第64练 化学工艺流程(非选择题)
1. 以硫酸烧渣(主要成分为Fe2O3和少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等)为原料制备氧化铁红的工艺流程如下:
已知:Fe3++3H2C2O4===Fe(C2O4)+6H+,Fe2++H2C2O4===FeC2O4↓+2H+。
(1)“酸浸”时,使用草酸作为助剂可提高铁浸取率,草酸加入量[m(草酸)/m(硫酸)×100%]对铁浸取率的影响如图1所示。
①加入草酸能提高铁浸取率的原因是_______________________________________________________。
②草酸加入量大于20%时,铁浸取率随草酸加入量增加而减小的原因是________________________________。
(2)“沉铁”时,反应温度对铁回收率的影响如图2所示。
①FeSO4转化为Fe(OH)3的离子方程式为_____________________________________________________。
②反应温度超过35 ℃时,铁回收率下降的原因是_________________________________________。
③“沉铁”后过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和__________。
(3)“纯化”时,加入NaOH溶液的目的是____________________________________。
2. 高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)为原料,用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下:
已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
回答下列问题:
(1)浸出时,为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种):____________________________。
(2)氧化时,加入KMnO4溶液是为了将浸出液中的Fe2+和Mn2+均转化为沉淀而除去,(溶液中Mn元素全部转化为MnO2),请分别写出KMnO4除去Fe2+和Mn2+的离子方程式______________________________,____________________________________。
(3)加入锌粉的目的是____________________________________。
(4)加入KMnO4溶液反应一段时间后,溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1,若溶液pH=3,则此时Fe3+____________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
3. (2025·苏州高三下模拟预测)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:
(1)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃;硫去除率=(1-)×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于__________。
②700 ℃焙烧时,添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是________________________。
(2)“过滤”得到的滤液中含[Al(OH)4]-,通入过量CO2,其发生反应的离子方程式为_____________________。
(3)焙烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料,请补充完整以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为:向CaSO3浆料中________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[已知:2CaSO3+Na2SO4+H2SO4+4H2O===2(CaSO4·2H2O)+2NaHSO3;CaSO4·2H2O难溶于水;pH=4~6溶液中HSO能大量存在。实验中可选用:3 mol·L-1 Na2SO4,3 mol·L-1 H2SO4,1 mol·L-1 NaOH。]
4. 二氧化铈(CeO2)是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)为原料制备CeO2,其工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“焙烧”时,通入空气的主要目的是_____________________________________________________。
(2)滤渣的主要成分是____________(填化学式)。
(3)“还原、脱氟”时,先加入硫脲(H2N—C—NH2S),目的是将溶液中的CeF还原为Ce3+,写出该反应的离子方程式:__________________________________________[H2N—C—NH2S被氧化为(SCN2H3)2,生成物还有HF和F-]。
(4)“沉铈”时反应的离子方程式为__________________________________。若用Na2CO3溶液代替NH4HCO3溶液,产生的后果是____________________________________________________。
(5)若常温下,Ka2(H2CO3)=5.0×10-11,Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0×10-28,Ce3+恰好沉淀完全c(Ce3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此时测得溶液的pH=5,则溶液中c(HCO)=__________ mol·L-1。
5. (2024·南京外国语二模)锑属于氮族元素,广泛用于制造合金、瓷器、颜料、印刷油墨、防爆材料等。现用锑精矿(主要含有Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO等杂质)来制备锑和焦锑酸钠[NaSb(OH)6]。其工艺流程如图所示:
已知:常温下,Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.1×10-20。
回答下列问题:
(1)Sb位于元素周期表的__________区。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分有______________。
(3)“电解”过程中,阳极上发生的两个电极反应式为__________________、__________________。
(4)滤渣Ⅱ的主要成分有__________。
(5)产品NaSb(OH)6需洗涤、干燥,检验固体是否洗涤干净的试剂为__________________(填化学式)。
(6)常温条件下,向碱浸液中加入CuSO4溶液,生成CuS和Cu(OH)2沉淀时,溶液的pH为10,则溶液中剩余c(S2-)=____________ mol·L-1。
6. (2025·如皋中学高三月考)以天青石(主要成分为SrSO4,还含有少量CaCO3和MgO杂质)为原料生产具有光催化活性的钛酸锶(SrTiO3),工艺流程如下:
已知氢氧化锶和氢氧化钙在水中的溶解度曲线如图1所示。回答下列问题:
(1)天青石与过量焦炭隔绝空气“焙烧”,该过程中SrSO4发生反应的化学方程式为______________________。
(2)“酸浸”时产生的有毒气体H2S可用FeCl3溶液吸收,写出该反应的离子方程式____________________。
(3)“除杂”的方法是将溶液升温至95 ℃,同时加入NaOH溶液调节pH。经过“一系列操作”,包括:__________,收滤液____________________________,即可得到Sr(OH)2·8H2O晶体。“滤渣”的成分为________________。
(4)Sr(OH)2·8H2O经“转化”、“共沉淀”,过滤、洗涤、干燥得到纯净的草酸氧钛锶晶体[SrTiO(C2O4)2·4H2O]。请简述洗涤的操作__________________________________________________。草酸氧钛锶晶体经“煅烧”分解成钛酸锶,写出对应的化学方程式____________________________________________________________。
(5)光催化技术具有高效、节能的优点,利用钛酸锶光催化还原CO2有利于实现“碳中和”,其原理如图2所示,写出铂电极的电极反应式______________________________________。
(6)天青石也可作为冶炼金属锶的原料。依据锶在元素周期表中的位置分析锶的冶炼方法是__________。
A. 电解法 B. 热分解法 C. 热还原法
7. 一种回收锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图所示。回答下列问题:
已知:①MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇。
②在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖能发生如下反应:
(1)Pb2Mn8O16中Pb的化合价为+2价,Mn的化合价有+2价和+4价,则氧化物中+2价和+4价Mn的个数比为__________。
(2)滤液1中的溶质为__________;“还原酸浸”过程中主要反应的化学方程式为________________________________________________________;实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量,其原因是__________________________________________________________。
(3)结合MnSO4溶解度曲线图分析,由MnSO4溶液制得MnSO4·H2O晶体的“一系列操作”的操作方法是__________,用__________(填物质的名称)洗涤、干燥。
(4)“电解”时,加入SeO2与水反应生成二元弱酸H2SeO3,在阴极放电生成Se单质,有利于Mn2+电还原沉积。则H2SeO3放电的电极反应式为____________________________________。
(5)整个流程中可循环利用的物质是__________。
(6)通过计算说明可用Na2CO3溶液将“滤渣”中的PbSO4转化为PbCO3的原因__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[已知:25 ℃时Ksp(PbSO4)=2.5×10-8,Ksp(PbCO3)=7.5×10-14]
8. (2025·大丰中学高三月考)镉(Cd)可用于制作某些发光电子组件。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图:
(1)Mn2+的基态核外电子排布式为__________。
(2)加石灰乳调节pH=5目的是除铜,“滤渣2”的主要成分为______________(填化学式)。
(3)“氧化”时为了除铁、除锰,KMnO4的还原产物是MnO2,该步骤中除锰的离子方程式为________________________________________________________________________________________。
(4)“置换”中镉置换率与的关系如图所示,其中Zn的理论用量以溶液中Cd2+的量为依据。实际生产中比值最佳为1.3,不宜超过该比值的可能原因是______________________________________________。
(5)“熔炼”时,当反应釜内无明显气泡产生时停止加热,利用Cd与Na2ZnO2的__________不同,将Cd从反应釜下口放出,以达到分离的目的。
(6)向“置换”所得溶液经沉淀、过滤、洗涤等系列操作后,得到碱式碳酸锌[Zn4CO3(OH)6]。用乙二胺四乙酸(俗称EDTA,H2Y2-表示乙二胺四乙酸根离子)滴定法测样品中锌的含量,反应原理:Zn2++H2Y2-===ZnY2-+2H+。取1.840 g碱式碳酸锌样品,溶于pH为5~6的乙酸—乙酸钠缓冲溶液中配成100 mL溶液,滴入少量的铬黑T作指示剂,取25.00 mL置于锥形瓶中,向锥形瓶中加入过量的10.00 mL 2.000 mol·L-1 EDTA,振荡。用1.000 mol·L-1锌离子标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗锌标准溶液16.00 mL。求样品中Zn元素的质量分数(写出计算过程)。
第64练 化学工艺流程(非选择题)
1. (1)①Fe3+和H2C2O4生成Fe(C2O4),促进草酸电离,溶液的H+浓度增大;Fe3+浓度降低,促进烧渣中铁氧化物与硫酸的反应 ②Fe2+与C2O生成FeC2O4沉淀
(2)①2Fe2++H2O2+4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓+4NH ②温度升高,H2O2受热被Fe3+催化分解,使Fe2+氧化不充分;氨水受热挥发,氨水浓度减小,不利于Fe(OH)3的生成 ③草酸铵
(3)除去Fe(OH)3中含有的Al(OH)3杂质
解析:由题给流程可知,硫酸烧渣加入稀硫酸和草酸混合溶液酸浸时,Fe2O3、Fe2O4、Al2O3溶解混酸转化为Fe(C2O4)、Fe2+、Al3+,二氧化硅不溶于混酸,过滤得到含有Fe(C2O4)、Fe2+、Al3+的滤液和含有二氧化硅的残渣;向滤液中加入氨水和过氧化氢混合溶液,将Fe2+氧化为Fe3+后,与Fe(C2O4)一起转化为Fe(OH)3沉淀,过滤得到含有Al3+的滤液和含有氢氧化铁的滤渣;向滤渣中加入NaOH溶液,将沉淀中混有的Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-,过滤得到Fe(OH3);Fe(OH3)煅烧分解生成Fe2O3。
(1)①由题给信息可知,加入草酸能提高铁浸取率的原因是铁离子和草酸生成Fe(C2O4),促进草酸电离,使溶液中的H+浓度增大,溶液中的Fe3+浓度降低,有利于烧渣中铁氧化物与稀硫酸的反应,故答案为:Fe3+和H2C2O4生成Fe(C2O4),促进草酸电离,溶液的H+浓度增大;Fe3+浓度降低,促进烧渣中铁氧化物与硫酸的反应;②由题给信息可知,草酸加入量大于20%时,亚铁离子与草酸反应生成草酸亚铁沉淀,导致铁浸取率随草酸加入量增加而减小,故答案为:Fe2+与C2O生成FeC2O4沉淀;
(2)①由题意可知,硫酸亚铁转化为氢氧化铁的反应为硫酸亚铁与过氧化氢和氨水反应生成硫酸铵和氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓+4NH,故答案为:2Fe2++H2O2+4NH3·H2O===2Fe(OH)3↓+4NH;②当反应温度超过35 ℃时,温度升高,过氧化氢受热被Fe3+催化分解,使Fe2+氧化不充分;氨水受热挥发,氨水浓度减小,不利于氢氧化铁的生成,导致铁回收率下降,故答案为:温度升高,H2O2受热被Fe3+催化分解,使Fe2+氧化不充分;氨水受热挥发,氨水浓度减小,不利于Fe(OH)3的生成;③由分析可知,沉铁加入氨水和过氧化氢混合溶液,将Fe2+氧化为Fe3+后,与Fe(C2O4)一起转化为氢氧化铁沉淀,同时生成硫酸铵和草酸铵,则过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和草酸铵,故答案为:草酸铵;
(3)由分析可知,“纯化”时,加入氢氧化钠溶液的目的是将沉淀中混有的氢氧化铝转化为[Al(OH)4]-,达到过滤除去氢氧化铝的目的。
2. (1)搅拌、将工业级氧化锌粉碎、适当升高温度、适当增加硫酸浓度等
(2)3Fe2++MnO+7H2O===3Fe(OH)3+MnO2↓+5H+ 2MnO+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+
(3)调节溶液pH,除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等
(4)不能
解析:工业级氧化锌加入硫酸酸浸,浸出液加入高锰酸钾氧化Fe2+为氢氧化铁沉淀、氧化Mn2+为二氧化锰沉淀,然后加入锌调节pH,除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等,过滤滤液加入碳酸钠将锌离子转化为碳酸锌沉淀,吸滤、煅烧得到成品。
(1)增大接触面积可以提高浸出效率,如搅拌、将氧化锌粉碎等;也可以适当升高温度、增加硫酸浓度等加快反应速率,提高浸出效率;
(2)高锰酸钾氧化Fe2+反应中,Mn元素化合价由+7价降低为MnO2中+4价,共降低3价,Fe元素化合价由+2价升高为Fe(OH)3中+3价,共升高1价,化合价升降最小公倍数为3,则MnO的系数为1,Fe2+的系数为3,结合质量守恒配平反应为:3Fe2++MnO+7H2O===3Fe(OH)3+MnO2↓+5H+;高锰酸钾氧化Mn2+反应中高锰酸钾Mn元素化合价由+7价降低为MnO2中+4价,共降低3价,Mn2+中锰元素化合价由+2价升高为二氧化锰中+4价,共升高2价,化合价升降最小公倍数为6,则MnO的系数为2,Mn2+的系数为3,结合质量守恒配平反应为:2MnO+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+;
(3)加入锌粉的目的是和溶液中H+反应,调节溶液pH,除去溶液中Cu2+、Ni2+、Cd2+等,使其转化为沉淀;
(4)溶液中c(Fe3+)=0.56 mg·L-1=10-5 mol·L-1,若溶液pH=3,pOH=11,则Q=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-5×10-11×3=10-383. (1)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(2)[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
(3)边搅拌边加入一定量3 mol·L-1 Na2SO4溶液,边搅拌边缓慢滴加总量与Na2SO4溶液相同的3 mol·L-1 H2SO4,测定反应液的pH,再用3 mol·L-1 H2SO4或1 mol·L-1 NaOH调节溶液的pH在4~6之间,过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 mol·L-1 H2SO4,产生的气体通入1 mol·L-1 NaOH溶液中,测定溶液pH,当测得pH介于4~6之间,停止滴加H2SO4)
解析:高硫铝土矿粉中通入空气、加入少量CaO焙烧,FeS2转化为氧化铁和二氧化硫,二氧化硫被CaO吸收,二氧化硅与氧化钙反应生成硅酸钙,随后加入NaOH碱浸,氧化铝与NaOH反应生成Na[Al(OH)4],氧化铁不溶于NaOH溶液形成沉淀,过滤后滤渣中含有大量氧化铁,滤渣中加入FeS2焙烧反应生成Fe3O4和SO2,再经过磁选得到四氧化三铁。
(1)①从题干可知,金属硫酸盐分解温度都高于600 ℃,因此低于500 ℃时,硫元素不会来源于金属硫酸盐,则去除的硫元素来源于FeS2。②700 ℃焙烧时,FeS2、金属硫酸盐等物质都会发生化学反应生成二氧化硫,添加了1% CaO的矿粉中CaO与SO2、O2反应生成了硫酸钙而留在矿粉中,没添加CaO的矿粉SO2逸出,导致添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO矿粉硫去除率低。
(2)过滤后滤液中含有[Al(OH)4]-,其中通入过量二氧化碳,反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO。
(3)根据已知可得亚硫酸钙与硫酸钠、硫酸反应生成CaSO4·2H2O和NaHSO3,CaSO4·2H2O难溶于水会结晶析出,亚硫酸氢根离子在pH=4~6之间能大量存在,因此反应时需要控制pH在4~6之间,具体实验方案为向CaSO3浆料中边搅拌边加入一定量3 mol·L-1 Na2SO4溶液,边搅拌边缓慢滴加总量与Na2SO4溶液相同量的3 mol·L-1 H2SO4,测定反应液的pH,再用3 mol·L-1 H2SO4或1 mol·L-1 NaOH调节溶液的pH在4~6之间,过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 mol·L-1 H2SO4,产生的气体通入1 mol·L-1 NaOH溶液中,测定溶液pH,当测得pH介于4~6之间,停止滴加H2SO4)。
4. (1)提供氧气,将矿石中的+3价Ce转化为+4价Ce(叙述合理即可)
(2)BaSO4、SiO2
(3)2CeF+2H2N—C—NH2S===2Ce3++(SCN2H3)2+2HF+2F-
(4)2Ce3++6HCO===Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O Ce2(CO3)3中含有杂质生成Ce(OH)3,降低产品纯度
(5)0.2
解析:氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)通入空气焙烧,烧渣加入稀硫酸酸浸得到滤渣和滤液,氧化钡与硫酸反应生成难溶于酸的硫酸钡、二氧化硅不与硫酸反应,故滤渣的主要成分是BaSO4、SiO2,滤液加入硫脲、亚硫酸钠还原、脱氟得到含有F-溶液和Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O,一系列处理得到含Ce3+溶液,加入碳酸氢铵沉铈得到Ce2(CO3)3,灼烧得到CeO2;
(1)“焙烧”时,通入空气的主要目的是提供氧气,将矿石中的+3价Ce转化为+4价Ce;
(2)根据分析可知,滤渣的主要成分是BaSO4、SiO2;
(3)“还原、脱氟”时,先加入硫脲(H2N—C—NH2S),目的是将溶液中的CeF还原为Ce3+,同是生成(SCN2H3)2和HF等,反应的离子方程式:2CeF+2H2N—C—NH2S===2Ce3++(SCN2H3)2+2HF+2F-;
(4)“沉铈”时含Ce3+溶液加入碳酸氢铵沉铈得到Ce2(CO3)3,同进生成二氧化碳,反应的离子方程式为2Ce3++6HCO===Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O;若用Na2CO3溶液代替NH4HCO3溶液,产生的后果是Ce2(CO3)3中含有其他杂质离子或CO水解使溶液碱性较强,可能生成Ce(OH)3,降低最终产品纯度;
(5)Ce3+恰好沉淀完全时,c(Ce3+)=1.0×10-5 mol·L-1,Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0×10-28=c2(Ce3+)·c3(CO)=(1.0×10-5)2×c3(CO),解得c(CO)=1.0×10-6 mol·L-1,测得溶液的pH=5,则c(H+)=10-5 mol·L-1,根据Ka2[H2CO3]=5.0×10-11=eq \f(c(H+)·c(CO),c(HCO))=eq \f(1.0×10-5×1.0×10-6,c(HCO)),解得c(HCO)=0.2 mol·L-1。
5. (1)p
(2)Fe2O3、CuO
(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O S2--2e-===S
(4)S
(5)HNO3溶液和AgNO3溶液
(6)3×10-24
解析:锑精矿主要含Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO,根据流程图,加入氢氧化钠溶液、Na2S溶液充分碱浸,过滤得Fe2O3、CuO固体,同时得到Na3SbS3、Na2S、NaOH的混合液,则滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、CuO,线路一直接电解混合液得到锑单质;线路二加入氧化剂将Sb元素氧化得到粗Na3SbO4沉淀,加入的氧化剂同时将S2-氧化为硫单质,所以粗Na3SbO4沉淀中混有S单质,加盐酸酸浸,滤渣Ⅱ主要成分为S,滤液加NaOH溶液中和酸,最终得到NaSb(OH)6。
(1)Sb的基态原子的简化电子排布式为[Kr]4d105s25p3,位于元素周期表的p区;
(2)根据分析,滤渣Ⅰ的主要成分有Fe2O3、CuO;
(3)“电解”含Na3SbS3、Na2S、NaOH的溶液,阳极是阴离子OH-和S2-放电,发生的两个电极反应式为:4OH--4e-===O2↑+2H2O、S2--2e-===S;
(4)根据分析,滤渣Ⅱ的主要成分有S;
(5)产品NaSb(OH)6需洗涤、干燥,检验固体是否洗涤干净,即检验是否含有Cl-,所加入的试剂为HNO3溶液和AgNO3溶液;
(6)根据Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.1×10-20,常温条件下,向碱浸液中加入CuSO4溶液,生成CuS和Cu(OH)2沉淀时,溶液的pH为10,c(Cu2+)== mol·L-1=2.1×10-12 mol·L-1,则溶液中剩余c(S2-)== mol·L-1=3×10-24 mol·L-1。
6. (1)SrSO4+4CSrS+4CO↑
(2)H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+
(3)趁热过滤 蒸发浓缩,冷却结晶 Ca(OH)2、Mg(OH)2
(4)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复2~3次 ②SrTiO(C2O4)2·4H2O2CO2↑+2CO↑+4H2O+SrTiO3
(5)CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O
(6)A
解析:酸浸时生成硫化氢,说明焙烧时生成了硫化物,另外由图示可知焙烧时还生成了一氧化碳,可推出其分解的方程式,根据氢氧化锶和氢氧化钙在水中的溶解度曲线可知得到产品的途径应该是蒸发浓缩,降温结晶,以此解题。
(1)酸浸时生成硫化氢,说明焙烧时生成了硫化物,另外由图示可知焙烧时还生成了一氧化碳,故焙烧时SrSO4发生反应的化学方程式为:SrSO4+4CSrS+4CO↑;
(2)三价铁有氧化性可以氧化-2价硫,故H2S和FeCl3反应的方程式为:H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+;
(3)“一系列操作”是从溶液中得到晶体的过程,根据氢氧化锶和氢氧化钙在水中的溶解度曲线可知得到产品的途径应该是蒸发浓缩,降温结晶,故答案为:趁热过滤,蒸发浓缩,冷却结晶;由于原料中含有少量CaCO3和MgO杂质,故滤渣的成分是:Ca(OH)2、Mg(OH)2;
(4)过滤时沉淀的洗涤方法,按照漏斗中沉淀的洗涤方法,即沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复2~3次;由流程图可知煅烧时分解生成了SrTiO3,还有气体,根据[SrTiO(C2O4)2·4H2O]的组成可知其分解的方程式为:SrTiO(C2O4)2·4H2O2CO2↑+2CO↑+4H2O+SrTiO3;
(5)由图可知铂电极发生的反应是二氧化碳生成了甲烷,且溶液为酸性环境,故电极方程式为:CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O;
(6)锶在元素周期表中的第3周期第ⅡA族,金属性较强,故其冶炼方法为电解法。故选A。
7. (1)1∶3
(2)ZnSO4 C6H12O6+12MnO2+24H+===12Mn2++6CO2+18H2O 在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖能发生副反应,消耗更多的葡萄糖
(3)蒸发结晶、趁热过滤 乙醇
(4)H2SeO3+4e-+4H+===Se+3H2O
(5)CH3COOH
(6)含有PbSO4的滤渣中加入Na2CO3,发生转化PbSO4(s)+CO(aq)??PbCO3(s)+SO(aq),K=eq \f(c(SO),c(CO))=eq \f(c(Pb2+)·c(SO),c(Pb2+)·c(CO))===3.3×105>1.0×105,可视为完全转化。
解析:阳极泥的主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag,加入稀硫酸,得到ZnSO4溶液,MnO2、PbSO4、Pb2Mn8O16中继续加入稀硫酸和葡萄糖,+4价的Mn转化为+2价的Mn2+进入溶液中,过滤后得到的MnSO4溶液经过一系列操作,得到MnSO4·H2O晶体,加入SeO2与水反应生成二元弱酸H2SeO3,电解时,在阴极放电生成Se单质,有利于Mn2+电还原沉积生成Mn单质;滤渣中的PbSO4加入Na2CO3,使PbSO4更难溶的PbCO3,加入醋酸,得到Ag单质和醋酸铅溶液,在醋酸铅中加入硫酸,生成PbSO4沉淀。
(1)Pb2Mn8O16中Pb的化合价为+2价,Mn的化合价有+2价和+4价,设+2价和+4价的Mn的个数分别为x和y,根据化合物中各元素的化合价的代数和为0和原子个数守恒,得到方程式x+y=8,(+2)×2+(+2)×x+(+4)×y+(-2)×16=0,联立解得x=2,y=6,所以+2价和+4价Mn的个数比为1∶3;
(2)由以上分析可知,ZnO加入稀硫酸转化为ZnSO4溶液,滤液1中的溶质为ZnSO4;“还原酸浸”过程中MnO2中加入稀硫酸和还原性糖,+4价的Mn转化为+2价的Mn2+进入溶液中,发生的反应为:C6H12O6+12MnO2+24H+===12Mn2++6CO2+18H2O;因为在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖能发生副反应,消耗更多的葡萄糖,所以实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量;
(3)根据MnSO4的溶解度随温度变化的曲线,由MnSO4溶液制得MnSO4·H2O晶体的“一系列操作”是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥;MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇,所以洗涤时用乙醇而不用水洗,可以降低MnSO4·H2O的溶解损耗;
(4)电解时,H2SeO3,在阴极放电生成Se单质,电极反应式为H2SeO3+4e-+4H+===Se+3H2O;
(5)根据以上流程的分析,整个流程中可循环利用的物质是稀H2SO4;
(6)含有PbSO4的滤渣中加入Na2CO3,发生转化PbSO4(s)+CO(aq)??PbCO3(s)+SO(aq),K=eq \f(c(SO),c(CO))=eq \f(c(Pb2+)·c(SO),c(Pb2+)·c(CO))===3.3×105>1.0×105,可视为完全转化。
8. (1)[Ar]3d5
(2)CaSO4和Cu(OH)2
(3)3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+
(4)海绵镉的纯度降低;熔炼时NaOH的用量过多增加成本
(5)密度 (6)56.52%(过程见解析)
解析:根据流程图,镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质),粉碎后加入稀硫酸溶解,溶液中含有多种硫酸盐,加入石灰乳调节pH=5,沉淀除去Cu(OH)2和硫酸钙,在滤液中加入高锰酸钾溶液,氧化Fe2+为Fe3+,形成Fe(OH)3沉淀,将Mn2+氧化生成二氧化锰沉淀;在滤液中再加入锌置换出Cd,得到海绵镉,海绵镉用氢氧化钠溶解其中过量的锌,得到镉和Na2ZnO2,据此分析解答。
(1)Mn元素是25号,基态原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2,失去最外层两个电子形成Mn2+,其基态核外电子排布式为[Ar]3d5。
(2)根据分析可知,“滤渣2”的主要成分为CaSO4和Cu(OH)2。
(3)根据信息可写出“氧化”时除锰的离子方程式为:3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+。
(4)实际生产中比值最佳为1.3,不宜超过该比值的原因是:锌粉用量过多会增加成本;海绵镉的纯度降低;熔炼时NaOH的用量过多增加成本。
(5)“熔炼”时Cd液体与Na2ZnO2的密度不同,将Cd从反应釜下口放出,以达到分离的目的。
(6)根据题意可求得滴定过程中所用EDTA的物质的量为:n(EDTA)=(2.000 mol·L-1×10.00×10-3 L-1.000 mol·L-1×16.00×10-3 L)×=0.016 mol,根据滴定反应可知n(Zn)=n(EDTA)=0.016 mol,则样品中Zn元素的质量分数为ω=×100%=×100%=56.52%。