专题2 研究物质的基本方法 专题检测
一、单选题
1.化学实验要注意安全,下列实验操作或实验事故的处理方法正确的是( )
A.不慎将浓硝酸沾到皮肤上,立即用NaOH溶液洗涤
B.不慎将酸液溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛
C.不慎将烧碱溶液沾到皮肤上,立即用硫酸中和并冲洗
D.配制硫酸溶液时,先在量筒中加入一定体积的水,再边搅拌边慢慢加入浓硫酸
2.中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝.关于293116Lv的叙述错误的是( )
A.原子序数116 B.中子数177 C.在第ⅥA族 D.核电荷数293
3.下列混合物的分离方法不可行的是( )
A.互溶的液体混合物可以用分液的方法进行分离
B.互不相溶的液体混合物可以用分液的方法进行分离
C.沸点不同的混合物可以用蒸馏的方法进行分离
D.可溶于水的固体与难溶于水的固体的混合物可用溶解、过滤的方法进行分离
4.下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰,且峰面积之比为 1∶1 的是( )
A.CH3COOCH3 B.CH3OCH3 C.CH3COOH D.HOCH2CH2OH
5.下图是常用的化学仪器,其中常用于物质的分离与提纯的是( )
A. B. C. D.
6.有一瓶7%的KOH溶液,加热蒸发掉100 g水后,变为14%的KOH溶液80 mL,该80 mL溶液的物质的量浓度为( )
A.3.125 mol·L-1 B.6.25 mol·L-1
C.6.75 mol·L-1 D.0.25 mol·L-1
7.下列物质中所含的杂质(括号中是杂质),使用NaOH溶液不能除去的是( )
A.MgO固体(Al2O3) B.Na2CO3固体(NaHCO3)
C.FeCl2溶液(CuCl2) D.Fe2O3固体(SiO2)
8.天然铊有两种稳定同位素, Tl和 Tl.下列有关铊的同位素说法中,不正确的是( )
A. Tl 和 Tl 质子数相同
B. Tl 和 Tl互为同素异形体
C. Tl 和 Tl中子数之差为2
D. Tl 原子核内中子数与核外电子数之差为43
9.某基态原子核外电子排布式为。下列说法错误的是( )
A.原子核外有3个电子层 B.价电子数为4
C.处于第三周期VIA族 D.属于p区元素
10.某同学欲配制100mL0.5mol.L-1的NaOH溶液时有以下实验操作,其中会导致所配制的溶液浓度偏高的是( )
A.未冷却到室温就注入容量瓶定容
B.定容后,经振荡、摇匀、静置,液面下降再加水
C.配好的溶液转入干净的试剂瓶时,不慎溅出部分溶液
D.向容量瓶转移溶液时有少量液体流出
11.VmLAl2(SO4)3溶液中含Al3+ag,取0.2VmL溶液稀释到5VmL,则稀释后溶液中SO42-的物质的量浓度是( )
A.125a/(9V)mol·L-1 B.125a/(18V)mol·L-1
C.20a/(9V)mol·L-1 D.20a/(18V)mol·L-1
12.实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列分析错误的是( )
A.操作Ⅰ为萃取,分液,萃取剂也可以用选用
B.苯酚钠是离子化合物,在苯中的溶解度比在水中的小
C.苯酚沾到皮肤上,需用NaOH溶液清洗后,再用大量水不断冲洗
D.通过操作Ⅱ,苯可循环使用,三步操作均需要分液漏斗
13.现有三组实验:①除去混在植物油中的水 ②回收碘的CCl4溶液中的CCl4③用食用酒精浸泡中草药提取其中的有效成分。分离以上各混合液的符合题意方法依次是( )
A.分液、蒸馏、萃取 B.萃取、蒸馏、分液
C.分液、萃取、蒸馏 D.蒸馏、萃取、分液
14.2019年10月1日晚,北京天安门广场烟花燃放和特殊烟花装置表演配合联欢活动,形成地空一体的绚丽画卷。烟花燃放的色彩与锂、钠等金属原子核外电子跃迁有关。下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最高的为( )
A. B.
C. D.
15.某粒子用 U表示,该粒子所含的中子数是( )
A.92 B.238 C.146 D.136
16.下列互为同位素的是( )
A.H2 D2 B.14N 14C C.16O 17O D.O2O3
二、综合题
17.按要求填空
(1)有如图所示A、B、C、D四种仪器:请将仪器A和D的名称填入相应的空格内:
A. ,D. ;使用前需要检查是否漏水的是 (选填A、B、C、D).
(2)实验室中由粗盐结晶制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发等步骤.
①过滤的目的是 .
A.获得NaCl晶体 B.除去难溶性物质
C.除去易挥发物质 D.除去可溶性物质
②过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 (选填A、B、C、D).
18.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。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O):
常温下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:
金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L 1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c=1.0×10 5 mol·L 1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。
(2)为回收金属,向“滤液①”通入足量CO2,写出反应生成沉淀的离子方程式 。“滤液②”中含有的金属离子是 。
(3)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)如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·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)NiSO4质量分数随温度变化情况如图所示,已知当pH控制在3.0时,结晶得到NiSO4·6H2O晶体外观最符合要求。
请补充由滤液③得到NiSO4·6H2O晶体的实验方案: ,得到NiSO4·6H2O晶体。(实验中须使用的试剂:1 mol·L 1 H2SO4,乙醇)
19.某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中舍有Ni70.0%及一定量的Al、Fe、SiO2和有机物,镍及其化台物的化学性质与铁的类似,但Ni2﹣的性质较稳定).
已知:部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH如下表所示,回答下列间题
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
pH 5.2 3.2 9.7 9.2
(1)滤渣a的成分是 ,用乙醇洗涤废催化剂的目的是 ,从废渣中回收乙醇的方法是 .
(2)为提高酸浸速率,可采取的措施有(答两条) .
(3)向A中加入 H2O2时反应的离子方程式为 .试剂x可以是 .
(4)用方程式表示出由沉淀.制取单质镍的方法 、 .回收mkg上述废催化剂的过程中,若将溶液pH调整为6时消耗了akgNi(OH)2,从洗涤到得到滤液B的过程中镍的损失率为3%,后几步操作过程中镍的损失率为5%,则最终得到单质镍的质量为 kg(填计算式).
(5)利用化学镀(待镀件直接置于含有镀层金属的化合物的溶液中)可以在金属、塑料、陶瓷等物品表面镀上一层金属镍或铬等金属,某化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2﹣,在酸性条件下发生的反应之一如下,请配平该反应.与电镀相比,化掌镀的最大优点是: .
20.填写下列空白:
(1)含有6.02×1023个H的H2O,其物质的量是 ;1
mol Na2SO4溶于水能电离出 个Na+。
(2) mol H2O中含有的氧原子数与1.5 mol CO2中含有的氧原子数相等。
(3)将等物质的量的NH3和CH4混合,混合气体中NH3与CH4的质量比为 。
(4)标准状况下,密度为0.75 g·L-1的NH3与CH4组成的混合气体中,NH3的体积分数为 ,该混合气体对氢气的相对密度为 。
(5)已知a g A和b g B恰好完全反应生成0.2 mol C和d g D,则C的摩尔质量为 。
21.铅蓄电池的拆解、回收和利用可以减少环境污染。某厂利用铅蓄电池废铅膏(主要成分为PbSO4、PbO2,还有少量Fe2O3)为原料回收PbO的湿法浸出一液相合成流程工艺如图所示:
已知:步骤①铅膏脱硫时发生的反应为:
NaOH适量:PbSO4+2NaOH=PbO+H2O+Na2SO4
NaOH过量:PbO+NaOH=NaHPbO2;
回答下列问题:
(1)脱硫铅膏除含有PbO2外还含有 ;由图可知当≥2.5时,铅膏脱硫率和滤液中含铅量的变化趋势为 ,导致此种变化的原因可能是 。
(2)溶液I溶质的主要成分为(CH3COO)2Pb,写出PbO2转化为(CH3COO)2Pb的化学方程式 。
(3)步骤③中加入NaOH溶液调pH的目的是 。
(4)步骤④加入NaOH溶液使Pb2+完全沉淀,则应调节溶液的pH至少为 (已知25℃,Ksp[Pb(OH)2]=1×10-16)。
(5)若废铅膏中铅元素的质量分数为80%,用上述流程对1kg废铅膏进行处理,得到446gPbO,则Pb的回收率为 。
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】A.不慎将浓硝酸沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上碳酸氢钠溶液,NaOH溶液具有强腐蚀性,不能用NaOH溶液洗涤,A不符合题意;
B.不慎将酸溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛,以最大程度减小对眼睛的危害,B符合题意;
C.不慎将烧碱溶液沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上硼酸溶液,以中和碱液,不能立即用硫酸中和并冲洗,C不符合题意;
D.配制硫酸溶液时,可先在烧杯中加入一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸,不能在量筒中稀释浓硫酸,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.注意酸碱中和反应放热,用碱中和会加重伤害;
B.不慎将酸溅到眼中,应立即用大量水冲洗;
C.注意酸碱中和反应放热,用酸中和会加重伤害;
D.不能在量筒中稀释浓硫酸。
2.【答案】D
【解析】【解答】A. 中,原子序数=质子数=116,A符合题意;
B. 中,中子数=质量数-质子数=293-116=177,B符合题意;
C. 位于第七周期、第16纵行,为第ⅥA族,C符合题意;
D. 中,核电荷数=质子数=116,D不符合题意;
故答案为:D
【分析】标在元素符号左上角的数字表示的是质量数,标在元素符号左下角的数字表示的是质子数;在原子中,核电荷数=质子数=和外电子数=原子序数,质量数=质子数+中子数;据此结合选项进行分析。
3.【答案】A
【解析】【解答】A、互不相溶的液体混合物可用分液法分离,互溶的液体混合物不能用分液方法,故A选;
B、互不相溶的液态混合物可用分液法分离,故B不选;
C、沸点不同的液体混合物可用蒸馏方法分离法,故C不选;
D、溶于水的固体与难溶于水的固体的混合物,加适量的水将可溶于水的固体溶解,过滤得到难溶于水的固体,蒸发滤液得到溶于水的固体,故D不选。
故答案为:A。
【分析】互溶的液体混合物要通过蒸馏来分离;不互溶的液体混合物才能用分液分离。
4.【答案】A
【解析】【解答】A.CH3COOCH3中含2种H,且其峰面积之比为1∶1,故A选;
B.CH3OCH3中含1种H,故B不选;
C.CH3COOH中含2种H,且其峰面积之比为3∶1,故C不选;
D.HOCH2CH2OH中含2种H,其峰面积之比为2∶1,故D不选;
故答案为:A。
【分析】A.CH3COOCH3是不对称结构,所以含2种H原子;
B.CH3OCH3是对称结构,两个甲基中H一样;
C.CH3COOH是不对称结构,所以含2种H;
D.HOCH2CH2OH是对称结构,2个羟基中的H是一种H,2个亚甲基中的H是一种H;
5.【答案】D
【解析】【解答】解:A.试管是用来装少量液体或固体的仪器,不能用于物质分离,故A错误;
B.量筒是用来量取一定体积的液体,不能用于物质的分离,故B错误;
C.容量瓶用于配制一定浓度的溶液,故C错误;
D.分液漏斗是能够将互不相溶的液体与液体分开的装置,也可以进行萃取,故D正确.
故选D.
【分析】常用于分离的操作有过滤、分液、蒸馏等,结合实验所用仪器进行判断.
6.【答案】A
【解析】【解答】令7%KOH溶液的质量为ag,则有a×7%=(a-100)×14%,解得a=200g,即溶质的物质的量为200×7%/56mol=0.25mol,蒸发后溶质的物质的量为0.25mol,即蒸发后溶液浓度为0.25/(80×10-3)mol·L-1=3.125mol·L-1,故选项A符合题意。
故答案为:A
【分析】此题考查稀释溶液中溶质的质量保持不变,列出等式进行计算。
7.【答案】C
【解析】【解答】解:A.氧化铝与NaOH反应,而MgO不能,则选择NaOH溶液反应后,过滤可除杂,故A正确;
B.碳酸氢钠与NaOH反应生成碳酸钠,则加碳酸钠溶液、蒸发结晶可除杂,故B正确;
C.二者均与NaOH反应,不能除杂,应选铁粉、过滤除杂,故C错误;
D.二氧化硅与NaOH反应,而氧化铁不能,则选择NaOH溶液反应后,过滤可除杂,故D正确;
故选C.
【分析】A.氧化铝与NaOH反应,而MgO不能;
B.碳酸氢钠与NaOH反应生成碳酸钠;
C.二者均与NaOH反应;
D.二氧化硅与NaOH反应,而氧化铁不能.
8.【答案】B
【解析】【解答】解:A、同位素是质子数相同,中子数不同的同种元素的不同原子,两种核素均为铊元素的核素,质子数相同,均为81,故A正确;
B、同种元素构成的不同种单质互称为同素异形体,此为两种原子,不是单质,故B错误;
C、中子数=质量数﹣质子数,20381Tl的中子数为203﹣81=122,20581Tl的中子数为205﹣81=124,两者之差为2,故C正确;
D、原子的核外电子数=质子数,20581Tl的电子数为81,中子数为205﹣81=124,两者之差为124﹣81=43,故D正确,
故选B.
【分析】A、同位素是质子数相同,中子数不同的同种元素的不同原子;
B、同种元素构成的不同种单质互称为同素异形体;
C、中子数=质量数﹣质子数;
D、原子的核外电子数=质子数,据此计算.
9.【答案】B
【解析】【解答】A、由分析可知,该原子为S原子,S原子核外有3个电子层,故A正确;
B、S原子的价电子排布式为3s23p4,价电子数为6,故B错误;
C、S元素位于第三周期VIA族,故C正确;
D、S元素位于第三周期VIA族,属于p区元素,故D正确;
故答案为:B。
【分析】 核外电子排布式为,则为S原子。
10.【答案】A
【解析】【解答】A、未冷却至室温就注入容量瓶并马上定容,导致体积偏小,浓度偏高,A符合题意;
B.定容后,轻轻振荡、摇匀、静置,液面下降再加水至刻度,导致V偏大,则配制溶液浓度偏低,B不符合题意;
C. 配好的溶液转入干净的试剂瓶时,不慎溅出部分溶液,对溶液浓度无影响,C不符合题意;
D. 向容量瓶转移溶液时有少量液体流出,导致溶质减少,浓度偏低,D不符合题意。
故答案为:A
【分析】A、溶液也具有热胀冷缩的性质;
B.定容后液面降低,不能再加水;
C. 配好的溶液的浓度已经确定;
D. 少量液体流出会导致溶质减少,浓度偏低。
11.【答案】C
【解析】【解答】A.ag铝离子的物质的量为:n(Al3+ )=ag/27g.mol-1=a/27mol,根据Al2(SO4)3 可知,VmL该硫酸铝溶液中含有硫酸根离子的物质的量为:a/27mol×3/2=a/18mol,原溶液中硫酸根离子浓度为:c(SO42-)=1000a/18V mol.L-1, n=0.2V×10-3L×1000a/18Vmol.L-1=2a×10-1/18mol,稀释后溶液中SO42-的物质的量浓度是C=n/v=2a×10-1/18mol 5V×10-3L= 20a/(9V)mol·L-1,
故答案为:C。
【分析】根据n=m/M 计算出铝离子的物质的量,再根据硫酸铝的化学式组成计算出硫酸根离子的物质的量,然后根据稀释过程中溶质的物质的量不变计算出稀释后溶液中硫酸根离子的浓度。
12.【答案】C
【解析】【解答】A.操作I是萃取,分液,萃取剂可以选择四氯化碳,故A不符合题意
B.苯酚钠是离子化合物,是无机物,在苯中的溶解度小于在水中的溶解度,故B不符合题意
C.苯酚沾到皮肤上,氢氧化钠具有腐蚀性,不能用来清洗,故C符合题意
D.操作II是分液,苯可以循环使用,均需要用到分液漏斗,故D不符合题意
【分析】根据图示是利用苯将苯酚进行萃取,继续加入氢氧化钠溶液得到的是苯酚钠溶液,再进行分液,分液的苯可以循环使用,最终即可得到苯酚。三个步骤均需要利用分液漏斗进行分液。
13.【答案】A
【解析】【解答】①植物油和水互不相溶,可用分液的方法分离;②CCl4沸点较低,加热易挥发,可用蒸馏的方法回收碘的CCl4溶液中的CCl4 ;③草药中的有效成分为有机物,易溶于酒精,可用萃取的方法.以上混合液的分离方法分别为分液、蒸馏、萃取;
故答案为:A.
【分析】此题考查物质分离方法,根据混合物的特点,根据不同的性质进行分离,其次注意基本分离方法,比如蒸馏是根据沸点相差30度以上的互溶液体的分离。
14.【答案】C
【解析】【解答】原子核外电子排布中,如果电子所占的轨道能级越高,该原子能量越高,根据图知,电子排布能量最低的是1s、2s能级,能量最高的是2s、2p能级,
故故答案为:C。
【分析】原子核外电子排布中,如果电子所占的轨道能级越高,该原子能量越高,以此解答该题。
15.【答案】C
【解析】【解答】解:微粒 U中,质量数为238,质子数为92,中子数=质量数﹣质子数=238﹣92=146,故C正确.
故选C.
【分析】微粒 U中,质量数为238,质子数为92,质量数=质子数+中子数,据此分析.
16.【答案】C
【解析】【解答】解:A.H2、D2是由不同氢原子组成的单质,故A错误;
B.14N、14C不是同一种元素组成的核素,故B错误;
C.16O、17O都是氧元素组成的不同核素,互为同位素,故C正确;
D.O2、O3是由氧元素组成的结构不同的单质,互为同素异形体,故D错误.
故选C.
【分析】质子数相同中子数不同的原子互称同位素,互为同位素原子具有以下特征:质子数相同、中子数不同,研究对象为原子.
17.【答案】(1)冷凝管;容量瓶;B、D
(2)B;C
【解析】【解答】解:(1)由图可知A为冷凝管,D为容量瓶,使用前需要检查是否漏水的是B、D,故答案为:冷凝管;容量瓶;B、D; (2)实验室中由粗盐结晶制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发等步骤.①过滤的目的是除去难溶性物质,与其它因素无关,故答案为:B;②过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和C,故答案为:C.
【分析】(1)由图可知仪器的名称,具有塞子或活塞的仪器需要检查是否漏水;(2)①过滤用于分离不溶性固体与液体;②过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒,漏斗为分离难溶性固体必要的仪器.
18.【答案】(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
(2)AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+;Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)Fe3+
(4)3.2≤pH<6.2
(5)2Ni2++ClO-+4OH-= 2NiOOH↓+Cl-+H2O
(6)向滤液中加入1 mol·L 1 H2SO4,控制pH为3.0,蒸发浓缩,降温至28℃结晶,趁热过滤,用乙醇洗涤,低温干燥
【解析】【解答】(1)Al及其氧化物能与NaOH溶液反应生成易溶于水的Na[Al(OH)4],油脂在NaOH水溶液、加热条件下水解生成易溶于水的高级脂肪酸钠和甘油,所以“碱浸”中NaOH的两个作用分别是除去油脂以及溶解铝及其氧化物;
(2)滤液①中含有,所以通入足量CO2,反应生成的沉淀是Al(OH)3,反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+;Ni、Fe及其氧化物不与NaOH溶液反应,所以它们存在于滤饼①中,其能与稀硫酸反应,所以滤液②中含有的金属离子有Ni2+、Fe2+、Fe3+;
(3)“转化”过程中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,空气或O2也可以达到该目的,若先加入NaOH,因Fe2+完全沉淀的pH大于Ni2+,故当Ni2+沉淀完全时,Fe2+还不能沉淀完全,“转化”时会生成Fe3+,则滤液③中可能含有的杂质离子为Fe3+;
(4)由表格可知c(Ni2+)=0.01 mol·L 1,pH=7.2时开始沉淀,则Ksp[Ni(OH)2]=0.01×(107.2-14)2,若“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol/L,则c(OH-)=10-7.8mol/L,c(H+)=10-6.2mol/L,此时pH=6.2,再由表格数据可知,当pH=3.2时Fe3+已经沉淀完全,所以应控制的pH范围是3.2≤pH<6.2;
(5)由题中信息可知,Ni元素由+2价升高至+3价,Cl元素由+1价降低至-1价,化合价升降最小公倍数为2,故Ni2+的系数为2,ClO-的系数是1,元素守恒可知NiOOH系数是2,Cl-系数是1,因溶液环境为碱性,结合电子守恒可知反应物还有OH-,系数为4,由原子守恒知产物有H2O,则该反应的离子方程式2Ni2++ClO-+4OH-= 2NiOOH↓+Cl-+H2O;
(6)由图可知,应控制温度在28℃以上,可得到NiSO4·6H2O,且NiSO4易溶于水,不溶于乙醇,可以向滤液中加入1 mol·L 1 H2SO4,控制pH为3.0,蒸发浓缩,降温至28℃结晶,趁热过滤,用乙醇洗涤,低温干燥。
【分析】(1)油脂在碱性条件下可以水解;铝和氧化铝可以和氢氧化钠溶液反应;
(2)偏铝酸根和二氧化碳、水反应生成氢氧化铝和碳酸氢根;
(3)过氧化氢可以即那个亚铁离子氧化为铁离子;
(4)结合Ksp和镍离子的浓度计算;
(5)镍离子的次氯酸根离子、氢氧根离子反应生成氢氧氧化镍、氯离子和水;
(6)得到结晶水的晶体需要蒸发浓缩。
19.【答案】(1)SiO2;溶解、除去有机物;蒸馏
(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度
(3)2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;NaOH
(4)Ni(OH)2 NiO+H2O;2Al+2NiO Al2O3+3Ni;(70%×97%m+ a)×95%
(5)不消耗电能,节约能源
【解析】【解答】解:用乙醇洗涤溶解并除去有机物杂质,“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁、Al单质,只有SiO2不与硫酸反应,过滤得到滤渣a是SiO2.滤液A加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,B溶液调节pH=6,使溶液中Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,通过过滤而除去,由表中数据,加入试剂X的目的是将镍转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质.Ni(OH)2转化为单质镍的方法是先将其加热使其转化为NiO,然后用还原剂进行还原,如通过铝热反应.(1)用乙醇洗涤的目的是溶解并除去有机物杂质,利用蒸馏的方法可将乙醇与其它有机物分离开;因只有SiO2不与硫酸反应,故滤渣a是SiO2,
故答案为:SiO2;溶解、除去有机物;蒸馏;(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度均可提高酸浸速率,
故答案为:将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度;(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,反应离子方程式为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,由表中数据及流程图知,加入试剂X的目的是将镍转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质,X可以为NaOH,
故答案为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;NaOH;(4)Ni(OH)2转化为单质镍的方法是先将其加热使其转化为NiO,然后用还原剂进行还原,可以通过铝热反应进行,反应方程式为:Ni(OH)2 NiO+H2O、2Al+2NiO Al2O3+3Ni;m kg废催化剂中含镍的质量为70% m kg,在经过洗涤及酸浸转化到滤液B中的镍元素为70%×97% m kg,a kg Ni(OH)2中含镍为 a kg,根据Ni元素守恒,故最终得到的单质镍为(70%×97%m+ a)kg×95%,
故答案为:Ni(OH)2 NiO+H2O、2Al+2NiO Al2O3+3Ni;(70%×97%m+ a)×95%;(5)首先依得失电子守恒配平氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物的计量数得:2Ni2++H2PO2﹣→2Ni++H2PO3﹣+,再依电荷守恒、质量守恒知还有水参与反应并有H+生成,配平后的离子方程式为:2Ni2++H2PO2﹣+H2O=2Ni++1H2PO3﹣+2H+;
与电镀相比,化学镀的最大优点是:不消耗电能,节约能源,
故答案为:2、1、H2O→2、1、2H+;不消耗电能,节约能源.
【分析】用乙醇洗涤溶解并除去有机物杂质,“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁、Al单质,只有SiO2不与硫酸反应,过滤得到滤渣a是SiO2;滤液A加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,B溶液调节pH=6,使溶液中Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,通过过滤而除去,由表中数据,加入试剂X的目的是将镍转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质;Ni(OH)2转化为单质镍的方法是先将其加热使其转化为NiO,然后用还原剂进行还原,如通过铝热反应.(1)利用蒸馏的方法可将乙醇与其它有机物分离开;(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度均可提高酸浸速率;(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+.由表中数据及流程图知,加入试剂X的目的是将镍转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质;(4)Ni(OH)2转化为单质镍的方法是先将其加热使其转化为NiO,然后用还原剂进行还原,可以通过铝热反应进行;计算m kg废催化剂中含镍的质量,计算滤液B中的镍元素质量,根据化学式计算Ni(OH)2中含镍的质量,将每一步的损失率都转化为Ni的损失率,根据Ni元素守恒计算最终得到的单质镍;(5)首先依得失电子守恒配平氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物的计量数得:2Ni2++H2PO2﹣→2Ni++H2PO3﹣+,再依电荷守恒、质量守恒知还有水参与反应并有H+生成;从能源消耗方面分析化学镀的优点.
20.【答案】(1)0.5 mol;1.204×1024
(2)3
(3)17:16
(4)80%;8.4
(5)5(a+b-d) g·mol-1
【解析】【解答】(1)因每个水分子中含有2个H原子,所以含有6.02×1023个H原子的H2O分子个数是3.01×1023个,则水的物质的量是(3.01×1023)÷(6.02×1023/mol)=0.5mol;因1molNa2SO4中含有2molNa+和1molSO42-,所以1 mol Na2SO4溶于水能电离出2mol×6.02×1023/mol=1.204×1024个Na+。(2)因1mol CO2中含有2mol氧原子,所以1.5mol CO2中含有的氧原子是3mol,又因1molH2O中含有1mol氧原子,所以3mol氧原子对应3molH2O。(3)设NH3和CH4的物质的量均为1mol,则根据m=nM可知NH3与CH4的质量比为17:16。(4)根据ρ=M/Vm可知NH3与CH4组成的混合气体的平均摩尔质量是0.75g·L-1×22.4L/mol=16.8g/mol,则根据十字交叉法可知NH3与CH4的物质的量之比为 ,所以NH3的体积分数为4/5×100%=80%,根据阿伏加德罗定律可知密度之比是摩尔质量之比,则该混合气体对氢气的相对密度是16.8g/mol÷2g/mol=8.4。(5)根据质量守恒定律,C的质量是(a+b-d)g,则由M=m÷n可知C的摩尔质量是(a+b-d)g÷0.2mol=5(a+b-d)g/mol。
【分析】以物质的量为中心的计算公式:N=nNA m=nM n=cV V=nVm
21.【答案】(1)PbO和Fe2O3;铅膏脱硫率继续增大和滤液中含铅量迅速增加;≥2.5,NaOH过量,发生副反应PbO+NaOH=NaHPbO2;溶液中含铅量增加
(2)PbO2+2CH3COOH+H2O2=(CH3COO)2Pb+O2↑+2H2O
(3)除去溶液中的Fe3+
(4)8.5
(5)51.75%
【解析】【解答】加入NaOH可将PbSO4转化为PbO,反应方程式是PbSO4+2NaOH=PbO+H2O+Na2SO4,加入CH3COOH溶液和H2O2溶液可将PbO2转化为(CH3COO)2Pb,化学方程式是PbO2+H2O2+2CH3COOH=(CH3COO)2Pb +2H2O+O2↑,杂质Fe2O3与醋酸反应生成Fe3+,第一次加入NaOH溶液除去杂质铁离子,第二次使Pb2+完全沉淀并获得纯净的PbO,据此分析解答。
(1)加入NaOH可将PbSO4转化为PbO,杂质Fe2O3与NaOH溶液不反应,脱硫铅膏除含有PbO2外还含有PbO和Fe2O3;由图可知当≥2.5时,铅膏脱硫率和滤液中含铅量的变化趋势为:铅膏脱硫率继续增大和滤液中含铅量迅速增加,导致此种变化的原因可能是≥2.5,NaOH过量,发生副反应PbO+NaOH=NaHPbO2;溶液中含铅量增加;
(2)加入CH3COOH溶液和H2O2溶液可将PbO2转化为(CH3COO)2Pb,化学方程式是PbO2+H2O2+2CH3COOH=(CH3COO)2Pb +2H2O+O2↑;
(3)步骤③中加入NaOH溶液调pH是利用OH-与Fe3+反应生成氢氧化铁沉淀,目的是除去溶液中的Fe3+;
(4)由溶解平衡:,此时c(Pb2+)≤10-5mol/L,则,25℃时,调节溶液的pH至少为8.5;
(5)446gPbO中铅元素的质量为446g×=414.0g,1kg废铅膏中铅元素的质量为1000g×80%=800g,则铅的回收率为。
【分析】(1)根据已知条件可知 PbSO4转化为 PbO ,而氧化铁难溶于碱溶液;结合图示,可知 ≥2.5时 , 铅膏脱硫率继续增大和滤液中含铅量迅速增加 ;
(2)结合化合价变化,可知过氧化氢作为还原剂,生成氧气;
(3)结合题干可知氢氧化钠的作用是除去铁离子,使铁离子形成氢氧化铁沉淀;
(4)根据溶度积,以及完全沉淀时铅离子的浓度,计算氢氧根的浓度,求出其pH;
(5)根据质量分数计算铅的质量,再根据题干给胡的废铅计算前的质量,求其回收率。