题目内容
【题目】以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和砷元素)为原料,可回收制备Cu和ZnSO4H2O,其主要实验流程如下:
已知:①Fe3+完全沉淀pH为3.2,此时Zn2+、Cu2+未开始沉淀;
②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+:3Fe2++2[Fe(CN)6]3﹣═Fe3[Fe(CN)6]2↓(深蓝色);
③砷元素进入水体中对环境污染大,可通过沉淀法除去。
(1)两段脱氯均需在85℃条件下进行,适宜的加热方式为_____。
(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3,也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体,该副反应的离子方程式为_____。若用NaOH溶液进行碱洗操作时,浓度不宜过大,通过下表的数据分析其原因是_____。
NaOH溶液浓度对脱氯率和其他元素浸出率的影响
NaOH浓度/molL﹣1 | 脱氯率/% | 元素浸出率/% | ||
Cl | Zn | Cu | As | |
1.0 | 51.20 | 0.51 | 0.04 | 0.00 |
2.0 | 80.25 | 0.89 | 0.06 | 58.87 |
3.0 | 86.58 | 7.39 | 0.26 | 78.22 |
(3)ZnSO4的溶解度曲线如下图所示。“电解”后,从溶液中回收ZnSO4H2O的实验、操作为_____。
(4)滤液1和滤液2中含一定量的Cu2+、Zn2+.为提高原料利用率,可采取的措施有:将滤液1和滤液2混合,回收铜锌沉淀物;循环使用电解过程产生的_____(填化学式)。
(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe2+,Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.7×10﹣21.测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe2+存在
【答案】水浴加热(或85℃水浴加热) 4Cu2++3CO32﹣+2Cl﹣+3H2O=2Cu2(OH)3Cl↓+3CO2↑; NaOH浓度高时Zn元素损失较多,As元素浸出率高,增加废水处理难度; 在330K以上(330~380K)蒸发结晶,趁热过滤,热水洗涤干燥; H2SO4 向酸浸滤液中加入过量30%双氧水,搅拌使其充分反应,取样滴加0.001molL﹣1K3[Fe(CN)6]溶液无深蓝色沉淀,加入回收的铜锌沉淀物并搅拌至调节pH为3.2,静置,过滤,取滤液。
【解析】
将水加入高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和砷元素),溶解可溶性氯化物,过滤得到不溶物,将碳酸钠溶液加入不溶物,脱氯,锌铜沉淀,过滤得到相应沉淀物,再加入稀硫酸溶解,得到铜离子、锌离子的溶液,电解得到铜单质和硫酸锌溶液,再经过蒸发结晶,趁热过滤,热水洗涤干燥得到ZnSO4H2O,
(1)两段脱氯均需在85℃条件下进行,选用水浴加热;
(2)溶液中Cu2+与碳酸根离子、氯离子结合得到Cu2(OH)3Cl和二氧化碳;分析图表,若用NaOH溶液进行碱洗操作时,考虑减少Zn的损失,减少As的浸出率;
(3)分析图表330~380K范围内从溶液中回收ZnSO4H2O;
(4)通过流程可知H2SO4可循环使用;
(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe2+,Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.7×10﹣21,测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe2+存在)、砷元素(以H3AsO3存在),应先将Fe2+氧化为Fe3+,FeAsO3氧化为FeAsO4,再调节pH除去铁元素和砷元素,据此分析。
(1)两段脱氯均需在85℃条件下进行,温度要求在100℃以下,选用水浴加热即可;
故答案为:水浴加热(或85℃水浴加热);
(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+与CO32﹣、Cl﹣发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出CO2气体,离子方程式为:4Cu2++3CO32﹣+2Cl﹣+3H2O=2Cu2(OH)3Cl↓+3CO2↑;根据图表,若用NaOH溶液进行碱洗操作时,随着NaOH浓度的增大,Zn元素浸出率增大,损失增多,As元素浸出率高,会增加废水处理难度,故NaOH浓度不宜过大;
故答案为:4Cu2++3CO32﹣+2Cl﹣+3H2O=2Cu2(OH)3Cl↓+3CO2↑;NaOH浓度高时Zn元素损失较多,As元素浸出率高,增加废水处理难度;
(3)根据ZnSO4的溶解度曲线,“电解”后,从溶液中回收ZnSO4H2O的实验、操作为:在330K以上(330~380K)蒸发结晶,趁热过滤,热水洗涤干燥;
故答案为:在330K以上(330~380K)蒸发结晶,趁热过滤,热水洗涤干燥;
(4)由流程可知,加入的有H2SO4,电解时,阴极得到铜单质,阳极氢氧根放电,电解得到H2SO4,可以循环使用;
故答案为:H2SO4;
(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe2+,Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.7×10﹣21,测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe2+存在)、砷元素(以H3AsO3存在),应先将Fe2+氧化为Fe3+,用K3[Fe(CN)6]溶液检验是否氧化完全,FeAsO3氧化为FeAsO4,再调节pH除去铁元素和砷元素,故实验方案为:向酸浸滤液中加入过量30%双氧水,搅拌使其充分反应,取样滴加0.001molL﹣1K3[Fe(CN)6]溶液无深蓝色沉淀,加入回收的铜锌沉淀物并搅拌至调节pH为3.2,静置,过滤,取滤液;
故答案为:向酸浸滤液中加入过量30%双氧水,搅拌使其充分反应,取样滴加0.001molL﹣1K3[Fe(CN)6]溶液无深蓝色沉淀,加入回收的铜锌沉淀物并搅拌至调节pH为3.2,静置,过滤,取滤液。
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【题目】氮元素的单质和常见的化合物在工、农业生产中用途广泛.
(1)工业上利用分离空气的方法得到氮气.空气各主要成分的沸点如下:
N2 | O2 | Ar | CO2 |
-196℃ | -183℃ | -186℃ | -78℃ |
现将空气深度冷却液化,然后缓慢升温,则最先分离出来的气体是____________;
(2)雷雨时空气中的N2转化为NO,生成物NO是______色的气体,________(填“易”或“难”)溶于水;NO在空气中很容易被氧化成NO2,NO2能与水发生化学反应. NO2与水反应的化学方程式为_______________________________;
(3)实验室可用固体NH4Cl与固体Ca(OH)2加热反应制取氨气.
①制取氨气的化学方程式为_____________________________;
②要制取标准状况下4.48L的氨气,至少需要称取固体NH4Cl的质量为______g;
(4)已知:4NH3+6NO5N2+6H2O化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下,按下列流程,探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能.
将经催化反应后的混合气体,通过一定体积滴有酚酞的稀硫酸溶液.NH3与稀硫酸溶液反应的化学方程式为____________________________________________;