大题综合强化练 题型3　化学综合实验与计算 （含解析）江苏省2023高考化学三轮冲刺练

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(1)煅烧黄铁矿的化学方程式为 。
(2)将尾气净化所得SO2,边搅拌边通入NaOH溶液中制备NaHSO3溶液。溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图所示,要得到较为纯净的NaHSO3溶液,应采取的实验操作为 。
(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)与强酸反应放出SO2,加热NaHSO3溶液可制备焦亚硫酸钠,所得产品中可能含有Na2SO4,检验产品中是否含有SO42-的操作为 。
(4)炉渣中的Fe2O3可制备还原铁粉。还原铁粉纯度可通过下列方法测定:称取0.280 0 g 样品,溶于过量稀硫酸,平行三次用标准K2Cr2O7溶液滴定所得溶液中的Fe2+,平均消耗0.030 00 ml·L-1的K2Cr2O7溶液25.10 mL(测定过程中杂质不参与反应)。
①写出滴定反应的离子方程式 。
②计算还原铁粉的纯度(写出计算过程) 。
2.(2022·江苏省南京市、盐城市一模)Cr(OH)3常用于颜料、陶瓷、橡胶等工业。实验室模拟工业上以BaCrO4为原料制备Cr(OH)3的主要步骤如下。
(1)制备CrCl3。取一定质量的BaCrO4和对应量的水加入到如图1所示三颈烧瓶中,水浴加热并搅拌,一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇充分反应,生成CrCl3并逸出CO2气体。
①上述反应的化学方程式为 。
②在盐酸与BaCrO4物料配比6∶1、80 ℃条件下搅拌,反应30 min。探究乙醇理论量倍数对铬溶解率及还原率的影响如图2所示[铬溶解率=溶液中n(Cr总量)n(BaCrO4)×100%,铬还原率=溶液中n[Cr(Ⅲ)]n(BaCrO4)×100%]。随着乙醇理论量倍数的增加,铬还原率逐渐增加、铬溶解率几乎不变,其原因可能是 。
(2)制备Cr(OH)3。Cr(Ⅲ)的存在形态的物质的量分数随溶液pH的分布如图3所示。请补充完整由步骤(1)得到的CrCl3溶液制得Cr(OH)3的实验方案:取步骤(1)得到的CrCl3溶液, ,低温烘干,得到Cr(OH)3晶体。
实验中须使用的试剂:2 ml·L-1Ba(OH)2溶液、0.1 ml·L-1AgNO3溶液、0.1 ml·L-1 HNO3溶液、蒸馏水。
(3)测定Cr(OH)3样品纯度。准确称取0.900 0 g样品,溶于过量硫酸并配成250.0 mL溶液。取25.00 mL溶液,用足量(NH4)2S2O8溶液将Cr3+氧化为Cr2O72-,煮沸除去过量的(NH4)2S2O8,冷却至室温。再加入过量KI溶液,以淀粉溶液为指示剂,用0.100 0 ml·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液24.00 mL(已知反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O;I2+2S2O32-S4O62-+2I-)。计算Cr(OH)3样品的纯度(写出计算过程): 。
3.(2022·江苏省连云港市第二次调研)一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的过程可表示为:
(1)基态Ni原子的电子排布式为 。
(2)“酸浸”后过滤,滤液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,产生Fe2+的原因是 。
(3)“氧化”时需将溶液调至碱性后加入KClO溶液,充分反应后过滤、洗涤得产品。写出Ni2+被氧化的离子方程式: 。
(4)工业上也可用惰性电极电解Ni(OH)2悬浊液(pH=11左右)制备NiOOH。阳极电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O。
①电解过程中需要充分搅拌Ni(OH)2悬浊液的目的是 。
②Ni(OH)2悬浊液中加入一定量KCl可显著提高NiOOH产率,原因是 。
(5)NiOOH在空气中加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。
已知NiOOH加热至600 ℃后固体质量保持不变,则600 ℃时,剩余固体的成分为 (填化学式)。
4.(2022·江苏省连云港市第二次调研)以MnO2粉(含少量Fe3O4、CaO、MgO等杂质)和MnS(溶于酸,不溶于水)为原料制备MnSO4·H2O的过程如下:
(1)反应:将一定量MnO2粉和稀硫酸加入到如图所示实验装置的三颈烧瓶中,加热到90 ℃后开始加入MnS,并不断搅拌,充分反应。
①三颈烧瓶中MnO2与MnS反应转化为Mn2+和S的离子方程式为 。
②装置X中是NaOH溶液,作用是 。
(2)除杂。查阅资料可知:
Ⅰ.常温下Ka(HF)=7.4×10-4。
Ⅱ.常温下Ksp(CaF2)=2.7×10-11,
Ksp(MgF2)=6.5×10-9。
Ⅲ.有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
①将三颈烧瓶中的混合物过滤,加入MnF2将滤液中的Ca2+、Mg2+转化为沉淀除去。在Ca2+、Mg2+浓度相同的条件下,pH变化对钙镁去除率的影响如图所示。
Mg2+去除率曲线为 (填写“甲”或“乙”)。随pH减小,钙镁去除率下降的原因是 。
②以除去Ca2+、Mg2+所得的滤液为原料,制备MnSO4·H2O的实验方案: ,控制温度在80~90 ℃之间蒸发结晶至有大量晶体出现,趁热过滤,用80~90 ℃的蒸馏水洗涤2~3次,干燥。(可选用的试剂:H2O2溶液、MnCO3固体、Na2CO3固体、蒸馏水等)
(3)测定。准确称取0.385 0 g MnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+ ,用0.100 0 ml·L-1硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2(SO4)2]标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗标准溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度 (请写出计算过程 。
5.(2022·江苏省常州市期末检测)以废干电池(主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH)和钛白厂废酸(主要含H2SO4,还有少量Ti3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等)为原料制备锰锌铁氧体[MnxZn1-xFe2O4]的流程如下:
已知:①25 ℃时,Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10;酸性较弱时,MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配离子(M代表金属元素);
②在Ag+催化下可发生反应2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+;
③(NH4)2S2O8在煮沸时易分解。
(1)酸浸过程中含锰物质被溶液中的FeSO4还原为Mn2+,其中MnO2参与反应的离子方程式为 。
(2)氧化时加入H2O2将Ti3+、Fe2+氧化,再加入Na2CO3调节溶液pH为1~2,生成偏钛酸(H2TiO3)和黄钾铁矾[K2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,使得钛、钾得以脱除。
①加入Na2CO3成黄钾铁矾的离子方程式为 。
②若加入Na2CO3过多,将导致生成的黄钾铁矾沉淀转化为 (填化学式)。
(3)氟化过程中溶液pH与钙镁去除率关系如图所示。当2.5(4)共沉淀前,需测定溶液中锰元素含量。准确量取1.00 mL氟化后溶液于锥形瓶中,加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液振荡。将溶液加热至80 ℃,加入3 g (NH4)2S2O8充分反应后,再将溶液煮沸;冷却后,用0.070 0 ml·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准液滴定至终点,平行滴定3次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液32.60 mL。计算氟化后溶液中Mn2+物质的量浓度(写出计算过程)。
。
6.(2022·江苏省南通市海门中学高三下学期入学考试)一种利用废旧锂离子电池硫酸浸出液(含Li+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、C2+、Fe2+、Fe3+和Al3+ )回收金属的工艺如图:
已知:
①Ksp[Ni(OH)2]=1×10-14、Ksp[Fe(OH)2]=1×10-17、
Ksp[Al(OH)3]=1×10-32.9、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。
②当溶液中离子的浓度小于1×10-5ml·L-1时认为沉淀完全
③C2+、Ni2+不易被氧化。
(1)加入NiCO3固体调节pH时,需将溶液pH调至不低于 。
(2)“氧化沉铁”过程中得到的滤渣3中含有二氧化锰,写出Fe2+发生反应的离子方程式为 。
(3)本工艺中“沉铝”“沉铁”过程均需将溶液加热煮沸,其目的是 。
(4)净化液经过一系列操作可提取硫酸镍,制得的粗硫酸镍固体中含有少量的FeSO4、CSO4,为了获得高纯的硫酸镍固体(外界条件对Ni的回收率如图1、图2所示),请补充实验方案:取一定量的粗硫酸镍固体溶于足量稀硫酸中, ,将滤液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用冷水洗涤,干燥。(实验中可选择的试剂:O3、Cl2、4 ml·L-1NaOH溶液,2 ml·L-1的硫酸溶液,NiCO3固体,蒸馏水,KSCN溶液,K3[Fe(CN)6]溶液。)
(5)测定粗产品中NiSO4质量分数。取2.000 g粗产品溶于水,配成100 mL溶液,取20.00 mL溶液,加入NH3-NH4Cl混合溶液调节pH为9,加入指示剂后用0.050 00 ml·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定至终点(离子方程式为Ni2++H2Y2-NiY2-+2H+),消耗EDTA标准溶液48.00 mL,该硫酸镍的质量分数为多少?(写出计算过程)
。
7.(2022·江苏省启东市第一次质量监测)铝灰是炼铝厂的废渣,主要含有Al2O3、Al、AlN等物质,工业上常用酸溶铝灰来制取氯化铝及聚合氯化铝,从而变废为宝、保护环境。
(1)实验室取适量铝灰于反应容器中,恒温水浴预热,加入盐酸,磁力搅拌并控制搅拌速度,用氨气吸收装置吸收氨气。
①AlN与盐酸充分反应的化学方程式为 。
②实验测得浸出温度对铝浸出率的影响试验结果如图所示。温度大于80 ℃时,铝浸出率下降的可能原因是 。
③铝灰中铝含量测定:取10.0 g铝灰样品,置于反应容器中,恒温水浴预热,加入盐酸充分反应,冷却过滤,取滤液配成100 mL溶液,取出20.00 mL溶液,加入0.200 0 ml·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液30.00 mL,调节溶液pH为3~4,煮沸,冷却后用0.100 0 ml·L-1ZnSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点,平行滴定3次,平均消耗ZnSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Zn2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。计算铝灰样品中铝的质量 (写出计算过程)。
(2)无水氯化铝常用熔融盐电镀铝工艺中,在熔融的AlCl3、NaCl、KCl盐中存在着AlCl4-、Al2Cl7-、Na+、K+和Cl-离子。
①电镀时阴极反应为 。
②已知Al2Cl6的结构式为,写出Al2Cl7-的结构式: 。
题型3 化学综合实验与计算
1.解析:(1)FeS2煅烧生成Fe2O3和SO2,反应的方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。(2)SO2通入NaOH中,先发生反应SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,由图像可知,随着pH的减小,溶液的主要成分由Na2SO3变为NaHSO3再变为H2SO3,pH约为4时,生成的NaHSO3最大,因此要得到较为纯净的NaHSO3溶液,应采取的实验操作为测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2。(3)检验SO42-可使用BaCl2,检验方法为取少量溶液,加入足量稀盐酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,说明含有SO42-,反之则不含有。(4)①Cr2O72-与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+,离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。②n(Cr2O72-)=0.03000ml·L-1×25.10×10-3L=7.530×10-4ml,n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=4.518×10-3ml,还原铁粉的纯度=4.518×10-3ml×56g·ml-10.280g×100%=90.36%。
答案:(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 (2)测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2 (3)取少量溶液,加入足量稀盐酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,说明含有SO42-,反之则不含有 (4)①Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O ②90.36%
2.解析:(1)①BaCrO4和浓盐酸、无水乙醇充分反应,生成CrCl3和CO2气体,Ba2+转化为BaCl2,BaCrO4转化为CrCl3,Cr化合价降3,C2H5OH转化为CO2,C化合价升6,根据Cr、S得失电子守恒配平反应,确定BaCrO4前配4,C2H5OH前配1,CrCl3前配4,CO2前配2,由Ba守恒,BaCl2前配4,由Cl守恒确定,HCl前配20,再由H原子确定产物中H2O前配13。②从图中看,随着乙醇的量增大,铬溶解率不变,反应方程式为2HCl+BaCrO4BaCl2+H2CrO4,此反应与加入的乙醇量无关。H2CrO4氧化乙醇生成Cr(Ⅲ),随着乙醇的量增多,反应速率加快,生成Cr(Ⅲ)也加快,即铬还原率增加。(2)由图2知,pH在6~12范围之间,主要以Cr(OH)3存在。Cr(Ⅲ)中加入2ml·L-1Ba(OH)2溶液,调节pH在6~12,以生成Cr(OH)3沉淀。过滤后,滤液中含有Cl-,用稀HNO3和AgNO3溶液检验滤液中不存在Cl-时,可停止用蒸馏水洗涤Cr(OH)3沉淀。(3)测定Cr(OH)3样品纯度的实验原理为:Cr(OH)3完全溶解生成Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)被氧化生成Cr2O72-,Cr2O72-氧化I-生成I2,再用Na2S2O3溶液滴定生成的I2,根据Cr守恒以及反应关系得:2Cr(OH)3~2Cr3+~Cr2O72-~3I2~6S2O32-,用Na2S2O3的消耗量,可计算出Cr(OH)3的量,扩大10倍后,得到0.9g样品中Cr(OH)3的量,进而得出Cr(OH)3样品纯度。
答案:(1)①C2H5OH+4BaCrO4+20HCl2CO2↑+4CrCl3+13H2O+4BaCl2 ②过量的盐酸先与铬酸钡反应生成了可溶于水的铬酸(或重铬酸),铬溶解率与乙醇的量无关 随着乙醇理论量倍数的增加,乙醇浓度增大,反应速率加快,相同时间内被还原的铬的量增多,铬还原率呈现增大趋势 (2)边搅拌边加入2 ml·L-1 Ba(OH)2溶液,调节溶液的pH在6~12范围之间,静置、过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,直至向最后一次洗涤滤液中滴加0.1 ml·L-1 HNO3和0.1 ml·L-1 AgNO3溶液不再出现浑浊(说明:HNO3和AgNO3滴加顺序不作要求) (3)n(S2O32-)=24.00×10-3 L×0.100 0 ml·L-1=2.4×10-3 ml。根据2Cr3+~3I2~6S2O32-,n[Cr(OH)3]=n(Cr3+)=n(S2O32-)3=2.4×10-3ml3=8.0×10-4 ml,0.900 0 g 样品中含n[Cr(OH)3]为8.0×10-4 ml××10-3 ml Cr(OH)3样品纯度为8.0×10-3ml×103g·ml-10.9000g×100%=91.56%
3.解析:镍电极废料加入稀硫酸酸浸,镍、铝、铁转化为相应的盐溶液,除去铁、铝,得到NiSO4溶液,在碱性条件下加入次氯酸钾溶液得到NiOOH沉淀。
(1)镍为28号元素,基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2。(2)氧化铁与酸反应生成Fe3+,镍单质具有还原性,会与Fe3+反应生成Fe2+。(3)由流程可知,在碱性条件下,Ni2+和KClO反应被氧化为NiOOH,同时生成氯离子和水,离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH+Cl-+H2O。(4)①电解Ni(OH)2悬浊液,悬浊液不稳定容易沉降,电解过程中需要充分搅拌Ni(OH)2悬浊液的目的是与惰性电极充分接触,防止悬浊液沉降以提高电解效率。②Cl-在电极上得到电子发生氧化反应生成Cl2,Cl2与碱反应生成ClO-,ClO-具有氧化性,可以将悬浊液中Ni(OH)2氧化成NiOOH,提高NiOOH产率。(5)设有92gNiOOH,则镍的质量为92g×5992×100%=59g,600℃时,剩余固体质量为92g×81.52%≈75g,则其中氧元素的质量为75g-59g=16g,镍和氧的原子个数比为59g59g·ml-1∶16g16g·ml-1=1∶1,故剩余固体物质为NiO。
答案:(1)[Ar]3d84s2 (2)氧化铁与酸反应生成Fe3+ ,Fe3+与金属镍反应生成Fe2+ (3)2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH+Cl-+H2O
(4)①与惰性电极充分接触,防止悬浊液沉降以提高电解效率 ②Cl-在电极上得到电子生成Cl2,Cl2与碱反应生成ClO-,ClO-将悬浊液中Ni(OH)2氧化成NiOOH (5)NiO
4.解析:在三颈烧瓶中MnO2与MnS反应转化为Mn2+和S、H2O,在酸性条件下MnS反应产生的H2S气体被NaOH溶液吸收,防止污染大气;然后将三颈烧瓶中的混合物过滤,加入MnF2将滤液中的Ca2+、Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀除去,可根据CaF2、MgF2溶度积常数大小分析判断Mg2+的去除曲线;然后向除去Ca2+、Mg2+的溶液中滴加滴加H2O2溶液,将Fe2+氧化为Fe3+,至溶液的颜色不再改变为止,然后再向其中加入MnCO3固体,调节溶液的pH,至pH在3.2~8.3之间,静置后过滤,洗涤就得到MnSO4·H2O沉淀,利用得失电子守恒,根据消耗标准溶液的物质的量计算MnSO4·H2O样品的纯度。
(1)在三颈烧瓶中,在热水浴中MnO2与MnS反应转化为Mn2+和S、H2O,该反应的离子方程式为MnO2+MnS+4H+2Mn2++S+2H2O。②在酸性条件下MnS与H+反应产生有害的H2S气体,根据H2S的水溶液显酸性,能够与碱反应的性质,用NaOH溶液吸收,防止大气污染。(2)①将三颈烧瓶中的混合物过滤,加入MnF2将滤液中的Ca2+、Mg2+转化为沉淀除去。由于常温下Ksp(CaF2)=2.7×10-11,Ksp(MgF2)=6.5×10-9,Ksp(MgF2)>Ksp(CaF2),在Ca2+、Mg2+浓度相同的条件下,所以Ca2+形成沉淀需c(F-)小,因此Ca2+的去除率大于Mg2+的去除率,因此表示Mg2+去除率的曲线是乙;随pH减小,Ca2+、Mg2+离子的去除率下降,这是由于HF是弱酸,溶液的pH越小,溶液中c(H+)就越大,沉淀剂电离出F-与H+生成弱酸HF,降低了c(F-),从而导致Ca2+、Mg2+沉淀率下降。②以除去Ca2+、Mg2+所得的滤液为原料,边搅拌边向滤液中滴加H2O2溶液,将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,直至溶液的颜色不再改变为止,然后再向其中加入MnCO3固体,调节溶液的pH,至pH在3.2~8.3之间,可形成MnSO4·H2O,静置后,过滤,得到MnSO4·H2O沉淀。(3)准确称取0.3850gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用0.1000ml·L-1硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2(SO4)2]标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗标准溶液20.00mL,根据电子守恒可得关系式:MnSO4·H2O~[Fe(NH4)2(SO4)2],n[Fe(NH4)2(SO4)2]=0.1000ml·L-1×0.02L=0.0020ml,则n(MnSO4·H2O)=0.0020ml,则MnSO4·H2O样品的纯度为:0.0020×169g·ml-10.3850g×100%=87.79%。
答案:(1)①MnO2+MnS+4H+2Mn2++S+2H2O ②吸收产生的H2S气体,防止污染空气 (2)①乙 ②pH越小c(H+)浓度越大,沉淀剂电离出F-与H+生成HF降低c(F-),从而导致钙、镁沉淀率下降 ③边搅拌边向滤液中滴加H2O2溶液,至溶液的颜色不再改变为止,然后再向其中加入MnCO3固体,调节溶液的pH,至pH在3.2~8.3之间,静置后过滤 (3)87.79%
5.解析:粉碎废电池增加酸浸速率,废干电池(主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH)和钛白厂废酸(主要含H2SO4,还有少量Ti3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等),MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH溶于酸,MnO2、MnOOH在酸性条件下被Fe2+还原生成Mn2+,氧化时加入H2O2将Ti3+、Fe2+氧化,加入NH4F生成MgF2、CaF2沉淀除去Ca2+、Mg2+,(NH4)2CO3制备锰锌铁氧体。
(1)MnO2被溶液中的FeSO4还原为Mn2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O。(2)①加入Na2CO3调节溶液pH为1~2,生成黄钾铁矾[K2Fe6(SO4)4(OH)12]的离子方程式为2K++6Fe3++4SO42-+12H2O[K2Fe6(SO4)4(OH)12]+12H+。②若加入Na2CO3过多,溶液碱性变强,Fe3+会生成Fe(OH)3。(3)如图所示当2.5答案:(1)MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O (2)①2K++6Fe3++4SO42-+12H2O[K2Fe6(SO4)4(OH)12]↓+12H+
②Fe(OH)3 (3)当pH过低酸性较强NH4F会生成HF,溶液中F-浓度较低,Ca2+、Mg2+去除率会下降;当pH过高酸性较弱时,MgF2、CaF2均易形成 [MFn]2-n配离子,Ca2+、Mg2+去除率会下降 (4)0.456 4 ml·L-1
6.解析:硫酸浸出液含有多种杂质,加入锰粉还原其中氧化性较强的离子,并除掉,之后加入碳酸镍调整pH除掉铝离子,之后过滤,加入高锰酸钾将二价铁氧化为三价铁,并除掉铁和锰,过滤,处理滤液即可得到产品,以此解题。
(1)加入NiCO3固体沉淀铝为氢氧化铝,当溶液中离子的浓度小于1×10-5ml·L-1时认为沉淀完全,即c(Al3+)=1×10-5ml·L-1,根据Ksp[Al(OH)3]=1×10-32.9可得,c(OH-)=31×10-32.910-5ml/L=10-9.3ml·L-1,c(H+)=10-4.7ml·L-1,故pH不低于4.7。(2)KMnO4氧化Fe2+生成Fe(OH)3的离子方程式为MnO4-+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+。(3)“沉铝”“沉铁”过程均需将溶液加热煮沸,其目的是破坏Al(OH)3、Fe(OH)3胶体,使沉淀颗粒变大,利于过滤。(4)粗硫酸镍固体中含有少量的FeSO4,可以先将其中的二价铁用臭氧氧化为三价铁,然后用NiCO3固体,调整pH除去三价铁和钴离子,根据图1可以确定,应该将pH调整为4.5~5.0,再根据图2确定需要水浴加热的温度。(5)根据Ni2++H2Y2-NiY2-+2H+可知,镍离子的物质的量n(Ni2+)=n(H2Y2-)=0.05000ml·L-1×48×10-3L=2.4×10-3ml,则粗产品中含有的硫酸镍的物质的量n(NiSO4)=2.4×10-3×10020=0.012ml,硫酸镍的质量m(NiSO4)=0.012×154.7≈1.86g,质量分数=1.862×100%=93.00%。
答案:(1)4.7 (2)MnO4-+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ (3)破坏Al(OH)3、Fe(OH)3胶体,使沉淀颗粒变大,利于过滤 (4)边搅拌边缓慢通入O3,至取少量反应后溶液滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成,停止通O3。将反应后液体置于80 ℃水浴加热,分批加入碳酸镍并搅拌,至pH4.5~5.0,充分反应,静置过滤 (5)93.00%
7.解析:(1)①AlN与盐酸充分反应生成氯化铝和氯化铵或氨气,其化学方程式为AlN+4HClAlCl3+NH4Cl(或AlN+3HClAlCl3+NH3↑)。②温度大于80℃时,盐酸由于易挥发,浓度降低,影响Al的浸出率,还可能一些反应是放热反应,温度升高,反应逆向移动,也会导致铝浸出率下降,因此铝浸出率下降的可能原因是温度升高会使HCl挥发,一些反应是放热反应,温度升高使反应逆反应方向移动,铝浸出率下降。③根据题意得到溶液中n(Al3+)=(0.03L×0.2000ml·L-1-0.02L×0.1000ml·L-1)×5=0.02ml,则铝灰样品中铝的质量0.02ml×27g·ml-1=0.54g。(2)①电镀时阴极得到电子,即Al2Cl7-得到电子变为Al和AlCl4-,其电极反应为4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4-(或Al2Cl7-+3e-Al+AlCl4-+Cl-)。②已知Al2Cl6的结构式为,Al2Cl7-是每个铝连接三个氯,还有一个氯的两个铝都连接,其结构式:-。
答案:(1)①AlN+4HClAlCl3+NH4Cl(或AlN+3HClAlCl3+NH3↑) ②温度升高会使HCl挥发,一些反应是放热反应,温度升高使反应逆反应方向移动,铝浸出率下降 ③n(Al3+)=(0.03 L×0.200 0 ml·L-1-0.02 L×0.100 0 ml·L-1)×5=0.02 ml,则铝灰样品中铝的质量0.02 ml×27 g·ml-1=0.54 g (2)①4Al2Cl7-+3e-Al+7AlCl4-(或Al2Cl7-+3e-Al+AlCl4-+Cl-) ②-
氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mn(OH)2
开始沉淀pH
7.6
1.5
8.3
沉淀完全pH
9.7
3.2
9.8