20.某化學(xué)小組通過查閱資料,設(shè)計(jì)了如圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4.已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)的pH如下:
沉淀物開始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pH
Al(OH)33.85.2
Fe(OH)32.73.2
Fe(OH)27.69.7
Ni(OH)27.19.2
(1)“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O
(2)“酸浸”時(shí)所加入的酸是H2SO4(填化學(xué)式).
(3)加入H2O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
(4)操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH,你認(rèn)為pH的調(diào)控范圍是3.2-7.1
(5)操作c為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾洗滌干燥等.
(6)產(chǎn)品晶體中有時(shí)會(huì)混有少量綠礬(FeS04•7H20),其原因可能是H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保溫時(shí)間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的(寫出一點(diǎn)即可).
(7)NiS04•7H20可用于制備鎳氫電池(NiMH),鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型.NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金.該電池在充電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,則NiMH電池放電過程中,正極的電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

分析 由流程可知,某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).堿浸過濾得到固體加入酸浸過濾加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀,鎳離子不沉淀,過濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解,通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到NiSO4•7H2O晶體,
(1)含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)的單質(zhì)及氧化物,鋁和氧化鋁都可以和強(qiáng)堿反應(yīng)溶解得到溶液含有偏鋁酸鹽;
(2)依據(jù)最后制備NiSO4•7H2O,防止引入其他雜志離子需要加入硫酸進(jìn)行溶解;鐵及其化合物、鎳和硫酸反應(yīng)生成亞鐵離子、鐵離子和鎳離子;
(3)加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,鐵離子易轉(zhuǎn)化為沉淀除去;
(4)依據(jù)氫氧化物沉淀的PH分析判斷,加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子后,調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀,鎳離子不沉淀得到較純凈的硫酸鎳溶液;
(5)溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到;
(6)含有綠礬晶體說明在加入過氧化氫保溫過程中,過氧化氫未把亞鐵離子全部氧化.
(7)正極上NiOOH得電子生成Ni(OH)2

解答 解:由流程可知,某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni,還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物,其他不溶雜質(zhì)(3.3%).堿浸過濾得到固體加入酸浸過濾加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀,鎳離子不沉淀,過濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解,通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到NiSO4•7H2O晶體,
(1)“堿浸”過程中是為了除去鋁及其氧化物,鋁是兩性元素和強(qiáng)堿反應(yīng),氧化鋁是兩性氧化物和強(qiáng)堿反應(yīng),鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)達(dá)到除去鋁元素的目的;反應(yīng)的兩種方程式為:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,
故答案為:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(2))“酸浸”時(shí)主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物,依據(jù)制備目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的雜質(zhì),所以需要加入硫酸進(jìn)行酸浸;鎳、鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鎳溶液,則酸浸后,經(jīng)操作a分離出固體①后,溶液中可能含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+、Fe3+
故答案為:H2SO4;
(3)鐵離子易轉(zhuǎn)化為沉淀除去,加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,其反應(yīng)的離子方程式為:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
故答案為:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
(4)依據(jù)圖表中沉淀需要的溶液pH,加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子后,調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀,鎳離子不沉淀得到較純凈的硫酸鎳溶液,pH應(yīng)在3.2-7.1間,
故答案為:3.2-7.1;
(5)溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌,操作c為蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,
故答案為:蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶;
(6)產(chǎn)品晶體中有時(shí)會(huì)混有少量綠礬(FeSO4•7H2O),說明在加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子時(shí)未把亞鐵離子全部氧化,氫氧化亞鐵沉淀的pH大于鎳離子沉淀的pH,保溫目的是把亞鐵離子完全氧化,
故答案為:H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保溫時(shí)間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的;
(7)NiMH電池放電過程中,正極上NiOOH得電子生成Ni(OH)2,則正極的電極方程式為:NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
故答案為:NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-;

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法應(yīng)用、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算,主要是利用溶液不同PH條件下離子沉淀的情況不同,控制溶液PH除去雜質(zhì)離子,得到較純凈的硫酸鎳溶液來制備硫酸鎳晶體,同時(shí)考查了除雜原則不能引入新的雜質(zhì),鋁及其化合物性質(zhì)分析判斷,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2016-2017學(xué)年江西省高二上10月月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

現(xiàn)有pH=2的醋酸溶液甲和pH=2的鹽酸乙,請(qǐng)根據(jù)下列操作回答問題:

(1)取10 mL的甲溶液,加入等體積的水,醋酸的電離平衡________移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”);另取10 mL的甲溶液,加入少量無水醋酸鈉固體(假設(shè)加入固體前后,溶液體積保持不變),待固體溶解后,溶液中 的比值將____________(填“增大”、“減小”或“無法確定”)。

(2)相同條件下,取等體積的甲、乙兩溶液,各稀釋100倍。稀釋后的溶液,其pH大小關(guān)系為:pH(甲)___ _______pH(乙)(填“大于”、“小于”或“等于”,下同)。

(3)各取25 mL的甲、乙兩溶液,分別用等濃度的NaOH稀溶液中和至pH=7,則消耗的NaOH溶液的體積大小關(guān)系為:V(甲)___________V(乙)。

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科目:高中化學(xué) 來源:2016-2017學(xué)年湖北省高二上月考一化學(xué)卷(解析版) 題型:填空題

I.合成氨的原料氣H2可通過反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)獲取。

(1)T ℃時(shí),向容積固定為5 L的容器中充入1 mol水蒸氣和1 mol CO,反應(yīng)達(dá)平衡后,測(cè)得CO的濃度為0.08 mol·L-1,則平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為 。

(2)保持溫度仍為T ℃,改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比,充入固定容器中進(jìn)行反應(yīng),下列描述

能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是 (填序號(hào))。

a.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變

b.混合氣體的密度不隨時(shí)間改變

c.單位時(shí)間內(nèi)生成amolCO2的同時(shí)消耗amolH2

d.混合氣中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6

II.液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價(jià)格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢(shì)。氨在燃燒實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的反應(yīng)有:

① 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H1

② 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H2

③ 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H3

請(qǐng)寫出上述三個(gè)反應(yīng)中△H1、△H2、△H3三者之間關(guān)系的表達(dá)式,△H1=

III.(1)右圖是金屬鎂和鹵素反應(yīng)的能量變化圖(反應(yīng)物和產(chǎn)物均為298K時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài))。由圖可知Mg與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)均為 (填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

(2)金屬M(fèi)g與CH3Cl在一定條件下反應(yīng)可生成CH3MgCl,CH3MgCl是一種重要的有機(jī)合成試劑,易與水發(fā)生水解反應(yīng)并有無色無味氣體(CH4)和沉淀生成。寫出CH3MgCl水解的化學(xué)方程式

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑,是一種白色粉末;微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸;在空氣中迅速被氧化成綠色;見光則分解,變成褐色;下圖是工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生產(chǎn)CuCl的流程如下:
根據(jù)以上信息回答下列問題:
(1)該生產(chǎn)過程還可以與氯堿工業(yè)、硫酸工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法名稱是接觸法,現(xiàn)代氯堿工業(yè)的裝置名稱是離子交換膜電解槽.
(2)寫出生產(chǎn)過程中XFeYHCl (填化學(xué)式)
(3)寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4
(4)生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量,采用抽濾或者減壓過濾法快速過濾,析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是減少產(chǎn)品CuCl的損失;生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過大的原因是防止CuCl的水解.
(5)在CuCl的生成過程中理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體,其理由是Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反應(yīng)中消耗CuSO4和SO2也為1﹕1,所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體.
(6)在CuCl的生成過程中除環(huán)境問題、安全問題外,還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題是生產(chǎn)中應(yīng)防止CuCl的氧化和見光分解.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.實(shí)驗(yàn)室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4•7H2O),其過程如圖1所示:

(1)畫出鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖,
(2)過程①中,F(xiàn)eS和O2、H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO43+6H2O+4S.
(3)過程③中,需要加入的物質(zhì)名稱是Fe(或鐵).過程④的實(shí)驗(yàn)操作蒸發(fā)結(jié)晶.
(4)過程⑥中,將溶液Z加熱到70℃~80℃,目的是促進(jìn)Fe3+的水解.
(5)8.34g FeSO4•7H2O樣品在隔絕空氣條件下受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖2所示.下列說法中正確的是D
A.溫度為78℃時(shí)固體物質(zhì)M的化學(xué)式為FeSO4•5H2O
B.溫度為159℃時(shí)固體物質(zhì)N的化學(xué)式為FeSO4•3H2O
C.在隔絕空氣條件下由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+SO3
D.取適量380℃時(shí)所得的樣品P,隔絕空氣加熱至650℃,得到一種固體物質(zhì)Q,同時(shí)有兩種無色氣體生成,Q的化學(xué)式為Fe2O3
(6)實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn).①用分析天平稱取樣品2.700g;②將樣品溶于足量鹽酸后,加入足量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質(zhì)量為3.495g.若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)SO4]n,則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.1%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.某研究性學(xué)習(xí)小組將一定濃度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到藍(lán)色沉淀.甲同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是CuSO3;乙同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是Cu(OH)2;丙同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是CuCO3,和Cu(OH)2的混合物.[查閱資料知:CuSO3和Cu(OH)2均不帶結(jié)晶水,受熱均易分解,各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物.
Ⅰ.(1)乙同學(xué)的觀點(diǎn),你認(rèn)為其原理是:CO32-+Cu2++H2O=Cu(OH)2↓+CO2
.(用離子方程式表示)
(2)在探究沉淀成分前,須將沉淀從溶液中過濾、洗滌、低溫干燥,檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液,滴加BaCl2溶液,無沉淀生成,說明已洗凈.
Ⅱ.請(qǐng)用圖16所示裝置,選擇必要的試劑,定性探究生成物的成分.
(3)B裝置中試劑的化學(xué)式是CuSO4
(4)能證明生成物中有CuCO3的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是裝置C中澄清石灰水變渾濁.
Ⅲ.若丙同學(xué)的觀點(diǎn)正確,可利用圖所示裝置通過實(shí)驗(yàn)定量測(cè)定其組成.

(5)各裝置的連接順序:C、A、B、D、E(或C、A、B、E、D).
(6)裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H2O蒸汽和CO2;,實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)都要通入過量的空氣,請(qǐng)說明結(jié)束時(shí)通入過量空氣的作用是將裝置中滯留的H2O蒸汽和CO2排出.
(7)若沉淀樣品的質(zhì)量為m克,裝置B質(zhì)量增加了n克,則沉淀中CuCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-$\frac{49n}{9m}$.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法中,正確的是(  )
①用鐵片和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí),改用98%的濃硫酸可以加快產(chǎn)生氫氣的速率 
②決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物的濃度.
③一定量的鋅與過量的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,為減慢反應(yīng)速率而又不影響生成H2的量,可向其中加入KNO3溶液.
④汽車尾氣中的NO和CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害的N2和CO2,減小壓強(qiáng),反應(yīng)速率減慢 
⑤增大壓強(qiáng),一定能加快化學(xué)反應(yīng)速率 
⑥用鋅與稀硫酸反應(yīng)制H2時(shí),滴加幾滴硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率 
⑦使用催化劑,使反應(yīng)的活化能降低,反應(yīng)速率加快
⑧光是影響某些化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件之一 
⑨反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)在2L的密閉容器中進(jìn)行,1min后,NH3減少了0.12mol,則1min末的化學(xué)反應(yīng)速率為v(NO)=0.06mol•L-1•min-1
A.①⑤⑥⑨B.④⑥⑦⑧C.④⑥⑦⑨D.③④⑥⑦

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列關(guān)于常見有機(jī)物的說法不正確的是(  )
A.乙烯和苯都能使高錳酸鉀溶液褪色
B.乙酸和油脂都能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)
C.糖類和蛋白質(zhì)都是人體重要的營養(yǎng)物質(zhì)
D.乙烯和甲烷可用溴水鑒別

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA.下列敘述正確的是( 。
A.1.0L 0.1mol/L的NH4Cl溶液中NH4+的個(gè)數(shù)為0.1NA
B.常溫下,Cu-Zn原電池中,正極產(chǎn)生1.12LH2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1NA
C.常溫下,0.05mol CO2和SO2混合氣體中所含氧原子數(shù)為0.1NA
D.高溫高壓下,1.4 g N2與0.3 g H2反應(yīng),生成的NH3分子數(shù)為0.1NA

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