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氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的...

氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我国对氧化锌的需求量日益增加,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。用工业含锌废渣(主要成分为ZnO还含有铁、铝、铜的氧化物,Mn2Pb2Cd2)制取氧化锌的工艺流程如图所示:

已知:相关金属离子[c(Mn)0.1 mol/L]生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:

回答下列问题:

(1)为保证锌渣酸浸的充分,先保持酸过量,且c(H)0.5 mol/L左右。写出一种加快锌渣浸出的方法:_____________________________________

(2)为调节溶液的pH,则试剂X________(填化学式),且调节溶液pH的范围是________

(3)除杂时加入高锰酸钾的作用是___________,发生反应的离子方程式为_______________

(4)“过滤”所得滤渣的主要成分是___________ (填化学式)

(5)写出“碳化合成”的化学方程式:_________________________________;“碳化合成”过程需纯碱稍过量,请设计实验方案证明纯碱过量:_________________________________

 

将锌渣粉碎、加热、适当增大硝酸浓度、搅拌等 ZnO[或Zn(OH)2或ZnCO3] 4.7≤pH<6.0 除去Mn2+ 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2 3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+2CO2↑+6NaNO3[或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3] 静置,取少许上层清液继续滴加纯碱溶液,若无沉淀产生,则证明纯碱过量(或静置,取少许上层清液滴加CaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明纯碱过量) 【解析】 (1)根据增大固体反应物接触面积,升高温度,增大反应物浓度等角度分析; (2)根据除杂的同时不要掺入新的杂质考虑;根据流程及表中数据,确定pH的范围; (3)加入高锰酸钾的作用是将Mn2+转化为MnO2沉淀,除去Mn2+; (4)由(2)、(3)知“过滤”所得滤渣; (5)“碳化合成”时加入Na2CO3,产物为ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O,写出化学方程式; (6)若Na2CO3不足,检验溶液中的Zn2+;Na2CO3过量时,可检验溶液中的CO32-; (1)酸浸的主要目的是将ZnO等物质与硝酸反应,为加快反应速率,可采取的方法有加热、将将锌渣粉碎、加热、适当增大硝酸浓度、搅拌等; 答案:将锌渣粉碎、加热、适当增大硝酸浓度、搅拌等 (2)加入试剂X的目的是调节溶液的pH,使Fe3+、Al3+生成沉淀除去,为不引入新的杂质离子,可加入ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3等,根据流程及表中数据,需调节pH的范围为4.7≤pH<6.0; 答案:4.7≤pH<6.0 (3)加入高锰酸钾的作用是将Mn2+转化为MnO2沉淀,除去Mn2+,反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+; 答案:除去Mn2+ 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ (4)由(2)、(3)知,“过滤”所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2; 答案:Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2 (5)“碳化合成”时加入Na2CO3,产物为ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O,反应的化学方程式为3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+2CO2↑+6NaNO3[或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3]; 答案:3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+2CO2↑+6NaNO3[或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O= ZnCO3 ▪2Zn(OH)2▪H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3] (6)若Na2CO3不足时,溶液中还有Zn(NO3)2,继续滴加Na2CO3溶液,有沉淀产生;Na2CO3过量时,可检验溶液中的CO32-; 答案:静置,取少许上层清液继续滴加纯碱溶液,若无沉淀产生,则证明纯碱过量(或静置,取少许上层清液滴加CaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明纯碱过量)  
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考点分析:
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工业上采用酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸H3AsO3形式存在)提取中药药剂As2O3。工艺流程如下:

回答下列问题:

1)已知砷元素与N同一主族,原子比N原子多两个电子层,则砷元素的原子序数为________,“沉砷”中所用Na2S的电子式为_____________

2)已知:As2S3与过量的S2-存在以下反应:As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS33- ;“沉砷”中FeSO4的作用是___________________________

3)“焙烧”过程中由于条件的原因,生成的三氧化二铁中混有四氧化三铁,证明四氧化三铁存在的试剂是_________________________________。(写名称)

4)调节pH=0时,由Na3AsO4制备As2O3的离子方程式为:_______________

5)一定条件下,用雄黄(As4S4)制备As2O3的转化关系如图所示。若反应中,1molAs4S4(其中As元素的化合价为+2价)参加反应时,转移28mole-,则物质a___________。(填化学式)

6)某原电池装置如图,电池总反应为:AsO43-+2I-+H2OAsO33-+I2+2OH-。当P池中溶液由无色变成蓝色时,正极上的电极反应式为____________________________。一段时间后电流计指针不发生偏转。欲使指针偏转方向与起始时相反,可采取的措施是____________(举一例)。

 

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碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:

1)反应Ⅰ:Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)   ΔH1   平衡常数为K1

反应Ⅱ:Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)   ΔH2  平衡常数为K2

不同温度下,K1K2的值如下表:

现有反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g),结合上表数据,反应Ⅲ是_______ (填“放热”或“吸热”)反应。

2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为:

2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g)  ∆H<0

m为起始时的投料比,即m= n(H2)/ n(CO2)。

①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为______________________

②图2m1m2m3从大到小的顺序为________________________

③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质化学名称为______________T4温度时,该反应平衡常数KP的计算式为(不必化简)_______________________

3)已知:NH3·H2OKb=1.7×105H2CO3Ka1=4.3×107Ka2=5.6×1011。工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术,工艺流程是将烟气冷却至15.5℃~26.5℃后用氨水吸收过量的CO2。所得溶液的pH___________7(填“>”、“=”或“<”)。烟气需冷却至15.5℃~26.5℃的可能原因是____________

4)为了测量某湖水中无机碳含量,量取100mL湖水,酸化后用N2吹出CO2,再用NaOH溶液吸收。往吸收液中滴加1.0mol/L盐酸,生成的V(CO2)随V(盐酸)变化关系如图所示,则原吸收液中离子浓度由大到小的顺序为__________

 

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随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2PbI2HI为原料合成,制取甲胺的反应为CH3OH(g)NH3(g)CH3NH2(g)H2O(g)  ΔH。回答下列问题:

1)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,已知

COg+O2g═CO2g  H1=-284kJ/mol

H2g+O2g═H2Og  H2=-248kJ/mol

CH3OHg+O2g═CO2g+2H2Og  H3=-651kJ/mol

CO(g)2H2(g)CH3OH(g)ΔH=___

2)在一定条件下,将1molCO2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:

①平衡时,MCH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为____

X轴上b点的数值比a___(”)。某同学认为图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是___

3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)c(Pb2)1.0×103mol·L1,则Ksp(PbI2)___;已知Ksp(PbCl2)1.6×105,则转化反应PbI2(s)2Cl(aq)PbCl2(s)2I(aq)的平衡常数K___

4)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:

①反应H2(g)I2(g)2HI(g)ΔH__(填大于或小于)0

②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2I22H2O3H+HSO4-2II2II3-,图2中曲线ab分别代表的微粒是______(填微粒符号);由图2知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是___

 

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工业上可用一氧化碳合成可再生能源甲醇。

(1)已知:Ⅰ.3CO(g)6H2(g)CH3CHCH2(g)3H2O(g)   H1=-301.3kJ/mol

.3CH3OH(g)CH3CHCH2(g)3H2O(g)      H2=-31.0kJ/mol

COH2合成气态甲醇的热化学方程式为___________________________________

(2)某科研小组在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,在500℃时,研究了n(H2)n(CO)分别为2152CO的转化率变化情况(如图1所示),则图中表示n(H2)n(CO)21的变化曲线为___________(填“曲线a”或“曲线b),原因是_______________________________

(3)某科研小组向密闭容器中充入一定量的COH2合成气态甲醇,分别在AB两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得CH3OH的产率与温度的关系如图2所示。下列说法正确的是____________(填选项字母)

a.使用催化剂A能加快相关化学反应速率,但催化剂A并未参与反应

b.在恒温恒压的平衡体系中充入氩气,CH3OH的产率降低

c.2v(CO)v(H2)时,反应达到平衡状态

(4)一定温度下,在容积均为2L的两个恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

若甲容器平衡后气体的压强为开始时的,则该温度下,该反应的平衡常数K______,要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则乙容器中c的取值范围为_____________________________________

(5)CO与日常生产生活相关。

①检测汽车尾气中CO含量,可用CO分析仪,工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2。则负极的电极反应式为__________________

②碳酸二甲醋[(CH3O)2CO]毒性小,是一种绿色化工产品,用CO合成(CH3O)2CO,其电化学合成原理为4CH3OH2COO22(CH3O)2CO2H2O,装置如图3所示:

写出阳极的电极反应式:________________________________________

 

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碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:

1)反应Ⅰ:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)   ΔH1   平衡常数为K1

反应Ⅱ:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)   ΔH1   平衡常数为K2

不同温度下,K1K2的值如下表:

现有反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g),结合上表数据,反应Ⅲ是___(填“放热”或“吸热”)反应,为提高CO2的转化率可采用措施有___(写出任意两条)。

(2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)  ∆H<0。设m为起始时的投料比,即m= n(H2)/ n(CO2)

①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为______

②图2m1m2m3从大到小的顺序为____

③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质化学名称为____T4温度时,该反应平衡常数KP的计算式为____

3)工业上常用高浓度的 K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:

①在阳极区发生的反应包括____H++HCO3- ==CO2+H2O

②简述CO32-在阴极区再生的原理:____

 

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