(12分)CoCl2H2O在加热时会逐步失水,并呈现不同的颜色,实验室里可以制成变色硅胶,用以干燥并验证水份。以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2

(12分)CoCl2H2O在加热时会逐步失水,并呈现不同的颜色,实验室里可以制成变色硅胶,用以干燥并验证水份。以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2

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(12分)CoCl2H2O在加热时会逐步失水,并呈现不同的颜色,实验室里可以制成变色硅胶,用以干燥并验证水份。以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2H2O的一种新工艺流程如下图: 

已知:
①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2·6H2O熔点86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物



开始沉淀
2.3
7.6
3.4
完全沉淀
4.1
9.2
5.2
请回答下列问题:
(1)写出加入过氧化氢时溶液中发生的离子反应方程式:__________
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是__________;
(3)最合适的试剂X是__________
(4)操作I包含3个基本实验操作,它们是__________、__________和减压过滤。
(5)制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是__________。
答案
(1)      (2)5.2~7.6
(3)盐酸           (4)蒸发浓缩、冷却结晶   (5)降低烘干温度,防止产品分解
解析
(1)要制取制取CoCl2H2O,就必须除去溶液中的杂质离子,因此双氧水的作用是将亚铁离子氧化生成铁离子,易于以氢氧化铁的形式沉淀而除去,方程式为2Fe2+H2O2+2H=2Fe3+2H2O。
(2)根据表中数据可知,当pH大于7.6是开始析出氢氧化钴沉淀,所以pH不能大于7.6。而氢氧化铝的沉淀分为是3.4~5.2,所以a的分为是5.2~7.6。
(3)因为不能引入新的杂质,所以应该用盐酸酸化,即X是盐酸。
(4)要得到晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶,最后过滤即可。
(5)因为氯化钴晶体受热以分解,所以需要降低烘干温度,防止产品分解。
举一反三
(14分)青铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可以制备硫及铁的化合物。
(1)  冶炼铜的反应为
8CuFeS2 + 21O2 8Cu + 4FeO + 2Fe2O3 + 16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是_________(填元素符号)。
(2)  上述冶炼过程产生大量SO2,下列处理方案中合理的是__________(填代号)。
a.  高空排放                                   b.用于制备硫酸
c.  用纯碱溶液吸收制Na2SO4         d.用浓硫酸吸收
(3)  过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I氧化为I2:S2O82 + 2I → 2SO42 + I2;通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应,试用离子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程:__________、__________。
(4)  利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3,方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤;②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3
a.    除去Al3+ 的离子方程式是____________________________;
b.   选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:稀盐酸 稀硫酸  KSCN溶液  KMnO4溶液  NaOH溶液 碘水
所选试剂为__________,证明炉渣中含有FeO的实验现象为____________________。
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(14分)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g),其部分工艺流程如下:

回答下列问题:
(1)  已知: N2(g) + O2(g)  2NO(g)  ΔH+180.5kJ/mol 
4NH3(g) + 5O2(g)  4NO(g) + 6H2O(g) ΔH−905kJ/mol
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)  ΔH−483.6kJ/mol
则N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH________________。
(2)  如果工业上,在一定温度下,将1.5 mol N2气体和6 mol H2气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时,容器内气体的压强为起始时的80%,则其平衡常数为_______。改变下列条件,能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。
①增大压强                  ②增大反应物的浓度           ③使用催化剂        ④降低温度
(3)  合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________(填编号),其理由是__________。
①过滤    ②蒸馏    ③渗析   ④萃取
(4)  可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟(成分为氯化铵)生成,该反应的化学方程式为__________。
(5)  假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L,实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时,需取20 mol/L的氨水__________mL(用100 mL的容量瓶)。假如该氨水的,加入相同体积的盐酸时,溶液呈中性,则此盐酸的pH__________(填“大于”、“小于”或“等于”)。
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.(21分)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)  H= -92.4KJ/mol  ,据此回答以下问题:
(1)下列有关该反应速率的叙述,正确的是(选填序号)         
a.升高温度可以增大活化分子百分数,加快反应速率
b.增大压强不能增大活化分子百分数,所以不可以加快反应速率
c.使用催化剂可以使反应的活化能降低,加快反应速率
d.活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞
e.降低温度,V、V均减小且V减小的倍数小于V减小的倍数。
f.在质量一定的情况下,催化剂颗粒的表面积大小,对反应速率有显著影响
(2)①该反应的化学平衡常数表达式为K=_______________________。
②根据温度对化学平衡影响规律知,对于该反应,温度越高,其平衡常数的值越_____ 。
(3)某温度下,若把10 mol N2与30 mol H2置于体积为10 L的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得平衡混合气体中氨的体积分数为20%,则该温度下反应的K=___________(可用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是               (填字母)。
a.容器内的密度保持不变              
b.容器内压强保持不变    
c.υ(N2)=2υ(NH3)            
d.混合气体中c(NH3)不变
e.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)对于合成氨反应而言,下列有关图象一定正确的是(选填序号)_____________。

(5)相同温度下,有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B,两容器中均充入1mol N2和3 molH2,此时两容器的体积相等。在一定条件下反应达到平衡状态,A中NH3的体积分数为a,放出热量Q1 kJ;B中NH3的体积分数为b,放出热量Q2 kJ。则:a_____b(填>、=、<), Q1_____ Q2(填>、=、<), Q1_____92.4(填>、=、<)。
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(12分) 氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:

(1)净化N2和H2时,铜屑的作用是:                      ;硅胶的作用是                 
(2)在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度:        ;体系中要通入适量的氢气是为了       
(3)X可能是            (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为:           
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生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料,在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为:2FeSO4·7H2O  Fe2O3 + SO2↑+ SO3↑+ 14H2O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图装置模拟用绿矾制硫酸的实验,并检验生成的硫酸和二氧化硫(加热装置已略去)。其中b为干燥的试管。下列关于该反应说法正确的是
A.若将反应后的三种气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4
B.b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H+和SO42—
C.为检验反应的另一种生成物,试管c中应加入的试剂为NaOH溶液
D.b中所得到的硫酸的质量分数为29.5%

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