【題目】蛇紋石(含MgO、NiO、SiO2、Fe2O3、FeO等)因其外表青綠相問像蛇紋一樣而得名。一種以蛇紋石為原料制取鐵紅和堿式碳酸鎳[Ni3(OH)4CO34H2O]的流程如圖:
已知:Ⅰ.該實驗溫度下,不同pH時鐵沉淀物成分及熱分解產(chǎn)物:
pH | 鐵沉淀物成分 | 熱分解產(chǎn)物 |
2.5 | NH4Fe3(SO4)2(OH)6 | Fe2O3,SO2,SO3,NH3,O2,H2O |
3.5 | α-FeOOH | Fe2O3,H2O |
Ⅱ.部分金屬離子沉淀的pH:
Mg2+ | Fe2+ | Ni2+ | |
開始沉淀的pH | 9.4 | 6.5 | 6.7 |
沉淀完全的pH | 12.4 | 9.7 | 9.5 |
Ⅲ.“氨浸“后所得溶液中主要成分為[Ni(NH3)6]2+,且存在[Ni(NH3)6]2+ Ni2++6NH3請回答:
(1)濾餅a的主要成分為___。
(2)濾餅b經(jīng)洗滌、煅燒可得鐵紅。則“一次沉淀”時應(yīng)控制pH=__(填“2.5或“3.5”),其原因為___。
(3)“氨浸”時生成[Ni(NH3)6]2+的離子方程式為___;此過程會同時加入 NH4HCO3,其目的為___。
(4)“沉淀”前須先”酸化”,用平衡移動原理解釋其原因為__。
(5)實驗室測得Ni3(OH)4CO34H2O(M=377)樣品在空氣中受熱時樣品失重率(失重率=固體樣品損失的總質(zhì)量/起始加入樣品的質(zhì)量×100%)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。
①200oC時所得固體的化學式為___。
②250~350oC之間反應(yīng)的化學方程式為___。
(6)堿式碳酸鎳可進一步轉(zhuǎn)化制得鎳氫電池。鎳氫電池的工作原理為:Ni(OH)2+MNiOOH+MH(M表示儲氫金屬或合金)。該電池充電過程中陰極的電極反應(yīng)式為___。
【答案】SiO2 3.5 pH=3.5時,氧化鐵產(chǎn)率高 Ni(OH)2+6NH3H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O NH4++OH-NH3H2O,消耗OH-,有利于Ni(OH)2的溶解,HCO3-+OH-CO32-+H2O也消耗OH-,有利于Ni(OH)2的溶解,同時NH4++OH-NH3H2O,可以降低原料NH3H2O的用量 H+與NH3反應(yīng),促使[Ni(NH3)6]2+Ni2++6NH3正向移動,生成更多的Ni2+,有利于后續(xù)獲得更多產(chǎn)品堿式碳酸鎳 Ni3(OH)4CO3 Ni3(OH)4CO33NiO+2H2O↑+CO2↑ M+H2O+e-=MH+OH-
【解析】
根據(jù)流程:蛇紋石(含MgO、NiO、SiO2、Fe2O3、FeO等)用硫酸酸浸,SiO2不溶,過濾得到含有Mg2+、Ni2+、Fe2+、Fe3+的溶液,濾餅a的主要成分為SiO2,加入氨水調(diào)節(jié)pH=3.5,得到沉淀α-FeOOH,經(jīng)洗滌、煅燒可得鐵紅,濾液中加氨水調(diào)節(jié)pH沉淀Ni2+、Fe2+,過濾得到Ni(OH)2、Fe(OH)2,用氨水氨浸沉淀溶解Ni(OH)2,Ni(OH)2+6NH3H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O,同時加入NH4HCO3促進Ni(OH)2的溶解,濾餅c為Fe(OH)2,將含有[Ni(NH3)6]2+的濾液用硫酸酸化得到Ni2+,再用碳酸鈉沉淀得到Ni3(OH)4CO34H2O。
(1)SiO2不溶于硫酸,濾餅a的主要成分為SiO2;
(2)濾餅b經(jīng)洗滌、煅燒可得鐵紅,由表可知,pH=3.5時,氧化鐵產(chǎn)率高,故調(diào)節(jié)pH=3.5沉淀Fe3+;
(3)根據(jù)分析,“氨浸”時Ni(OH)2生成[Ni(NH3)6]2+,反應(yīng)為:Ni(OH)2+6NH3H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O;此過程會同時加入NH4HCO3,因為存在NH4++OH-NH3H2O,消耗OH-,有利于Ni(OH)2的溶解,HCO3-+OH-CO32-+H2O也消耗OH-,有利于Ni(OH)2的溶解,同時NH4++OH-NH3H2O,可以降低原料NH3H2O的用量;
(4)已知,“氨浸“后所得溶液中主要成分為[Ni(NH3)6]2+,且存在[Ni(NH3)6]2+Ni2++6NH3,加入硫酸酸化,H+與NH3反應(yīng),促使[Ni(NH3)6]2+Ni2++6NH3正向移動,生成更多的Ni2+,有利于后續(xù)獲得更多產(chǎn)品堿式碳酸鎳;
(5)①Ni3(OH)4CO34H2O(M=377)中,w(H2O)=×100%=19.1%,由圖可知,200oC時,失重率=19.1%,說明樣品失去結(jié)晶水,此時的固體物質(zhì)為Ni3(OH)4CO3;
②由圖可知,250℃時物體為Ni3(OH)4CO3,300℃后固體物質(zhì)不再變化,為鎳的氧化物,設(shè)樣品為1mol,300℃后,則根據(jù)鎳元素守恒,最終的固體產(chǎn)物中含有3mol鎳元素,此時固體物質(zhì)的的質(zhì)量為:377g-377g×(1-40.3%)=151.731g,其中n(O)==3,故n(Ni):n(O)=1:1,此時固體物質(zhì)為NiO,故250~350oC之間反應(yīng)的化學方程式為:Ni3(OH)4CO33NiO+2H2O↑+CO2↑;
(6)鎳氫電池的工作原理為:Ni(OH)2+MNiOOH+MH,充電時陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),則為水中氫離子放電生成氫后被M儲存,電極反應(yīng)為:M+H2O+e-=MH+OH-。
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【題目】如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是( )
A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的
B.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體
C.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍色
D.a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是
選項 | 實驗操作和現(xiàn)象 | 實驗結(jié)論 |
A | 向右拉動注射器活塞并 在某處,往試管中注水沒過導(dǎo)氣管后,向左推動活塞至某處,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)氣管液面高于試管液面,且高度一段時間保持不變。 | 裝置氣密性良好 |
B | 將氧化鐵加入到足量的HI溶液中,充分溶解后,滴加四氯化碳,震蕩靜置,下層呈紫紅色。 | I2氧化性強與Fe3+ |
C | 往氫氧化銅沉淀中分別滴加鹽酸和氨水,沉淀皆溶解 | 氫氧化銅為兩性氫氧化物 |
D | 將SO2通入Na2CO3溶液中生成的氣體,通入澄清石灰水中有渾濁 | 說明酸性:H2SO3﹥H2CO3 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某課外活動小組,將剪下的一塊鍍鋅鐵放入試劑瓶中,并滴入少量食鹽水將其浸濕,再加數(shù)滴酚酞溶液,按圖裝置進行實驗,數(shù)分鐘后觀察,下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是( )
A. B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱
B. B中導(dǎo)氣管中產(chǎn)生氣泡
C. 金屬片剪口處溶液變紅
D. 鋅被腐蝕
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】100mL 0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和50mL 0.2mol·L-1 Al2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO42-的物質(zhì)的量濃度為(假設(shè)混合前后溶液體積變化忽略不計)( )
A.0.20mol·L-1B.0.25mol·L-1C.0.40mol·L-1D.0.50mol·L-1
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】標準狀況下有①6.72 L CH4;②3.01×1023個HCl分子;③7.2 g H2O,下列對這三種物質(zhì)的關(guān)系從小到大的排列順序是:
(1)物質(zhì)的量______;
(2)體積______;
(3)質(zhì)量______;
(4)氫原子數(shù)______。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】溫度為T時,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,達到平衡時,下列說法不正確的是
容器 編號 | 容器類型 | 起始物質(zhì)的量 / mol | 平衡時SO3的物質(zhì)的量 / mol | ||
SO2 | O2 | SO3 | |||
I | 恒溫恒容 | 2 | 1 | 0 | 1.8 |
II | 恒溫恒壓 | 2 | 1 | 0 | a |
III | 絕熱恒容 | 0 | 0 | 2 | b |
A. 容器I中SO2的轉(zhuǎn)化率小于容器II中SO2的轉(zhuǎn)化率
B. 容器II的平衡常數(shù)大于容器III中的平衡常數(shù)
C. 平衡時SO3的物質(zhì)的量:a>1.8、b>1.8
D. 若起始時向容器I中充入0.10 mol SO2(g)、0.20mol O2(g)和2.0 mol SO3(g),則此時v正<v逆
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】水的電離平衡曲線如圖所示,下列說法中,正確的是
A.圖中A、B、D三點處Kw的大小關(guān)系:B>A>D
B.25℃時,向pH=1的稀硫酸中逐滴加入pH=8的稀氨水,溶液中c(NH4+)/c(NH3·H2O)的值逐漸減小
C.在25℃時,保持溫度不變,在水中加人適量NH4Cl固體,體系可從A點變化到C點
D.A點所對應(yīng)的溶液中,可同時大量存在Na+、Fe3+、Cl-、SO42—
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知(b)、(d)、(p)的分子式均為C6H6,下列說法正確的是
A. b的同分異構(gòu)體只有d和p兩種B. b、d、p的二氯代物均只有三種
C. b、d、p均可與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)D. b、d、p中只有b的所有原子處于同一平面
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