【題目】鈹是原子能、火箭、導(dǎo)彈、航空、宇宙航行以及冶金工業(yè)中不可缺少的一種新興材料。以某地的含氟鈹?shù)V(主要成分為BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2及少量的硫酸鹽)為原料,生產(chǎn)工業(yè)氧化鈹?shù)囊环N工藝流程如圖:
已知:①25℃,Ksp(CaCO3)=8.7×10-9;Ksp(CaSO4)=2.5×10-5;
②Be(OH)2與Al(OH)3性質(zhì)相似。
回答下列問(wèn)題:
(1)“熔煉”的溫度為1600℃,其中約20%的Al2O3反應(yīng)生成煙氣(主要成分為AlF3),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。
(2)浸渣的主要成分為CaSO4、___。
(3)加入氨水中和酸浸液,若將pH調(diào)至8~9,“沉鈹”時(shí)產(chǎn)生的沉淀物主要有:___、___、___。
(4)“沉鈹”后將濾渣加入足量氫氧化鈉溶液提高pH進(jìn)行“除鐵”,鈹元素參與反應(yīng)的離子方程式為___,然后加適量水稀釋進(jìn)行“水解”,目的是___。
(5)若為高氟鈹?shù)V,需在“沉鈹”前進(jìn)行“除氟”。工業(yè)上“除氟”是加入10%的氨水,并控制一定的條件,使氟與鋁鐵形成共沉淀物而除去。根據(jù)如圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),選擇的實(shí)驗(yàn)條件為pH=___,水浴加熱溫度T=___℃。
(6)氧化鈹粗產(chǎn)品含有一定量的硫酸鹽會(huì)影響鈹?shù)暮罄m(xù)冶煉,可用碳酸鹽脫除,發(fā)生反應(yīng):CaSO4(s)+Na2CO3(aq)=CaCO3(s)+Na2SO4(aq)。通過(guò)計(jì)算反應(yīng)的K值說(shuō)明用碳酸鈉脫硫酸根反應(yīng)的程度大。__。
【答案】Al2O3+3CaF22AlF3↑+3CaO SiO2 Fe(OH)3 Be(OH)2 Al(OH)3 Be(OH)2+2OH-=BeO22-+H2O或Be(OH)2+2OH-=Be(OH)42- 稀釋使溶液的堿性變?nèi)酰?/span>BeO22-水解,分離除去沉淀中的鋁元素 4 95 K===2.9×103,K值很大,說(shuō)明轉(zhuǎn)化反應(yīng)程度很大
【解析】
含氟鈹?shù)V(主要成分為BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2及少量的硫酸鹽)經(jīng)過(guò)熔煉,發(fā)生反應(yīng)Al2O3+3CaF22AlF3↑+3CaO,“熔煉”后的主要成分BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO與硫酸反應(yīng),因SiO2與硫酸不反應(yīng),而CaSO4微溶于水,則“酸浸”除去二氧化硅等,“酸浸”后濾液中的離子主要為H+、Fe3+、Be2+、Al3+、SO42-等,“沉鈹”后Fe3+、Be2+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2、Al(OH)3,加入氫氧化鈉后Be(OH)2、Al(OH)3溶解生成BeO22-、AlO2-并除去氫氧化鐵,最后加適量的水稀釋使溶液的堿性變?nèi),?/span>BeO22-水解轉(zhuǎn)化為Be(OH)2水解得到氫氧化鈹。
(1)根據(jù)元素守恒分析,Al2O3轉(zhuǎn)化為煙氣AlF3,應(yīng)為Al2O3與CaF2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng):Al2O3+3CaF22AlF3↑+3CaO。
(2)“熔煉”后適當(dāng)冷卻加入硫酸進(jìn)行“酸浸”,主要是含氟鈹?shù)V中各種氧化物BeO、CaF2、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO與硫酸反應(yīng),因SiO2與硫酸不反應(yīng),而CaSO4微溶于水,故浸渣的主要成分為CaSO4、SiO2。
(3)酸浸后濾液中的離子主要為H+、Fe3+、Be2+、Al3+、SO42-等,加入氨水中和酸浸液,pH調(diào)至8~9時(shí),Fe3+、Be2+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀Fe(OH)3、Be(OH)2、Al(OH)3。
(4)“沉鈹”后將濾渣加入足量氫氧化鈉溶液提高pH進(jìn)行“除鐵”,因Fe(OH)3不與氫氧化鈉反應(yīng),Be(OH)2、Al(OH)3性質(zhì)相似為兩性氫氧化物能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),發(fā)生Be(OH)2+2OH-=BeO22-+H2O、Al(OH)3+OH-=AlO2-+2 H2O,將Fe(OH)3分離,溶液中陰離子主要是BeO22-、AlO2-,后加適量水稀釋進(jìn)行“水解”,根據(jù)流程中的得到的信息“水解”目的是得到Be(OH)2,故說(shuō)明流程中加適量的水是稀釋使溶液的堿性變?nèi),?/span>BeO22-水解轉(zhuǎn)化為Be(OH)2,分離除去沉淀中的鋁元素。
(5)若為高氟鈹?shù)V則“酸浸”后溶液中含有大量的氟離子,氟離子濃度偏大會(huì)與Be2+形成配合物溶于水而增加了鈹?shù)膿p失率,因此需在“沉鈹”前進(jìn)行“除氟。根據(jù)題目信息工業(yè)上“除氟”是加入10%的氨水,并控制一定的條件,使氟與鋁鐵形成共沉淀物而除去。圖1明顯在pH=4時(shí)F、Al、Fe的沉淀率高,但pH高于4時(shí),鈹?shù)膿p失率增大,故實(shí)驗(yàn)條件為pH=4,由圖2看出溫度在95℃后雜質(zhì)離子的除去率高,故水浴加熱溫度為95℃。
(6)反應(yīng):CaSO4(s)+Na2CO3(aq)=CaCO3(s)+Na2SO4(aq)的K===2.9×103,因?yàn)?/span>K值很大,說(shuō)明CaSO4(s)+Na2CO3(aq)=CaCO3(s)+Na2SO4(aq)反應(yīng)程度很大。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組在實(shí)驗(yàn)室探究Ba(OH)2溶液與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。向0.2mol/L Ba(OH)2溶液中滴加0.1mol/L鹽酸,測(cè)定導(dǎo)電率的變化如圖所示,回答下列問(wèn)題:
(1)Ba(OH)2在水中以離子形式存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是___________。Ba(OH)2的電離方程式為___________。
(2)A-B段,發(fā)生的離子反應(yīng)是__________。
(3)B點(diǎn)恰好完全反應(yīng),此時(shí)溶液中存在的微粒有H2O、__________。
(4)下列化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與Ba(OH)2溶液與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)相同的是__________。
A. Ba(OH)2和H2SO4 B. NaOH和H2SO4 C. Ba(OH)2與HNO3
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鉛酸蓄電池價(jià)格低廉,原材料易得,適用范圍廣。其放電時(shí)的反應(yīng)原理為:
Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
(1) 寫出鉛酸蓄電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式:________,放電時(shí),H+向電池______極定向移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。
(2) 傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池在充電末期,電極上會(huì)產(chǎn)生O2,為了避免氣體逸出形成酸霧腐蝕設(shè)備,科學(xué)家發(fā)明了密封鉛蓄電池(VRLA),采用陰極吸收法達(dá)到密封效果。其原理如圖所示,則O2在陰極被吸收的電極反應(yīng)式為________。
(3) 鉛的電解精煉是工業(yè)上實(shí)現(xiàn)廢鉛回收以及粗鉛提純的重要手段。鉛的電解精煉在由PbSiF6和H2SiF6兩種強(qiáng)電解質(zhì)組成的水溶液中進(jìn)行。從還原爐中產(chǎn)出的某粗鉛成分如下表所示:
成分 | Pb | Cu | Ag | Fe | Zn | Sn | 其它 |
% | 97.50 | 1.22 | 0.12 | 0.15 | 0.09 | 0.64 | 0.28 |
①電解精煉時(shí)陽(yáng)極泥的主要成分是________(元素符號(hào))。
②電解后陰極得到的鉛中仍含有微量的雜質(zhì),該雜質(zhì)最有可能是________(填一種)。
③電解過(guò)程中,粗鉛表面會(huì)生成SiF6氣體,寫出該電極反應(yīng)式________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用NA 表示阿伏加德羅常數(shù),下列敘述正確的是( )
A.常溫常壓下,4gH2含有的分子數(shù)為2NA
B.17g氨氣所含電子數(shù)目為8NA
C.將1體積c1mol/L的硫酸溶于4體積水中 ,稀溶液的濃度為0.2c1mol/L
D.將5.85gNaCl 晶體溶入100mL水中,制得0.1mol/L的NaCl溶液
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】亞硝酰氯( NOCl) 是有機(jī)合成中的重要試劑,為黃色氣體或紅褐色液體(熔點(diǎn)- 64. 5℃,沸點(diǎn)-5.5℃),具有刺鼻惡臭味,遇水和潮氣水解,有多種方法制備。
(1)方法一:將5 g 經(jīng)300℃下干燥了 3h 并研細(xì)的 KCl 粉末裝入 50 mL 帶有接頭及抽真空用活塞的玻璃容器內(nèi)。將容器盡量減壓,在減壓下通入0. 002 mol NO2。反應(yīng) 12 ~ 36 min 即可完成,NO2紅棕色消失 ,出現(xiàn)黃色亞硝酰氯,同時(shí)還得到一種鹽。寫出亞硝酰氯的電子式________,該方法制備NOCl的化學(xué)方程式為_________________,氯化鉀需要“干燥”的原因是_______________。
(2)方法二:實(shí)驗(yàn)室可用如圖裝置制備亞硝酰氯(NOCl),檢驗(yàn)裝置氣密性并裝入藥品打開 K2,然后再打開___________(填“K1 ”或"“K3 ”) 通入一段時(shí)間氣體,其目的為______,然后進(jìn)行其他操作,當(dāng) Z 有一定量液體生成時(shí),停止實(shí)驗(yàn)。寫出X 裝置中反應(yīng)的離子方程式_____________________ 。
(3)測(cè)定產(chǎn)品純度:取(2)中w g Z 中液態(tài)產(chǎn)品溶于蒸餾水,配制成250 ml 溶液;用酸式滴定管準(zhǔn)確量取25. 00mL 所配溶液于錐形瓶中,滴加幾滴 K2CrO4溶液作指示劑,用滴定管盛裝 c mol·L-1 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V mL。[已知:Ksp( AgCl ) =1.56 ×10-10 ,Ksp(Ag2CrO4)=1×10-12,Ag2CrO4為磚紅色固體,忽略雜質(zhì)參與反應(yīng)]
①盛裝AgNO3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管是____(填“酸式”或“堿式”)棕色滴定管;判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的方法是_____________________。
②該產(chǎn)品純度為_____________(用代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】太和一中理化創(chuàng)新社的同學(xué)們?yōu)榱颂骄吭趯?shí)驗(yàn)室制備的過(guò)程中有水蒸氣和揮發(fā)出來(lái),同時(shí)證明氯氣的某些性質(zhì),甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(支撐用的鐵架臺(tái)省略),按要求回答問(wèn)題。
(1)若用含有的濃鹽酸與足量的反應(yīng)制,制得的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)總是小于的原因是_____________________。
(2)①裝置B的作用是_______________________,現(xiàn)象是_____________________。
②裝置C和D出現(xiàn)的不同現(xiàn)象說(shuō)明的問(wèn)題是__________________________。
③裝置E的作用是_______________________________。
(3)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)有缺陷,不能確保最終通入溶液中的氣體只有一種。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性,證明最終通入溶液的氣體只有一種,乙同學(xué)提出在某兩個(gè)裝置之間再加一個(gè)裝置。你認(rèn)為該裝置應(yīng)加在_________與_________之間(填裝置字母序號(hào)),裝置中應(yīng)放入___________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某研究團(tuán)隊(duì)在優(yōu)化催化劑的基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)節(jié)電極的孔道和疏水性增加CO的擴(kuò)散速率,實(shí)現(xiàn)了高選擇性將CO電解還原制備乙烯,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.碳紙/聚四氟乙烯電極為陰極
B.聚四氟乙烯的作用是吸附并增加CO的濃度
C.為了維持電解的效率,離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜
D.碳紙上生成C2H4的電極反應(yīng)式為:2CO+6H2O+8e-=C2H4+8OH-
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述中正確的是( )
A. 分子總數(shù)為NA的二氧化硫和二氧化碳混合氣體中含有的原子數(shù)為3NA
B. 任何條件下,20 L 氧氣含有的分子數(shù)都不可能為NA
C. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2 g氖氣含有NA個(gè)氖原子
D. 物質(zhì)的量相等的任何氣體中都含有相同的原子數(shù)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)Na2CO3和NaHCO3的敘述中,正確的是( )
A.NaHCO3俗名純堿,Na2CO3俗名蘇打
B.受熱時(shí),NaHCO3比Na2CO3容易分解
C.NaHCO3溶液顯酸性,Na2CO3溶液顯堿性
D.NaHCO3和Na2CO3各1mol分別與過(guò)量鹽酸充分反應(yīng),產(chǎn)生CO2的質(zhì)量不同
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