4.某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組通過查閱資料,設(shè)計了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4•7H2O.已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).

部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時的pH如下:
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2
開始沉淀pH3.41.87.57.2
完全沉淀pH5.23.29.79.2
回答下列問題:
(1)操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、燒杯、玻璃棒外還需要的兩種儀器為漏斗、蒸發(fā)皿.
(2)“堿浸”過程中發(fā)生的離子方程式是2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O.
“酸浸”時所加入的酸是H2SO4(填化學(xué)式).酸浸后,經(jīng)操作a分離出固體①后,溶液中可能含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+
(3)調(diào)節(jié)溶液PH為2~3的目的是防止在濃縮結(jié)晶過程中Ni2+水解.
(4)產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬(FeSO4•7H2O),其原因可能是H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保溫時間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的.(回答一點即可)
(5)現(xiàn)有100千克含鎳催化劑,如果酸浸步驟鎳浸出率為a%,其它物質(zhì)全部參與反應(yīng),且假定鎳在酸浸后續(xù)步驟無損失.操作C后粗晶體中含綠礬b%,則最終能得到粗晶體$\frac{100×64.4%×a%×281}{(1-b%)×59}$千克(Ni-59  NiSO4•7H2O-281)(只要求寫出計算表達(dá)式).若要進(jìn)一步提純晶體,需進(jìn)行的操作是重結(jié)晶.

分析 由流程可知,某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).堿浸過濾得到固體加入酸浸過濾加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀,鎳離子不沉淀,過濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解,通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到NiSO4•7H2O晶體;
(1)依據(jù)流程圖分析判斷,操作a是過濾得到固體和濾液,c是蒸發(fā)濃縮得到晶體過濾得到NiSO4•7H2O;
(2)含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)的單質(zhì)及氧化物,鋁和氧化鋁都可以和強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)溶解得到溶液含有偏鋁酸鹽;依據(jù)最后制備NiSO4•7H2O,防止引入其他雜志離子需要加入硫酸進(jìn)行溶解;鐵及其化合物、鎳和硫酸反應(yīng)生成亞鐵離子和鎳離子,過濾后得到溶液為硫酸亞鐵和硫酸鎳溶液;
(3)調(diào)節(jié)溶液PH為2~3的目的是為防止鎳離子水解生成氫氧化鎳沉淀;
(4)含有綠礬晶體說明在加入過氧化氫保溫過程中,過氧化氫未把亞鐵離子全部氧化;
(5)已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%),鎳元素占有(1-31%-1.3%-3.3%)=64.4%,結(jié)合元素守恒計算;

解答 解:(1)操作a是過濾得到固體和濾液,c是蒸發(fā)濃縮得到晶體過濾得到NiSO4•7H2O;,操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、燒杯、玻璃棒外還需要的主要儀器為過濾裝置中的漏斗和蒸發(fā)濃縮溶液需要的蒸發(fā)皿,
故答案為:漏斗、蒸發(fā)皿;
(2)“堿浸”過程中是為了除去鋁及其氧化物,鋁是兩性元素和強(qiáng)堿反應(yīng),氧化鋁是兩性氧化物和強(qiáng)堿反應(yīng),鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)達(dá)到除去鋁元素的目的;反應(yīng)的兩種方程式為:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,“酸浸”時主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物,依據(jù)制備 目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的雜質(zhì),所以需要加入硫酸進(jìn)行酸浸;鎳、鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鎳溶液,
故答案為:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;H2SO4;Ni2+、Fe2+;
(3)硫酸鎳溶液需要蒸發(fā)濃縮結(jié)晶析出,為防止鎳離子水解生成氫氧化鎳沉淀,需要控制溶液pH在酸性條件下,
故答案為:防止在濃縮結(jié)晶過程中Ni2+水解;
(4)產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬(FeSO4•7H2O),說明在加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子時未把亞鐵離子全部氧化,氫氧化亞鐵沉淀的pH大于鎳離子沉淀的pH,保溫目的是把亞鐵離子完全氧化,
故答案為:H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保溫時間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的;
(5)已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).鎳元素占有(1-31%-1.3%-3.3%)=64.4%,現(xiàn)有100千克含鎳催化劑,如果酸浸步驟鎳浸出率為a%,其它物質(zhì)全部參與反應(yīng),且假定鎳在酸浸后續(xù)步驟無損失.操作C后粗晶體中含綠礬b%,得到
100×64.4%×a%×$\frac{281}{59}$=(1-b%)×m(晶體)
m(晶體)=$\frac{100×64.4%×a%×281}{(1-b%)×59}$kg,若要進(jìn)一步提純晶體,需進(jìn)行的操作是重結(jié)晶,
故答案為:$\frac{100×64.4%×a%×281}{(1-b%)×59}$;重結(jié)晶;

點評 本題考查了物質(zhì)分離的實驗設(shè)計和方法應(yīng)用,主要是利用溶液不同PH條件下離子沉淀的情況不同,控制溶液PH除去雜質(zhì)離子,得到較純凈的硫酸鎳溶液來制備硫酸鎳晶體,同時考查了除雜原則不能引入新的雜質(zhì),鋁及其化合物性質(zhì)分析判斷,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

6.兩中不同濃度的NaOH溶液,c(H+)分別為1.0×10-14mol•L-1和1.0×10-10mol•L-1,將這兩種溶液等體積混合后,所得溶液的c(H+)是多少?

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.下列分類或歸類不正確的是( 。偎{(lán)礬、液態(tài)氯化氫、冰水混合物均為純凈物②Mn2O7、P2O5、SO3、CO2均屬于酸性氧化物③明礬、燒堿、硫酸鋇均為強(qiáng)電解質(zhì)④C60、金剛石、石墨均為碳的同素異形體⑤蛋白質(zhì)溶液、淀粉溶液、霧、墨水均為膠體.
A.B.①②⑤C.①②④⑤D.①②③

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.硝基苯是重要的化工原料,用途廣泛.制備反應(yīng)如下:組裝如圖1反應(yīng)裝置. 制備、提純硝基苯流程如圖2:

可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下:
物 質(zhì)熔點/℃沸點/℃密度(20℃)/g•cm-3溶解性
5.5800.88微溶于水
硝基苯5.7210.91.205難溶于水
濃硝酸-831.4易溶于水
濃硫酸-3381.84易溶于水
請回答下列問題:
(1)配制混酸應(yīng)在燒杯中先加入濃硝酸;實驗裝置中長玻璃管最好用球形冷凝管(或蛇形冷凝管)代替(填儀器名稱);恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是使混合酸能順利流下.
(2)反應(yīng)溫度控制在50~60℃的原因是防止副反應(yīng)發(fā)生;反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物在下層(填“上”或者“下”),步驟②分離混酸和產(chǎn)品的操作名稱是分液.
(3)用Na2CO3溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時,怎樣驗證液體已洗凈?取最后一次洗滌液,向溶液中加入氯化鈣,無沉淀生成,說明已洗凈.
(4)固體D的名稱為無水氯化鈣或無水硫酸鎂.
(5)用鐵粉、稀鹽酸與硝基苯(用Ph-NO2表示 )反應(yīng)可生成染料中間體苯胺(Ph-NH2),其反應(yīng)的化學(xué)方程式為C6H5NO2+3Fe+6HCl→C6H5NH2+3FeCl2+2H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

19.亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌.以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖:

已知:①NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大,適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出產(chǎn)品NaClO2•3H2O;
②純ClO2易分解爆炸,一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下.
(1)發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-.發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c.
a.將SO2氧化成SO3,增強(qiáng)酸性     b.將NaClO3還原為ClO2     c.稀釋ClO2以防止爆炸
(2)吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑;吸收塔內(nèi)的溫度不能超過20℃,其目的是防止H2O2分解.
(3)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl,所用還原劑的還原性應(yīng)適中.以下還可以選擇的還原劑是a(選填序號).
a.Na2O2            b.Na2S               c.FeCl2
(4)從濾液中得到NaClO2•3H2O粗晶體的實驗操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾.
(5)某學(xué)習(xí)小組用碘量法測定粗產(chǎn)品中亞氯酸鈉的含量,實驗如下:
a.準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于小燒杯中,加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體,再滴入適量的稀硫酸,充分反應(yīng),將所得混合液配成250ml待測溶液.
(已知:ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-
b.移取25.00ml待測溶液于錐形瓶中,加幾滴淀粉溶液,用c mol•L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點,重復(fù)2次,測得平均值為V ml.(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
①達(dá)到滴定終點時的現(xiàn)象為滴加最后一滴液體時溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色.
②該樣品中NaClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{22.625cV}{m}$%(用含m、c、V的代數(shù)式表示,結(jié)果化成最簡.)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

9.如圖為某學(xué)習(xí)小組設(shè)計的制取乙酸乙酯的改進(jìn)裝置,其實驗過程如下,請回答相關(guān)問題.
(1)按如圖所示組裝好儀器后,首先進(jìn)行的操作是檢查裝置氣密性.
(2)在帶刻度的試管中加入一滴1%的酚酞溶液和足量的飽和碳酸鈉溶液,并將其固定在鐵架臺上.請問飽和碳酸鈉溶液的作用是吸收揮發(fā)出來的乙醇,中和乙酸和降低乙酸乙酯在水中的溶解度.
(3)在燒瓶中加入①5mL 37%的醋酸、②2mL酒精和③2mL濃硫酸以及幾粒沸石.請問加入三種液體的順序是②③①(請?zhí)钚蛱枺尤霂琢7惺淖饔檬欠乐辜訜釙r溶液暴沸.
(4)圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH3CH2OH+CH3COOH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O.
(5)把干燥管處的塞子打開,停止加熱,撤掉干燥管,可看到試管中呈現(xiàn)兩層不同顏色的液體,上層液體無色.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

16.A是石油裂解主要產(chǎn)物之一,其產(chǎn)量常用于衡量一個石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志.
(1)寫出下列物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式,并注明反應(yīng)條件.
A$\stackrel{①}{→}$CH3CH2OH$\stackrel{②}{→}$CH3CHO
①CH2=CH2+H2O$\stackrel{催化劑}{→}$CH3CH2OH
②2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O
(2)如圖是實驗室利用無水乙醇、冰醋酸和濃硫酸制備乙酸乙酯的實驗裝置.試回答:
①乙酸分子中官能團(tuán)的名稱是羧基.
②寫出甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O.
③小試管乙中飽和溶液的主要作用是:
a除去乙酸; b 溶解乙醇;  c降低乙酸乙酯的溶解度.
④實驗時需要向反應(yīng)試管中加入碎瓷片,目的是防暴沸.
⑤制得的乙酸乙酯在試管乙中飽和Na2CO3溶液的上層(填“上層”、“下層”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.用98%的濃硫酸(密度為1.84g•cm-3)配制80mL1mol/L的稀硫酸.現(xiàn)給出下列儀器(配制過程中可能用到):①100mL量筒 ②10mL量筒 ③50mL燒杯 ④托盤天平 ⑤100mL容量瓶 ⑥膠頭滴管 ⑦玻璃棒⑧80mL容量瓶,按使用儀器的先后順序,排列正確的是(  )
A.④③⑦⑧⑥B.②③⑦⑤⑥C.①③⑧⑥⑦D.②⑥③⑦⑤⑥

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,ag氣體A與bg氣體B的分子數(shù)相同,下列說法中不正確的是( 。
A.同溫同壓下A、B兩氣體的密度之比為a:b
B.同質(zhì)量氣體A與B的分子數(shù)之比為b:a
C.兩種氣體A與B的相對分子質(zhì)量之比為b:a
D.相同狀況下同體積A、B質(zhì)量之比為a:b

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同步練習(xí)冊答案