【題目】ZrO2是重要的耐高溫材料,可用作陶瓷遮光劑。天然鋯英石的主要成分為ZrSiO4,另外還含有鐵、鋁、銅等金屬元素的氧化物雜質(zhì),工業(yè)上以天然鋯英石為原料制備ZrO2的工藝流程如下圖所示:

已知:FeSCN3難溶于MIBK; ZrSCN4在水中的溶解度不大,易溶于MIBK。

請回答下列問題:

1ZrSiO4鋯元素的化合價為____________。

2氯化主反應為ZrSiO4s)+2Cs)+4Cl2gZrCl4g)+SiCl4g)+2CO2g) ΔH<0,相同時間內(nèi)ZrCl4的產(chǎn)率隨溫度變化如圖所示,由圖可知氯化的最佳溫度是________________氯化過程中ZrCl4的產(chǎn)率隨溫度升高先增大后減小的原因是_________。

3)寫出Al2O3高溫氯化過程中轉(zhuǎn)化為AlCl3的化學方程式: ____________

4)本流程使用NaCN除銅,若鹽酸溶解后溶液中的cCu2)=0.01 mol·L1,當溶液中Cu2開始沉淀時,cCN)=______________{已知Ksp[CuCN2]4.00×1010}

5)實驗室進行萃取反萃取的玻璃儀器是________。流程中萃取反萃取的目的是_______。

【答案】4 360 360 ℃以前反應未達到平衡,升溫過程中反應繼續(xù)向正向進行,產(chǎn)率不斷增大;360 ℃以后反應達到平衡,由于該反應為放熱反應,升溫過程中平衡逆向移動,ZrCl4產(chǎn)率又減小 2Al2O33C6Cl24AlCl33CO2 2×104 mol/L 分液漏斗、燒杯 除去鐵元素雜質(zhì)

【解析】

根據(jù)流程:天然鋯英石(ZrSiO4)含有鐵、鋁、銅等金屬元素的氧化物雜質(zhì)與焦炭、氯氣高溫氯化,主要的反應為ZrSiO4+2C+4Cl2ZrCl4+SiCl4+2CO2,2Al2O3+3C+6Cl24AlCl3+3CO2,同理鐵、銅的氧化物,將得到ZrCl4、SiCl4、AlCl3FeCl3、CuCl2NaOH溶液堿浸,SiCl4、AlCl3溶解為硅酸鈉、偏鋁酸鈉,ZrCl4、FeCl3CuCl2反應為ZrOH4、FeOH3、CuOH2沉淀,即為濾渣1,用鹽酸將濾渣1溶解,得到ZrCl4FeCl3、CuCl2,使用NaCN除銅,濾渣2CuCN2,向濾液加入NH4SCNZrCl4、FeCl3發(fā)生配合反應得到FeSCN3ZrSCN4,加入 有機溶劑MIBK萃取,FeSCN3難溶于MIBK,分液,ZrSCN4在有機層,將含有ZrSCN4的有機層用硫酸反萃取將ZrSCN4MIBK分離,經(jīng)過一系列操作得到ZrO2,據(jù)此分析作答。

1)由于在化合物中元素正負化合價代數(shù)和等于0,O為-2價,Si為+4價,可得鋯英石(ZrSiO4)中Zr元素的化合價為+4價。

2)根據(jù)圖象可知ZrCl4的產(chǎn)率在溫度為360 ℃時最高,說明氯化的最佳溫度是360 ℃;根據(jù)圖象可知,在360 ℃以前,隨著溫度的升高,ZrCl4的產(chǎn)率逐漸增大,是由于溫度升高,反應物分子的能量增加,有效碰撞次數(shù)增加,反應速率加快,更多的反應物發(fā)生反應變?yōu)樯晌铮?/span>ZrCl4的產(chǎn)率逐漸增大,到360℃達到最大值,此時反應達到平衡狀態(tài),由于該反應的正反應為放熱反應,升高溫度,化學平衡向吸熱的逆反應方向移動,使ZrCl4的產(chǎn)率逐漸降低,因此溫度升高,ZrCl4的產(chǎn)率又逐漸降低。

3Al2O3、焦炭在高溫下與氯氣反應產(chǎn)生AlCl3、CO2,根據(jù)電子守恒、原子守恒可得該反應方程式為2Al2O33C6Cl24AlCl33CO2;

4)由于Ksp[CuCN2]cCu2·c2CN)=4.00×1010,cCu2)=0.01 mol/L,當溶液中Cu2開始沉淀時,cCN)=2.00×104 mol/L。

5)由于萃取是分離互不相溶的液體混合物的方法,所以萃取和反萃取使用的儀器有分液漏斗和燒杯;在處理過程中Cu2與沉淀試劑形成CuCN2沉淀過濾除去,Fe3與加入的NH4SCN形成絡(luò)合物FeSCN3,Zr4形成ZrSCN4,由于FeSCN3難溶于MIBK,而ZrSCN4在水中溶解度不大,易溶于MIBK,向FeSCN3、ZrSCN4的混合溶液中加入MIBK充分振蕩后,分液,可將FeSCN3分離除去,然后向MIBK的溶液中加入硫酸進行反萃取,ZrSCN4進入硫酸溶液中,然后經(jīng)過一系列處理,就可得到ZrO2。所以進行萃取和反萃取目的是除去鐵元素雜質(zhì)。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某化學興趣小組設(shè)計了一系列實驗,根據(jù)具體實驗回答下列問題:

.制取

化學反應方程式為。

1)根據(jù)實驗需要,下列裝置中___________(填序號)最適合制備。

2)在實驗中發(fā)現(xiàn),氣體產(chǎn)生緩慢,但又不存在氣密性問題,分析可能的原因:_____________________________。(任寫兩條)

.制取混合氣體并驗證(實驗裝置如圖所示)

化學反應方程式為。

3)根據(jù)實驗需要,請從下列裝置中選擇最適合的裝置并將其序號填在下面的空格中:Ⅰ、Ⅱ處連接的裝置分別是________________、________________。上圖中裝水的洗氣瓶的作用是___________。

.測定樣品中的含量

4)某草酸亞鐵樣品中含有少量硫酸亞鐵,設(shè)計用滴定法測定該樣品中的含量,滴定反應為。

實驗方案設(shè)計如下:

①將準確稱量的ag草酸亞鐵樣品置于錐形瓶內(nèi),加入適量溶解,加熱至70℃左右,立即用濃度為的高錳酸鉀標準溶液滴定至終點,重復23次,平均消耗高錳酸鉀溶液

②向上述滴定混合液中加入適量的粉和過量的溶液,煮沸(不含),繼續(xù)用的高錳酸鉀標準溶液滴定至終點,平均消耗高錳酸鉀溶液;卮鹣铝袉栴}:

步驟②中檢驗溶液不含的操作為取1滴煮沸后的溶液滴入裝有___________________溶液的試管中,若_______,則說明溶液不含。計算的摩爾質(zhì)量為)的質(zhì)量分數(shù)為__________%(用含 的式子表示)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】合成一種用于合成 γ 分泌調(diào)節(jié)劑的藥物中間體,其合成的關(guān)鍵一步如圖:

下列有關(guān)化合物甲、乙的說法正確的是

A.乙的反應為加成反應

B.甲分子中至少有8個碳原子在同一平面上

C.甲、乙均不能使溴水褪色

D.乙與足量 H2 完全加成的產(chǎn)物分子中含有4個手性碳原子

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又制得電池材料MnO2(反應條件已省略)。下列說法不正確的是

A.上述流程中多次涉及到過濾操作,實驗室進行過濾操作時需用到的硅酸鹽材質(zhì)儀器有:玻璃棒、燒杯、漏斗

B.MnCO3能除去溶液中的Al3+Fe3+,其原因是MnCO3消耗了溶液中的酸,促進Al3+Fe3+水解生成氫氧化物沉淀

C.實驗室用一定量的NaOH溶液和酚酞試液就可以準確測定燃煤尾氣中的SO2含量

D.MnSO4溶液→MnO2過程中,應控制溶液pH不能太小

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某密閉容器中發(fā)生如下反應:X(g)3Y(g) 2Z(g) ΔH0,下圖表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關(guān)系,t1、t3、t4時刻外界條件有所改變,但都沒有改變各物質(zhì)的初始加入量。下列說法中不正確的是(

A. t1時升高了溫度 B. t3時加入了催化劑

C. t4時降低了壓強 D. t3t4時間內(nèi),X的體積分數(shù)最大

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,將氣體X和氣體Y 0.16 mol充入10 L 恒容密閉容器中,發(fā)生反應:Xg+ Yg2Zg H < 0,一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表。下列說法正確的是

t / min

2

4

7

9

nY/mol

0.12

0.11

0.10

0.10

A.反應前2min的平均速率vZ=2.0×10-5 mol/L·min

B.其他條件不變,降低溫度,反應達到新平衡前v(逆)>v(正)

C.該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=1.44

D.其他條件不變,再充入0.2 mol Z,平衡時X的物質(zhì)的量濃度減小

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在容積為10L的密閉容器中,進行如下反應:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),最初加入1.0mol A和2.2mol B,在不同溫度下,D的物質(zhì)的量n(D)和時間t的關(guān)系如圖1.

試回答下列問題:

(1)800℃時,0~5min內(nèi),以B表示的平均反應速率為

(2)能判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 (填字母).

A.容器中壓強不變 B.混合氣體中c(A)不變

C.2v(B)=v(D) D.c(A)=c(C)

(3)若最初加入1.0mol A和2.2mol B,利用圖中數(shù)據(jù)計算800℃時的平衡常數(shù)K=__________,該反應為__________反應(填“吸熱”或“放熱”).

(4)700℃時,某時刻測得體系中物質(zhì)的量濃度如下:n(A)=1.1mol,n(B)=2.6mol,n(C)=0.9mol,n(D)=0.9mol,則此時該反應__________(填“向正方向進行”、“向逆方向進行”或“處于平衡狀態(tài)”).

(5)在催化劑作用下,CO可用于合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)若在恒溫恒壓的條件下,向密閉容器中充入4mol CO和8mol H2,合成甲醇,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示:

①該反應的正反應屬于__________反應;(填“吸熱”或“放熱”).

②在0.1Mpa、100℃的條件下,該反應達到平衡時容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為 mol。

若在恒溫恒容的條件下,向上述平衡體系中充入4mol CO,8mol H2,與原平衡狀態(tài)相比,達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率 (填“增大”,“不變”或“減小”),平衡常數(shù)K (填“增大”,“不變”或“減小”).

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】Ⅰ.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑,比Cl2、O2、ClO2KMnO4氧化性更強,無二次污染,工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉,然后在低溫下,向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和,使高鐵酸鉀析出。

(1)干法制備高鐵酸鈉的主要反應為:2FeSO4 + aNa2O22Na2FeO4 + bX + 2Na2SO4 +cO2↑該反應中物質(zhì)X應是__________,bc的關(guān)系是_______________。

(2)濕法制備高鐵酸鉀反應體系中有六種數(shù)粒:Fe(OH)3、ClO、OH、FeO42-、ClH2O。

①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式:__________________

②每生成1mol FeO42-轉(zhuǎn)移_____________mol電子,若反應過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子,則還原產(chǎn)[物的物質(zhì)的量為_____________mol。

Ⅱ.已知:2Fe32I=2Fe2I22Fe2Br2=2Fe32Br。

(3)含有1 mol FeI22 mol FeBr2的溶液中通入2 mol Cl2,此時被氧化的離子及其物質(zhì)的量是_______________________________。

(4)若向含a mol FeI2b mol FeBr2的溶液中通入c mol Cl2,當I、Fe2Br完全被氧化時,c________________________________(用含a、b的代數(shù)式表示)。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有關(guān)說法正確的是(

A. a為電源的負極

B. 電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將升高

C. 除去尿素的反應為:CO(NH2)22Cl2H2O== N2CO24HCl

D. 若兩極共收集到氣體0.6mol,則除去的尿素為0.12mol(忽略氣體溶解,假設(shè)氯氣全部參與反應)

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