题目内容
9.高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素.从烟尘中提取硫酸锌,可以变废为宝,减少其对环境的危害.下图是用高炉烟尘制取硫酸锌的工业流程.已知:
①20℃时,0.1mol.L-1的金属离子沉淀时的pH
| pH | Fe3+ | Zn2+ | Mn2+ | Cu2+ |
| 开始沉淀 | 1.9 | 6.0 | 8.1 | 4.7 |
| 沉淀完全 | 3.7 | 8.0 | 10.1 | 6.7 |
| 沉淀溶解 | 不溶解 | 10.5 | 不溶解 | / |
③ZnSO4+4NH3═[Zn(NH3)4]SO4,[Zn(NH3)4]SO4易溶于水.
回答下列问题:
(1)为提高烟尘中金属离子的浸出率,除了适度增加硫酸浓度外,还可以采取什么措施?(举出1种)升高温度.
(2)上述流程测得溶液pH=5.0,此处可以选择的测量仪器是pH计.
(3)加入MnO2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+.
(4)写出过二硫酸铵把硫酸锰(MnSO4)氧化的化学方程式MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4.
(5)写出还原过程发生的主要反应的离子方程式Zn+Cu2+=Zn2++Cu.
(6)操作甲中为使锌离子完全沉淀,添加的最佳试剂是C
A.锌粉 B.氨水 C.( NH4)2CO3 D.NaOH
(7)若pH=5.0时,溶液中的Cu2+尚未开始沉淀,求溶液中允许的Cu2+浓度的最大值10-1.6mol/L.
分析 高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素,用硫酸酸浸,过滤得到滤液中含有锌离子、亚铁离子、铜离子等,用二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子,再加氨水调节pH值使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤除去,用过二硫酸铵除去锰离子,再加入足量的锌除去铜离子,得到硫酸铵、硫酸锌的混合溶液,在溶液中加足量的( NH4)2CO3 使锌离子完全沉淀,过滤分离后用硫酸溶解得到硫酸锌,
(1)提高浸出率可从浓度、温度、搅拌等影响化学反应速率的角度分析;
(2)测量溶液pH可以用pH计;
(3)加入MnO2可以将亚铁离子氧化成铁离子;
(4)过二硫酸铵和硫酸锰反应生成二氧化锰、硫酸铵、硫酸,根据电子得失守恒和原子守恒配平书写;
(5)还原过程中锌置换出铜;
(6)使锌离子完全沉淀,要调节溶液的pH值且要不引入新的杂质;
(7)根据0.1mol.L-1Cu2+开始沉淀时pH=4.7,可计算出Ksp[Cu(OH)2],根据Ksp可计算出pH=5.0时,溶液中的Cu2+浓度的最大值.
解答 解:高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素,用硫酸酸浸,过滤得到滤液中含有锌离子、亚铁离子、铜离子等,用二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子,再加氨水调节pH值使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤除去,用过二硫酸铵除去锰离子,再加入足量的锌除去铜离子,得到硫酸铵、硫酸锌的混合溶液,在溶液中加足量的( NH4)2CO3 使锌离子完全沉淀,过滤分离后用硫酸溶解得到硫酸锌,
(1)升高温度、搅拦、增加浸出时间等可以提高烟尘中金属离子的浸出率,
故答案为:升高温度;
(2)测得溶液pH=5.0,可以选用pH计测定,
故答案为:pH计;
(3)加入MnO2可以将亚铁离子氧化成铁离子,通过调节溶液pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+;
(4)过二硫酸铵和硫酸锰反应生成二氧化锰、硫酸铵、硫酸,反应的化学方程式为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4,
故答案为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4;
(5)还原过程中锌置换出铜,反应的离子方程式为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu,
故答案为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu;
(6)由于在前面的步骤中已经加过锌,所以锌不能使锌离子完全沉淀,氨水与锌离子形成配合离子溶于水,氢氧化钠会引入新杂质,所以要使锌离子完全沉淀,只能用碳酸铵,
故答案为:C;
(7)根据0.1mol.L-1Cu2+开始沉淀时pH=4.7,可知Ksp[Cu(OH)2]=0.1×(10-9.3)2=10-19.6,根据Ksp可知pH=5.0时,所以溶液中的Cu2+浓度的最大值为:$\frac{1{0}^{-19.6}}{({1{0}^{-9})}^{2}}$mol/L=10-1.6mol/L,
故答案为:10-1.6mol/L.
点评 本题考查了物质分离提纯的方法及流程分析判断,为高考常见题型,题目难度中等,明确物质性质和实验操作流程是解题关键,注意掌握物质分离与提纯方法,试题侧重于考查学生的分析、理解能力及化学实验能力.
| A. | 流程中涉及的反应均为非氧化还原反应 | |
| B. | 反应②产生的阴离子主要为CO32- | |
| C. | 实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行 | |
| D. | 反应①中发生的主要反应为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O |
| A. | 2 mol•L-1 | B. | 1.6 mol•L-1 | C. | 0.8 mol•L-1 | D. | 0.4 mol•L-1 |
| A. | Al2O3和NaOH溶液反应:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2↑ | |
| B. | NaHCO3溶液与NaOH溶液反应:OH-+HCO3-═CO2↑+H2O | |
| C. | Ca(HCO3)2溶液中加入少量NaOH溶液:Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+2H2O+CO32- | |
| D. | AlCl3溶液中加入足量的氨水:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+ |
| 阳离子 | Na+ H+ Ba2+ |
| 阴离子 | OH- CO32- SO42- |
①A溶液与B溶液反应生成无色气体X,气体X可以和C溶液反应生成沉淀E,沉淀E可与B溶液反应,但反应很快停止;
②B溶液与 C溶液反应生成白色沉淀D,沉淀D不溶于稀硝酸.
请根据上述实验结果,填空:
(1)写出下列物质的名称:X二氧化碳.
(2)鉴别B在溶液中产生的阴离子的实验操作方法是取少量生B的溶液于试管,先加入盐酸,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,则溶液中含有SO42-.
(3)完成以下水溶液中的反应的离子方程式:
A溶液与B溶液反应:CO32-+2H+=CO2↑+H2O
B与C反应至溶液呈中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-=2H2O+BaSO4↓
(4)D 与E的混合物ag,加入足量盐酸,反应完毕生成标准状况时的气体 bL,则D在混合物中的质量分数为$\frac{(22.4a-197b)}{22.4a}$×100%.
| A. | Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强 | |
| B. | W的气态氢化物比X的稳定 | |
| C. | 离子半径的大小顺序:r(W)>r(X)>r(Y)>r(Z) | |
| D. | WX2与ZY2中的化学键类型相同 |
| A. | Y、Z两元素形成的简单阴离子的还原性Z>Y | |
| B. | 原子半径大小的顺序为Z>X>Y>W | |
| C. | X与W形成的化合物W2X2中含有离子键和共价键 | |
| D. | Y、Z两种元素最高价氧化物的水化物的酸性Z>Y |
| A. | 二甲苯和四甲苯均有三种 | |
| B. | 乙醇的酯化反应和酯的水解均属于取代反应 | |
| C. | 乙醇、乙酸均可与金属钠反应 | |
| D. | 石油裂解和油脂皂化均是由高分子物质生成小分子物质的过程 |