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GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是 。 (3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,化学方程式为 。温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是该水解反应ΔH 0(“>”或“<”)。为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为 水浴。
A.用冰水混合物 B.49℃水浴 C.用冰盐水 (4)已知Ge的单质和化合物性质与Al的相似,试用离子方程式表示在pH>8的溶液中GeO2逐渐溶解时发生的反应 。 |
答案
(15分) (1)Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O (3分) (2)抑制GeCl4水解 (2分) (3)GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl (3分) < (2分) C (2分) (4) GeO2+2OH-=GeO32—+H2O (3分) |
解析
试题分析:(1)锗元素由+2升为+4价,说明Ge2+是还原剂,过氧化氢是氧化剂,所含氧元素由—1降为—2,根据最小公倍数法配平,则该反应为Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O;(4)锗位于金属元素与非金属元素交界位置,因此推断它与铝相似,则GeCl4是强酸弱碱盐,蒸馏时加入盐酸能抑制它水解,防止转变为GeO2;(3)根据盐类水解原理,1mol GeCl4与4molH2O完全水解生成1molGe(OH)4和4molHCl,1molGe(OH)4受热分解生成1mol GeO2和2molH2O,由此可得GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl;读图,相同时间内,随着反应温度的升高,水解率减小,前者使平衡向吸热反应方向移动,后者说明平衡向逆反应方向,则逆反应是吸热反应,由于正、逆反应的反应热恰好相反,则正反应是放热反应,因此该水解反应的焓变小于0;根据实验目的,为了制取更快、更多地制备GeO2·nH2O,应选择的温度为—12℃,由于冰水混合物的温度为0℃,盐可以降低水的凝固点,则冰盐水的温度低于0℃,因此只有C项正确;(4)根据相似类推,Al2O3与强碱溶液反应的原理为Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2O,由此推断在碱性溶液反应生成锗酸盐和水,即 GeO2+2OH-=GeO32—+H2O。 |
举一反三
以地下卤水(主要含NaCl,还有少量Ca2+、Mg2+)为主要原料生产亚硫酸钠的新工艺如下,同时能得到用作化肥的副产品氯化铵。
已知以下四种物质的溶解度曲线图:
(1)“除杂”时,先加入适量石灰乳过滤除去Mg2+,再通入CO2并用少量氨水调节pH过滤除去Ca2+,“废渣”的主要成分为 、 。 (2)“滤渣1”的化学式为 。 (3)在“滤液1”中加入盐酸的目的是 。“滤渣2”的化学式为 。 (4)已知H2CO3和H2SO3的电离常数如下表,“通入SO2”反应的化学方程式为 。
物质
| 电离常数(25℃)
| H2CO3
| K1=4.4X10-7 K2=4.7X10-11
| H2SO3
| K1=1.23X10-2 K2=5.6X10-8
| |
硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
已知:H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3. 2、5.2、9.7和12.4。 (1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出,故应分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为 。 (2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、SO42-,还含有Fe3 +、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是 。H2O2的作用是 (用离子方程式表示)。 (3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是 。 (4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩, 。
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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
| |
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)。 |
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