某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO 4•7H 2O ):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 |
Ni 2+ |
Al 3+ |
Fe 3+ |
Fe 2+ |
开始沉淀时(c=0.01 mol•L ﹣ 1)的pH 沉淀完全时(c=1.0×10 ﹣ 5mol•L ﹣ 1)的pH |
7.2 8.7 |
3.7 4.7 |
2.2 3.2 |
7.5 9.0 |
回答下列问题:
(1)"碱浸"中NaOH的两个作用分别是 。为回收金属,用稀硫酸将"滤液①"调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式 。
(2)"滤液②"中含有的金属离子是 。
(3)"转化"中可替代H 2O 2的物质是 。若工艺流程改为先"调pH"后"转化",即 ,"滤液③"中可能含有的杂质离子为 。
(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH) 2的K sp= (列出计算式)。如果"转化"后的溶液中Ni 2+浓度为1.0mol•L ﹣ 1,则"调pH"应控制的pH范围是 。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH.写出该反应的离子方程式 。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是 。
工业上以锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2,含少量Ca,Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工业流程如下:
已知:①Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4(浓)Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O
②某些物质的溶解度(S)如下表所示。
T/℃ |
20 |
40 |
60 |
80 |
S(Li2CO3)/g |
1.33 |
1.17 |
1.01 |
0.85 |
S(Li2SO4)/g |
34.2 |
32.8 |
31.9 |
30.7 |
(1)从滤渣1中分离出Al2O3部分的流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是______________________________。
(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)_____________________________。
(3)最后一个步骤中,用“热水洗涤”的目的是______________________________。
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下:
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是_________________________。
②电解后,LiOH溶液浓度增大的原因_____,b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是_______。
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,试写出该电池放电时的正极反应:__________________。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极)当电解池两极共有4480mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为__________________。
某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律,探究NO2、NO与Na2O2反应的情况,提出假设并进行相关实验。
I.从理论上分析Na2O2和NO2都既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:
假设1:Na2O2氧化NO2;假设2:NO2氧化Na2O2。
(1)甲同学设计如图装置进行实验:
①试管A中反应的离子方程式是___________。
②待试管B中充满红棕色气体,关闭旋塞a和b;取下试管B,向其中加入适量Na2O2粉末,塞上塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。
③仪器C兼有防倒吸的作用,仪器C的名称为__________。
结论:甲同学认为假设2正确。
(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷,为达到实验目的,在A、B之间应增加一个装置,该装置的作用是______________。乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失;带火星的木条未复燃,得出结论:假设正确。则NO2和Na2O2反应的化学方程式是_________________。
II.该研究性学习小组同学还认为NO易与O2发生反应,应该更易被Na2O2氧化。
查阅资料:2NO+Na2O2=2NaNO2;2NaNO2+2HCl=2NaCl+NO2↑+NO↑+H2O
酸性条件下,NO能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+。
(3)丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。
①在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间N2,目的是____________________。
②B中观察到的主要现象的是_________(填字母编号)。
a.铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色
b.有红棕色气泡产生
c.有无色气泡产生
③C、E中所盛装的试剂不能是______(填字母编号)。
a.无水硫酸铜b.无水氯化钙
c.碱石灰 d.生石灰
④F中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________________。
⑤充分反应后,检验D装置中产物的方法是:取D装置中产物少许,______________,则产物是NaNO2。
溴化钙是一种溴化物,用于石油钻井,也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等。制备CaBr2·2H2O的主要流程如下:
(1)与液溴的反应温度不能超过40℃的原因是 。
(2)滤渣的成分可能是 。
(3)试剂M是 ,加入M的目的是 。
(4)操作Ⅱ的步骤为蒸发浓缩、 、洗涤、干燥。
(5)将氨气通入石灰乳,加入溴,于65℃进行反应也可制得溴化钙,此反应中还会生成一种无色气体,写出反应的化学方程式 。
(6)制得的CaBr2·2H2O可以通过以下方法测定纯度:称取5.00g样品溶于水,滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、烘干、冷却,称量。得到2.00g固体,则CaBr2·2H2O的质量分数为 。
【改编】钛被称为“二十一世纪金属”,工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下:
已知:TiOSO4遇水会水解。
请回答下列问题:
(1)过滤操作的主要玻璃仪器有烧杯 。
(2)操作I的实验步骤为:_________________,过滤。副产品主要成分的化学式为 。
(3)加入过量铁粉的作用是:① ;② 。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释将TiO2+转化为H2TiO3的原理________________。
(5)已知钛的还原性介于铝与锌之间,估计钛能耐腐蚀的原因之一是___________。如果可从Na、Zn、Fe三种金属中选一种金属代替流程中的镁,那么该金属跟四氯化钛反应的化学方程式是_______。
(6)电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极,石墨为阳极,熔融CaO为电解液,用碳块作电解槽池,其阴极反应的电极反应式是________________。
实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数W(Na2CO3),称取此混合物5.0g,溶于水中,配成250 mL溶液。
方案一:沉淀法。利用化学反应把HCO3—、CO32—完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中ω(Na2CO3)。
(1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中HCO3—、CO32—完全转化为沉淀,应选用的试剂是 (填编号)。
A.CaCl2溶液 | B.MgSO4溶液 | C.NaCl溶液 | D.Ba(OH)2溶液 |
(2)过滤,提取沉淀,则过滤操作所需要的玻璃仪器除烧杯外,还有 。
(3)将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为mg,由此可以计算(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得ω(Na2CO3) (填“偏大”、“偏小"或“无影响")。
方案二:量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体在通常状况(约20℃、1.01×105 Pa)的体积,由此计算混合物中W(Na2CO3)。
(1)装置中导管a的作用是 。
若撤去导管a,使测得气体体积 (“偏大”,“偏小”或“无影响”)
(2)反应结束后,为了准确地测量气体体积,量气管在读数时应注意:
① ,② ,③眼睛视线与液面最低处相平。
(3)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生CO2的体积为 ml。
方案三:滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞试剂,摇匀,用0.2000 mol/L的盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++CO32—=HCO3—恰好完全)。重复此操作2次,消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。
(1)量取25.00 mL配制好的溶液,应选择 仪器来完成。
(2)判断滴定终点的依据是 。
(3)此法测得ω(Na2CO3)= %。