【題目】鑭系金屬元素鈰(Ce)常見有+3、+4兩種價(jià)態(tài),鈰的合金耐高溫,可以用來(lái)制造噴氣推進(jìn)器零件。鈰元素在自然界中主要以氟碳鈰礦形式存在,其主要化學(xué)成分為CeFCO3。工業(yè)上利用氟碳鈰礦提取CeCl3的一種工藝流程如下:
(1)為了提高焙燒效率可以采取的措施有______________。(回答兩條即可)
(2)假設(shè)參與酸浸反應(yīng)的CeO2和CeF4的物質(zhì)的量之比為3∶1,試寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式: ______。有同學(xué)認(rèn)為酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸更好,其理由是:___________。
(3)常溫下,當(dāng)溶液中的某離子濃度≤1.0×10-5 mol·L-1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全。據(jù)此,在生成Ce(OH)3的反應(yīng)中,加入NaOH溶液至pH至少達(dá)到________時(shí),即可視為Ce3+已完全沉淀。{Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20}。
(4)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液,該反應(yīng)能發(fā)生的原因是____________________。
(5)霧霾中含有的污染物NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-,用電解的方法可將上述吸收液中的NO2-轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)毒氣體,同時(shí)將Ce3+再生為Ce4+,其原理如圖所示。
①NO2-從電解槽的________(填字母序號(hào))口進(jìn)入。
②每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L無(wú)毒氣體,同時(shí)可再生Ce4+________ mol。
【答案】粉碎、逆流、增大空氣量 9CeO2+3CeF4+45HCl+3H3BO3=Ce(BF4)3↓+11CeCl3+6Cl2↑+27H2O 不釋放氯氣,減少對(duì)環(huán)境的污染 9 KBF4的溶解性比Ce(BF4)3 的溶解性更小 d 3
【解析】
利用氟碳鈰礦(主要成分CeFCO3)提取CeCl3的一種工藝流程為,CeFCO3焙燒得CeO2、CeF4,用鹽酸和硼酸酸浸,過濾得沉淀Ce(BF)4和CeCl3濾液,Ce(BF)4與氯化鉀溶液反應(yīng)得到CeCl3和KBF4,CeCl3與前面濾液中CeCl3的合并再加氫氧化鈉,得Ce(OH)3沉淀,Ce(OH)3沉淀與鹽酸反應(yīng)可得CeCl36H2O,加熱CeCl36H2O和NH4Cl的固體混合物可得到無(wú)水CeCl3;據(jù)此解答。
(1)根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響可知為了提高焙燒效率可以采取的措施有粉碎、逆流、增大空氣量等。
(2)假設(shè)參與酸浸反應(yīng)的CeO2和CeF4的物質(zhì)的量之比為3∶1,根據(jù)流程可知反應(yīng)物還有HCl、H3BO3,生成物有Ce(BF4)3沉淀、CeCl3,根據(jù)化合價(jià)的變化,因元素Ce由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià),化合價(jià)降低,由氧化還原反應(yīng)原理可知,應(yīng)有元素化合價(jià)升高,則應(yīng)有Cl2生成,結(jié)合原子守恒可知相應(yīng)的化學(xué)方程式為9CeO2+3CeF4+45HCl+3H3BO3=Ce(BF4)3↓+11CeCl3+6Cl2↑+27H2O。由于有氯氣生成,會(huì)污染空氣,所以酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸更好的理由是不釋放氯氣,減少對(duì)環(huán)境的污染。
(3)常溫下,當(dāng)溶液中的某離子濃度≤1.0×10-5 mol·L-1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全。根據(jù)Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20可知溶液中氫氧根濃度是=10-5mol/L,因此在生成Ce(OH)3的反應(yīng)中,加入NaOH溶液至pH至少達(dá)到9時(shí),即可視為Ce3+已完全沉淀。
(4)由于KBF4的溶解性比Ce(BF4)3的溶解性更小,因此向Ce(BF4)3中加入KCl溶液,該反應(yīng)能發(fā)生。
(5)①根據(jù)氫離子的移動(dòng)方向可知左側(cè)電極是陽(yáng)極,右側(cè)電極是陰極,NO2-得到電子轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)毒氣體氮?dú),所?/span>NO2-從電解槽的d口進(jìn)入。
②每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L無(wú)毒氣體,氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量是0.5mol,轉(zhuǎn)移0.5mol×6=3.0mol電子,根據(jù)電子得失守恒可知同時(shí)可再生3.0molCe4+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下圖是部分短周期元素原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系如圖,則下列說(shuō)法正確的是( )
A . Z、N兩種元素形成的化合物熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電
B.X、N兩種元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)相比,前者較低
C.Z的氧化物能分別溶解于Y的氫氧化物和N的氫化物的水溶液中
D.由X與M兩種元素組成的化合物能與水反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列敘述不正確的是( )
A. CCl4可由CH4制得,可萃取碘水中的碘
B. 乙烯和甲苯分子中所有原子都在同一個(gè)平面上
C. 煤油可由石油分餾獲得,可用作燃料和保存少量金屬鈉
D. 和CH3-CH=CH2互為同分異構(gòu)體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】維拉帕米(又名異搏定)是治療心絞痛和原發(fā)性高血壓的藥物,合成路線中某一步驟如圖所示。
下列說(shuō)法中正確的是
A.X中所有原子可能在同一平面上B.含苯環(huán)和羧基的X的同分異構(gòu)體有3種
C.Z的分子式為C13H10O3D.1 mol Z最多可與2 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】前四周期元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大。已知:A、C同主族,A的原子最外層電子數(shù)是次外層的3倍,B的氧化物既能溶于強(qiáng)酸,又能溶于強(qiáng)堿,D的原子半徑是第3周期中最小的,E是形成骨骼和牙齒的主要元素,且E單質(zhì)能和水反應(yīng)。則下列分析錯(cuò)誤的是
A.A和 B形成的化合物可作為耐火材料
B.A和C的氫化物的沸點(diǎn):C>A
C.簡(jiǎn)單離子半徑:E<D<C
D.E和D形成的化合物的電子式:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某芳香烴A,分子式為C8H10;某烴類衍生物X,分子式為C15H14O3,能使FeCl3溶液顯紫色;J分子內(nèi)有兩個(gè)互為對(duì)位的取代基.在一定條件下有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系:(無(wú)機(jī)物略去)
(1)屬于芳香烴類的A的同分異構(gòu)體中,其沸點(diǎn)的大小關(guān)系為______;(不包括A,用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示)
(2)J中所含的含氧官能團(tuán)的名稱為______;
(3)E與H反應(yīng)的化學(xué)方程式是________;反應(yīng)類型是_______;
(4)B、C的混合物在NaOH乙醇溶液中加熱可以生成同一種有機(jī)物I,以I為單體合成的高分子化合物的名稱是______;
(5)已知J有多種同分異構(gòu)體,寫出一種符合下列性質(zhì)的J的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_______;
①與FeCl3溶液作用顯紫色
②與新制Cu(OH)2懸濁液作用產(chǎn)生紅色沉淀
③苯環(huán)上的一鹵代物有2種
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知硫酸鈉晶體()的物質(zhì)的量為1.5mol,請(qǐng)計(jì)算填空:
(1)所含鈉離子的物質(zhì)的量是________,鈉離子的數(shù)目是________。
(2)所含硫酸根離子的物質(zhì)的量是________,所含氧原子的數(shù)目是________。
(3)硫酸鈉晶體()是_______________________(填“純凈物”或“混合物”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品,硫酸的消耗量常被視為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一種標(biāo)志。目前的重要生產(chǎn)方法是“接觸法”,有關(guān)接觸氧化反應(yīng)2SO2+O2 2SO3的說(shuō)法不正確的是
A.該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故在一定條件下二氧化硫和氧氣不可能全部轉(zhuǎn)化為三氧化硫
B.達(dá)到平衡后,反應(yīng)就停止了,故此時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等且均為零
C.一定條件下,向某密閉容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,則從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡的過程中,正反應(yīng)速率不斷減小,逆反應(yīng)速率不斷增大,某一時(shí)刻,正、逆反應(yīng)速率相等
D.在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時(shí),要同時(shí)考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案,以分離KCl和BaCl2兩種固體混合物,試回答下列問題:
供選試劑:Na2SO4溶液、K2CO3溶液、K2SO4溶液、鹽酸
(1)操作②的名稱是______________,試劑a的溶質(zhì)是_______________(填化學(xué)式)。
(2)加入試劑b所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。
(3)該方案有不足之處,請(qǐng)你把它找出來(lái)并改進(jìn):_______________________________。
(4)操作③為什么要洗滌沉淀A:_____________________________________________。
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