回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图:(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式
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回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图:
(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式 。 (2)蒸馏可获得沸点较低的GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是 。实验室蒸馏操作时常用的玻璃仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶、 、 、接收管、锥形瓶等。 (3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,此过程用化学方程式可表示为 。 温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是 。 为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为 (填序号)。
A.用冰水混合物 B.49℃水浴 C.用冰盐水 (4)结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则,分析GeO2溶解率随pH 变化的原因 ,用离子方程式表示pH>8时GeO2溶解率增大可能发生的反应 。
pH
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 溶解率/%
| 47.60
| 32.53
| 11.19
| 5.27
| 1.96
| 8.85
| |
答案
(15分)(1)Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O(2分) (2)抑制GeCl4水解 温度计 冷凝管(各1分) (3)GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O↓+ 4HC1 该水解反应是一个放热反应 C(各2分) (4)二氧化锗具有两性 GeO2+2OH-= GeO32-+H2O (各2分) |
解析
试题分析:(1)锗元素由+2升为+4价,则 Ge2+是还原剂,H2O2是氧化剂,氧元素由—1降为—2价,则还原产物为H2O,根据电子、电荷和原子守恒配平,则Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O;(2)GeCl4是强酸弱碱盐,在水溶液中能水解,加入浓盐酸能使其水解平衡左移,抑制其水解,防止其变质;蒸馏主要用到的仪器是酒精灯、蒸馏烧瓶、铁架台、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶;(3)GeO2·nH2O是水解产物,设其系数为1,根据锗原子、氯原子、氢原子、氧原子守恒,则该水解反应为GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HC1;读图,升高温度,GeCl4的水解率减小,前者能使平衡向吸热反应方向移动,后者说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应速率是放热反应;读图可知,—12℃时GeCl4的水解率最高,所得产品的产率最大;冰水混合物的温度约为0℃,故A错误;49℃时GeCl4的水解率最小,所得产品的产率最小,故B错误;冰盐水的温度可能为—12℃,故C正确;(4)铝、锗均位于元素周期表中金属与非金属交界线附近,铝是锗左上角相邻元素,则锗的性质与铝相似,由此推断GeO2与Al2O3相似,都是两性氧化物;由于Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,由此可仿写出GeO2+4H+=Ge4++2H2O、GeO2+2OH-=GeO32-+H2O,前者是pH<8时GeO2溶解率增大的主要原因,后者是pH>8时GeO2溶解率增大的主要原因。 |
举一反三
TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。
已知:I. Ti(s)+O2(g)=TiO2(s) △H=-946 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1 Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g) △H=-815 kJ·mol-1 II.某温度下各物质的沸点如下:
物质
| TiCl4
| FeCl3
| SiCl4
| AlCl3
| 沸点/℃
| 136
| 310
| 56.5
| 180
| 回答下列问题: (1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) 。试计算其反应的△H= kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K= ,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用 方法获得较纯净的TiCl4。 (3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因 (4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。 (5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式: 。 |
工业上用重晶石(BaSO4)制备BaCO3的常用方法主要有高温锻烧还原法、沉淀转化法等。高温煅烧还原法的工艺流程可简单的表示如下:
(1)若“煅烧”时产生一种有毒的还原性气体,则反应的化学方程式为______。 (2)工业上煅烧重晶石矿粉时,为使BaSO4得到充分的还原和维持及应所需的高温,应采取的措施是______。 a.加人过量的炭,同时通入空气 b.设法将生成的BaS及时移出 (3)在第一次过滤后洗涤,检验是否洗涤干净的试剂最好是______。 (4)沉淀转化法制备BaCO3可用饱和Na2CO3溶液将BaSO4转化为BaCO3: BaSO4 (s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq) 则:①在实验室将少量BaSO4固体全部转化为BaCO3的实验操作方法与步骤为______。 ②与高温煅烧还原法相比,沉淀转化法的优点主要有______。 ③已知:Ksp(BaCO3)=2.40×10-9,Ksp(BaSO4)=1.20×10-10。现欲用沉淀转化法将BaSO4转化为BaCO3,该反应的平衡常数为______。如用1.00 L 0. 210 mol • L-1 Na2CO3溶液处理,试计算BaSO4被转化的质量______(要有计算过程,结果保留3位有效数字)。 |
下列关于化学与生产、生活的认识错误的是A.可利用废油脂制肥皂 | B.水玻璃可用于制造木材防火剂 | C.煤经气化和液化的物理变化可变为清洁燃料 | D.铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸 |
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氮化硅( Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域有重要用途. I.工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有: 方法一:直接氮化法:在1300℃-1400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为 。 方法二:化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HC1,与方法一相比,用此法制得的氮化硅纯度较高,其原因是 . 方法三:Si(NH2)4热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体(填分子式)________;然后使Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为 。 II.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色. (1)原料B的主要成分是(写名称) 。 (2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式: 。 (3)上述生产流程中电解A的水溶液时,阳极材料能否用Cu (填“能”或“不能”),写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式: 阳极: ;阴极: 。 |
K2SO4是无氯优质钾肥,Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如下: (1)几种盐的溶解度见图。反应III中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后,进行蒸发浓缩、 、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。
(2)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是: 。 (3)反应IV的化学方程式为 。 (4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为 。 (5)下图是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化曲线。
①该曲线中B段所表示物质的化学式为 。 ②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过1000℃时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因: 。 |
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