题目内容

废旧硬质合金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co，工艺流程简图如下：
（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液，阴极主要的电极反应为            ；
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是Fe(OH)3，回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的          ；
（3）溶液I的主要成分是NH4Cl，洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是               ；
（4）将Co2O3还原成Co粉的化学方程式为                     。


（1）2H++2e-=H2↑
（2）Fe(OH)3  Co2+
(3) NH4C，焙烧时NH4Cl分解放出NH3和HCl气体
（4）3H2+Co2O32Co+3H2O

解析（1）电解时阴极得到电子，由于HCl是电解质溶液，所以阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑；
（2）电解时阳极是铁失去电子，生成亚铁离子，然后加入双氧水将亚铁离子氧化生成铁离子，在加入氨水则生成氢氧化铁沉淀，即净化步骤所得滤饼的主要成分是Fe(OH)3；回收的洗涤液中含有Co2+。
（3）由于电解质溶液是盐酸，在反应过程中加入了氨水和草酸铵，所以过滤后溶液I的主要成分是NH4Cl；洗涤CoC2O4不充分，会附着氯化铵，在煅烧是氯化铵分解生成氨气和氯化氢，从而造成环境污染。
（4）氢气还原Co2O3生成CO粉的同时，还有水生成，反应的化学方程式是
3H2+Co2O32Co+3H2O。

练习册系列答案
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【化学—选修2：化学与技术】（15分）
化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证。
Ⅰ．氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究。
（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)，ΔH="-92.4kJ/mol" 。在该温度时，取1molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是_________________________________。
（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是           ；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是                  。
Ⅱ．(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤为：
a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；
c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；
d．将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；
e．电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是                       。  
②有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你同意该同学的想法吗?为什么?                                              
(4) 铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中                             的U4+，而不吸附其他元素。其反应原理为                    (树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为：         。

海洋是资源的宝库，海水中几乎存在所有的天然元素。海洋资源化学就是研究从海洋中提取化学物质的学科，除了研究从海洋中提取常量元素外，还研究从海洋中提取微量元素（浓度小于1mg/L）。
（1）海洋中含量最高的卤素元素在周期表中的位置为                      ；与其同周期相邻且单质为固体的元素原子的核外电子排布式为                   。
（2）海洋中元素含量位于前列的元素有氧、氯、钠、镁、硫，其离子半径从大到小的顺序为        （用离子符号表示），其中形成的化合物中能发生潮解的是                   （用电子式表示）。
（3）微量元素铍在海水中主要以Be(OH)+形式存在，其性质与铝元素相似，目前是从绿宝石（主要成分为铍铝硅酸盐Be3Al2Si6O18）中提取，由于铍是航空、电子、汽车等工业不可替代的战略金属材料，因此海水提铍会成为海洋资源化学新的研究方向。请写出：
①铍铝硅酸盐的氧化物形式的化学式：                                     。
②Be(OH)+与强碱溶液反应的离子方程式：                                   。
（4）下列从海洋中提取或提纯物质的生产或实验流程中，不合理的是     （选填编号）。
a．海水提溴：海水浓缩溴蒸气液溴
b．海水提镁：海滩贝壳石灰乳MgO镁
c．海带提碘：海带灼烧滤液含碘有机溶液碘晶体
d．海盐提纯：海盐精盐滤液食盐晶体

下列关于化学与生产、生活的认识错误的是

A．可利用废油脂制肥皂
B．水玻璃可用于制造木材防火剂
C．煤经气化和液化的物理变化可变为清洁燃料
D．铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸

(14分)
LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：

已知：HCl的沸点是－85.0 ℃，HF的沸点是19.5 ℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是                      、                     。反应设备不能用玻璃材质的原因是               (用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的                    溶液冲洗。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PCl5极易水解，其产物为两种酸，写出PCl5水解的化学方程式：                                                   。
（3）第④步分离采用的方法是                                 ；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是                                          。
（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg。测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为                 mol(用含有w、n的代数式表示)。

锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业,锆(Zr)元素是核反应堆燃料棒的包裹材料,二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石(ZrSiO4),含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质,生产锆流程之一如下:

试回答下列问题:
(1)写出上述流程中高温气化的反应方程式(碳转化成CO):                  ;
(2)写出ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的反应方程式　               ;
(3)关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是　　　　(单选)。

A．二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料
B．1纳米=10-10米
C．锆合金的硬度比纯锆要高
D．日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气爆炸引起

高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种比氯气更好的净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下，回答下列问题：

（1）氯气作净水消毒剂是因为它溶于水生成了________，它有强的氧化性，能杀菌消毒。
（2）步骤②反应的离子方程式是                  。
（3）从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为                 。
（4）将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na2FeO4浓度变化如图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线II比曲线I对应的污水pH________（填“高”或“低”）。

（5）通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）约是氯气的_____倍

铬酸铅俗称铬黄，不溶于水。广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业。实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr2O3、Fe2O3、A12O3、SiO2等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）将铬污泥粉碎的目的是                     ，操作a的名称为          ；
（2）废渣的主要成分是A1(OH)3和Fe(OH)3。已知25℃时，A1(OH)3的Ksp=1.3×10－33，则该温度下反应Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡常数为          （保留两位有效数字）；
（3）写出加入30%H2O2过程中发生的离子反应方程式：                     ；
（4）实验室洗涤铬黄沉淀的方法：                                           ；
（5）写出浓盐酸与A12O3反应的离子方程式：                                。

某复合材料是以人工碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料具有的性质或用途是(　　)。
①耐高温；②不耐热；③导电、导热；④不导电、不导热；⑤可用于飞机机翼；⑥可用于导弹的壳体

A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥
C．②③④ D．③④⑤

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