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工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、...

工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3Al2O3MgOCaO等杂质)制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下(已知Na2SO3能还原Fe3Co3)

回答下列问题:

(1)在加入盐酸进行酸浸时,能提高酸浸速率的方法有______________(任写2)

(2)“酸浸后加入Na2SO3钴的存在形式为Co2,产生Co2反应的离子方程式为________

(3)溶液a中加入NaClO的作用是___________________________________

(4)沉淀a的成分是__________(写化学式),操作2的名称是_______________

(5)溶液d中的金属离子只有Co2Na两种,则溶液c中加入NaF溶液的作用是________

(6)在空气中缎烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为12.05gCO2的体积为6.72L(标准状况),则此反应的化学方程式为____________________________

 

将水钴矿石粉碎 ;充分搅拌;适当增加盐酸浓度;提高酸浸温度等 将溶液中Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3 、Al(OH)3 过滤 使Mg2+、Ca2+转化为难溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去 3CoC2O4+2O2  Co3O4+6CO2 【解析】 水钴矿中加入盐酸,可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等,则加入的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+;加入NaClO将Fe2+氧化为Fe3+,溶液b中阳离子有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+,加入碳酸氢钠,Fe3+、Al3+与碳酸氢根离子发生相互促进的水解反应分别生成Fe(OH)3、Al(OH)3,故沉淀A的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3;溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+,加入NaF,Mg2+、Ca2+转化成MgF2、CaF2沉淀,溶液d中含有Co2+,溶液d中加入草酸铵过滤得到CoC2O4晶体,最后煅烧得到钴的氧化物,据此分析作答。 (1)“酸浸”时为固体与液体的反应,根据外界条件对化学反应速率的影响,在加入盐酸进行“酸浸”时,能够提高“酸浸”速率的方法有:将水钴矿石粉碎,增大接触面积;充分搅拌;适当增加盐酸的浓度;适当提高酸浸的温度等,故答案为:将水钴矿石粉碎;充分搅拌;适当增加盐酸浓度;提高酸浸温度等。 (2)酸浸时水钴矿中的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO溶解转化为CoCl3、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2;加入Na2SO3,钴的存在形式为Co2+,Co3+被还原为Co2+,则SO32-被氧化成SO42-,产生Co2+的反应可表示为:SO32-+Co3+→Co2++SO42-,根据得失电子守恒配平为:SO32-+2Co3+→2Co2++SO42-,根据溶液呈酸性和电荷守恒,生成Co2+的离子方程式为SO32-+2Co3++H2O=2Co2++SO42-+2H+; (3)加入Na2SO3还会将Fe3+还原为Fe2+,反应的离子方程式为SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++SO42-+2H+;溶液a中含有Co2+、Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等,向溶液a中加入NaClO,NaClO具有强氧化性,将Fe2+氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,故答案为:将溶液中Fe2+氧化成Fe3+; (4)加入NaClO溶液后得到的溶液b中含有Co2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等;向溶液b中加入NaHCO3调节溶液的pH,使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀而除去,沉淀A的成分为Fe(OH)3、Al(OH)3;溶液c中含有Co2+、Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等,向溶液c中加入NaF,Mg2+、Ca2+转化为难溶于水的MgF2、CaF2沉淀,操作2的名称为过滤,故答案为:Fe(OH)3 、Al(OH)3;过滤; (5)根据(4)的分析,溶液c中加入NaF溶液的作用是使Mg2+、Ca2+转化为难溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去,故答案为:使Mg2+、Ca2+转化为难溶于水的MgF2、CaF2沉淀除去; (6)n(CO2)==0.3mol,根据C守恒,n(CoC2O4)=0.15mol,根据Co守恒,n(Co)=0.15mol,所得钴的氧化物中n(O)==0.2mol,n(Co):n(O)=0.15mol:0.2mol=3:4,生成的钴的氧化物的化学式为Co3O4,在空气中煅烧CoC2O4的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。  
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考点分析:
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水是一种重要的自然资源,水质优劣直接影响人体健康,水处理技术在生产、生活中应用广泛。聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂。以黄铁矿的烧渣(主要成分为Fe2O3FeOSiO2)和废铁屑为原料制取聚合硫酸铁([Fe2(OH)x(SO4)3-]m)的工艺流程如图:

 

(1)98%的硫酸配制28%的硫酸,所需的玻璃仪器除量筒外,还有______(填标号)。

a.容量瓶     b.烧杯      c.玻璃棒     d.分液漏斗

(2)废铁屑表面附有铁锈,铁锈的主要成分为______,步骤③的具体实验操作有____

(3)水解、聚合要严控pH和温度。pH偏小时Fe3+水解程度弱,pH偏大时则______。写出水解、聚合反应生成PFS的化学方程式:_________

(4)步骤⑥相对于常压蒸发,减压蒸发的优点是_________

(5)污水经过一级、二级处理后,还含有少量Cu2+Hg2+Pb2+等重金属离子,可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质能作为沉淀剂的是_______(填标号)。

a.氨水   b.硫化氢气体   c.硫酸钠溶液   d.纯碱溶液

(6)硬度为的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(7.1mgMgO)。若某天然水中c(Ca2+)=1.5×10-3mol/Lc(Mg2+)=6.4×10-4mol/L,则此水的硬度为______

 

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实验室利用橄榄石尾矿(主要成分为MgO及少量FeOFe2O3Al2O3)制备纯净氯化镁晶体(MgCl2·6H2O),实验流程如下:

已知几种金属阳离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

 

Fe2+

Fe3+

Al3+

Mg2+

开始沉淀时

7.6

2.7

4.2

9.6

沉淀完全时

9.6

3.7

5.4

11.1

 

 

回答下列问题:

(1)“浸取步骤中,能加快浸取速率的方法有______________________(任写两种)

(2)气体X的电子式为________,滤渣1经过处理可以制得一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂,其化学式为[Fe2(OH)n(SO4)(30.5n)]m,则该物质中铁元素的化合价为________

(3)加入H2O2的目的是______________________;若将上述过程中的“H2O2“NaClO”代替也能达到同样目的,则发生反应的离子方程式为:________________________________

(4)“一系列操作主要包括加入足量盐酸,然后经过____________________、过滤、洗涤,即得到氯化镁晶体。

(5)准确称取2.000 g氯化镁晶体产品于250 mL锥形瓶中,加水50 mL使其完全溶解,加入100 mL氨性缓冲液和少量铬黑T指示剂,溶液显酒红色,在不断振荡下,用0.5000 mol/LEDTA标准溶液进行滴定,其反应原理为Mg2+Y4- ==MgY2-,滴定终点时消耗EDTA标准溶液的体积19.00 mL

①则产品中MgCl2·6H2O的质量分数为________(结果保留三位有效数字)

②下列滴定操作会导致测量结果偏高的是________(填字母)

a.滴定终点时仰视读数            b.锥形瓶洗涤后没有干燥

c.滴定时锥形瓶中有液体溅出      d.滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失

 

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硫酸镍(NiSO4)是一种重要的化工原料,广泛应用于电镀、医药、印染等工业。以含镍废催化剂(主要含Ni及少量的AlAl2O3Fe和其它不溶于酸、碱的杂质)为原料生产NiSO4·7H2O晶体的两种工艺流程如下:

流程一:

流程二:

已知:部分金属氢氧化物的Ksp近似值如下表所示:

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Al(OH)3

Ni(OH)2

Ksp近似值

1017

1039

1034

1015

 

回答下列问题:

(1)流程一中所用酸A和流程二中所用酸X___________(相同不相同”);流程一中滤渣C和流程二中滤渣II___________(相同不相同”)。流程二中滤渣I___________

(2)流程一中碱浸时发生反应的离子方程式为____________________________________

(3)流程二中净化除杂包含了两步操作过程:第一步,加入氧化剂H2O2,发生反应的离子方程式是____________________________________________;第二步,调节溶液的pH

(4)分析比较流程一中操作B和流程二中操作Y后,回答操作Y______________________、过滤、洗涤、干燥,即得产物。

(5)由己知信息列式计算:常温下,Ni2完全沉淀时的pH___________

 

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高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。以废铁屑(含有少量Ni)为主要原料制备高铁酸钾的流程如下:

资料显示:一些金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下:

M(OH)n

pH

开始沉淀

沉淀完全

Fe(OH)3

2.53

2.94

Ni(OH)2

7.60

9.75

 

 

(1)高铁酸钾具有高效消毒主要是因其具有__________性所致。

(2)步骤③反应的离子方程式是_______

(3)步骤④不能引入新杂质,调节pH所用的某种氧化物的化学式是___________,调节pH的范围是__________________

(4)步骤⑤发生反应的离子方程式是________

(5)该流程中可循环利用的物质是:_______(写化学式)。

(6)步骤⑥中,由Na2FeO4 得到粗K2FeO4的原理可能是___________

(7)测定产品纯度:将wg粗产品,溶入过量的碱性亚铬酸盐溶液中,充分反应后,加入稀硫酸酸化至pH2,在所得的重铬酸盐溶液中加入5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,然后用c mol·L1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL。有关滴定反应有:

Cr(OH)4-FeO42-3H2OFe(OH)3·3H2O↓CrO42- +OH

22HH2O

6Fe2+14H2Cr3+6Fe3+7H2O

该粗产品中K2FeO4的纯度为____________(用含wcV的代数式表示)。若滴定管没有用待装液润洗,则测得结果________偏高”“偏低无影响)。

 

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二硫化钼(MoS2 其中Mo的化合价为+4)被誉为固体润滑剂之王,利用低品质的辉钼矿(MoS2SiO2 以及CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸中加入氢氟酸是为了除去杂质SiO2,该反应的化学方程式为___________

(2)氧化焙烧过程中主要是将MoS2转化为MoO3,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________

(3)若氧化焙烧产物产生烧结现象,在氨浸前还需进行粉碎处理,其目的是_________氨浸后生成( NH4)2 MoO4反应的化学方程式为___________

(4)氨浸后的滤液中加入Na2S后,钼酸铵转化为硫代钼酸铵[(NH4)2MoS4],加入盐酸后,(NH4)2 MoS4与盐酸反应生成MoS3沉淀,沉淀反应的离子方程式为_________________

(5)高纯MoS2中仍然会存在极微量的非整比晶体MoS2.8等杂质,在该杂质中为保持电中性,Mo元素有+4+6两种价态,则MoS2Mo4+所占Mo元素的物质的量分数__________

(6)钼酸钠晶体( Na2 MoO4 ·2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由MoS2制备。在制备过程中需加入Ba(OH)2固体除去SO42-,若溶液中c(MoO42-)=0.4 mol/Lc(SO42-)=0. 05 mol/L,常温下,当BaMoO4即将开始沉淀时,SO42-的去除率为____________ [忽略溶液体积变化。已知:259℃,Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8 Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]

 

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