【題目】銦(In)主要應(yīng)用于透明導(dǎo)電圖層、熒光材料、有機(jī)合成等,以ITO靶材廢料(主要由In2O3、SnO2組成)為原料回收銦的工藝流程如圖:

已知:i. 錫、鋅的性質(zhì)均與鋁的性質(zhì)相似.

ii. 銦不與強(qiáng)堿反應(yīng),氫氧化銦難與強(qiáng)堿性溶液反應(yīng),在較濃的氫氧化鈉溶液中也只有少量溶解。

iii. Ksp[In(OH)3]=1×10-33 Ksp[Sn(OH)4]=1×10-56

(1)海綿狀ITO[xIn2O3(1-x)SnO2]可作異佛爾酮二胺合成的催化劑,如圖表示相同條件下,兩種不同方法制得的催化劑催化異佛爾酮二胺的相對(duì)初始速率隨x的變化曲線。真空蒸餾法的相對(duì)初始速率較大的原因可能是_________,In2O3、SnO2兩種氧化物中,催化效果更好的是__________;

(2)酸浸時(shí),銦的浸出率隨溫度和硫酸濃度的關(guān)系如表,錫的浸出率小于20%。

30

50

70

90

3 mol/L H2SO4

56%

72%

83%

91%

4 mol/L H2SO4

68%

81%

89%

94%

①寫出“浸出”反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________________

②由上表信息可得出規(guī)律:其他條件不變時(shí),銦的浸出率隨溫度升高而_____________(填“增大”“減小”或“不變”下同),溫度越高,硫酸濃度對(duì)銦的浸出率影響__________;

(3)現(xiàn)有一份In2(SO4)3Sn2(SO4)2的混合溶液,向其中逐漸加入鋅粉,測(cè)得析出固體的質(zhì)量隨加入鋅粉的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示:

該混合溶液中,In3+Sn4+的物質(zhì)的量濃度之比為_______________;

(4)若“浸酸”后的溶液中In2(SO4)3的濃度為1 mol/L,取100 mL該溶液向其中滴加氨水,當(dāng)Sn4+沉淀完全[設(shè)c(Sn4+)=1×10-6 mol/L]時(shí),溶液的pH=____________,此時(shí)In3+是否開始形成沉淀_____(填“是”或“否”);

(5)“堿熔”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為___________

(6)以粗銦為陽(yáng)極,純銦為陰極,H2SO4、NaClInCl3混合液為電解液可提純粗銦。寫出陰極反應(yīng)的電極方程式:___________

【答案】真空蒸餾法制取得到的催化劑純度高 In2O3 In2O3+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2O、SnO2+2H2SO4=Sn(SO4)2+2H2O 增大 減小 41 1.5 Zn+2OH-=ZnO22-+H2 In3++3e-=In

【解析】

ITO靶材廢料(主要由In2O3、SnO2組成)用H2SO4處理,In2O3與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生In2(SO4)3進(jìn)入溶液,而SnO2有少量反應(yīng)產(chǎn)生Sn(SO4)2進(jìn)入溶液,大部分仍以固體形式存在,過(guò)濾后除去固體SnO2,向?yàn)V液中加入Zn粉,發(fā)生反應(yīng)Sn4++2Zn=Sn+2Zn2+,將反應(yīng)產(chǎn)生的Sn過(guò)濾除去,向?yàn)V液中加入Zn粉,發(fā)生置換反應(yīng):3Zn+2In3+=3Zn2++2In,由于Zn過(guò)量,所以過(guò)濾,除去濾液,得到的濾渣中含有Zn、In,向?yàn)V渣中加入NaOH溶液,發(fā)生反應(yīng):Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑,除去過(guò)量Zn單質(zhì),得到粗In,然后電解精煉得到精銦。

(1)通過(guò)圖示可知:在x不變時(shí),真空蒸餾法的相對(duì)初始速率較大,可能原因是蒸餾法得到的催化劑中雜質(zhì)少純度高,避免了雜質(zhì)對(duì)催化劑催化作用的影響; 在同樣條件下,x值越大,相對(duì)初始速率越大,說(shuō)明In2O3的催化效果更好;

(2)①酸浸時(shí)In2O3SnO2與硫酸發(fā)生反應(yīng),“浸出”反應(yīng)主要發(fā)生:In2O3+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2O,此外還發(fā)生了反應(yīng):SnO2+2H2SO4=Sn(SO4)2+2H2O;

(3)在Oa段發(fā)生反應(yīng):Sn4++2Zn=Sn+2Zn2+,n(Sn4+)=n(Zn)=×0.02 mol=0.01 mol,在ab段發(fā)生反應(yīng):3Zn+2In3+=3Zn2++2Inn(In3+)=n(Zn)=×(0.08-0.02) mol=0.04 mol,溶液的體積相同,所以離子濃度比等于它們的物質(zhì)的量的比,故c(In3+):c(Sn4+)=0.040.01=41

(4)由于Ksp[Sn(OH)4]=1×10-56,Ksp[Sn(OH)4]=c(Sn4+c4(OH-)=1×10-56,c(Sn4+)=1×10-6mol/L,所以c(OH-)=10-12.5,則c(H+)==10-1.5,所以此時(shí)溶液pH=1.5;由于Ksp[In(OH)3]= =1×10-33,In2(SO4)3的濃度為1 mol/L,則c(In3+)=2 mol/L,而c(OH-)=10-12.5 mol/Lc(In3+c3(OH-)=2×(10-12.5)3=2×10-37.51×10-33,因此此時(shí)In3+不能形成沉淀;

(5) “堿熔”時(shí)NaOHZn反應(yīng),主要反應(yīng)的離子方程式為:Zn+2OH-=ZnO22-+H2↑;

(6)以粗銦為陽(yáng)極,純銦為陰極,H2SO4NaClInCl3混合液為電解液可提純粗銦。陽(yáng)極上In失去電子變?yōu)?/span>In3+進(jìn)入溶液,陰極上In3+得到電子變?yōu)?/span>In單質(zhì),陰極的電極方程式為:In3++3e-=In

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】已知常溫下,3種物質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表:

物質(zhì)

HCOOH

CH3COOH

NH3·H2O

電離平衡常數(shù)K

1.77×104

1.75×105

1.76×105

下列說(shuō)法不正確的是

A.等物質(zhì)的量濃度時(shí),溶液pHHCOONaCH3COONa

B.pH均為3時(shí),溶液濃度:c(HCOOH)c(CH3COOH)

C.HCOOH溶液與氨水混合,當(dāng)溶液pH7時(shí),c(HCOO-)c(NH4+)

D.等物質(zhì)的量濃度等體積的CH3COOH溶液和氨水混合,溶液pH約為7

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是(

A.氧化銅與稀硫酸反應(yīng):CuO+4H++SO=Cu2++SO2↑+2H2O

B.二氧化碳通入足量澄清石灰水中:Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O

C.鐵和鹽酸反應(yīng):2Fe+6H+=2Fe3++3H2

D.氫氧化鋇溶液與硫酸反應(yīng):OH-+H+=H2O

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在一定溫度下,當(dāng)Mg(OH)2固體在水溶液中達(dá)到下列平衡時(shí):Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使固體Mg(OH)2的量減少,而且c(Mg2+)不變,可采取的措施是:

A. MgCl2B. H2OC. NaOHD. HCl

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】標(biāo)準(zhǔn)狀況下,下列實(shí)驗(yàn)用如圖所示裝置不能完成的是

A.測(cè)定一定質(zhì)量的CuMg混合物中Cu的含量

B.確定分子式為C2H6O的有機(jī)物分子中含活潑氫原子的個(gè)數(shù)

C.比較Fe3+Cu2+對(duì)一定質(zhì)量的雙氧水分解反應(yīng)的催化效率

D.測(cè)定一定質(zhì)量的Na2SO4·xH2O晶體中結(jié)晶水?dāng)?shù)目

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法中可以說(shuō)明2HI(g)H2(g)+I2(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )

(1)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí)生成n mol HI

(2)一個(gè)H—H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H—I鍵斷裂

(3)c(HI)= c(I2)

(4)反應(yīng)速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)

(5)c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=2∶1∶1

(6)溫度和體積一定時(shí),某一生成物濃度不再變化

(7)溫度和體積一定時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

(8)條件一定,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

(9)溫度和體積一定時(shí),混合氣體的顏色不再發(fā)生變化

(10)溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再發(fā)生變化

A. (1)(2)(5)(9)(10) B. (2)(6)(9) C. (6)(7)(10) D. 全部

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在兩個(gè)絕熱恒容的密閉容器中分別進(jìn)行下列兩個(gè)可逆反應(yīng):

甲:C(s)H2O(g) CO(g)H2(g);

乙:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)

現(xiàn)有下列狀態(tài):

①混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

②氣體的總物質(zhì)的量不再改變

③各氣體組成濃度相等

④反應(yīng)體系中溫度保持不變

⑤斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2

⑥混合氣體密度不變

其中能表明甲、乙容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)的是

A. ①③B. ④⑤C. ③④D. ②⑥

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】有效控制大氣溫室氣體濃度,推動(dòng)綠色低碳發(fā)展,是人類可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一,因此捕集、利用CO2始終是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

1)新的研究表明,可以將CO2轉(zhuǎn)化為炭黑回收利用,反應(yīng)原理如圖所示。

碳在元素周期表中的位置是_______________。

整個(gè)過(guò)程中FeO的作用是__________________。

寫出CO2轉(zhuǎn)化為炭黑的總反應(yīng)化學(xué)方程式__________________。

2)我國(guó)科學(xué)家用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng),所得產(chǎn)物含CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,反應(yīng)過(guò)程如圖。

催化劑中添加NaK、Cu助劑后(助劑也起催化作用)可改變反應(yīng)的選擇性,在其他條件相同時(shí),添加不同助劑,經(jīng)過(guò)相同時(shí)間后測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如下表。

欲提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯的產(chǎn)量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加____________助劑效果最好;

加入助劑能提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯產(chǎn)量的根本原因是____________。

3)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2HCOOH的原理如右圖所示。

寫出陰極CO2還原為HCOO的電極反應(yīng)式:________________________

電解一段時(shí)間后,陽(yáng)極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低,其原因是_____________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4CO2的轉(zhuǎn)化和利用。

(1)CH4CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)?/span>______。

(2)下列關(guān)于CH4CO2的說(shuō)法正確的是______(填序號(hào))。

a.固態(tài)CO2屬于分子晶體

b. CH4分子中含有極性共價(jià)鍵,是極性分子

c.因?yàn)樘細(xì)滏I鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點(diǎn)低于CO2

d. CH4CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3sp

(3)Ni基催化劑作用下,CH4CO2反應(yīng)可獲得化工原料COH2。

①基態(tài)Ni原子的電子排布式為____________,Ni該元素位于元素周期表的第___。

Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_____molσ。

(4)一定條件下,CH4CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如圖所示)的水合物晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表.CH4H2O形成的水合物俗稱可燃冰”。

可燃冰中分子間存在的2種作用力是______。

②為開采深海海底的可燃冰,有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想.已知圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,根據(jù)上述圖表,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是___________________________

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