【題目】石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計的提純和綜合應(yīng)用工藝如下:

(注:SiCl4的沸點是57.6C,金屬氯化物的沸點均高于150C)

(1)向反應(yīng)器中通入Cl2前,需通一段時間的N2,主要目的是

(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體I中的氯化物主要為 。由氣體II中某物質(zhì)得到水玻璃的化學(xué)方程式為 。

(3)步驟①為:攪拌、 。所得溶液IV中陰離子有 。

(4)由溶液IV生成沉淀V的總反應(yīng)的離子方程式為 。100kg初級石墨最多可獲得V的質(zhì)量為 kg。

(5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐,完成圖防腐示意圖,并作相應(yīng)標注。

【答案】(1)排除空氣,減少C的損失;

(2)SiCl4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O;

(3)過濾;Cl-、OH-、AlO2;

(4)CH3COOCH2CH3+AlO2+ 2H2O Al(OH)3↓+CH3COO-+ CH3 CH2OH;78

(5)

【解析】本題解題要點:根據(jù)題目的要求分析每個操作步驟的作用,意義何在;根據(jù)流程圖中的反應(yīng)條件、溫度以及反應(yīng)后的操作判斷上步操作的目的、操作名稱;根據(jù)反應(yīng)條件、目的寫出化學(xué)方程式、離子方程式,運用元素守恒法進行計算;最后根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)選擇合適的防護方法。

(1)石墨的化學(xué)性質(zhì)在常溫下穩(wěn)定,而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應(yīng),所以通入N2目的是作保護氣,排除空氣中的氧氣,減少C的損失;

(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。根據(jù)雜質(zhì)的含量,氣體I中的氯化物主要SiCl4、AlCl3、FeCl3;SiCl4的沸點是57.6C,所以氣體II為SiCl4,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氯化鈉,化學(xué)方程式為SiCl4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O;

(3)金屬氯化物的沸點均高于150C,所以固體III中存在氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂,其中氯化鐵、氯化鎂與過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成沉淀,而氯化鋁與過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以攪拌后過濾,所得溶液IV中陰離子有;Cl-、OH-、AlO2;

(4)偏鋁酸鈉發(fā)生水解反應(yīng),加入乙酸乙酯的目的是除去過量的氫氧化鈉且加熱條件下水解平衡一直正向移動,生成沉淀氫氧化鋁,總離子方程式為

CH3COOCH2CH3+AlO2+ 2H2O Al(OH)3↓+CH3COO-+ CH3 CH2OH;1000kg石墨中含有Al2O351kg,根據(jù)元素守恒,可得到Al(OH)3的質(zhì)量是78kg。

(5)銅的化學(xué)性質(zhì)比石墨活潑,所以應(yīng)用外加電流的陰極保護法保護銅,所以石墨作陽極,銅作陰極。在圖中注明電源的正負極,石墨與正極相連,銅與負極相連。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鉻是由法國化學(xué)家沃克蘭于1798年在巴黎發(fā)現(xiàn)的。目前鉻被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鑄鐵、耐火及高精端科技等領(lǐng)域。

(1)鉻元素基態(tài)原子的電子排布式為____________,其核外未成對電子數(shù)為__________。

(2)金屬鉻的第二電離能(ICr)和錳的第二電離能(IMn)分別為1590.6kJ·mol-1、1509.0 kJ·mol-1,ICr>IMn的原因是__________。

(3)雷氏鹽(Reinecke salt)的化學(xué)式為NH4[Cr(NCS)4(NH3)2].H2O是一種易溶于水和乙醇的暗紅色固體。

①雷氏鹽中鉻元素的化合價為_______,NH3與鉻離子形成的化學(xué)鍵為__________。

②NCS-的立體構(gòu)型是________,其中碳原子的雜化軌道類型為_______。SO2、CO2、BaCl2、SCl2四種分子中,與NCS-互為等電子體的是_____________。

③乙醇的沸點比溴乙烷高,其原因是__________。

(4)硒化鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)為anm和bnm,則硒化鉻的密度為____________g·cm-3(列出表達式即可)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】I.炒過菜的鐵鍋為及時洗凈,不久便會因腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。請回答:

(1)鐵鍋的銹蝕是 腐蝕(填“析氫“或“吸氧”)。

(2)寫出鐵鍋腐蝕時正極的電極反應(yīng)式: 。

II.某同學(xué)用碳棒、銅棒和稀硫酸為原材料,實現(xiàn)了在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng):Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑。請畫出能夠?qū)嶒炦@一反應(yīng)的裝置圖。

②某同學(xué)在做一定條件下銅與稀硫酸的反應(yīng)實驗時,看到碳棒上有氣泡產(chǎn)生,但銅棒卻沒有被腐蝕。請你分析其原因:

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在醋酸的下列性質(zhì)中,可以證明它是弱電解質(zhì)的是 ( )

A. 1mol/L的醋酸溶液中H+濃度約為10-3mol/L B. 醋酸能與水以任意比互溶

C. 10mL 1mol/L的醋酸恰好與10mL 1mol/L NaOH溶液完全反應(yīng) D. 醋酸的導(dǎo)電性比強酸溶液弱

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)常溫下,如果取0.1molL-1HA溶液與0.1molL-1NaOH溶液等體積混合,測得混合液的pH=8;旌弦褐杏伤婋x出的OH-濃度與0.1molL-1NaOH溶液中由水電離出的OH-濃度之比為__________.

(2)相同溫度下,將足量硫酸鋇固體分別放入相同體積的

①0.1molL-1硫酸鋁溶液

②0.1molL-1氯化鋇溶液

③蒸餾水

④0.1molL-1硫酸溶液中,

Ba2+濃度由大到小的順序是 。(用序號填寫)

(3)常溫下,將a molL-1的氨水與0.1molL-1的鹽酸等體積混合,當溶液中c(NH4+)=c(Cl-)時,用含a的代數(shù)式表示NH3H2O的電離常數(shù)Kb= 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】 酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示:

溶解度/(g/100g水)

溫度/℃

化合物

0

20

40

60

80

100

NH4Cl

29.3

37.2

45.8

55.3

65.6

77.3

ZnCl2

343

395

452

488

541

614

化合物

Zn(OH)2

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Ksp近似值

10-17

10-17

10-39

回答下列問題:

(1)該電池的正極反應(yīng)式為 ,電池反應(yīng)的離子方程式為

(2)維持電流強度為0.5A,電池工作五分鐘,理論上消耗Zn g。(已經(jīng)F=96500C/mol)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過____分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、______和 ,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法是 ,其原理是

(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需去除少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,鐵變?yōu)開____,加堿調(diào)節(jié)至pH為 時,鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1×10-5mol/L時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為_____時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1mol/L)。若上述過程不加H2O2后果是 ,原因是 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如下。下列說法不正確的是( )

A. 溶液中OH-向電極a移動

B. 反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4:3

C. 負極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

D. 電子遷移方向:電極a→導(dǎo)線→電極b→電解質(zhì)溶液→電極a

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】一定條件下,固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0,達到平衡時,下列說法正確的是( )

A.向容器中加入惰性氣體,平衡向右移動

B.加入催化劑,HI的產(chǎn)率增大

C.降低溫度,H2的轉(zhuǎn)化率減小

D.無論平衡正向或是逆向移動時,混合氣體的平均分子量不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng),又屬于吸熱反應(yīng)的是(

A.Na2O2與H2O反應(yīng) B.灼熱的木炭與水蒸氣反應(yīng)

C.鋁熱反應(yīng) D.CH4與O2反應(yīng)

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