碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已β-锂辉石(主要成分为Li2O⋅Al2O3⋅4SiO2)为原
材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、5.2、
9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g.
(1)步骤Ⅰ前,B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_________ ____.
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、
Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调
节溶液的PH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的
杂质金属离子有______________.
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为___ ______.
(5)从母液中可回收的主要物质是_________ ____.
32.(16分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精
炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下:
(注:NaCl熔点为801℃;AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应
产生新的杂质,相关的化学方程式为① 和②
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还
含有 ;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在
(3)在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为
(4)镀铝电解池中,金属铝为 极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4 和―
Al2Cl7形式存在,铝电极的主要电极反应式为
(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是 解析:(1)①2Al +Fe2O3= Al 2O3+2Fe ②4Al+3SiO2===3Si+ 2Al 2O3(2)H2、AlCl3;NaCl。
(3)Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O(4)阳极;阳极:Al-3e-=Al3+、(阴极:4Al2Cl7 +3e- = 7AlCl4———―――+Al )(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜,它能阻止氧化深入内部,起到防腐保护作用
11.(16分)
工业上利用硫酸渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下:
注:铵黄铁矾化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12
(1)在废渣溶解操作时,应选用__________溶解(填字母)。
A、氨水 B、氢氧化钠 C、盐酸 D、硫酸
(2)物质A是一种氧化剂,工业上最好选用 (供选择使用的有:空气、Cl2、
MnO2),其理由是 。
(3)根据下图有关数据,你认为工业上氧化操作时应控制的条件是:
。
(4)“结晶”反应的化学方程式为_____________________________________。
(5)简述检验“滤液”中含有NH4的实验方法: +
10.(16分)以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾,工艺流程如下:
固体
A KNO3粗产品
几种物质的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题:
(1)本实验制备硝酸钾的化学方程式为 。
(2)分离NaCl固体时必须“趁热过滤”,原因是_________________________。
(3)“冷却结晶”时,也会有少量NaCl结晶析出,原因是___________________。
(4)“蒸发浓缩”不足或过度均会降低KNO3产率,具体原因是___________________。
(5)循环利用“滤液A”的具体措施是____________________________。
实验室利用SO2和MnO2在水溶液中的反应制备MnSO4的实验装置如图,在烧瓶中加入一
定量MnO2和水,开启搅拌机,通入SO2和N2的混合气体,反应3小时。停止通气,继续反应片刻,过滤得到硫酸锰溶液。(反应原理:MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O)
(1)通入N2的作用是___________________。
(2)石灰乳的作用
是 。
(3)在通入SO2和N2比例不变、MnO2和水的用量也不变的条件下,为使SO2尽可
能转化完全,还需控制好的因素
有 、
(4)若将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、SO42的浓度随反应时间t变化如图。 -
①简述Mn2+、SO42的浓度变化在不同阶段的特点: -
________________________________________。
②造成这一结果的原因是
10.(16分)KIO3为白色结晶粉末,溶于水,常温下稳定,833K以上分解。目前KIO3的
制备方法有两种:方法一:电解法。
(1)将单质碘溶于KOH溶液,I2会发生氧化还原反应,生成KIO3和 (填化学式)。
(2)电解上述溶液,阳极生成IO3,阳极的电极反应式为______________________。
阴极生成的气体是___________。
方法二:氧化法。
(3)在酸性条件下,发生反应6I2+11KClO3+3H2O==6KH(IO3)2+5KCl+3Cl2,反应后再用
KOH中和即得KIO3。该反应的氧化剂为 ,每生成6mol KH(IO3)2,反应中转移的电子为 mol。
(4)与“电解法”相比,“氧化法”的不足之处是(写出两条):
① ;
② 。
-
11.(16分)
(1)D( 2分 )
(2)空气(2分)
原料来源容易,成本低,不产生污染,不引入杂质。(2分,答其中两点即可)
(3)溶液温度控制在80℃(1分),pH控制在1.5(1分),氧化时间为4小时左右(2分)
(4)3Fe2(SO4)3 + 2NH3·H2O + 10H2O = (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5H2SO4 (3分)
(5)取少量滤液于试管中,向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液,加热。用湿润的红色石
蕊试纸放在试管口处,红色石蕊试纸变蓝色,说明滤液中含有NH4+。(3分)
10.(16分)
(1)NaNO3 + KCl ===NaCl + KNO3 (3分)
(2)防止过滤过程中温度下降析出KNO3,造成产率降低 (3分)
(3)冷却前溶液中NaCl处于饱和状态,随温度下降NaCl的溶解度也有所降低,所以会少量析出 (3分)
(4)蒸发浓缩不足,KNO3没有达到饱和,冷却后析出晶体较少,残留在母液中的KNO3较多;蒸发浓缩过度,蒸发过程中就有KNO3晶体析出混入NaCl中造成损失。(4分)
(5)用于溶解氯化钾和硝酸钠 (3分)
11.(16分)
(1)稀释SO2,使SO2与反应液接触更充分,提高SO2的转化率。(2分)
(2)吸收未反应的SO2,防止污染空气(2分)
(3)通入气体的速度 适当的反应温度 (4分)
(4)①在反应初期,Mn2+、SO42的浓度增大幅度基本接近;在反应的中期和后期,Mn2+-
的浓度增大幅度稳定,但SO42的浓度增大幅度显著加快。(4分) -
②空气中的O2也能氧化H2SO3生成SO42,且Mn2+是该反应的催化剂。反应初期Mn2+-
浓度小催化作用不明显,随着Mn2+浓度增大催化作用越来越明显。(4分)
10.(16分)
(1)KI(2分)
(2)I+6OH-6e=IO3+3H2O (3分) H2(2分)
(3)KClO3 (2分) 60(3分)
(4)①生产过程中有氯气产生,易污染环境、腐蚀设备;②KClO3原料利用率不高。
(各2分,4分)
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碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已β-锂辉石(主要成分为Li2O⋅Al2O3⋅4SiO2)为原
材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、5.2、
9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g.
(1)步骤Ⅰ前,B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_________ ____.
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、
Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调
节溶液的PH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的
杂质金属离子有______________.
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为___ ______.
(5)从母液中可回收的主要物质是_________ ____.
32.(16分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精
炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下:
(注:NaCl熔点为801℃;AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应
产生新的杂质,相关的化学方程式为① 和②
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还
含有 ;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在
(3)在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为
(4)镀铝电解池中,金属铝为 极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4 和―
Al2Cl7形式存在,铝电极的主要电极反应式为
(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是 解析:(1)①2Al +Fe2O3= Al 2O3+2Fe ②4Al+3SiO2===3Si+ 2Al 2O3(2)H2、AlCl3;NaCl。
(3)Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O(4)阳极;阳极:Al-3e-=Al3+、(阴极:4Al2Cl7 +3e- = 7AlCl4———―――+Al )(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜,它能阻止氧化深入内部,起到防腐保护作用
11.(16分)
工业上利用硫酸渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下:
注:铵黄铁矾化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12
(1)在废渣溶解操作时,应选用__________溶解(填字母)。
A、氨水 B、氢氧化钠 C、盐酸 D、硫酸
(2)物质A是一种氧化剂,工业上最好选用 (供选择使用的有:空气、Cl2、
MnO2),其理由是 。
(3)根据下图有关数据,你认为工业上氧化操作时应控制的条件是:
。
(4)“结晶”反应的化学方程式为_____________________________________。
(5)简述检验“滤液”中含有NH4的实验方法: +
10.(16分)以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾,工艺流程如下:
固体
A KNO3粗产品
几种物质的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题:
(1)本实验制备硝酸钾的化学方程式为 。
(2)分离NaCl固体时必须“趁热过滤”,原因是_________________________。
(3)“冷却结晶”时,也会有少量NaCl结晶析出,原因是___________________。
(4)“蒸发浓缩”不足或过度均会降低KNO3产率,具体原因是___________________。
(5)循环利用“滤液A”的具体措施是____________________________。
实验室利用SO2和MnO2在水溶液中的反应制备MnSO4的实验装置如图,在烧瓶中加入一
定量MnO2和水,开启搅拌机,通入SO2和N2的混合气体,反应3小时。停止通气,继续反应片刻,过滤得到硫酸锰溶液。(反应原理:MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O)
(1)通入N2的作用是___________________。
(2)石灰乳的作用
是 。
(3)在通入SO2和N2比例不变、MnO2和水的用量也不变的条件下,为使SO2尽可
能转化完全,还需控制好的因素
有 、
(4)若将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、SO42的浓度随反应时间t变化如图。 -
①简述Mn2+、SO42的浓度变化在不同阶段的特点: -
________________________________________。
②造成这一结果的原因是
10.(16分)KIO3为白色结晶粉末,溶于水,常温下稳定,833K以上分解。目前KIO3的
制备方法有两种:方法一:电解法。
(1)将单质碘溶于KOH溶液,I2会发生氧化还原反应,生成KIO3和 (填化学式)。
(2)电解上述溶液,阳极生成IO3,阳极的电极反应式为______________________。
阴极生成的气体是___________。
方法二:氧化法。
(3)在酸性条件下,发生反应6I2+11KClO3+3H2O==6KH(IO3)2+5KCl+3Cl2,反应后再用
KOH中和即得KIO3。该反应的氧化剂为 ,每生成6mol KH(IO3)2,反应中转移的电子为 mol。
(4)与“电解法”相比,“氧化法”的不足之处是(写出两条):
① ;
② 。
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11.(16分)
(1)D( 2分 )
(2)空气(2分)
原料来源容易,成本低,不产生污染,不引入杂质。(2分,答其中两点即可)
(3)溶液温度控制在80℃(1分),pH控制在1.5(1分),氧化时间为4小时左右(2分)
(4)3Fe2(SO4)3 + 2NH3·H2O + 10H2O = (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5H2SO4 (3分)
(5)取少量滤液于试管中,向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液,加热。用湿润的红色石
蕊试纸放在试管口处,红色石蕊试纸变蓝色,说明滤液中含有NH4+。(3分)
10.(16分)
(1)NaNO3 + KCl ===NaCl + KNO3 (3分)
(2)防止过滤过程中温度下降析出KNO3,造成产率降低 (3分)
(3)冷却前溶液中NaCl处于饱和状态,随温度下降NaCl的溶解度也有所降低,所以会少量析出 (3分)
(4)蒸发浓缩不足,KNO3没有达到饱和,冷却后析出晶体较少,残留在母液中的KNO3较多;蒸发浓缩过度,蒸发过程中就有KNO3晶体析出混入NaCl中造成损失。(4分)
(5)用于溶解氯化钾和硝酸钠 (3分)
11.(16分)
(1)稀释SO2,使SO2与反应液接触更充分,提高SO2的转化率。(2分)
(2)吸收未反应的SO2,防止污染空气(2分)
(3)通入气体的速度 适当的反应温度 (4分)
(4)①在反应初期,Mn2+、SO42的浓度增大幅度基本接近;在反应的中期和后期,Mn2+-
的浓度增大幅度稳定,但SO42的浓度增大幅度显著加快。(4分) -
②空气中的O2也能氧化H2SO3生成SO42,且Mn2+是该反应的催化剂。反应初期Mn2+-
浓度小催化作用不明显,随着Mn2+浓度增大催化作用越来越明显。(4分)
10.(16分)
(1)KI(2分)
(2)I+6OH-6e=IO3+3H2O (3分) H2(2分)
(3)KClO3 (2分) 60(3分)
(4)①生产过程中有氯气产生,易污染环境、腐蚀设备;②KClO3原料利用率不高。
(各2分,4分)
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