【题目】镧系金属元素铈(Ce)常见有+3、+4两种价态,铈的合金耐高温,可以用来制造喷气推进器零件。铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿形式存在,其主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下:
(1)为了提高焙烧效率可以采取的措施有______________。(回答两条即可)
(2)假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3∶1,试写出相应的化学方程式: ______。有同学认为酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好,其理由是:___________。
(3)常温下,当溶液中的某离子浓度≤1.0×10-5 mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全。据此,在生成Ce(OH)3的反应中,加入NaOH溶液至pH至少达到________时,即可视为Ce3+已完全沉淀。{Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20}。
(4)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液,该反应能发生的原因是____________________。
(5)雾霾中含有的污染物NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-,用电解的方法可将上述吸收液中的NO2-转化为稳定的无毒气体,同时将Ce3+再生为Ce4+,其原理如图所示。
①NO2-从电解槽的________(填字母序号)口进入。
②每生成标准状况下11.2 L无毒气体,同时可再生Ce4+________ mol。
【答案】粉碎、逆流、增大空气量 9CeO2+3CeF4+45HCl+3H3BO3=Ce(BF4)3↓+11CeCl3+6Cl2↑+27H2O 不释放氯气,减少对环境的污染 9 KBF4的溶解性比Ce(BF4)3 的溶解性更小 d 3
【解析】
利用氟碳铈矿(主要成分CeFCO3)提取CeCl3的一种工艺流程为,CeFCO3焙烧得CeO2、CeF4,用盐酸和硼酸酸浸,过滤得沉淀Ce(BF)4和CeCl3滤液,Ce(BF)4与氯化钾溶液反应得到CeCl3和KBF4,CeCl3与前面滤液中CeCl3的合并再加氢氧化钠,得Ce(OH)3沉淀,Ce(OH)3沉淀与盐酸反应可得CeCl36H2O,加热CeCl36H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3;据此解答。
(1)根据外界条件对反应速率的影响可知为了提高焙烧效率可以采取的措施有粉碎、逆流、增大空气量等。
(2)假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3∶1,根据流程可知反应物还有HCl、H3BO3,生成物有Ce(BF4)3沉淀、CeCl3,根据化合价的变化,因元素Ce由+4价变为+3价,化合价降低,由氧化还原反应原理可知,应有元素化合价升高,则应有Cl2生成,结合原子守恒可知相应的化学方程式为9CeO2+3CeF4+45HCl+3H3BO3=Ce(BF4)3↓+11CeCl3+6Cl2↑+27H2O。由于有氯气生成,会污染空气,所以酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好的理由是不释放氯气,减少对环境的污染。
(3)常温下,当溶液中的某离子浓度≤1.0×10-5 mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全。根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20可知溶液中氢氧根浓度是=10-5mol/L,因此在生成Ce(OH)3的反应中,加入NaOH溶液至pH至少达到9时,即可视为Ce3+已完全沉淀。
(4)由于KBF4的溶解性比Ce(BF4)3的溶解性更小,因此向Ce(BF4)3中加入KCl溶液,该反应能发生。
(5)①根据氢离子的移动方向可知左侧电极是阳极,右侧电极是阴极,NO2-得到电子转化为稳定的无毒气体氮气,所以NO2-从电解槽的d口进入。
②每生成标准状况下11.2 L无毒气体,氮气的物质的量是0.5mol,转移0.5mol×6=3.0mol电子,根据电子得失守恒可知同时可再生3.0molCe4+。
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【题目】下图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系如图,则下列说法正确的是( )
A . Z、N两种元素形成的化合物熔融状态下可以导电
B.X、N两种元素的气态氢化物的沸点相比,前者较低
C.Z的氧化物能分别溶解于Y的氢氧化物和N的氢化物的水溶液中
D.由X与M两种元素组成的化合物能与水反应
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【题目】下列叙述不正确的是( )
A. CCl4可由CH4制得,可萃取碘水中的碘
B. 乙烯和甲苯分子中所有原子都在同一个平面上
C. 煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
D. 和CH3-CH=CH2互为同分异构体
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【题目】维拉帕米(又名异搏定)是治疗心绞痛和原发性高血压的药物,合成路线中某一步骤如图所示。
下列说法中正确的是
A.X中所有原子可能在同一平面上B.含苯环和羧基的X的同分异构体有3种
C.Z的分子式为C13H10O3D.1 mol Z最多可与2 mol Br2发生加成反应
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【题目】前四周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。已知:A、C同主族,A的原子最外层电子数是次外层的3倍,B的氧化物既能溶于强酸,又能溶于强碱,D的原子半径是第3周期中最小的,E是形成骨骼和牙齿的主要元素,且E单质能和水反应。则下列分析错误的是
A.A和 B形成的化合物可作为耐火材料
B.A和C的氢化物的沸点:C>A
C.简单离子半径:E<D<C
D.E和D形成的化合物的电子式:
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【题目】某芳香烃A,分子式为C8H10;某烃类衍生物X,分子式为C15H14O3,能使FeCl3溶液显紫色;J分子内有两个互为对位的取代基.在一定条件下有如下的转化关系:(无机物略去)
(1)属于芳香烃类的A的同分异构体中,其沸点的大小关系为______;(不包括A,用结构简式表示)
(2)J中所含的含氧官能团的名称为______;
(3)E与H反应的化学方程式是________;反应类型是_______;
(4)B、C的混合物在NaOH乙醇溶液中加热可以生成同一种有机物I,以I为单体合成的高分子化合物的名称是______;
(5)已知J有多种同分异构体,写出一种符合下列性质的J的同分异构体的结构简式_______;
①与FeCl3溶液作用显紫色
②与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生红色沉淀
③苯环上的一卤代物有2种
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【题目】已知硫酸钠晶体()的物质的量为1.5mol,请计算填空:
(1)所含钠离子的物质的量是________,钠离子的数目是________。
(2)所含硫酸根离子的物质的量是________,所含氧原子的数目是________。
(3)硫酸钠晶体()是_______________________(填“纯净物”或“混合物”)
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【题目】硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O2 2SO3的说法不正确的是
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为零
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等
D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
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【题目】某同学设计如下实验方案,以分离KCl和BaCl2两种固体混合物,试回答下列问题:
供选试剂:Na2SO4溶液、K2CO3溶液、K2SO4溶液、盐酸
(1)操作②的名称是______________,试剂a的溶质是_______________(填化学式)。
(2)加入试剂b所发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)该方案有不足之处,请你把它找出来并改进:_______________________________。
(4)操作③为什么要洗涤沉淀A:_____________________________________________。
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