【題目】銥(Ir)和鋨(Os)屬于鉑族金屬,與金、銀合稱貴重金屬,可以用于電氣、精密儀表、催化劑等領域。銥鋨礦的主要成分有Ir、Os、Ir2O3、OsO2,還含有CuO和SiO2等雜質,從銥鋨礦中提取銥(Ir)和鋨(Os)的流程如下:
已知:①高溫融合發(fā)生反應的原理類似于鋁熱反應。
②四氧化鋨(OsO4)的熔點為41℃,易揮發(fā)、有惡臭和劇毒。
③四氨合二氧氯化鋨([OsO2(NH3)4]Cl2)呈淺黃色,難溶于有機物,微溶于水,能水解。
回答下列問題:
(1)“酸溶I”的目的是_____________________________________;酸溶I后溶渣的主要成分除Ir、Os外,還有_______ (填化學式)。
(2)“氧化揮發(fā)”是將溶渣置于300~800 ℃的管式爐內,通入空氣氧化。用NaOH溶液吸收OsO4生成Na2OsO4,該反應的離子方程式為 __________________;當吸收液質量增加59.5 g時,反應轉移電子的數目為 ______。
(3)“沉鋨”時, NH4Cl與Na2OsO4發(fā)生反應Na2OsO4 + 4NH4Cl=[OsO2(NH3)4]Cl2↓ + 2NaCl + 2H2O,該過程中NH4Cl需過量,目的是_____________________________ ;生成的鋨鹽要立即過濾,濾餅要經無水乙醇多次洗滌,用無水乙醇洗滌的原因是____。
(4)“殘渣I”的主要成分為Ir、CuO和SiO2!皦A熔”時,Ir與Na2O2反應生成IrO2·nNa2O和O2,該反應的化學方程式為 _______________________。
(5) “沉銅” 過程中,當通入H2S 達到飽和時測得溶液的pH=1,此時溶液中c(Cu2+)為____。[已知:25 ℃下,H2S溶于水形成飽和溶液時,c(H2S)=0.1mol/L;H2S的電離常數,;]
【答案】溶解Al、溶解Al2O3與貴重金屬分離 Cu、SiO2 2OsO4 + 4OH-=2OsO42-+ O2↑+ 2H2O 0.5NA 使鋨元素完全轉化為[OsO2(NH3)4]Cl2沉淀,提高回收率 減少[OsO2(NH3)4]Cl2的損耗,無水乙醇易揮發(fā)使固體迅速干燥,防止水解 2Ir+ 2nNa2O22IrO2·nNa2O + (n-2)O2↑ 6×10-17 mol/L
【解析】
銥鋨礦和過量Al高溫融合,發(fā)生鋁熱反應后固體混合物的成分為Ir、Os、Cu、Al、Al2O3和SiO2;用鹽酸完全溶解Al和氧化鋁后過濾,所得溶渣為Ir、Os、Cu和SiO2,將溶渣在空氣中高溫氧化揮發(fā),用NaOH溶液吸收OsO4得Na2OsO4溶液,向Na2OsO4溶液中加入過量NH4Cl達到沉鋨目的,經過濾得[OsO2(NH3)4]Cl2,再經還原即可得到鋨粉;同時氧化揮發(fā)后的殘渣Ⅰ的主要成分為Ir、CuO和SiO2,用NaOH和Na2O2進行堿溶,其中Ir與Na2O2反應生成IrO2·nNa2O和O2,經水洗過濾后,淺渣Ⅱ為IrO2·nNa2O和CuO,用鹽酸溶解IrO2·nNa2O和CuO后,向溶液中通入過量H2S氣體,利用生成CuS達到沉銅的目的,最后經過濾后,濾液經系列操作可得銥粉,據此分析解題。
(1)“酸溶I”是用鹽酸溶解固體混合物中的Al和Al2O3,達到與貴重金屬銥和鋨分離的目的;Ir、Os、Cu和SiO2均不溶于稀鹽酸,則酸溶I后溶渣的主要成分除Ir、Os外,還有Cu、SiO2;
(2)用NaOH溶液吸收OsO4生成Na2OsO4,Os元素發(fā)生了還原反應,則反應中同時有O2生成,結合守恒法,可知發(fā)生反應的離子方程式為2OsO4 + 4OH-=2OsO42-+ O2↑+ 2H2O;由反應可知,每溶解2molOsO4生成1molO2,轉移4mol電子,同時溶液增重質量為254g/mol×2mol-32g=476g,則當吸收液質量增加59.5g時,反應轉移電子的數目為×4mol×NAmol-1=0.5NA;
(3)“沉鋨”時, 添加過量NH4Cl,促進反應完全進行,使鋨元素完全轉化為[OsO2(NH3)4]Cl2沉淀,提高回收率;[OsO2(NH3)4]Cl2)難溶于有機物,微溶于水,能水解,則洗滌時應選擇無水乙醇,可減少[OsO2(NH3)4]Cl2的損耗,無水乙醇易揮發(fā)使固體迅速干燥,防止水解;
(4)堿熔時,Ir與Na2O2反應生成IrO2·nNa2O和O2,結合守恒法,發(fā)生反應的化學方程式為2Ir+ 2nNa2O22IrO2·nNa2O + (n-2)O2↑;
(5)已知H2SHS-+H+,HS-H++S2-,則Ka1×Ka2=,H2S飽和時c(s2-)=
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【題目】設 NA 為阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
A.48g 正丁烷和 10g 異丁烷的混合物中共價鍵數目為 13NA
B.標準狀況下,22.4LCl2 與水充分反應,轉移電子數為 NA
C.標準狀況下,1L 液態(tài)水中含有的H+數為 10ˉ7NA
D.2.0g D2O 和 H218O 的混合物中含有的質子數和中子數之和為 1.8NA
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【題目】用NA表示阿伏加德羅常數的值。下列敘述正確的是( )
A.1mol NH4+中含有的電子數為11 NA
B.0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液中含有的OH- 數目為0.2NA
C.0.1NA個氯分子溶于1L水中,所得溶液中c(C1-)=0.1mol·L-1
D.1mol NH3溶于水中配成1L溶液,所得氨水的物質的量濃度為1mol·L-1
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【題目】下列是有關外界條件對化學反應速率和化學平衡影響的圖像,其中圖像和實驗結論表達均正確的是
A. ①是其他條件一定時,反應速率隨溫度變化的圖像,則正反應ΔH>0
B. ②是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后,化學反應速率隨時間變化的圖像
C. ③是在有無催化劑存在條件下,建立平衡過程的圖像,a是使用催化劑時的曲線
D. ④是一定條件下,向含有一定量A的恒容密閉容器中逐漸加入B,達平衡時A的轉化率的圖像
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【題目】下圖所示轉化關系中涉及到的物質均由主族元素組成(部分產物已略去),其中C、D為單質,A、B、E、F、G為化合物,除C與D的反應外,其它反應均在溶液中進行。請?zhí)顚懴铝锌瞻住?/span>
(1) 若A是常見的金屬或金屬氧化物,當F過量時,G為可溶性鹽,則A的化學式為_________或_________。
(2) 若A是一種常見氧化物,不管F過量與否,G為同一種難溶性物質,則A的名稱是________,晶體類型是_______,A的用途是_________。
(3) 若A是一種具有漂白性的氣態(tài)氧化物,A是___;若A是一種無味的氣態(tài)氧化物,A的電子式為______。
(4) 若A為有機化合物,如果A與G為同一物質,請寫出兩種A(不同類別物質)的結構簡式:_____;_____。
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【題目】鋅及其化合物用途廣泛。火法煉鋅以閃鋅礦(主要成分是ZnS)為主要原料,涉及的主要反應有:①2ZnS(s)+3O2(g)=2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=﹣930kJmol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣221kJmol-1
③ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g)△H3=+198kJmol-1
(1)反應ZnS(s)+C(s)+2O2(g)=Zn(g)+CO2(g)+SO2(g)的△H4=____kJmol-1。
反應中生成的CO2與NH3混合,在一定條件下反應合成尿素:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H。若該反應在一恒溫、恒容密閉容器內進行,判斷反應達到平衡狀態(tài)的標志是___。
a.CO2與H2O(g)濃度相等 b.容器中氣體的壓強不再改變
c.2v(NH3)正=v(H2O)逆 d.容器中混合氣體的密度不再改變
(2)亞硝酰氯(NOCl)是有機合成中的重要試劑,可由NO與Cl2在一定條件下合成:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) △H<0。保持恒溫恒容條件,將物質的量之和為3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比[n(NO)/n(Cl2)]進行反應,平衡時某反應物的轉化率與氮氯比及不同溫度的關系如圖所示:
①圖中T1、T2的關系為:T1___T2(填“>”、“<”或“=”);
②圖中縱坐標為物質___的轉化率;
③圖中A、B、C三點對應的NOCl體積分數最大的是____(填“A”、“B”、或“C”);
④若容器容積為2L,則B點的平衡常數的值為____。
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【題目】CO2是一種溫室氣體,對人類的生存環(huán)境產生巨大的影響,維持大氣中CO2的平衡對生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義。
I.可利用CH4與CO2制備合成氣(CO、H2),在某一鋼性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-A12O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
(1)研究表明CO的生成速率,某時刻測得p(H2)=10kPa,則該時刻v(CH4)=___________k·Pas-1。
(2)達到平衡后,測得CO的產率為50%,則該反應的平衡常數Kp=_________。
(3)科學家提出制備“合成氣反應歷程分兩步:
反應①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反應)
反應②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反應)
上述反應中C(ads)為吸附性活性炭,反應歷程的能量變化如圖所示:
CH4與CO2制備合成氣的熱化學方程式為__________________。能量變化圖中:E5+E1_________E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
II.CO2催化加氫制甲醇5MPa時,往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2,發(fā)生以下反應:
i. ,
ii..
iii.
反應達到平衡時,測得各組分的物質的量分數隨溫度變化的曲線如右圖所示。
(4)①體系中CO2的物質的量分數受溫度的影響不大,原因是_______________________。
②下列措施中,無法提高甲醇平衡產率的是________(填標號)。
A.加入適量CO B.增大壓強C.循環(huán)利用原料氣D.升高溫度
③如上圖X、Y分別代表_________、________(填化學式)。
III.利用銅基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化劑電催化CO2還原制備碳基燃料(包括CO、烷烴和酸等)是減少CO2在大氣中累積和實現可再生能源有效利用的關鍵手段之,其裝置原理如圖所示。
(5)①電池工作過程中,圖中Pt電極附近溶液的pH_______(填“變大”或“變小”),陰極的電極反應式為________________。
②每轉移2mol電子,陰極室溶液質量增加______g。
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【題目】科學家最近在-100 ℃的低溫下合成一種烴X,此分子的模型如下圖(圖中的連線表示化學鍵),下列說法正確的是( )
A. X能使溴的四氯化碳溶液褪色
B. X是一種在常溫下能穩(wěn)定存在的液態(tài)烴
C. X分子中在同一平面上的碳原子最多有5個
D. 充分燃燒等質量的X和甲烷,X消耗氧氣多
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【題目】將250mL含BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸鈉的溶液,恰好使鋇離子完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸銀的溶液,恰好使氯離子完全沉淀。則原混合溶液中鉀離子物質的量濃度為
A. 4(b-2a)mol/L B. 20(2a-b)mol/L
C. 20(b-2a)mol/L D. 10(b-a)mol/L
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