工业上利用某工厂的废渣(主要含CuO70%、MgFe2O420%,还含有少量FeO、NiO等氧化物)制取精铜和颜料铁红。流程如图所示。
回答下列问题:
(1)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+转化为Fe(OH)3沉淀。
①写出酸性条件下用H2O2氧化Fe2+反应的离子方程式: 。
②25 ℃时,pH=3的溶液中,c(Fe3+)=___________mol·L-1(已知25 ℃,Ksp[Fe( OH)3]=4.0×10-38)。
③净化Ⅰ中第二步可选用CuO实现转化,用化学平衡移动原理说明其原因:
。
(2)用净化II所得的金属为电极进行电解得精铜,请写出阴极所发生的电极反应式:______________________________。
(3)为准确测定酸浸液中Fe2+的物质的量浓度以确定H2O2的用量,测定步骤如下:
①取出25.00mL酸浸液,配制成250.0mL溶液。
②滴定:准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中,将0.2000mol/LKMnO4溶液装入
(填仪器名称),进行滴定,记录数据,重复滴定3次,平均消耗KMnO4溶液V mL。(反应离子方程式:5Fe2++MnO+10H+=5Fe3++Mn2++5H2O)
③计算酸浸液中Fe2+的物质的量浓度= mol/L (只列出算式,不做运算)。
依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池,如图所示。请回答下列问题:
(1)电极X的材料是________;电解质溶液Y是________溶液。(填名称)
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为____________________________;X电极上发生的电极反应为____________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向______极(填电极材料)。外电路中每通过0.1 mol电子,银电极的质量理论上增加g。
(4)原电池工作时,盐桥(装有琼脂-KCl的U型管)里的Cl-移向电极。
(1)将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后,溶液呈(填“酸性”,“中性”或“碱性”,下同),溶液中c(Na+) c(CH3COO-)(填“>”或“=”或“<”)。
(2)pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈,溶液中c(Na+)c(CH3COO-)。
(3)物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后,溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等,则混合后溶液呈,醋酸体积氢氧化钠溶液体积。
【化学---选修3:物质结构与性质】“可燃冰”是蕴藏于海底的一种潜在能源。它由盛有甲烷、氮气、氧气、硫化氢等分子的水分子笼构成。
(1)水分子间通过相互结合构成水分子笼。N、O、S元素第一电离能由大到小的顺序为(填元素符号)。
(2)从海底取得的“多金属结核”样本,样本中含铁、锰等多种金属。
①基态铬原子的电子排布式为。
②金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如下图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。
(3)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O) 4]SO4·H2O,其结构示意图如下:
①写出基态Cu2+的核外电子排布式。
②胆矾中含有的粒子间作用力是(填序号)。
a.离子键
b.极性键
c.金属键
d.配位键
e.氢键
f.非极性键
③在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,指出1molCN-中p键的数目为。胆矾受热分解得到铜的某种氧化物,其晶胞结构如上图所示,则氧的配位数是。
选考【化学---选修2:化学与技术】
MgSO4·7H2O在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣-一硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
Mg(OH)2 |
pH值 |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
11.2 |
表2 两种盐的溶解度(单位为g/100g水)
温度/ ℃ |
10 |
30 |
40 |
50 |
60 |
CaSO4 |
0.19 |
0.21 |
0.21 |
0.20 |
0.19 |
MgSO4·7H2O |
30.9 |
35.5 |
40.8 |
45.6 |
/ |
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)沉淀C的化学式是
(2)过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是
(3)操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称分别为、
(4)滤液I中加入硼镁泥,调节溶液的pH=5~6,可除去滤液Ⅰ中(填离子符号);加入NaClO溶液加热煮沸,可将Fe2+氧化成Fe3+的同时,还会将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,写出Mn2+被氧化成MnO2的离子反应方程式为
(5)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·10H2O)时的废渣。将硼镁矿(Mg2B2O5·H2O)煅烧、粉碎后加水和纯碱,在加热加压下通入CO2可得硼砂。此反应为熵减小反应,试写出反应方程式
常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等,废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源
(1)填充物用60℃温水溶解,目的是。
(2)操作A的名称为。
(3)铜帽溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示)。
铜帽溶解完全后,可采用_____________方法除去溶液中过量的H2O2。
(4)碱性锌锰干电池的电解质为KOH,总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为。
(5)滤渣的主要成分为含锰混合物,向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+4CO2↑+6H2O。
①当1 mol MnO2参加反应时,共有mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应,
试写出该反应的化学方程式:。