下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。
题型:不详难度:来源:
下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。
已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38, Ksp[Mn(OH)2] =1.9×10-13, 根据上面流程回答有关问题: (1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是 。 (2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式: 。 (3)过量的还原剂应是 。 (4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为 。 ②若用X mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得红棕色固体C的质量为 g(用含X、Y的代数式表示)。 (5)常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为: ﹥ ﹥ 。(填金属阳离子) (6)最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后,析出固体B的质量为Z g,同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等,则标况下阳极生成的最后一种气体体积为 L(用含Z的代数式表示);该电极的反应式为 . |
答案
(1)过滤(1分) (2)2FeCl3 +Fe = 3FeCl2(2分); 2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2(2分) (3)Cu粉(2分) (4)① MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O(2分) ② 0.4XY(2分) (5)Fe3+>Cu2+>Mn2+(2分) (6)22.4Z/64 (2分); 4OH- ―4e-=O2↑ + 4H2O(2分) |
解析
试题分析:根据题给流程图和信息知,废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)与过量FeCl3溶液混合发生的反应为2FeCl3 +Fe = 3FeCl2;2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2,过滤,固体A的成分为Si,溶液a的成分为FeCl3 、FeCl2 和CuCl2的混合液;电解含Cu2+、Cl—、K+的溶液的固体B,B的成分为Cu;溶液a加过量还原剂反应后过滤得固体B(Cu),则还原剂为铜,发生的反应为2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2,溶液b的成分为FeCl2 和CuCl2的混合液;溶液b中加入酸性高锰酸钾溶液,亚铁离子被氧化为铁离子,用氢氧化钾溶液调节溶液的PH,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,灼烧的氧化铁,溶液d经处理的金属锰。(1)由流程图知,操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为分离固液混合物的操作,指的是过滤;(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式:2FeCl3 +Fe = 3FeCl2;2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2;(3)由上述分析知,过量的还原剂应是Cu粉;(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液亚铁离子被氧化为铁离子,反应的离子方程式为MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O;②根据相关反应的关系式:2MnO4-—— 10Fe2+——5Fe2O3,用X mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得红棕色固体C的质量为0.4XYg;(5)根据题意知,溶液c中所含的金属阳离子为Fe3+、Cu2+和Mn2+,若三者浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,根据题给溶度积产生判断,Fe3+所需氢氧根浓度最小先沉淀,Mn2+所需氢氧根浓度最大,最后沉淀,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为:Fe3+>Cu2+>Mn2+;(6)根据题意知,电解过程的电极反应式依次为:阳极:4OH- ―4e-=O2↑ + 4H2O;阴极:Cu2+ + 2e-= Cu;2H+ + 2e- = H2↑;根据电子守恒计算,标况下阳极生成的最后一种气体体积为22.4Z/64L。 |
举一反三
在t°C时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。
又知AgCl的Ksp=1.8×10-10。 下列说法不正确的是 ( )A.t°C时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8 | B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点 | C.t°C时,Y点和Z点的Ag2CrO4的Ksp相等 | D.t°C时,将0.01 mol·L-1 AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀 |
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钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用,它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。已知: SrSO4(s) Sr2+(aq)+SO42-(aq) Ksp=2.5×10-7 SrCO3(s) Sr2+(aq)+CO32-(aq) Ksp=2.5×10-9 (1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为________________________,该反应的平衡常数表达式为____________;该反应能发生的原因是___________________________________________。(用沉淀溶解平衡的有关理论解释) (2)对于上述反应,实验证明增大CO32-的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下,平衡常数K的变化情况(填“增大”、“减小”或“不变”): ①升高温度,平衡常数K将________; ②增大CO32-的浓度,平衡常数K将________。 (3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与BaSO4和BaCO3类似,设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。 实验所用的试剂为________;实验现象及其相应结论为____________________________。 |
一定温度下,在氢氧化钙的悬浊液中,存在氢氧化钙固体与其电离出的离子间溶解结晶平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OHˉ(aq)。向此种悬浊液中加入少量的氧化钙粉末,充分反应后恢复到原温度。下列叙述正确的是A.溶液中钙离子数目减小 | B.溶液中钙离子浓度减少 | C.溶液中氢氧根离子浓度增大 | D.pH减小 |
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已知CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下: (1)CuSO4+Na2CO3:Cu2++CO32-+H2O=Cu(OH)2↓+CO2↑ (2)CuSO4+Na2S: Cu2++S2-=CuS↓ 下列几种物质的溶解度大小的比较中,正确的是A.CuS<Cu(OH)2<CuCO3 | B.CuCO3<Cu(OH)2<CuS | C.CuS<CuCO3<Cu(OH)2 | D.Cu(OH)2<CuCO3<CuS |
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工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题:
(1)酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐,该反应的化学方程式为 (2)净化I操作分为两步:第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化;第二步是控制溶液pH,使Fe3+转为Fe(OH)3沉淀。 ①写出酸性条件下H2O2与Fe2+反应的离子方程式 ②250C时,pH=3的溶液中,c (Fe3+)= mol/L(已知25℃,。 ③净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是 。 (3)若没有净化II操作,则对锌的制备带来的影响是 。 (4)本流程中可以循环利用的物质除锌外还有 。 |
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