江苏省2023年高考化学模拟题汇编-05水溶液中的离子反应和平衡
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一、单选题
1.(2023·江苏南通·统考二模)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
选项
探究方案
探究目的
A
向盛有少量酸性溶液的试管中滴加足量乙醇,充分振荡,观察溶液颜色变化
乙醇具有还原性
B
用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,观察火焰颜色
溶液中存在
C
向盛有3 mL 0.1 mol·L 溶液的试管中滴加2滴0.1 mol·L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol·L KI溶液,观察生成沉淀的颜色
D
将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中,一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化
铁钉能发生吸氧腐蚀
A.A B.B C.C D.D
2.(2023·江苏南通·统考二模)一种脱除燃煤烟气中的方法如图所示。室温下用氨水吸收,若转化过程中气体挥发和溶液体积的变化可忽略,溶液中含硫物种的浓度。
下列说法正确的是
A.0.1 mol·L氨水中:
B.溶液氧化过程中比值逐渐减小
C.0.1 mol·L氨水吸收, mol·L溶液中:
D.1 L 0.1 mol·L氨水吸收标准状况1.68 L 后的溶液中:
3.(2023·江苏·统考二模)下列实验探究方案不能达到探究目的的是
选项
探究方案
探究目的
A
向试管中滴入几滴1-溴丁烷,再加入2mL5%NaOH溶液,振荡后加热,反应一段时间后停止加热,静置。取数滴水层溶液于试管中,加入几滴2%AgNO3溶液,观察现象
检验1-溴丁烷中的溴元素
B
向盛有4mL0.1mol•L-1KBr溶液的试管中加入1mL新制氯水,振荡,观察溶液颜色变化
Cl2的氧化性比Br2强
C
室温下,比较等物质的量浓度的NaF溶液和NaClO溶液pH的相对大小
Ka(HF)>Ka(HClO)
D
向盛有5mL0.005mol•L-1FeCl3溶液的试管中加入5mL0.015mol•L-1KSCN溶液,再加入少量铁粉,振荡,观察溶液颜色变化
反应物浓度影响化学平衡
A.A B.B C.C D.D
4.(2023·江苏·统考二模)以一定浓度NaOH溶液吸收H2S可制备Na2S或NaHS。若通入H2S所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)。室温下,H2S的电离常数分别为Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。下列说法正确的是
A.Na2S溶液显碱性的原因:S2-+2H2OH2S+2OH-
B.NaOH恰好转化为Na2S的溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(S2-)
C.吸收所得c总=c(Na+)的溶液中:c(H2S)>c(S2-)
D.NaOH溶液吸收H2S过程中,溶液的温度下降
5.(2023·江苏·统考一模)室温下用0.1 mol∙L-1 Na2SO3溶液吸收SO2的一种脱硫工艺流程如下图所示。已知H2SO3电离平衡常数分别为Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7,H2CO3电离平衡常数分别为Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11,忽略通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发。
下列说法正确的是
A.0.1 mol∙L-1 Na2SO3溶液中:
B.NaHSO3溶液中:
C.“沉淀”时发生主要反应的离子方程式:
D.“沉淀”分离后的滤液中:
6.(2023·江苏南通·统考一模)无水常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分Fe,还有少量、C和)制取无水的流程如下,下列说法正确的是
A.“过滤”所得滤液中大量存在的离子有:、、、
B.“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C.将“氧化”后的溶液蒸干可获得
D.“脱水”时加入能抑制的水解,原因是与水反应生成和HCl
7.(2023·江苏南通·统考一模)室温下,取四根打磨后形状大小相同的镁条,通过下列实验探究镁在溶液中的反应。
实验1 将镁条放入滴有酚酞的蒸馏水中,无明显现象,加热溶液,镁条表面产生气泡,溶液逐渐变红
实验2 将镁条放入滴有酚酞的1 溶液中,产生气泡,溶液逐渐变红
实验3 将镁条放入滴有酚酞的1溶液(pH≈7),产生气泡,溶液逐渐变红
实验4 将镁条放入滴有酚酞的1NaCl溶液中,产生气泡,溶液逐渐变红
下列基于相应实验现象得出的结论不正确的是
A.实验1加热时发生反应的化学方程式为
B.实验2反应后的溶液中存在:
C.实验3产生的气体中可能含
D.实验1和实验4表明对Mg与反应有催化作用
8.(2023·江苏南通·统考一模)常温下,将溶液与溶液混合,可制得,混合过程中有气体产生。已知:,,,。下列说法不正确的是
A.向100mL pH=10的氨水中通入少量,反应后溶液中存在:
B.0.1 溶液中:
C.生成的离子方程式为:
D.生成沉淀后的上层清液中:
9.(2023·江苏·统考一模)氨、氮、硫的化合物应用广泛。ClO2(分子空间填充模型为)。NaClO等含氯消毒剂可用于杀菌消毒。人工固氮可将N2转化为NH3,再进一步制备肼(N2H4)、硝酸、铵盐等化合物,肼和偏二甲肼(C2H8N2)常用作火箭燃料,肼的燃烧热为622.08 kJ·mol-1,H2S可除去废水中Hg2+等重金属禹子,H2S 水溶液在空气中会缓慢氧化生成S而变诨浊。下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A.H2S具有还原性,可除去废水中的Hg2+
B.HNO3具有强氧化性,可用于制NH4NO3
C.NH4Cl溶液呈酸性,可用于去除铁锈
D.NaClO 溶液呈碱性,可用于杀菌消毒
10.(2023·江苏·统考一模)室温下,下列实验方案能得出相应结论的是
选项
方案
结论
A
将灼热的木炭加入到浓硝酸中,有红棕色气体产生
木炭在加热条件下能与浓硝酸反应
B
用pH计分别测定0.1 mol·L-1NaClO溶液和0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH,前者pH大于后者
HClO酸性强于CH3COOH
C
向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液振荡,溶液颜色变红
氧化性: Ag+>Fe3+
D
向Na2SO3溶液中滴入酚酞试液,溶液变红,再加入BaCl2溶液后产生白色沉淀且红色褪去
Na2SO3溶液中存在水解平衡
A.A B.B C.C D.D
11.(2023·江苏·统考一模)工业上可利用氨水吸收SO2和NO2,原理如下图所示。已知: 25℃时,NH3·H2O的Kb=l.7x10-5, H2SO3的Ka1=1.3x10-2, Ka2=6.2x10-8,下列说法正确的是
A.向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3: c(H2SO3)> c(NH3·H2O)+c (SO)
B.向氨水中通入SO2至pH=7; c( HSO)>c (NH)> c(H+)= c(OH-)
C.反应NH3·H2O + H2SO3 =NH + HSO+ H2O的平衡常数K=2.21×107
D.NO2被NH4HSO3吸收的离子方程式: 2NO2+4SO= N2+ 4SO
12.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)CuCl可用作有机合成的催化剂。工业上用黄铜矿(主要成分是CuFeS2,还含有少量SiO2)制备CuCl的工艺流程如图1:
下列说法正确的是
A.“浸取”时的离子方程式为CuFeS2+4O2=Cu2++Fe2++2SO
B.“滤渣①”的成分是Fe(OH)3
C.“还原”时加入NaCl和浓盐酸主要是为了提供Cl-,跟铜元素形成可溶于水的物质
D.CuCl的晶胞如图2,每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目是4
13.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)室温下,通过下列实验探究NH4Al(SO4)2溶液的性质(假设实验前后溶液体积不变)。
实验1:用pH试纸测定0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液的pH,测得pH约为6
实验2:向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液,产生白色沉淀
实验3:向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中通入一定量的NH3至沉淀完全
实验4:向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中加入Na2CO3产生沉淀和气体
下列说法正确的是
A.0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中由水电离出的c(H+)约为10-8mol·L-1
B.实验2发生反应离子方程式为+Al3++ +Ba2++4OH-=BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2O
C.实验3得到的溶液中有c()>c()>c(H+)>c(OH-)
D.实验4过滤后所得清液中一定存在:c2(Al3+)=
二、原理综合题
14.(2023·江苏南通·统考二模)乙硫醇()的综合利用及治理是当前环境领域关注的焦点之一。
(1)家用煤气中可掺入微量具有难闻气味的乙硫醇。
已知: kJ·mol
kJ·mol
kJ·mol
的______。
(2)是一种高效多功能的新型绿色水处理剂,可用于除去废水中的。已知水溶液中的物种分布分数如图所示。
①已知,比较和酸性强弱并从结构的角度说明理由:______。
②写出工业废水时,氧化生成和的离子方程式:_______。
③一种采用电化学方法制取的装置原理如图所示。阳极使用的是易被氧化的活性铁电极。电解池阳极室中KOH溶液的浓度为14 mol·L、电解60 min,调节不同的电压,测得反应后溶液中的浓度与电流密度(其他条件一定,电压与电流密度大小成正比)的关系如图所示。
I 写出制取的电极反应式:______。
II 电流密度大于4 mA·cm时,所得反应后溶液中的浓度上升幅度变小的原因是______。
15.(2023·江苏南通·统考一模)从废脱硝催化剂(主要成分为、)中回收和,具有重要意义。
(1)碳氯化—氧化法提取。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应,将生成的与其他气体分离,并将其氧化得。该过程主要涉及以下反应:
反应I
反应Ⅱ
已知常压下的沸点为136.4℃,C的燃烧热为,CO的燃烧热为。
①反应I的_______。
②从反应I的混合体系中分离出的措施是_______。
③氯化炉中生成CO比生成更有利于转化为,其原因是_______。
(2)碱溶法回收和,部分工艺流程如下:
“酸洗”时,转化为或,“水解”后得到。
①写出“热碱浸取”时发生反应的离子方程式:_______。
②锐钛型和金红石型是最常见的两种晶体类型,煅烧过程中,会发生“锐钛型→金红石型”转化,固体质量残留率和晶型转化率随温度变化如图1所示,晶型转化过程中的能量变化如图2所示。设计用“过滤”所得制备金红石型的操作方案:_______,金红石型的晶胞结构如图3所示。用“○”圈出所有位于晶胞体内的原子_______。
③为测定回收所得样品的纯度,进行如下实验:称取2.000g样品,用稀硫酸溶解、定容得100mL 溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中,加入10.00mL 0.5000 溶液(过量),再用0.01000 标准溶液液定至终点,消耗标准溶液24.00mL。滴定过程中发生如下反应(均未配平):;
计算样品的纯度_______(写出计算过程)。
三、工业流程题
16.(2023·江苏南通·统考二模)实验室以含锰废液为原料可以制取,部分实验过程如下:
已知室温下,部分难溶电解质的溶度积常数如下表:
难溶电解质
(1)经检测,含锰废液中 mol·L、 mol·L、 mol·L,还含及少量、。“氧化”阶段,用量为理论用量的1.1倍。
①“氧化”1 L该废液,需要加入的物质的量为______。
②检验已经完全被氧化的方法是______。
(2)“除杂I”加入调节溶液。该过程中发生反应的离子方程式为______。
(3)“除杂Ⅱ”中反应之一为。结合反应的平衡常数解释用能除去的原因:________。
(4)已知和的溶解度如图所示。请补充完整由粗溶液制取晶体的实验方案:取实验所得粗溶液,_______,得到晶体。(可选用的试剂:1 mol·L 溶液,1 mol·L 溶液,1 mol·L盐酸)
(5)如图为不同温度下硫酸锰焙烧2小时后残留固体的X-射线衍射图。由固体制取活性的方案为:将固体置于可控温度的反应管中,_____________,将冷却、研磨、密封包装。(可选用的试剂有:1 mol·L-1,1 mol·L-1 NaOH溶液)
17.(2023·江苏·统考二模)硫酸亚铁晶体(FeSO4•7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图:
(1)“酸浸”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为_____。
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是_____。
(3)与普通过滤相比,使用图1装置进行过滤的优点是_____。
(4)固定其他条件不变,反应温度、反应时间、铁粉过量系数[]分别对“滤液”中Fe3+还原率的影响如图2、图3、图4所示。
设计由100mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8mol•L-1]制备硫酸亚铁粗品的实验方案:_____。(须使用的试剂和仪器:铁粉、冰水、真空蒸发仪)
(5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.2000g样品置于锥形瓶中,用50mL蒸馏水完全溶解,加一定量硫酸和磷酸溶液;用0.02000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点(MnO转化为Mn2+),平行滴定3次,平均消耗KMnO4标准溶液42.90mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4•7H2O的质量分数_____。(写出计算过程)
18.(2023·江苏·统考二模)以粉煤灰浸取液(含Al3+、Li+、Mg2+、Cl-等)为原料制备电极材料LiFePO4的实验流程如图:
(1)“焙烧”过程中AlCl3最终转化为Al2O3和_____(填化学式)。
(2)“浸出”后的滤液中主要含Li+、Mg2+、Cl-等。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.5×10-12,欲使c(Mg2+)≤5.5×10-6mol•L-1,“除杂”需要调节溶液的pH不低于_____。
(3)离子筛法“富集”锂的原理如图1所示。在碱性条件下,离子筛吸附Li+容量较大,其可能原因为_____。
(4)已知Li2CO3的溶解度曲线如图2所示。“沉锂”反应1h,测得Li+沉淀率随温度升高而增加,其原因有_____。
(5)“合成”在高温下进行,其化学方程式为_____。
(6)LiFePO4的晶胞结构示意图如图3所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有_____个。
19.(2023·江苏·统考一模)钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以含钴废料(含和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。
已知:萃取时发生的反应为。
(1)除Fe、Al:先加入溶液,再加入溶液调节pH。写出氧化的离子方程式:_______。
(2)除Ca、Mg:当某离子浓度时,认为该离子已除尽。
①为使、除尽,必须保持溶液中_______。
②若调节溶液的pH偏低、将会导致、沉淀不完全,其原因是_______。 [,,]。
(3)萃取、反萃取:加入某有机酸萃取剂,实验测得萃取率随pH的变化如图所示。向萃取所得有机相中加入,反萃取得到水相。
①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是_______。
②萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是_______。
(4)热分解:向反萃取所得水相中加入溶液,充分反应后,得到。将在空气中加热可得到钴的氧化物。分解时测得残留固体的质量随温度变化的曲线如图所示。
①B点剩余固体产物为_______(写出计算过程)。
②钴的一种氧化物的晶胞如图所示,在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_______个。
20.(2023·江苏·统考一模)锶的化合物应用广泛,SrSO4可用于陶瓷工业,SrF2可作防蛀牙膏的添加剂。
(1)以天青石精矿(主要含SrSO4)为原料制备高纯硫酸锶的部分工艺流程如下:
①“转化”中用碳酸氢铵和过量氨水的混合溶液浸取天青石精矿,可制得SrCO3沉淀。写出该过程的离子方程式:_____
②“转化”中维持反应温度70℃且控制氨水过量,氨水过量的主要原因是_____
③该工艺流程中,可循环利用物质是_______ (填化学式) 。
(2)工业上还可用碳还原法制备高纯硫酸锶。将天青石精矿和煤粉按照一定质量比在回转窑中煅烧,生成SrS,再处理得高纯SrSO4。
①煅烧温度对SrSO4转化率的影响如图,最佳煅烧温度为_____
②天青石精矿和煤粉质量比对SrSO4转化率的影响如图,天青石精矿和煤粉质量比增大至5.5:1后,SrSO4转化率下降的可能原因是_______。
(3)SrF2一种晶体的晶胞结构如图所示。
①由图可知,每个Sr2+周围紧邻且等距离的Sr2+个数为_______。
②已知 =3.2×10-8,若一次刷牙所用牙膏含的质量为2mg,口腔中溶液体积为5mL,刷牙时口腔溶液中氟离子浓度为_______mol·L-1。
21.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)稀土在电子、激光、核工业、超导等诸多高科技领域有广泛的应用。铳(Sc)是一种稀土金属,利用钛尾矿回收金属钪和草酸的工艺流程如图所示。回答下列问题:
已知:①xNH4Cl·yScF3·zH2O是“沉钪”过程中ScF3与氯化物形成的复盐沉淀,在强酸中部分溶解。
②“脱水除铵”是复盐沉淀的热分解过程。
③25℃时,部分物质的相关信息如表所示:
Ksp(PbSO4)
Ksp(PbC2O4)
Ka1(H2C2O4)
Ka2(H2C2O4)
2.0×10-8
5.0×10-10
6.0×10-2
6.25×10-5
(1)“焙烧”过程生成Sc2O3的化学方程式为____。
(2)“脱水除铵”过程中固体质量与温度的关系如图所示,其中在380-400℃过程中会有白烟冒出,保温至无烟气产生,即得到ScF3,由图中数据可得x:z=____。
(3)传统制备ScF3的方法是先得到ScF3·6H2O沉淀,再高温脱水得ScF3,但通常含有ScOF杂质,原因是____。(用化学方程式表示)。流程中“沉钪”后“脱水除铵”可制得纯度很高的ScF3,其原因是____。
(4)将1.8molPbSO4加到1L含有0.12mol/LH2C2O4的废水中。发生的离子反应为:PbSO4(s)+H2C2O4(aq)PbC2O4(s)+2H+(aq)+SO(aq),该反应的平衡常数的值K=____。滤饼经浓硫酸处理后的“沉淀”是____(化学式)。
22.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)实验室研究从炼铜烟灰(主要成分为CuO、Cu2O、ZnO、PbO及其硫酸盐)中分别回收铜、锌、铅元素的流程如图。
(1)酸浸过程中,金属元素均由氧化物转化为硫酸盐,其中生成CuSO4的化学方程式为:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、____。
(2)置换过程中,铁屑完全消耗后,铜的产率随时间延长而下降,其可能原因为____。
(3)已知,25℃时,Ksp(PbSO4)=2.5×10-8;PbSO4+2Cl-PbCl2+SO。一定条件下,在不同浓度的NaCl溶液中,温度对铅浸出率的影响、PbCl2的溶解度曲线分别如图1、图2所示。
浸出后溶液循环浸取并析出PbCl2的实验结果如表所示。
参数
循环次数
0
1
2
3
结晶产品中PbCl2纯度/%
99.9
99.3
98.7
94.3
①为提高原料NaCl溶液利用率,请补充完整利用酸浸渣制备化学纯(纯度≥98.5%)PbCl2晶体的实验方案:取一定质量的酸浸渣,____,将所得晶体洗涤、干燥。(可选用的试剂:5mol·L-1NaCl溶液,1mol·L-1NaCl溶液,NaCl固体)
②循环一定次数后的溶液中加入适量CaCl2溶液,过滤并加水稀释至其中NaCl浓度为1mol·L-1的目的是____。
(4)ZnSO4·7H2O产品的纯度可用配位滴定法测定。准确称取一定量的ZnSO4·7H2O晶体加入250mL的锥形瓶中,加水约20mL。再加入2~3滴5%的二甲酚橙作指示剂、约5mL六亚甲基四胺缓冲溶液,摇匀。用已标定的00160mol/LEDTA溶液滴定,滴定至溶液由红紫色变成亮黄色,即为终点(ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1∶1反应)。实验数据如表:
m(ZnSO4·7H2O)/g
起始滴定管读数/mL
终点滴定管读数/mL
0.1692
0.20
26.50
ZnSO4·7H2O产品的纯度为____(保留2位有效数字)。
参考答案:
1.A
【详解】A.酸性溶液的试管中滴加足量乙醇,若溶液褪色说明被还原为无色离子,则乙醇表现还原性,否则则无还原性,故A正确;
B.焰色试验只能确定金属元素是否存在,不能确定具体物质,故B错误;
C.所用硝酸银溶液过量,滴入的碘化钾直接与硝酸银反应生成AgI沉淀,不能说明是AgCl转化为AgI,因此不能验证Ksp大小,故C错误;
D.锌比铁活泼,形成原电池时Zn作负极,Fe作正极,铁钉不被腐蚀,故D错误;
故选:A。
2.C
【详解】A.0.1 mol·L氨水中部分电离产生和OH-,溶液呈碱性,溶液中个各粒子浓度关系为,故A错误;
B.溶液和氧气反应生成(NH4)2SO4,离子方程式为:2+O2=2+2H+,溶液酸性增强,c(OH-)减小,则增大,故B错误;
C.和得到,0.1 mol·L氨水吸收, mol·L溶液时,此时溶液为等浓度的和混合溶液,电荷守恒:,物料守恒:,则,则,故C正确;
D.1.68 L 的物质的量为=0.075mol,1 L 0.1 mol·L氨水吸收0.075mol得到含有0.075mol和0.025mol的混合溶液,则存在物料守恒,故D错误;
故选C。
3.A
【详解】A.NaOH过量,所以会与AgNO3反应生成沉淀,故无法检验溶液中是否有溴元素,A错误;
B.新制氯水中含有氯气分子,具有强氧化性,,则氯气的氧化性大于溴的氧化性,B正确;
C.F-与ClO-可以发生水解,水解程度越大碱性越大,说明酸的电离程度越小,C正确;
D.,当加入铁粉后,,铁离子的浓度减小,平衡逆向移动,D正确;
故选:A。
4.C
【详解】A.S2-的水解分步进行,以第一步水解为主,离子方程式为,A错误;
B.NaOH恰好转化为Na2S,则溶液中溶质全为Na2S,溶液中的氢氧根全部来自于水的电离,则c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),B错误;
C.c总=c(Na+),即c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=c(Na+),此时加入的NaOH的物质的量等于H2S的物质的量,溶质全为NaHS,Ka2=1.3×10-13,HS-的水解平衡常数Kh==0.91×10-7,则HS-的水解程度大于电离程度,故c(H2S)>c(S2-),C正确;
D.NaOH溶液吸收H2S,发生酸碱中和反应放出热量,溶液温度升高,D错误;
故答案选C。
5.C
【分析】Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2,生成NaHSO3;由于Ka2(H2SO3)=1.02×10-7<Ka1(H2CO3)=4.30×10-7,所以NaHSO3与CaCO3反应只能生成NaHCO3和CaSO3;CaSO3被通入的O2氧化,生成CaSO4,从而获得石膏。
【详解】A.0.1 mol∙L-1 Na2SO3溶液中,存在电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=c()+2c()+c(OH-),物料守恒c(Na+)=2c()+2c()+2c(H2SO3),则c(OH-)=c(H+)+c()+2c(H2SO3),A不正确;
B.NaHSO3溶液中,Ka2=1.02×10-7,Kh2=≈6.49×10-13,则以的电离为主,溶液呈酸性,所以,B不正确;
C.由分析可知,由于Ka2(H2SO3)=1.02×10-7<Ka1(H2CO3)=4.30×10-7,所以NaHSO3与CaCO3反应只能生成NaHCO3和CaSO3,“沉淀”时发生主要反应的离子方程式:,C正确;
D.“沉淀”分离后的滤液,仍是CaSO3的饱和溶液,则,D不正确;
故选C。
6.B
【分析】废铁屑加入盐酸酸溶,碳、二氧化硅不反应,铁转化为盐溶液,过滤滤液加入新制氯水将亚铁离子氧化为铁离子,处理得到,加入脱水得到;
【详解】A.铁屑中主要成分Fe ,铁和铁离子生成亚铁离子,故“过滤”所得滤液中大量存在的离子有:、、,A错误;
B.氯气具有氧化性,且不引入新杂质,故“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂,B正确;
C.铁离子水解生成氢氧化铁,故不能将“氧化”后的溶液蒸干来获得,C错误;
D.是与水反应生成和HCl,D错误;
故选B。
7.D
【详解】A.加热条件下镁条与水发生反应生成氢氧化镁和氢气,氢氧化镁电离出氢氧根离子使溶液呈碱性,因此滴有酚酞的溶液变红色,故A正确;
B.实验2反应后溶液中存在电荷守恒:,溶液呈碱性,则,由此可知,故B正确;
C.实验3中反应后溶液呈碱性,碱性条件下铵根离子与氢氧根离子反应会生成氨气,因此气体可能为氨气,故C正确;
D.实验1和实验4对比可知NaCl对镁与水的反应有促进作用,其作用的离子可能是氯离子也可能是钠离子,故D错误;
故选:D。
8.A
【详解】A.通入少量,,中碳酸根离子会发生水解:, ,相当,故反应后为氨水和碳酸铵的混合溶液,氢氧根浓度变化不大,,则,可知:,故A错误;
B.由电荷守恒: ①;
物料守恒: ②;
①-②得:③
在溶液中:的水解常数 Kh()=;
的水解常数,由于铵根离子水解程度大于碳酸氢根离子水解程度,故溶液呈碱性,结合③式可知:,故B正确;
C. 由题意:电离出和,亚铁离子结合生成,并且结合生成二氧化碳和水,反应离子方程式为:,故C正确;
D.生成沉淀后的上层清液为碳酸亚铁的饱和溶液,溶液中,故D正确;
故选:A。
9.C
【详解】A.H2S部分电离产生的硫离子与汞离子结合生成沉淀,可除去废水中的Hg2+,A错误;
B.HNO3具有酸性,可与氨水反应用于制NH4NO3,B错误;
C.NH4Cl溶液因铵根离子水解呈酸性,可用于去除铁锈,C正确;
D. 溶液具有强氧化性,可用于杀菌消毒,D错误;
故选C。
10.D
【详解】A.浓硝酸受热分解生成二氧化氮,也可能是碳与浓硝酸反应生成二氧化氮,因此无法得出碳在加热条件下能与浓硝酸反应的结论,A错误;
B.用pH计分别测定0.1mol/LNaClO溶液和0.1mol/LCH3COONa溶液的pH,前者pH大于后者,说明次氯酸根离子水解程度大于醋酸根离子,则醋酸酸性强于HClO,B错误;
C.酸化的AgNO3中氢离子和硝酸根离子可组成硝酸从而氧化亚铁离子生成铁离子,无法说明氧化性Ag+>Fe3+,C错误;
D.,亚硫酸根离子水解生成氢氧根离子从而使溶液呈碱性,加入BaCl2后Ba2+与反应生成BaSO3,消耗了亚硫酸根离子,导致亚硫酸根离子的水解平衡逆向移动,溶液中氢氧根离子浓度减小,产生白色沉淀的同时红色褪去,D正确;
故答案选D。
11.C
【详解】A.向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3,电子守恒c()+c(H+)=2c()+c()+c(OH-),物料守恒c()+c(NH3·H2O)=c()+c()+c(H2SO3),则c(H+)+c(H2SO3)=c()+c(OH-)+c(NH3·H2O),因为NH3·H2O的Kb=l.7x10-5 小于H2SO3的Ka1=1.3x10-2,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),故c(H2SO3)<()+c(NH3·H2O),A错误;
B.向氨水中通入SO2至pH=7:c(H+)= c(OH-),电荷守恒c( H+)+c()=2c()+c()+c(OH-),c ()>c(),B错误;
C.反应NH3·H2O + H2SO3 =++ H2O的平衡常数K=,Kb=,Ka1=,Kw=c(H+)c(OH-),解得K== 2.21×107,C正确;
D.NO2 被NH4HSO3吸收的离子方程式: 2NO2+4 = N2+ 4+4H+,D错误;
故答案为:C。
12.C
【详解】A.“浸取”时,CuFeS2在酸性条件下与氧气发生氧化还原反应,反应的离子方程式为:4CuFeS2+17O2+4H+=4Cu2++4Fe3++8SO+2H2O,A错误;
B.加入过量氧化铜调节pH的目的是将铁离子转化为氢氧化铁除去,因此“滤渣①”的成分是Fe(OH)3和过量的CuO,B错误;
C.“还原”时加入NaCl和浓盐酸主要是为了提供Cl-,跟铜元素形成可溶于水的物质,然后经过一系列操作得到CuCl,C正确;
D.由CuCl的晶胞图可知,每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目是12,D错误;
答案选C。
13.C
【详解】A.铵根离子和铝离子的水解促进水的电离,0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液的pH约为6,则由水电离出的c(H+)约为10-6mol·L-1,选项A错误;
B.实验2向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液,反应生成硫酸钡沉淀、硫酸铵和氢氧化铝,发生反应离子方程式为2Al3++ 3+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓,选项B错误;
C.实验3向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中通入一定量的NH3至沉淀完全,则得到的溶液为硫酸铵溶液,溶液呈酸性,离子浓度大小关系为c()>c()>c(H+)>c(OH-),选项C正确;
D.实验4向0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中加入Na2CO3产生沉淀和气体,可能为发生双水解产生的氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,故过滤后所得清液中不一定存在碳酸铝沉淀的溶解平衡,故不一定存在:c2(Al3+)=,选项D错误;
答案选C。
14.(1)-3526 kJ·mol
(2) 酸性:,是推电子基团,使中的极性降低,电离出的能力减弱 铁电极表面出现更多的与Fe之间竞争放电生成;放电生成的将Fe氧化形成氧化物覆盖在电极表面(铁放电时生成氧化物覆盖在电极表面),阻碍的生成
【详解】(1)已知:① kJ·mol;② kJ·mol;③ kJ·mol;由盖斯定律可知,③+2×②-2×①得 =-3526 kJ·mol;
(2)①由图可知,当和浓度相等时,10
③阳极使用的是易被氧化的活性铁电极,Fe失去电子生成,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为:;电流密度大于4 mA·cm时,所得反应后溶液中的浓度上升幅度变小的原因是:铁电极表面出现更多的与Fe之间竞争放电生成;放电生成的将Fe氧化形成氧化物覆盖在电极表面(铁放电时生成氧化物覆盖在电极表面),阻碍的生成。
15.(1) -49 将含有、CO、的气体混合物通过热交换器降温冷凝 与生成相比,生成CO使反应I的△S更大,更有利于反应正向进行
(2) 用HCl酸洗,将生成的充分水解后,过滤、洗涤得到,在950℃下煅烧至恒重 86.45%
【详解】(1)①C的燃烧热为,可得热化学方程式:;CO的燃烧热为,可得热化学方程式:;由盖斯定律可知:反应I可由2×Ⅲ-2×Ⅳ-Ⅱ得到,则,故答案为:-49;
②常压下的沸点为136.4℃,从反应I的混合体系中分离出可将混合气体降温冷凝,使液化后与CO、分离,故答案为:将含有、CO、的气体混合物通过热交换器降温冷凝;
③氯化炉中生成CO会使反应I的熵值增大的更多,更有利于反应正向移动,故答案为:与生成相比,生成CO使反应I的△S更大,更有利于反应正向进行;
(2)①热碱浸取”时转化为,反应离子方程式为:,故答案为:;
②用盐酸酸洗后转化为,经水解生成,难溶于水,经过滤、洗涤后得到,然后在950℃下煅烧至恒重即可得到;由晶胞结构可知黑球有八个位于顶点,个数为,白球上下面各有2个,晶胞中含有的白球个数为,结合化学式及晶胞结构可知,1个黑球和2个白球应为体内,才能满足化学式配比,故答案为:用HCl酸洗,将生成的充分水解后,过滤、洗涤得到,在950℃下煅烧至恒重;;
③根据得失电子守恒可得:
,,,故答案为:86.45%。
16.(1) 0.11 mol 取少量氧化后溶液,向其中滴加溶液,无蓝色沉淀生成(或取少量氧化后溶液,煮沸,冷却后滴入酸性稀溶液中,溶液变红)
(2)
(3)该反应的平衡常数,正向进行程度很大,可以将完全除去
(4)向其中加入1 mol·L 溶液,边加边振荡,当静置后向上层清液中加入1 mol·L 溶液无沉淀生成时停止滴加。过滤并洗涤沉淀,向沉淀中加入1 mol·L 至固体完全溶解,90~100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出,趁热过滤
(5)加热到850℃分解2小时,将产生的气体通入1 mol·L NaOH溶液
【分析】含锰废液含、、,还含及少量、,加将氧化成,再加碳酸锰条件溶液pH值使完全沉淀过滤除去,在滤液中加MnF2使、转化为CaF2、MgF2沉淀过滤除去,得到粗硫酸锰溶液,据此解答。
【详解】(1)① mol·L,1 L该废液中含的物质的量为0.2mol,将氧化成,反应为:,结合反应可知0.2mol消耗0.1mol,用量为理论用量的1.1倍,则需要加入0.11mol,故答案为:0.11;
②若完全被氧化,则反应后溶液中不含,通过检验是否存在确定其是否完全被氧化,可取氧化后溶液加溶液,看是否出现蓝色沉淀,也可利用其还原性,滴加酸性高锰酸钾溶液检验,故答案为:取少量氧化后溶液,向其中滴加溶液,无蓝色沉淀生成(或取少量氧化后溶液,煮沸,冷却后滴入酸性稀溶液中,溶液变红);
(2)加碳酸锰条件溶液pH值使完全转化为沉淀过滤除去,反应的离子方程式为:,故答案为:;
(3)“除杂Ⅱ”中反应之一为,该反应的平衡常数K=,故答案为:该反应的平衡常数,正向进行程度很大,可以将完全除去;
(4)取实验所得粗溶液,向其中加入1 mol·L 溶液,边加边振荡,将硫酸锰转化为Mn(OH)2,当静置后向上层清液中加入1 mol·L 溶液无沉淀生成时确保硫酸锰完全沉淀后停止滴加。过滤并洗涤沉淀,向沉淀中加入1 mol·L 至Mn(OH)2固体完全溶解,90~100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出,趁热过滤;故答案为:向其中加入1 mol·L 溶液,边加边振荡,当静置后向上层清液中加入1 mol·L 溶液无沉淀生成时停止滴加。过滤并洗涤沉淀,向沉淀中加入1 mol·L 至固体完全溶解,90~100℃条件下蒸发浓缩至有大量晶体析出,趁热过滤;
(5)由图可知加热到850℃分解2小时,的含量最高,因此应控制温度为850℃,产生的气体用1 mol·L NaOH溶液吸收。故答案为:加热到850℃分解2小时,将产生的气体通入1 mol·L NaOH溶液。
17.(1)Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
(2)提高铁元素的浸出率
(3)过滤速度更快
(4)在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤
(5)99.39%
【分析】废渣溶于硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铁,过滤后滤液中加足量铁粉将硫酸铁还原为硫酸亚铁,再过滤,通过蒸发浓缩冷却结晶得到粗品,再重结晶得到硫酸亚铁晶体,据此解答。
【详解】(1)Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,反应离子方程式为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,可使Fe3O4和氧化铁更充分与硫酸发生反应,提高铁的浸取率,故答案为:提高铁元素的浸出率;
(3)抽滤装置通过减小锥形瓶内的压强,可以加快过滤速率,故答案为:过滤速度更快;
(4)由图可知温度再80℃时还原率最高,因此温度选80℃;在稳定一定是过量系数为1.2时还原率最高,因此过量系数为1.2,而在前两者相同时反应时间2h时还原率高,因为搅拌时间控制在2h,结合过量系数可得:应加入铁粉的量为氯化铁消耗铁粉量的1.2倍,则100mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8mol•L-1],结合反应可知消耗铁粉0.04mol,则需加0.04×1.2mol=0.048mol,铁粉质量为0.048×56=2.688g,同时为防止硫酸亚铁被氧化,应在真空蒸发仪中蒸发,然后冷却结晶后过滤,具体步骤为:在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤,故答案为:在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤;
(5)根据电子得失守恒可得关系式:,n()==0.02000mol•L-1×0.0429L×5=0.00429 mol,硫酸亚铁晶体样品中FeSO4•7H2O的质量分数=,故答案为:99.39%。
18.(1)HCl
(2)11
(3)在碱性条件下,OH-与离子筛中H+反应,使离子筛留出更多“空位”,能吸附更多Li+
(4)随温度升高,“沉锂”反应速率加快,相同时间内Li2CO3沉淀量增大;随温度升高,Li2CO3溶解度减小,Li2CO3沉淀量增大
(5)Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+H2O+3CO2↑
(6)4
【分析】粉煤灰浸取液(含Al3+、Li+、Mg2+、Cl-等)为原料进行焙烧进行一定的转化,根据题设问可知,“焙烧”过程中AlCl3最终转化为Al2O3,根据元素守恒和元素价态不变,另一产物是HCl,加水溶解后“浸出”后的滤液中主要含Li+、Mg2+、Cl-等。继续加入NaOH溶液,使镁离子形成Mg(OH)2沉淀,可得到富集的Li+;加入碳酸钠溶液后,发生2Li++CO=Li2CO3↓,得到Li2CO3与H2C2O4和FePO4反应,反应方程式是Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+H2O+3CO2↑;
【详解】(1)“焙烧”过程中AlCl3最终转化为Al2O3,根据元素守恒和元素价态不变,另一产物是HCl,故答案是HCl;
(2)“浸出”后的滤液中主要含Li+、Mg2+、Cl-等,加入NaOH溶液,使镁离子形成Mg(OH)2沉淀,根据Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×c2(OH-)=5.5×10-12,欲使c(Mg2+)≤5.5×10-6mol•L-1,则此时溶液中c(OH-)==,故c(H+)===10-11,故“除杂”需要调节溶液的pH不低于11;
(3)离子筛法“富集”锂的原理如图分析,离子筛中含H+和Li+,若在碱性条件下,OH-与离子筛中H+反应,使离子筛留出更多“空位”,能吸附更多Li+,故答案是在碱性条件下,OH-与离子筛中H+反应,使离子筛留出更多“空位”,能吸附更多Li+;
(4)由图像可知,温度越高,Li2CO3溶解度减小,越易产生沉淀;“沉锂”发生2Li++CO=Li2CO3↓,温度越高,反应速率越大,相同时间内产生Li2CO3含量越大,故“沉锂”反应1h,测得Li+沉淀率随温度升高而增加,其原因有随温度升高,“沉锂”反应速率加快,相同时间内Li2CO3沉淀量增大;随温度升高,Li2CO3溶解度减小,Li2CO3沉淀量增大;
(5)“合成”在高温下进行,其化学方程式为Li2CO3与H2C2O4和FePO4反应生成产物LiFePO4,分析元素化合价变化,可知FePO4中铁元素化合价由+3降到+2,做氧化剂,H2C2O4中碳元素化合价由+3价,升高到+4价,其产物是CO2,根据氧化还原反应,故反应方程式是Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+H2O+3CO2↑;
(6)由题图可知,小白球表示锂离子,每个晶胞中的锂离子数为8×+4×+4×=4,故一个晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个。
19.(1)
(2) 0.01 pH偏低,氢离子浓度过大导致氟离子和氢离子结合成HF分子
(3) 实现的提取和富集 随着pH升高,氢离子浓度减小,平衡正向移动,导致萃取率升高;若pH过高则转化为Co(OH)2沉淀,导致萃取率下降
(4) 在空气中加热首先失去结晶水,、的相对分子质量分别为183、147,结合图像可知,初始为0.1mol,A点为0.1mol;根据钴元素守恒,8.03gB中钴为0.1mol,则B中氧为,则B中Co、O的物质的量之比为0.1:0.133=3:4,故B点剩余固体产物为Co3O4 12
【分析】含钴废料焙烧后活性炭转化为二氧化碳,金属元素转化为相应氧化物;加入盐酸、亚硫酸钠浸取后加入氧化为铁离子,加入碳酸钠调节pH除去铁、铝;滤液加入氟化并调节pH除去钙、镁;滤液加入催化剂萃取出后分液,有机层反萃取出,处理后最终得到钴的氧化物;
【详解】(1)氧化生成氯离子和铁离子,离子方程式:;
(2)①,,则氟化钙溶解度更大,钙离子除尽则需要保证氟离子至少为,故为使、除尽,必须保持溶液中0.01。
②若调节溶液的pH偏低、将会导致、沉淀不完全,其原因是pH偏低,氢离子浓度过大导致氟离子和氢离子结合成HF分子;
(3)①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是将从滤液中提取到有机层中,然后分液后再反萃取到水层中,实现的提取和富集;
②萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是随着pH升高,氢离子浓度减小,平衡正向移动,导致萃取率升高;若pH过高则转化为Co(OH)2沉淀,导致萃取率下降;
(4)①在空气中加热首先失去结晶水,、的相对分子质量分别为183、147,结合图像可知,初始为0.1mol,A点为0.1mol;根据钴元素守恒,8.03gB中钴为0.1mol,则B中氧为,则B中Co、O的物质的量之比为0.1:0.133=3:4,故B点剩余固体产物为Co3O4;
②钴的一种氧化物的晶胞如图所示,根据“均摊法”,晶胞中含个黑球、个白球,则钴、氧各自周围等距最近的钴、氧原子数目是相同的,以体心白球为例,周围等距最近的白球为12个,故在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个。
20.(1) 能提供更多的碳酸根离子,使反应向生成碳酸锶的方向进行 NH3
(2) 1200℃ 煤粉不足,不能使硫酸锶充分反应
(3) 12
【分析】(1)由溶度积可知相同温度时溶解度SrCO3<SrSO4,溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质,所以将天青石矿粉和NH4HCO3溶液、一水合氨充分混合反应,过滤后得到的粗SrCO3中含有杂质SiO2、BaSO4.粗SrCO3焙烧分解转化成氧化锶和二氧化碳,氧化锶与水反应生成易溶于水的氢氧化锶,难溶的SiO2和BaSO4进入浸渣中,浸液中含有Sr(OH)2,此时加入(NH4)2SO4溶液,生成沉淀SrSO4。
【详解】(1)①由溶度积可知相同温度时溶解度SrCO3<SrSO4,溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质,所以将天青石矿粉和NH4HCO3溶液、一水合氨充分混合反应生成碳酸锶,,答案:;
②氨水过量会中和较多的碳酸氢根离子,碳酸氢根离子与锶离子结合生成碳酸锶,所以氨水过量的主要原因是能提供更多的碳酸根离子,使反应向生成碳酸锶的方向进行,答案:能提供更多的碳酸根离子,使反应向生成碳酸锶的方向进行;
③第一步转化中需要NH3H2O,在沉淀过程中会生成NH3,NH3可循环利用,故答案为:NH3;
(2)①随着温度的升高硫酸锶的转化率在升高,当达到1200℃后,再升高温度转化率没有明显的变化,所以选择1200℃,答案:1200℃;
②SrSO4转化率下降的可能原因是:煤粉不足,不能使硫酸锶充分反应;
(3)①由晶胞结构可知一种微粒位于顶点和面心,每个晶胞均摊4个,内部有8个另一种微粒,所以可知锶离子位于顶点和面心,每个Sr2+周围紧邻且等距离的Sr2+个数为12个,答案:12;
②是难溶物,口腔中形成了饱和溶液,设 mol·L-1,则 mol·L-1,所以,得,所以氟离子浓度为mol·L-1,答案:。
21.(1)2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
(2)1∶2
(3) ScF3+H2OScOF+2HF(或ScF3·6H2OScOF+2HF+5H2O) 除铵”时NH4Cl分解生成HCl,抑制Sc3+的水解
(4) 1.5×10-4 PbSO4
【详解】(1)由流程图可知,Sc2(C2O4)3经焙烧后生成Sc2O3和CO2,依据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为:2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。
(2)“xNH4Cl·yScF3·zH2O”脱水除铵是指脱去结晶水和氯化铵,氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,所以会产生白烟,所以380~400℃时固体减少的质量为氯化铵的质量,200~300℃时减少的质量为水的质量,则氯化铵的物质的量为:,水的物质的量为:,x:z=0.06:0.12=1:2。
(3)ScF3·6H2O沉淀高温脱水得ScF3,但通常含有ScOF杂质,原因是高温脱水时,ScF3会与水发生反应生成ScOF,结合原子守恒,反应的化学方程式为:ScF3+H2OScOF+2HF或ScF3·6H2OScOF+2HF+5H2O;流程中“沉钪”后“脱水除铵”可制得纯度很高的ScF3,其原因是“除铵”时NH4Cl分解生成HCl,抑制Sc3+的水解。
(4)平衡常数K=====1.510-4;在主要成分是H2C2O4的废水中加入PbSO4,结合反应PbSO4(s)+H2C2O4(aq)PbC2O4(s)+2H+(aq)+SO(aq)可知,有少量PbSO4转化为了PbC2O4,所得滤饼用浓硫酸处理时,增大了生成物的浓度,上述平衡逆向移动,所以所得“沉淀”是PbSO4。
22.(1)2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O
(2)铁屑消耗后,随时间延长,生成的Fe2+被空气氧化为Fe3+;Fe3+与置换出的Cu反应,降低了Cu的产率
(3) 加入一定量5mol·L-1NaCl溶液,在90℃条件下搅拌使其充分反应,一段时间后趁热过滤;将滤液冷却至室温结晶,过滤;向滤液中补充适量NaCl固体,循环浸取酸浸渣2次 加入Ca2+,将SO转化为CaSO4沉淀,避免影响后续析出PbCl2的纯度;加水稀释NaCl浓度至1mol·L-1,使溶液中的PbCl2充分析出
(4)71%
【详解】(1)酸浸过程中,氧化铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,而氧化亚铜和氧气在稀硫酸环境中会生成硫酸铜和水,反应的化学方程式为:2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O。
(2)铁屑消耗后,随时间延长,溶液中生成的亚铁离子被空气氧化为铁离子,铁离子与置换出的铜反应,铁离子与置换出的铜反应,降低了铜的产率。
(3)①根据分析可知酸浸渣中主要含有硫酸铅,根据图表数据可知当氯化钠溶液的浓度为5mol/L、温度为90℃时,铅的浸出率最大,而PbCl2在5mol/L的氯化钠溶液中的溶解度受温度影响较大,为防止PbCl2提前析出,要趁热过滤,同时还要注意循环浸取的次数不能超过2次,具体操作为:取一定质量的酸浸渣,加入一定量5mol·L-1NaCl溶液,在90℃条件下搅拌使其充分反应,一段时间后趁热过滤;将滤液冷却至室温结晶,过滤;向滤液中补充适量NaCl固体,循环浸取酸浸渣2次。
②加入Ca2+是为了将SO转化为CaSO4沉淀,避免影响后续析出PbCl2中混有CaSO4沉淀;加水稀释NaCl浓度至1mol·L-1,有利于溶液中的PbCl2充分析出,从而提高PbCl2的产率。
(4)ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1∶1反应,根据表中数据知,消耗EDTA的体积为(26.50-0.20)10-3L=2.6310-2L,则ZnSO4·7H2O的质量为2.6310-2L0.016mol/L287g/mol≈0.1208g,ZnSO4·7H2O的纯度为≈71%。
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