无明显现象
溶液呈棕红色,放热
溶液颜色变得很浅
①B中溶液呈棕红色说明产生了_______。
②分析C中溶液颜色变浅的原因,甲同学认为是发生了化学反应所致;乙同学认为是用水稀释所致。
若认为甲同学的分析合理,请用具体的反应说明理由;若认为乙同学的分析合理,进一步设计实验方案说明。
理由或方案:
_______。
③酸化歧化后的溶液宜选用的酸是______(填“稀硫酸”或“浓硫酸”)。
【答案】
(1)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(2)①Fe2+、Br-②铁粉(3)BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O①Br2②理由:
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4方案:
用CCl4萃取颜色很浅的溶液,观察溶液下层是否呈棕红色③稀硫酸
【解析】
(1)海水中溴元素以Br-存在,从海水中提取溴单质,要用Cl2氧化溴离子得到,但海水呈碱性,若不酸化,就会发生反应:
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,影响溴的提取;
(2)①将溴蒸气的残留的Cl2脱去,可利用氯气有强的氧化性,要加入能与Cl2反应,但不能与Br2反应的物质,如Fe2+、Br-;②溶液失去脱氯作用后,补加FeBr2或加入还原铁粉,物质具有还原性,脱氯作用就恢复;
10.(山西省晋中市2019届高三1月高考适应性考试理科综合)碲被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素”,工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te,含Ag、Au等杂质)为原料提取碲并回收金属其工艺流程如下:
已知:
TeO2是两性氧化物,微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。
回答下列问题:
(1)“加压酸浸1”过程中将碲元素转化成TeO2,应控制溶液的pH为4.5~5.0,酸度不能过高,原因是__________________________,其中“加压”的目的是______________________。
写出“加压酸浸1”过程中Cu2Te发生反应的化学方程式_________________________________。
(2)“酸浸2”时温度过高会使碲的浸出率降低,原因为______________________。
要从Ag和Au中分离出Au,可以向回收的Ag和Au中加入的试剂是______________________。
(3)写出“还原”反应中发生的离子方程式_________________________________。
(4)工业上另一种提取碲的方法是将铜阳极泥在空气中焙烧,使碲转化成TeO2,再加NaOH碱浸,以石墨为电极电解溶液获得Te。
电解过程中阴极的电极反应式为_________________________________。
(5)25℃时,向1mol/L的Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH值约为6时