蛇纹石可用于生产氢氧化镁,简要工程如下:
Ⅰ.制取粗硫酸镁:用酸液浸泡蛇纹石矿粉,过滤,并在常温常压下结晶,制得粗硫酸镁(其中常含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等杂质离子)
Ⅱ.提纯粗硫酸镁,将粗硫酸镁在酸性条件下溶解,加入适量的0.1mol/LH2O2溶液,再调节溶液pH至7~8,并分离提纯。
Ⅲ.制取氢氧化镁,向步骤II所得溶液中加入过量氨水。
已知:金属离子氢氧化物沉淀所需pH
|
Fe3+ |
Al3+ |
Fe2+ |
Mg2+ |
开始沉淀时 |
1.5 |
3.3 |
6.5 |
9.4 |
沉淀完全时 |
3.7 |
5.2 |
9.7 |
12.4 |
请回答:
(1)步骤II中加入适量的0.1mol/LH2O2溶液的目的是 ;可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是 (填字母序号)
A.MgO B.Na2CO3 C.蒸馏水 D.NaOH .
(2)工业上常以Mg2+的转化率为考查指标,确定步骤III制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。
其中,反应温度与Mg2+转化率的关系如图所示。
①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式为 。根据图中所示50℃前温度与Mg2+转化率之间的关系,可判断此反应是 (填“吸热”或“放热”反应)
②图中,温度升高至50℃以上Mg2+转化率下降的可能原因是 。
(10分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有_______个未成对电子,Fe3+的电子排布式为_________。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为____________。
(3)新制的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________,1mol乙醛分子中含有的键的数目为___________。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是___________。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和定点,则该晶胞中有个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,晶胞中铝原子的配位数为。
(10分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)△H>0(I)
反应(I)的平衡常数表达式K=。若K=1,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为 。
(2)如图所示,反应(I)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体,则温度T1T2(填“>”“<”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为,滴定反应的离子方程式为。
(4)25℃时,H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka=1×10-2mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数
Kh=mol/L。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中c(H2SO3)/(HSO3-)将(填“增大”“减小”或“不变”)。
(10分)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值:)
序号 |
电压/V |
阳极现象 |
检验阳极产物 |
I |
x≥a |
电极附近出现黄色,有气泡产生 |
有Fe3+、有Cl2 |
II |
a>x≥b |
电极附近出现黄色,无气泡产生 |
有Fe3+、无Cl2 |
III |
b>x>0 |
无明显变化 |
无Fe3+、无Cl2 |
(1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是_______。
(2)I中,Fe3+产生的原因可能是Cl-在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式__________________________。
(3)由II推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有_____性。
(4)II中虽未检测出Cl2,但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下:
序号 |
电压/V |
阳极现象 |
检验阳极产物 |
IV |
a>x≥c |
无明显变化 |
有Cl2 |
V |
c>x≥b |
无明显变化 |
无Cl2 |
①NaCl溶液的浓度是________mol/L。
②IV中检测Cl2的实验方法:____________________。
以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质 |
Mg(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
溶解度/g |
9×10-4 |
1.7×10-6 |
1.5×10-4 |
3.0×10-9 |
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果,Fe2+、Fe3+都被转化为(填名称)而除去。
(2)①中加入的试剂应选择为宜。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的化学方程式为。
(4)下列关于方案③相关的叙述中不正确的是(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
C.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+能大量存在
常温下,取0.2mol·L-1HCl溶液与0.2mol·L-1MOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=6,试回答以下问题:
(1)混合溶液中由水电离出的c(H+)0.2mol·L-1HCl溶液中由水电离出的c(H+)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)求出混合物中下列算式的精确计算结果:
c(H+)−c(MOH)=,c(Cl-)−c(M+)=。
(3)若常温下取0.2mol·L-1MOH溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合,测得混合溶液的pH<7,说明MOH的电离程度(填“大于”、“小于”或“等于”) MCl的水解程度。混合后的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为。