【題目】鈦礦工業(yè)中的硫酸酸性廢水富含Ti、Fe等元素,其綜合利用如下:
已知:TiO2+易水解,只能存在于強(qiáng)酸性溶液中。
(1)TiO2+鈦的化合價(jià)為________________________。
(2)步驟Ⅰ中檢驗(yàn)鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是________________________。
(3)操作a是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、______________________________________________。
(4)步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________;反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下,其目的是____________________________________。
(5)已知Ksp=[Fe(OH)2] = 8×10-16。步驟Ⅲ中,F(xiàn)eCO3達(dá)到溶解平衡時(shí),若室溫下測(cè)得溶液的pH為8.5, c(Fe2+) = 1×10-6mol/L。試判斷所得的FeCO3中________(填“有”或“沒(méi)有”)Fe(OH)2;步驟Ⅳ中,為了得到較為純凈的Fe2O3,除了適當(dāng)?shù)臏囟韧猓需要采取的措施是_________________。
(6)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末易得到固體TiO2 nH2O。請(qǐng)結(jié)合原理和化學(xué)用語(yǔ)解釋其原因_________________________________。
【答案】+4 KSCN溶液 過(guò)濾、洗滌、干燥 FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ 避免溫度過(guò)高碳酸氫銨分解,減少Fe2+的水解或氧化 沒(méi)有 向反應(yīng)容器中補(bǔ)充適量的空氣 溶液中存在水解平衡TiO2++(n+1)H2OTiO2nH2O+2H+,加入的Na2CO3粉末與H+反應(yīng),降低了溶液中c(H+),促進(jìn)水解平衡向生成TiO2nH2O的方向移動(dòng)
【解析】
鈦礦工業(yè)中的酸性廢水富含Ti、Fe等元素,含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等離子,加入鐵粉還原鐵離子得到亞鐵離子,通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸亞鐵晶體,配制成溶液調(diào)節(jié)溶液pH5-5.8范圍內(nèi),加入足量碳酸氫銨,過(guò)濾得到碳酸亞鐵沉淀,在坩堝中灼燒得到氧化鐵;過(guò)濾后得到富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末與H+反應(yīng),降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移動(dòng),可得到TiO2粗產(chǎn)品,以此解答該題。
(1)離子中各元素化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷數(shù)計(jì)算,O元素為-2價(jià);
(2)步驟I中檢驗(yàn)鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是檢驗(yàn)是否含鐵離子;
(3)溶液中得到硫酸亞鐵晶體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥;
(4)步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)是硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水,反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下,是為了避免溫度過(guò)高碳酸氫銨分解,減少Fe2+的水解或氧化;
(5)根據(jù)溶液中c(Fe2+)c2(OH-)與Ksp[Fe(OH)2]比較,可判斷有無(wú)Fe(OH)2沉淀,保證二價(jià)鐵被氧化為三價(jià)需要多通入空氣或氧氣;
(6)富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末與H+反應(yīng),降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2nH2O的方向移動(dòng)。
(1)離子中各元素化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷數(shù)計(jì)算,O元素為-2價(jià),則TiO2+鈦的化合價(jià)為+4價(jià),
故答案為:+4。
(2)步驟I中檢驗(yàn)鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是檢驗(yàn)是否含鐵離子,可以選擇加入KSCN溶液,溶液變紅色證明鐵加入不足,如溶液不變紅色證明鐵粉加入足量,
故答案為:KSCN溶液。
(3)操作a是溶液中得到硫酸亞鐵晶體,方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥,
故答案為:過(guò)濾、洗滌、干燥。
(4)步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)是硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑,反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下,是為了避免溫度過(guò)高碳酸氫銨分解,減少Fe2+的水解或氧化,
故答案為:FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑;避免溫度過(guò)高碳酸氫銨分解,減少Fe2+的水解或氧化。
(5)室溫下測(cè)得溶液的pH為8.5,c(OH-)=1014÷108.5=1×10-5.5,由題中數(shù)據(jù)可知,溶液中c(Fe2+)c2(OH-)=1×10-6×(1×10-5.5)2=1×10-17<Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16,故無(wú)Fe(OH)2沉淀生成;步驟Ⅳ中,為了得到較為純凈的Fe2O3,除了適當(dāng)?shù)臏囟韧,還需要采取的措施是向反應(yīng)容器中補(bǔ)充適量的空氣。
故答案為:沒(méi)有;向反應(yīng)容器中補(bǔ)充適量的空氣。
(6)富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末與H+反應(yīng),降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2OTiO2nH2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移動(dòng),可得到TiO2粗產(chǎn)品,
故答案為:溶液中存在水解平衡TiO2++(n+1)H2OTiO2nH2O+2H+,加入的Na2CO3粉末與H+反應(yīng),降低了溶液中c(H+),促進(jìn)水解平衡向生成TiO2nH2O的方向移動(dòng)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將NO2裝入帶有活塞的密閉容器中,當(dāng)反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡后,改變下列一個(gè)條件,下列敘述正確的是
A. 升高溫度,氣體顏色加深,則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B. 慢慢壓縮氣體體積,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),混合氣體的顏色變淺
C. 慢慢壓縮氣體體積,若體積減小一半,壓強(qiáng)增大,但小于原來(lái)的兩倍
D. 恒溫恒容時(shí),充入稀有氣體,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),混合氣體的顏色變淺
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向黃色的FeCl3溶液加入無(wú)色的KSCN溶液,溶液變成血紅色,向上述血紅色溶液中加入NaF溶液振蕩,只觀察到血紅色溶液迅速褪成無(wú)色,發(fā)生該現(xiàn)象的可能原因是__________________________________________________.當(dāng)其他條件一定時(shí):
(1)向溶液中加入少量的KCl固體,溶液的顏色_______
(2)向溶液中加入少量KSCN固體,溶液的顏色_______
(3)加AgNO3溶液時(shí),化學(xué)平衡向_______移動(dòng)
(4)加入銅粉,溶液的顏色______________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X和W同主族且W的單質(zhì)是重要的半導(dǎo)體材料,Y原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,Z2+與Y2-核外電子排布相同。下列說(shuō)法正確的是
A. X的氫化物中僅含有極性鍵
B. X與Y形成的三原子分子的電子式是
C. 原子半徑Z>Y,離子半徑Z2+< Y2-
D. X、Y的非金屬性強(qiáng)弱可用其氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱來(lái)推斷
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在無(wú)色透明的溶液中,下列各組離子能大量共存的是( )
A. K+、H+、SO42- 、C1- B. Na+、CO32-、NO3-、Ca2+
C. Na+、NH4+、OH-、Cl- D. Na+、SO42-、Cu2+、C1-
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)元素及其化合物性質(zhì)的比較正確的是( )
A.原子半徑:F<O<AlB.穩(wěn)定性:H2O<PH3<NH3
C.酸性:H2CO3<H2SO4<H3PO4D.堿性:LiOH<NaOH<Al(OH)3
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知:?jiǎn)钨|(zhì)A為目前人類使用最廣泛的金屬,氧化物B為具有磁性的黑色晶體,根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系填空。
(1)試判斷:A的化學(xué)式為_____________,B的名稱為_______________。
(2)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)C溶液中的陽(yáng)離子時(shí),可加入氫氧化鈉溶液,若先產(chǎn)生___________色沉淀,該沉淀在空氣中迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)?/span>_________色,則含該離子。
(3)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)D溶液中的陽(yáng)離子時(shí),通?傻渭_________,若溶液變?yōu)?/span>_______色,則含該離子。
(4)若E是一種黃綠色氣體單質(zhì),該氣體是________________,在C→D過(guò)程中,此氣體做_________劑。
(5)寫(xiě)出固體B與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式__________________________。
(6)寫(xiě)出D + A→C的離子方程式__________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列條件一定能使反應(yīng)速率加快的是( )
①增加反應(yīng)物的物質(zhì)的量;②升高溫度;③縮小反應(yīng)容器的體積;④加入 MnO2
A.全部B.①②④C.②D.②③
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)裝置,其中按要求設(shè)計(jì)正確的是
A. 電解飽和食鹽水并驗(yàn)證產(chǎn)物 | B. 銅鋅原電池電流方向如圖所示 |
C. 在鑰匙上電鍍銀 | D. 電解精煉銅 |
A. A B. B C. C D. D
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