7.以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥(主要含MgO、SiO2、Fe2O3,另含少量FeO、CaO、Al2O3、B2O3等)为原料制取MgSO4·7H2O的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)过滤需用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和_______;其中玻璃棒的作用是___________。
(2)滤渣1中的某种物质是玻璃的主要成分之一,玻璃另外两种主要成分的化学式为_____________。
除杂过程加入MgO的作用是__________________。
(3)写出除杂过程中次氯酸钙将Fe2+氧化的离子方程式__________________。
(4)除杂过程中,当c(Al3+)=1×10−5mol/L时,c(Fe3+)=__________mol/L。
(已知Ksp[Al(OH)3]=3.2×10−34,Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10−36,结果保留两位有效数字)
(5)滤渣3主要成分的化学式是___________。
【答案】漏斗引流Na2SiO3、CaSiO3调pH,使Fe3+、Al3+等形成氢氧化物沉淀而除去2Fe2++ClO−+2H+=2Fe3++Cl−+H2O3.4×10−8CaSO4或CaSO4
2H2O
8.工业上通过电解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2,原料为软锰矿和闪锌矿。
软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3,闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2。
I.
(1)为了测量软锰矿中MnO2含量的测定,现将14.5g软锰矿溶于足量的稀硫酸中,加入足量的碘化钾晶体,充分反应后,过滤,将滤液加水稀释至1L,取25.00ml该溶液于锥形瓶中,滴入几滴淀粉溶液作指示剂,用0.1000mol·L﹣1的标准Na2S2O3溶液滴定,消耗标准液50.00ml,则软锰矿中MnO2含量____。
(已知:
2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4 ;I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣)
Ⅱ.研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,工艺流程如图所示。
请回答下列问题:
(2)反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子。
试写出反应Ⅰ中生成CuSO4的化学方程式____________。
(3)若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为_________。
(4)反应Ⅲ中加入MnO2的作用是(离子方程式表示)______________________。
(5)反应Ⅴ的条件是电解,电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为__________。
(6)图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线(g/100g水),则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是:
将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶→___→用乙醇洗涤→干燥.用乙醇洗涤而不用水洗的原因是___________。
【答案】60%MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2OZn+Fe2+=Zn2++Fe或Zn+Mn2+=Zn2++Mn4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2OMn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+趁热过滤防止Na2SO4固体因溶解而减少;避免形成结晶水合物
【解析】
(1)2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4;I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣,
MnO2~I2~2S2O32-,
12
9.工业上,以钛铁矿(主要含FeTiO3,还含有Fe2O3和Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。
已知:
TiO2+在一定条件下会发生水解。
回答下列问题:
(1)要提高酸浸时钛矿石的溶解速率,可行的措施是(写一条即可)_______________。
黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+,步骤①主要反应的化学方程式是_________。
(2)步骤②中,加入铁粉的主要作用是_____,同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。
(3)向滤液2中通入空气的目的是______(用离子方程式表示)。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4的原因:
_________________。
(5)副产品绿矾中含有杂质[Al2(SO4)3]。
要将副产品进一步提纯,请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程:
将副产品溶于稀硫酸中,充分搅拌后,用NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤沉淀后得到FeSO4溶液,______,过滤,用冰水洗涤,低温干燥,得到FeSO4·7H20晶体。
(6)用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数:
在一定条件下,将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3+,再以KSCN溶液作为指示剂,用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①滴定终点的现象是_______________。
②滴定分析时,称取TiO2试样0.2g,消耗0.1mol/LNH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL,则TiO2的质量分数为_______________。
【答案】粉碎矿石或加热反应物或及时搅拌等FeTiO3+2H2SO4
FeSO4+TiOSO4+2H2O将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2+被氧化4Ti3++O2+2H2O
4TiO2++4H+TiO2+在溶液中水解:
TiO2++3H2O
Ti(OH)4+2H+△H>0,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成Ti(OH)4加热浓缩得到60℃的饱和溶液,再冷却至室温(或0℃)结晶滴入最后⼀滴标准溶液时,锥形瓶内溶液变成红色,且半分钟不褪色96%
10.以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:
(1)流程中将高硫铝土矿磨成矿粉的目的是_________________________________。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:
多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃;硫去除率=(1—
)×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于____________。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是______________________。
(3)由“过滤”得到的滤液生产氧化铝的反应过程中涉及的离子方程式是________。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。
Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=__________。
【答案】增大反应的接触面积,加快化学反应速率FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、2Al(OH)3
Al2O3+3H2O1∶16
11.铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性,广泛应用于精密仪器制造,由高碳铬铁合金废料制取铬的简单流程如下:
已知:
Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑
请回答下列问题:
请回答下列问题:
(1)稀硫酸酸浸过程中,提高“浸出率”的措施有_____(写一条即可)。
(已知:
)
(2)用纯碱调节溶液酸度,若纯碱过量,则可能导致的后果是______,副产物中两种主要物质的化学式为_____________。
(3)加入草酸发生反应的离子方程式为______;利用铝热反应冶炼铬。
请写出该反应的化学方程式_________。
(4)向滤液中通入空气,加入氨水后发生反应的化学方程式为_________。
(5)利用如图装置,探究铬和铁的活泼性强弱。
能证明铁比铬话泼的实验现象是______,工业上,在钢器具表面镀铬,用硫酸铬(CrSO4)溶液作电解液,阴极的电极反应式为___________。
(6)已知高碳铬铁度料中铁铭元素质量比为14:
13.上述流程中铁元素转化草酸亚铁的利用率为80%。
废料中提取金属铬的总转化率为95%,如果得到草酸亚铁品体(FeC2O4·2H2O)质量为18.00吨,则可以冶炼铬的质量为____吨(结果保留1位小数)。
【答案】加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等(答案合理即可)Cr2+、Fe2+水解或沉淀Na2SO4、NaHSO4Fe(OH)2+H2C2O4=FeC2O4·2H2O↓Cr2O3+2Al
Al2O3+2Cr4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4铬极上产生气泡Cr2++2e-=Cr6.2
12.ZnO在医药、石化等领域有广泛的用途。
研究小组用某闪锌矿(主要成分ZnS,含有FeS、SiO2、MnCO3等杂质)制备氧化锌和硫单质,设计如下流程:
请回答下列问题:
(1)滤渣1的化学式为_____________,任写一种该物质的用:
______________________。
(2)沉淀X的化学式为_______________________________。
(3)“转化I”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________________________。
(4)“转化II”中主要反应的离子方程式为_____________________________________。
(5)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10-10,溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol/L时,认为该离子沉淀完全。
则欲使1Lc(Zn2+)=1.5mol/L溶液中Zn2+沉淀完全,需加入等体积的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_________(列出计算式,溶液混合时体积变化忽略不计)。
(6)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。
过滤所用的玻璃仪器有____________;洗涤沉淀的操作为___________。
【答案】SiO2制光导纤维、制玻璃、冶炼硅等Fe(OH)31:
22MnO4-+3Mn2++2H2O==5MnO2↓+4H+、MnO4-+3Fe2++7H2O==MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+[1.5mol/L×1L+(1.5×10-10/1.0×10-5)mol/L×2L]/1L烧杯、漏斗、玻璃棒用玻璃棒引流向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下,重复操作2~3次
【解析】
(1)根据题中所给信息分析,SiO2不与硫酸反应,其余物质都可以和硫酸反应,所以滤渣1为SiO2,
13.工业上利用β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量MgO、CaCO3杂质) 制备金属锂,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1) β-锂辉矿的主要成分LiAlSi2O6中存在的原子团为_____________。
(2) 工业上加快酸浸速率除调整硫酸浓度、升高温度外还可以采取的措施为_____________。
浸出液中加入CaCO3的主要作用为______________________。
(3)一定温度下,Ksp(CaCO3)= 2.5×10-9,Ksp(Li2CO3)= 1.6×10-3,若反应Ⅱ 的溶液中c(Ca2+)和c(Li+)均为1.0 mol·L-1,则开始滴加稀Na2CO3溶液时,理论上c(CO32-)应控制的范围为_________;实际操作中CaCO3和Li2CO3可能同时析出,从而造成Li+损失,一种改进的工艺是利用草酸钠代替Na2CO3作为沉淀剂,分析使用草酸钠的原因为__________。
(4) 反应Ⅲ的离子方程式为_______________________。
常温下,Na2CO3的溶解度为29.4g,判断反应Ⅲ能否使溶液中Li+沉淀完全?
_______________________(列式计算)。
[化学上规定,当某离子浓度≤10-5mol·L-1时即可认为该离子沉淀完全]
(5) 高温下发生反应Ⅳ的化学方程式为____________________。
(6)一定温度下,LiAlSi2O6与不同浓度的硫酸反应30min时结果如下表所示:
c(H2SO4)/mol·L-1
1.0
5.0
10.0
16.0
18.0
Li 浸出率/%
30
60
90
80
70
Al浸出率/%
30
60
40
10
0
试分析酸浸过程中,若使c(H2SO4)=10.0mol·L-1,则该工艺条件的优缺点为______________。
【答案】SiO32-粉碎、搅拌中和过量的硫酸,调节溶液pH2.5×10-9mol·L-1Al2O3+6Li优点:
反应速率快,Li浸出率高;相同浸取率需要的反应温度低,消耗能量少。
缺点:
Al浸出率较高,需要增加