【題目】草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)可用于制鎳催化劑,硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)主要用于電鍍工業(yè)。某小組用廢鎳催化劑(成分為Al2O3、NiFe、SiO2、CaO)制備草酸鎳晶體的部分實驗流程如下:

已知:①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算)

金屬離子

開始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3+

1.1

3.2

Fe2+

5.8

8.8

Al3+

3.0

5.0

Ni2+

6.7

9.5

Ksp(CaF2)=1.46×10-10,Ksp(CaC2O4)=2.34×10-9。

1粉碎的目的是____________

2)保持其他條件相同,在不同溫度下對廢鎳催化劑進(jìn)行酸浸,鎳浸出率隨時間變化如右圖。酸浸的適宜溫度與時間分別為_________(填字母)。

a30℃、30min

b90℃、150min

c70℃、120min

d90℃、120min

3)證明沉鎳工序中Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實驗步驟及現(xiàn)象是___________。

4)將沉鎳工序得到的混合物過濾,所得固體用乙醇洗滌、110 ℃下烘干,得草酸鎳晶體。

①用乙醇洗滌的目的是_________________。

②烘干溫度不超過110℃的原因是_________________

5)由流程中的浸出液制備硫酸鎳晶體的相關(guān)實驗步驟如下:

1步:取浸出液,___,充分反應(yīng)后過濾,以除去鐵、鋁元素;

2步:向所得濾液中加入適量NH4F溶液,充分反應(yīng)后過濾,得溶液X”;

3步:___,充分反應(yīng)后過濾;

4步:濾渣用稍過量硫酸充分溶解后,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得硫酸鎳晶體。

①請補(bǔ)充完整相關(guān)實驗步驟(可選試劑:H2SO4溶液、NaOH溶液、HNO3溶液、H2O2溶液)

②第2步中加入適量NH4F溶液的作用是____。

【答案】增大接觸面積,加快反應(yīng)速率;提高鎳的浸出率 C 靜置,在上層清液中繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液,若不再產(chǎn)生沉淀,則沉鎳工序已經(jīng)完成 洗去(NH4)2SO4雜質(zhì)、便于烘干 防止溫度過高,草酸鎳晶體失去結(jié)晶水或分解 (加適量H2SO4溶液,)加足量H2O2溶液,充分反應(yīng)后用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液5.0≤pH<6.7 NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液X”pH≥9.5 除去雜質(zhì)Ca2+CaSO4

【解析】

1)粉碎的目的從速率和限度兩個方面回答;

2)由圖中數(shù)據(jù)可知,從節(jié)約能源的角度分析,選擇70℃,120min

3)繼續(xù)加沉淀劑,若不再有沉淀生成,則說明已經(jīng)沉淀完全;

4)①從為什么要洗和為什么用乙醇洗兩個方面考慮;

②溫度過高,考慮揮發(fā)、分解、水解、氧化等影響;

5)實驗步驟第1步,利用Fe(OH)3Al(OH)3Ksp小的特點,先氧化Fe2+Fe3+,然后調(diào)節(jié)溶液的PH,將鐵、鋁元素除去;第2步要除去Ca2+,利用NH4F溶液和Ca2+反應(yīng)生成CaF2沉淀,充分反應(yīng)后過濾,得溶液X”;第3步使Ni2+成為Ni(OH)2沉淀,充分反應(yīng)后過濾;第4步再把Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為NiSO4,將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得硫酸鎳晶體。

1)粉碎的目的是增大接觸面積,使反應(yīng)速率加快,同時提高鎳的浸出率;

2)由圖中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)溫度在70-90℃時,時間在120-150min時鎳的浸出率最高,從節(jié)約能源的角度分析,應(yīng)該選擇70℃,120min,故選擇c;

3)要證明沉鎳工序中Ni2+已經(jīng)沉淀完全,只需將溶液靜置,取上層清液,在上層清液中,滴加草酸銨溶液,觀察有無沉淀生成,若無沉淀,說明已經(jīng)沉淀完全;

4)①用乙醇清洗的目的是洗去固體表面的(NH4)2SO4雜質(zhì),同時由于乙醇易揮發(fā),便于烘干固體;

②烘干溫度不超過110℃的原因是防止溫度過高而使草酸鎳晶體失水或者分解;

5)由流程中的浸出液制備硫酸鎳晶體的相關(guān)實驗步驟如下:

1步:取浸出液,加入適量硫酸和過量的雙氧水,使二價鐵完全轉(zhuǎn)化為三價鐵,再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH,使Al3+Fe3+完全沉淀,充分反應(yīng)后過濾,以除去鐵、鋁元素; 2步:由于CaF2Ksp較小,所以向所得濾液中加入適量NH4F溶液,和溶液中的F-生成CaF2沉淀以除去Ca2+,充分反應(yīng)后過濾,得溶液X”;第3步: NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液X”pH,充分反應(yīng)后過濾; 4步:濾渣用稍過量硫酸充分溶解后,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得硫酸鎳晶體。其中第2步加入適量NH4F溶液的作用是除去Ca2+或者硫酸鈣。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列曲線分別表示元素的某種性質(zhì)與核電荷數(shù)的關(guān)系(Z為核電荷數(shù),Y為元素的有關(guān)性質(zhì))。

(1)把與下面元素有關(guān)性質(zhì)相符的曲線標(biāo)號填入相應(yīng)的空格中:

a. b. c. d.

①第ⅡA族元素的價電子數(shù)________。

②第三周期元素的最高化合價________

F-、Na+、Mg2+、Al3+的離子半徑________

(2)元素X、YZ、MN均為短周期主族元素,且原子序數(shù)依次增大。已知Y原子最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為34;M元素原子的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)之比為43;N-Z+、X+的半徑逐漸減小;化合物XN常溫下為氣體。據(jù)此回答:

X___________(名稱),Y____________(元素符號),Z原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________。

N的最高價氧化物的水化物的化學(xué)式為________________。

M的最高價氧化物的化學(xué)式為________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列氧化還原反應(yīng)中,水只作為還原劑的是(  )

A.3Fe+4H2OgFe3O4+4H2B.2H2O2H2↑+O2

C.2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2D.2F2+2H2O═4HF+O2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】FeBr2是一種黃綠色固體,某學(xué)習(xí)小組制備并探究它的還原性。

I.實驗室制備FeBr2實驗室用如圖所示裝置制取溴化亞鐵。其中ACO2發(fā)生裝置,Dd中均盛有液溴,E為外套電爐絲的不銹鋼管,e是兩個耐高溫的瓷皿,其中盛有細(xì)鐵粉。

實驗開始時,先將鐵粉加熱至600—700℃,然后將干燥、純凈的CO2氣流通入D中,E管中反應(yīng)開始。不斷將d中液溴滴入溫度為100—120℃的D中。經(jīng)過幾小時的連續(xù)反應(yīng),在鐵管的一端沉積有黃綠色鱗片狀溴化亞鐵。

1)若在A中盛固體CaCO3,a中盛6 mol/L鹽酸。為使導(dǎo)入D中的CO2為干燥純凈的氣體,則圖中B、C處的裝置和其中的試劑應(yīng)是:B_____________。C________________。為防止污染空氣,實驗時應(yīng)在F處連接盛___________的尾氣吸收裝置。

2)反應(yīng)過程中要不斷通入CO2,其主要作用是____________________。

Ⅱ.探究FeBr2的還原性

3)實驗需要200 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液,配制FeBr2溶液除燒杯、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外,還需要的玻璃儀器是_____________,需稱量FeBr2的質(zhì)量為:_________。

4)取10 mL上述FeBr2溶液,向其中滴加少量新制的氯水,振蕩后溶液呈黃色。某同學(xué)對產(chǎn)生黃色的原因提出了假設(shè):

假設(shè)1BrCl2氧化成Br2溶解在溶液中;

假設(shè)2Fe2+Cl2氧化成Fe3+

設(shè)計實驗證明假設(shè)2是正確的:________

5)請用一個離子方程式來證明還原性Fe2+>Br________

6)若在40 mL上述FeBr2溶液中通入3×10-3mol Cl2,則反應(yīng)的離子方程式為________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法不正確的是(

A.丙烷和丁烷是同系物,兩者化學(xué)性質(zhì)相似

B.互為同分異構(gòu)體,兩者化學(xué)性質(zhì)不同

C.氧氣和臭氧互為同素異形體,兩者的熔點不同

D.氧化鈉與過氧化鈉均為離子化合物,兩者所含的化學(xué)鍵類型不完全相同

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化工廠以軟錳礦、閃鋅礦(除主要成分為MnO2、ZnS外還含有少量的FeS、CuS、Al2O3等物質(zhì))為原料制取ZnMnO2

1)在一定條件下,將這兩種礦粉在硫酸溶液中相互作用,配平如下的化學(xué)方程式:MnO2+FeS+H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O_____

2)將所得含有Mn2+Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn2+的酸性溶液按如圖甲的工業(yè)流程進(jìn)行操作處理得溶液(IV),電解溶液(IV)即得MnO2Zn

a、操作①中加Zn粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ______

b、操作②中加入適量X的作用是什么 ______ X的首選物的化學(xué)式是: ______

c、操作③中所加碳酸鹽的化學(xué)式是 ______

3)為了從上述流程中產(chǎn)生的Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀混合物中回收Al(OH)3,工廠設(shè)計了如圖乙的有關(guān)流程圖.

a、AlCl3溶液和NaAlO2溶液反應(yīng)生成Al(OH)3的離子方程式為 ______ .若總共得到nmol Al(OH)3,則消耗的NaOHHCl的理論量(mol)分別為 ______ ______

b、若使用如圖丙流程回收處理,請比較兩個流程消耗酸堿的用量? ______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工業(yè)上綜合利用鋁土礦的部分工藝流程如下。

(1)在濾液A中加入漂白液,目的是氧化除鐵,所得濾液B顯酸性。

該過程中涉及某氧化還原反應(yīng)如下,請完成:

Fe2++ClO+ = Fe(OH)3+C1+ 。

(2)檢驗濾液B中是否還含有Fe2+的方法為:

(3)將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出,選用的最好試劑為 (填代號)。

a.氫氧化鈉溶液 b.硫酸溶液 c.氨水 d.二氧化碳

(4)由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為:邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、 (填操作名稱)、洗滌。

(5)濾渣的主要成分是 (填化學(xué)式),其與NaOH固體焙燒制備硅酸鈉,可采用的裝置為 (填代號),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用下列裝置進(jìn)行相應(yīng)實驗,能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/span>

A.用圖裝置可證明非金屬性強(qiáng)弱:NCSi

B.用圖裝置可制備少量O2,其優(yōu)點是能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止

C.用圖裝置可配制100mL一定物質(zhì)的量濃度的硫酸溶液

D.用圖裝置可蒸發(fā) NaCl溶液得到氯化鈉晶體

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列裝置或操作不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/span>

A

B

C

D

分離乙酸乙酯與飽和碳酸鈉溶液

除去乙炔中的硫化氫

檢驗反應(yīng)生成的氣體中含有乙烯

酸性:醋酸>碳酸>硼酸

A. A B. B C. C D. D

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同步練習(xí)冊答案