题目内容
【题目】下列各组离子在选项条件下一定能大量共存的是( )
A.无色溶液:Na+、Cu2+、Cl、NO3-
B.酸性溶液:NH4+、Fe3+、HCO3、SO42-
C.遇酚酞变红的溶液:Na+、K+、SO42-、NO3-
D.碱性溶液:K+、Al3+、SO42-、NO3-
【答案】C
【解析】
A. 无色溶液中,Cu2+为蓝色,故A错误;-
B. 酸性溶液中HCO3与氢离子不能共存,故B错误;
C. 遇酚酞变红的溶液显碱性, Na+、K+、SO42-、NO3-之间不发生反应,与氢氧根离子也不反应,可以共存,故C正确;
D. 碱性溶液中OH-与Al3+不能共存,故D错误;
答案选C。
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【题目】金属钇(Y)具有重要的国防价值,但因过度开采已濒临枯竭。通过硫酸浸泡深海磷灰石矿,可以得到Y3+的浸出液:
表1 浸出液成分
Al3+ | Fe3+ | Ca2+ | PO43- | Mg2+ | Mn2+ | Y3+ | |
浓度/(mgL-1) | 7670 | 9460 | 550 | 640 | 5600 | 1500 | 70.2 |
(1)浸出液可用有机溶剂(HR)进行萃取,实现Y3+的富集(已知:Y3+与Fe3+性质相似),原理如下:Fe3+ + 3HR FeR3 + 3H+ Y3+ + 3HR
YR3 + 3H+ (已知:FeR3、YR3均易溶于HR)
浸出液在不同pH下萃取的结果如图1。
①用化学平衡原理解释,随pH增大,Y3+萃取率增大的原因________。
②结合图1解释,工业上萃取Y3+之前,应首先除去Fe3+的原因是________。
(2)采用“中和沉淀法”和“磷酸法”可以除铁。
表2 Fe3+、Y3+去除率
终点pH | 去除率/% | |
Fe3+ | Y3+ | |
3.0 | 87.84 | 19.86 |
3.5 | 92.33 | 23.63 |
4.5 | 99.99 | 44.52 |
5.0 | 99.99 | 89.04 |
中和沉淀法:向浸出液中加入NaOH除Fe3+,去除率如表2所示。
①该实验条件下,Fe3+去除率比Y3+大的可能原因________。
磷酸法:将磷酸(H3PO4:三元弱酸)加入到浸出液中,再加入Na2CO3溶液,调pH为2.5,过滤除去磷酸铁沉淀(FePO4),滤液中剩余的Fe3+、Y3+浓度如表3。
表3 滤液中Fe3+、Y3+的浓度
Fe3+ | Y3+ | |
浓度/(mgL-1) | 508 | 68.9 |
② 配平“磷酸法”除铁过程中的离子方程式
Fe3+ + + = FePO4↓+ CO2↑+ ,___________________
③ 综合分析表1、表2、表3,工业上采用“磷酸法”除铁的原因________。
(3)经“磷酸法”除铁后,用有机溶剂HR萃取Y3+,可通过________(填操作)收集含Y3+的有机溶液。
(4)综合分析以上材料,下列说法合理的是________。
a. 分析图1可知,pH在0.2~2.0范围内,有机溶剂中的Fe3+多于水溶液中的Fe3+
b. 表2中 Y3+损失率在20%左右的原因可能是生成的Fe(OH)3对Y3+的吸附
c. 表2中 pH在4.5~5.0范围内,Y3+损失率变大的可能原因:Y3+ + 3OH- = Y(OH)3↓
d. 有机溶剂萃取Y3+的优点是Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子萃取率极低