电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下
题型:不详难度:来源:
电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
按要求回答下列问题: (1)滤渣1中存在的金属有_____________。 (2)已知沉淀物的pH如下表:
| 氢氧化物开始沉淀时的pH
| 氢氧化物沉淀完全时的pH
| Fe2+
| 7.0
| 9.0
| Fe3+
| 1.9
| 3.7
| Cu2+
| 4.9
| 6.7
| Al3+
| 3.0
| 4.4
| ①则操作②中X物质最好选用的是___________(填编号) a.酸性高锰酸钾溶液 b.漂白粉 c.氯气 d.双氧水 ②理论上应控制溶液pH的范围是________________________。 (3)检验滤液2中既不存在Fe2+又不存在Fe3+的操作步骤是____________________。 (4)用一个离子方程式表示在酸浸液中加入适量铝粉的反应:___________________。 (5)由CuSO4·5H2O制备CuSO4时,应把CuSO4·5H2O放在______(填仪器名称)中加热脱水。 (6)现在某些电器中使用的高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH,该电池放电时负极反应式为_______,每有1mol K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为____,充电时阳极反应式为___________。 |
答案
(15分,除标明1分外,其余每空均为2分) (1)Au、Pt(对一个给1分,错一个倒扣1分) (2)①d ;②4.4≤pH<4.9(1分,或大于等于4.4,小于4.9;或[4.4,4.9);其它合理均正确,但要准确:大于等于4.4,小于4.9。如果不准确该空不得分。) (3)①取少量滤液于试管中,②向其中加入少量KSCN溶液,如果溶液不变红证明不存在Fe3+,③继续向溶液中滴入新制的氯水,如果溶液不变红证明不存在Fe2+。(三点少一点扣1分,扣完为止。其它答案合理酌情给分。) (4)Al+ Fe3+=Fe+Al3+(如果有加氢离子的也给分) (5)坩埚(1分,字错误不得分) (6) Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2;3(1分);Fe(OH)3—3e— + 5OH—= FeO42- + 4H2O |
解析
试题分析:(1)向混合物中加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、Al、Fe被硝酸氧化,而Au或Pt不能被硝酸氧化,所以滤渣1的成分是Pt和Au。 (2)①滤液1中的含有的金属阳离子Cu2+、Al3+、Fe2+,根据沉淀氢氧化物时的pH值可知,要得到硫酸铜硫酸铜晶体,需要形成氢氧化铁或氢氧化铝晶体。由于溶液中含有亚铁离子,而亚铁离子沉淀时的pH超过铜离子的,所以第②步加入氧化剂的目的是把Fe2+氧化为Fe3+,该氧化剂的优点是不引入杂质,产物对环境物污染,所以最好的是双氧水,答案选d。 ②调溶液PH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀,而铜离子不能形成沉淀,所以理论上应控制溶液pH的范围是4.4≤pH<4.9。 (3)亚铁离子具有还原性,而铁离子能和KSCN溶液发生显色反应,所以检验滤液2中既不存在Fe2+又不存在Fe3+的操作步骤是①取少量滤液于试管中,②向其中加入少量KSCN溶液,如果溶液不变红证明不存在Fe3+,③继续向溶液中滴入新制的氯水,如果溶液不变红证明不存在Fe2+。(三点少一点扣1分,扣完为止。其它答案合理酌情给分。) (4)滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝,加入稀硫酸生成硫酸铁和硫酸铝,所以要得到硫酸铝晶体,需要除去铁离子,因此加入单质铝的目的是置换出溶液中的铁,反应的离子方程式是Al+ Fe3+=Fe+Al3+。 (5)固体加热脱水应该在坩埚值完成,所以第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水。 (6)原电池中负极失去电子,发生氧化反应。所以根据总的方程式可知,锌是还原剂,作负极,电极反应式是Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2;铁元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子,所以每有1mol K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为3mol;充电相当于电解,电解池中阳极失去电子,发生氧化反应,所以根据反应的总方程式可知,充电时阳极电极反应式是Fe(OH)3—3e— + 5OH—= FeO42- + 4H2O。 |
举一反三
工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。 已知:FeSO4+Cr=CrSO4+H2↑
(1)碳素铬铁是铁铬合金,粉碎后溶于硫酸和电解阳极液的混合溶液中。该过程中电解阳极液的主要作用是 。 (2)加入(NH4)2SO4的目的是 。 (3)结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是 。 (4)产品铬中含氧呈脆性,为了降低其含氧量,可通过 提高其纯度。 |
工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下(金属单质E可由滤液C制取):
已知:Cu2O + 2H+ =" Cu" + Cu2+ + H2O。 (1)滤液A中铁元素的可能存在形式为_______(填离子符号),与之相关的离子方程式为_____________,若滤液A中存在Fe3+,检验该离子的试剂为________(填试剂名称)。 (2)写出E和F反应生成铜的化学方程式为_____________________________。 (3)利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是_________(填代号)。 a.若用硫酸铜溶液作电解液,SO2- 4向阴极移动 b.粗铜接电源正极,发生还原反应 c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小 d.当粗铜消耗6.4 g时,转移0.2NA个电子 |
纯碱和硫酸都是重要的化工原料,用途非常广泛。 (1)利用氨碱法得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。工艺流程如下图所示:
氨碱法示意图 图中的中间产物C是_________,D是________(写化学式);装置乙中发生反应的化学方程式为_________________________________。 (2)火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸。甲企业用接触法生产硫酸采用的主要原料是硫磺和空气。工艺流程如下图所示:
为了充分利用反应放出的热量,接触室中应安装____________(填设备名称)。吸收塔中填充许多瓷管,其作用是____________。为使硫磺充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO2的转化率,经流量计2的氧气量为接触室中SO2完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为____________。 |
(1)下列关于工业生产说法正确的是 。(填序号)A.在侯氏制碱工业中,向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳,后通氨气 | B.在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中,皆采用循环操作提高原料利用率 | C.在氯碱工业,电解槽被离子交换膜隔成阴极室和阳极室 | D.工业上采用电解熔融氯化铝的方法制取金属铝 | E.石油裂化属于化学变化,主要目的是为了获得短链不饱和气态烃 (2)我国规定饮用水质量标准规定必须符合下表中要求:
pH
| Ca2+ 、Mg2+总浓度
| 细菌总数
| 6.5~8.5
| < 0.004 5 mol·L-1
| <100个·mL-1
| 以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图:
①原水中含Ca2+ 、Mg2+ 、HCO3-、Cl-等,加入石灰生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应,写出其中的离子方程式(只要求写出两个): ; 。 ②FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂,它在水中最终生成 沉淀;通入二氧化碳的目的是 和 。 ③气体A的作用是 ,下列物质中 可以作为气体A的代用品(填编号)。 a.ClO2 b.浓氨水 c.K2FeO4 d.SO2 e.漂白粉 |
(l)火法炼锌是将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦 炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来。 ①写出火法炼锌的主要反应: 焙烧反应: 。 鼓风炉中可能发生的反应: (任写一个) ②从保护环境和充分利用原料角度看如何处理和利用产生的烟气? (2)工业上冶炼铝就是电解氧化铝 ①冶炼铝的电解槽中的阴极和阳极材料均用石油炼制和煤的干馏产品 (填物质名称) ②氧化铝的熔点很高,在铝的冶炼中要加入冰晶石(Na3AlF),其作用是____ 。 ③工业上冶炼铝时用的原料是Al2O3,而不是AlCl3,其原因是 。 (3)工业上“联合制碱法”中主要反应的化学方程式是 。其中的CO2来源于 。 (4)磁酸钙是制玻璃的原料之一,工业上制玻璃是在玻璃熔炉中进行,其中反应之一为: ,若在上述条件下,把l000ag CaCO3和60ag SiO2混合,则生成的CO2在标准状况下的体积为 (用含a的代数式表示)。 |
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