题目内容

(2009?广东)某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO32、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:

沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2
PH 3.2 5.2 12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表,请回答下列问题:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有
升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)
升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)
(要求写出两条).
(2)滤渣I的主要成分有
Fe(OH)3 Al(OH)3
Fe(OH)3 Al(OH)3

(3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有
Na2SO4
Na2SO4

(4)Mg(ClO32在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:
MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO32+2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO32.简述可制备Mg(ClO32的原因:
在某一时NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO32的溶解度随温度变化最大;NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别.
在某一时NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO32的溶解度随温度变化最大;NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别.

②按①中条件进行制备实验.在冷却降温析出Mg(ClO32过程中,常伴有NaCl析出,原因是:
降温前溶液中NaCl以达饱和;降低过程中NaCl溶解度会降低,会少量析出
降温前溶液中NaCl以达饱和;降低过程中NaCl溶解度会降低,会少量析出
.除去产品中该杂质的方法是:
重结晶
重结晶
分析:(1)浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应,从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看,可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度,或通过搅拌使反应物充分接触反应,或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率;
(2)根据MgCO3、CaMg(CO32、Al2O3、Fe2O3能与硫酸反应,生成了MgSO4、CaSO4、Al2(SO43和Fe2(SO43,其中CaSO4微溶,形成滤渣;滤液中含有MgSO4、Al2(SO43和Fe2(SO43,根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH,在调节pH至5.5时,Fe3+和Al3+已经完全沉淀,滤渣I的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)上述过滤后滤液中阴离子主要是SO42-,加入NaOH后在调节pH至12.5时Mg2+完全沉淀,溶质主要成分是Na2SO4
(4)①根据侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理;
②根据侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理.
解答:解:(1)浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应,从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看,可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度,或通过搅拌使反应物充分接触反应,或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率,
故答案为:适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案);
(2)因MgCO3、CaMg(CO32、Al2O3、Fe2O3能与硫酸反应,生成了MgSO4、CaSO4、Al2(SO43和Fe2(SO43,其中CaSO4微溶,形成滤渣;滤液中含有MgSO4、Al2(SO43和Fe2(SO43,根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH,在调节pH至5.5时,Fe3+和Al3+已经完全沉淀,滤渣I的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)上述过滤后滤液中阴离子主要是SO42-,加入NaOH后在调节pH至12.5时Mg2+完全沉淀,溶质主要成分是Na2SO4,故答案为:Na2SO4
(4)①反应MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO32+2NaCl类似于侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理,因为NaCl溶解度小而从溶液中析出,使反应向生成Mg(ClO32的方向进行,
故答案为:在某一温度时,NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO32的溶解度随温度变化的最大;NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别;
②同样是依据①的原理,在降温的过程中,Mg(ClO32的溶解度不断减小,从溶液中析出,在生成Mg(ClO32的过程中NaCl也不断生成,但因溶解度没有增加,所以也伴随Mg(ClO32析出;相同温度时氯化钠的溶解度最小,因此在冷却降温析出Mg(ClO32过程中一定会析出氯化钠.由于氯酸镁和氯化钠均溶于水,溶于水的可溶性物质一般用结晶和重结晶的方法分离.故答案为:降温前,溶液中NaCl已达饱和;降低过程中,NaCl溶解度会降低,会少量析出;重结晶.
点评:本题考查考生对常见金属元素及其化合物主要性质的掌握,以及对离子反应实质的认识;考查考生应用基础知识解决简单化学问题的能力以及对图表的观察、分析能力.
练习册系列答案
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(2009?广东模拟)我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献.他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.有关反应的化学方程式为:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3 
  △  
.
 
Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是
C
C

a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(2)某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计的方案实验.
①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出).

试回答下列有关问题:
(Ⅰ)乙装置中的试剂是
饱和碳酸氢钠溶液
饱和碳酸氢钠溶液

(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是
吸收未反应的NH3
吸收未反应的NH3

(Ⅲ)实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是
过滤
过滤
(填分离操作的名称).
②另一位同学用图中戊装置(其它装置未画出)进行实验.
(Ⅰ)实验时,须先从
a
a
管通入
NH3
NH3
 气体,再从
b
b
管中通入
CO2
CO2
气体;
(Ⅱ)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置,理由是
增大气体与溶液接触面积,提高CO2吸收率
增大气体与溶液接触面积,提高CO2吸收率

(3)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法:
用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应或往烧碱溶液中通入过量CO2;或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2
用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应或往烧碱溶液中通入过量CO2;或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2
(2009?广东模拟)某课外小组欲通过实验证明方铅矿分解所得白色粉末中含有氧元素,设计以下的实验装置:
在实验或改进实验中,可能发生的化学反应如下:
PbO+C
  △  
.
 
Pb+CO↑,2PbO+C
  △  
.
 
2Pb+CO2↑,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
[Cu(NH32]Ac+CO+2NH3?[Cu(NH34]Ac?CO△H<0.请回答以下问题:
(1)在装置A中不断鼓入氮气的作用是
N2可将实验装置内的空气排净,并作为动力源将PbO与C反应生成的气体,赶入B、C两个实验装置处
N2可将实验装置内的空气排净,并作为动力源将PbO与C反应生成的气体,赶入B、C两个实验装置处
,能否用空气代替氮气?
,其理由是
空气中的O2可与灼热的炭反应,且空气中还含有CO2、H2O等含氧化合物,均可导致实验失败
空气中的O2可与灼热的炭反应,且空气中还含有CO2、H2O等含氧化合物,均可导致实验失败

(2)在实验过程中,未见B装置中有白色沉淀生成,说明在装置A中发生反应的化学方程式是
PbO+C
  △  
.
 
Pb+CO↑
PbO+C
  △  
.
 
Pb+CO↑
,证明氧化铅里含有氧元素的实验事实是
C处燃烧产生的淡蓝色火焰
C处燃烧产生的淡蓝色火焰

(3)若使实验更具有说服力,通过增添设备和药品,设计一个更加严密的改进实验方案是
可在装置B后串联一个内盛[Cu(NH32]Ac溶液的洗气装置,吸收一氧化碳,反应完毕,取出吸收液加热解吸,用排水取气法收集放出的气体,通过进一步实验证明该气体是一氧化碳
可在装置B后串联一个内盛[Cu(NH32]Ac溶液的洗气装置,吸收一氧化碳,反应完毕,取出吸收液加热解吸,用排水取气法收集放出的气体,通过进一步实验证明该气体是一氧化碳

(4)若没有木炭粉和氮气,改用氢气行吗?
可以
可以
,实验的装置和药品又将做怎样的调整?
将装置B改用内盛CuSO4白色粉末的干燥管
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(2009?广东模拟)铁是人体不可缺少的微量元素,摄入含铁的化合物可补充铁.“速力菲”是市场上一种常见的补铁药物,下表格是它的说明书.

(1)该药品中Fe2+ 会缓慢氧化,国家规定该药物中Fe2+ 的氧化率超过10%即不能再服用.
1为了检验某药店出售的“速力菲”是否氧化,实验室可选用最常用最灵敏的检验试剂为
硫氰化钾溶液
硫氰化钾溶液
( 填试剂的名称 )
②实验室采用H2SO4酸化的KMnO4溶液,对“速力菲”中的Fe2+ 进行滴定(假设药品中,其它成分不与KMnO4反应).请配平下列离子方程式
1
1
MnO4-+
5
5
Fe2++
8
8
H+
1
1
Mn2++
5
5
Fe3++
4
4
H2O
③称量上述含铁元素质量分数为20.00% 的“速力菲”10.00g,将其全部溶于稀硫酸中,配制成1000.00mL溶液,取出20.00mL,用0.01mol/L的KMnO4溶液滴定,用去KMnO4溶液12.00mL.该药品可以服用吗?
不可以
不可以
(填“可以”或“不可以”),请通过计算简述理由(写出主要计算过程)
由MnO4-~5Fe2+,可得1000.00mL溶液含有的Fe2+的物质的量n(Fe2+)=0.01mol/L×12.00×10-3L×5×(1000.00mL/20.00mL)=0.03mol,m(Fe2+)=0.03mol×56g/mol=1.68g,Fe2+的氧化率(10g×20.00%-1.68g)/(10g×20.00%)=16.00%>10%,所以不可以服用.
由MnO4-~5Fe2+,可得1000.00mL溶液含有的Fe2+的物质的量n(Fe2+)=0.01mol/L×12.00×10-3L×5×(1000.00mL/20.00mL)=0.03mol,m(Fe2+)=0.03mol×56g/mol=1.68g,Fe2+的氧化率(10g×20.00%-1.68g)/(10g×20.00%)=16.00%>10%,所以不可以服用.

(2)已知琥珀酸亚铁相对分子质量为172,琥珀酸为有机酸.含23.6g琥珀酸的溶液与4mol/L  100mL的氢氧化钠溶液恰好完全中和.质子核磁共振分析显示,琥珀酸分子中只含有两种位置不同的氢原子.写出琥珀酸溶液与氢氧化钠溶液完全中和的离子方程式(有机物须写结构简式)
HOOC-CH2-CH2-COOH+2OH--OOC-CH2-CH2-COO-+2H2O
HOOC-CH2-CH2-COOH+2OH--OOC-CH2-CH2-COO-+2H2O
,琥珀酸亚铁的化学式为
FeC4H4O4
FeC4H4O4
(2009?广东)某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2),并探究其实验式.

(1)按图连接好实验装置.检查装置的气密性,方法是
关闭活塞K,微热反应管,试管A中有气泡冒出,停止加热.冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变,则说明装置气密性良好.
关闭活塞K,微热反应管,试管A中有气泡冒出,停止加热.冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变,则说明装置气密性良好.

(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中,目的是
防止反应过程中空气进入反应管
防止反应过程中空气进入反应管

(3)制备氮化钙的操作步骤是:①打开活塞K并通入N2;②点燃酒精灯,进行反应;③反应结束后,
熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入N2,并关闭活塞K;
熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入N2,并关闭活塞K;
;④拆除装置,取出产物.
(4)数据记录如下:
空瓷舟质量m0/g 瓷舟与钙的质量m1/g 瓷舟与产物的质量m2/g
14.80 15.08 15.15
①计算得到实验式CaxN2,其中x=
14
5
14
5

②若通入的N2中混有少量O2,请比较x与3的大小,并给出判断依据:
O2和N2分别与等量的Ca反应,生成CaO的质量高于Ca3N2.若通入的N2中混有少量的O2,会导致计算出n(N)偏大,所以
n(Ca)
n(N)
3
2
,即x<3
O2和N2分别与等量的Ca反应,生成CaO的质量高于Ca3N2.若通入的N2中混有少量的O2,会导致计算出n(N)偏大,所以
n(Ca)
n(N)
3
2
,即x<3

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