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(15分)草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)可用于制镍催化剂,硫酸镍晶体(Ni...

(15分)草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)可用于制镍催化剂硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)主要用于电镀工业。某小组用废镍催化剂(成分为Al2O3、Ni、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如下

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已知①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。

金属离子

开始沉淀的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

②Ksp(CaF2)=1.46×10-10Ksp(CaC2O4)=2.34×10-9

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(1)“粉碎”的目的是            

(2)保持其他条件相同,在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”,镍浸出率随时间变化如右图。“酸浸”的适宜温度与时间分别为          (填字母)。

a30℃30min

b90℃150min

c70℃120min

d90℃120min

(3)证明“沉镍”工序中Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是           

(4)将“沉镍”工序得到的混合物过滤,所得固体用乙醇洗涤、110 ℃下烘干,得草酸镍晶体。

①用乙醇洗涤的目的是

②烘干温度不超过110℃的原因是

(5)由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下:

第1步取“浸出液”    充分反应后过滤以除去铁、铝元素

第2步向所得滤液中加入适量NH4F溶液充分反应后过滤得“溶液X”

第3步    充分反应后过滤

第4步滤渣用稍过量硫酸充分溶解后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸镍晶体。

①请补充完整相关实验步骤(可选试剂H2SO4溶液、NaOH溶液、HNO3溶液、H2O2溶液)。

②第2步中加入适量NH4F溶液的作用是    

 

(1)增大接触面积,加快反应速率;提高镍的浸出率 (2)C (3)静置,在上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液,若不再产生沉淀,则“沉镍”工序已经完成 (4)①洗去(NH4)2SO4杂质、便于烘干 ②防止温度过高,草酸镍晶体失去结晶水或分解 (5)①第1步:(加适量H2SO4溶液,)加足量H2O2溶液,充分反应后用NaOH溶液调节溶液5.0≤pH<6.7;第3步:用NaOH溶液调节“溶液X”的pH≥9.5 ②除去杂质Ca2+或CaSO4 【解析】 试题分析:(1)粉碎的目的是增大接触面积,使反应速率加快,同时提高镍的浸出率; (2)由图中数据可知,当温度在70-90℃时,时间在120-150min时镍的浸出率最高,从节约能源的角度分析,应该选择70℃,120min,故选择c; (3)要证明沉镍工序中Ni2+已经沉淀完全,只需将溶液静置,取上层清夜,在上层清夜中,滴加草酸铵溶液,观察有无沉淀生成,若无沉淀,说明已经沉淀完全; (4)①用乙醇清洗的目的是便于洗涤,便于烘干; ②加入氟化铵的目的是防止温度过高而使草酸镍晶体失水或者分解; (5)由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下: 第1步:取“浸出液”,加入适量硫酸和过量的双氧水,使二价铁完全转化为三价铁,再用氢氧化钠溶液调节pH,使Al3+和Fe3+完全沉淀,充分反应后过滤,以除去铁、铝元素; 第2步:向所得滤液中加入适量NH4F溶液,充分反应后过滤,得“溶液X”;第3步: 用NaOH溶液调节“溶液X”的pH,充分反应后过滤; 第4步:滤渣用稍过量硫酸充分溶解后,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得硫酸镍晶体。其中第2步加入适量NH4F溶液的作用是除去Ca2+或者硫酸钙。 考点:物质的分离和提纯,实验的评价  
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考点分析:
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(12分)某科研小组在900℃的空气中合成出化学式为La2Ca2MnOx的超导体材料其中La以+3价存在。为确定x的值进行如下分析

步骤1准确称取0.5250g超导体材料样品放入锥形瓶中加25.00mL0.06000mol·L-1 Na2C2O4溶液(过量)和25mL 6mol·L-1 HNO3溶液在6070℃下充分摇动约半小时后得到无色透明溶液A(该条件下只有Mn元素被还原为Mn2+Na2C2O4被氧化为CO2)。

步骤2用0.02000mol·L-1 KMnO4溶液滴定溶液A至终点消耗10.00mL KMnO4溶液。

(1)步骤1反应后溶液中Mn2+的物质的量浓度为0.02000mol·L-1。常温下,为防止Mn2+形成Mn(OH)2沉淀,溶液的pH的范围为      [已知Mn(OH)2的Ksp=2.0×10-13]。

(2)步骤2滴定终点的现象是         

(3)步骤2滴定终点读数时俯视刻度,其他操作都正确,则所测x的值将         (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(4)求x的值(写出计算过程)。

 

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(15分)葛根大豆苷元(F)用于治疗高血压引起的头疼、突发性耳聋等症其合成路线如下

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(1)化合物C中的含氧官能团有        (填官能团名称)。

(2)已知:C满分5 manfen5.comD为取代反应,其另一产物为H2O,写出X的结构简式:   

(3)反应E满分5 manfen5.comF的反应类型是   

(4)写出同时满足下列条件的B的两种同分异构体的结构简式:   

属于芳香族化合物分子中有4种不同化学环境的氢

能与FeCl3溶液发生显色反应

不能发生水解反应能发生银镜反应

(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以满分5 manfen5.com和(CH3CO)2O为原料制备药物中间体满分5 manfen5.com的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:

H2C满分5 manfen5.comCH2满分5 manfen5.comCH3CH2Br满分5 manfen5.comCH3CH2OH

 

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(12分)聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等)为铝源制备PFAS的工艺流程如下

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(1)“碱溶”时,Al2O3发生反应的化学方程式为             

(2)“酸溶Ⅱ”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为             

(3)“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是             

(4)“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是             

(5)“氧化”时若用MnO2代替H2O2,发生反应的离子方程式是                       

(6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品PFAS中残留硫酸过多,使用时产生的不良后果是  

 

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在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料一定条件下发生反应(起始温度和起始体积相同)N2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g) ΔH<0相关数据如下表所示

容器

相关条件

恒温恒容

绝热恒容

恒温恒压

反应物投料

1mol N2、3mol H2

2mol NH3

2mol NH3

平衡时容器体积

V

V

V

反应的平衡常数K=

K

K

K

平衡时NH3的浓度/mol·L-1

c

c

c

平衡时NH3的反应速率/mol·L-1·min-1

v

v

v

下列说法正确的是

AV>V            BK>K            Cc>c            Dv=v

 

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下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是

A0.1mol·L-1 NaHCO3溶液中c(H+)+2c(H2CO3)=2c(CO32-)+c(OH-)

B0.1mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中c(SO42-)=c(NH4+)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)

C将醋酸钠、盐酸两溶液混合后溶液呈中性则混合后的溶液中c(Na+)>c(Cl-)

DpH相等的①CH3COONa、②C6H5ONa、③Na2CO3、④NaOH四种溶液的物质的量浓度大小①>②>③>④

 

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