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4.电镀污泥中包含大量难以降解的贵重金属离子,如Zn2+、Pb2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+、Ca2+等.在回收过程中,如果对其处理不当或者未经处理就进行填埋,将会给环境和社会带来极大的危害.以下是回收流程:

已知:
①各离子开始沉淀和完全沉淀的pH值如下表:
离子Fe2+Fe3+Cr3+Zn2+
开始沉淀的pH值5.92.33.95.7
完全沉淀的pH值8.33.25.68.3
②温度对各离子的浸出率影响如图:

(1)请写出步骤①除铅的离子方程式:Pb2++SO42-=PbSO4↓.
(2)步骤②加入双氧水的离子反应方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,调pH的范围是3.2~3.9.
(3)步骤③加入ZnO调pH的原理是(用离子方程式表示)Cr3++3H2O?Cr(OH)3+3H+、ZnO+2H+=Zn2++H2O;铬泥的主要成分是Cr(OH)3
(4)步骤④的操作方法是蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥.
(5)由图可以看出在硫酸浸出Ca2+、Cr3+离子的过程中,Ca2+离子浸出率随温度的升高而减小,其原因是硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后,温度越高,溶解度越低,Cr3+离子浸出率受温度影响较小,可在常温下浸出,但在实验过程中为了降低溶液的黏度,改善浸出液的过滤性能,浸出液的温度维持在40-50℃,浸出流程中虽然没有加热设备,但仍能使浸出液保持在40-50℃的原因是浓硫酸稀释过程中会放出大量的热,浸出渣的主要成分是硫酸铅、硫酸钙.

分析 镀污泥中包含大量难以降解的贵重金属离子,如Zn2+、Pb2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+、Ca2+等,由流程可知,步骤①加水,再加浓硫酸,生成硫酸铅和硫酸钙,铅离子、钙离子沉淀下来,步骤②是过滤后向滤液中加入双氧水氧化亚铁离子,得到三价铁离子,再加氧化锌调节PH值为3.2到3.9,将三价铁离子全部沉淀,步骤③继续加入ZnO调pH到5.6,使铬离子全部沉淀,过滤得到的滤液中含有锌离子,通过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到产品,据此解答.

解答 解:(1)步骤①加水,再加浓硫酸,生成硫酸铅沉淀,离子方程式为:Pb2++SO42-=PbSO4↓,
故答案为:Pb2++SO42-=PbSO4↓;
(2)步骤②加入双氧水是为氧化亚铁离子,离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,根据金属离子沉淀的PH值可知三价铁离子沉淀完全时,铬离子、锌离子不会沉淀,则加氧化锌调节PH值为3.2到3.9,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;3.2~3.9;
(3)铬离子水解离子方程式为:Cr3++3H2O?Cr(OH)3+3H+,步骤③加入ZnO消耗氢离子,ZnO+2H+=Zn2++H2O,平衡正向移动,铬离子沉淀完全,铬泥的主要成分是氢氧化铬,
故答案为:Cr3++3H2O?Cr(OH)3+3H+、ZnO+2H+=Zn2++H2O;Cr(OH)3
(4)过滤得到的滤液为硫酸锌溶液,步骤④通过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸锌结晶水合物,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤;
(5)Ca2+离子浸出率随温度的升高而减小,其原因是硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后,温度越高,溶解度越低;浓硫酸稀释过程中会放出大量的热,可让浸出液的温度维持在40-50℃,浸出渣的主要成分是硫酸铅、硫酸钙,
故答案为:硫酸钙是微溶物且溶解度超过30℃以后,温度越高,溶解度越低;浓硫酸稀释过程中会放出大量的热;硫酸铅、硫酸钙.

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,题目难度中等.

练习册系列答案
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9.实验过程中,不会产生气体的是(  )
A.B.C.D.

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16.下列有关化学用语表示正确的是(  )
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C.过氧化钠的电子式:D.中子数为10的氧原子:${\;}_{8}^{10}$O

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9.次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2•HCHO•2H2O)俗称吊白块,不稳定,120℃时会分解,在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用.以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如图:
步骤1:在三颈烧瓶中加入一定量Na2SO3和水,搅拌溶解,缓慢通入SO2,至溶液pH 约为4,制得NaHSO3溶液.
步骤2:将装置A 中导气管换成橡皮塞.向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液,在80~90℃下,反应约3h,冷却至室温,抽滤;
步骤3:将滤液真空蒸发浓缩,冷却结晶.
(1)装置B 的烧杯中应加入的溶液是氢氧化钠溶液;冷凝管中冷却水从a(填“a”或“b”)口进水.
(2)A中多孔球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积,加快气体的吸收速率;
(3)写出步骤2中发生反应的化学方程式NaHSO3+HCHO+Zn+H2O=NaHSO2•HCHO+Zn(OH)2
(4)步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是防止温度过高使产物分解,也防止防止氧气将产物氧化;
(5)为了测定产品的纯度,准确称取2.0g样品,完全溶于水配成100mL溶液,取20.00mL所配溶液,加入过量碘完全反应后(已知I2不能氧化甲醛,杂质不反应),加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.466g.[M(NaHSO2•HCHO•2H2O)=154g/mol]
①如何检验沉淀是否洗净取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加HNO3酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀,说明已经洗净,若有白色沉淀,则未洗净.
②则所制得的产品的纯度为77%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.工业以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.有关反应的化学方程式为:
NH3+CO2+H2O═NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是c(填字母标号).
a.碳酸氢钠难溶于水             
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
d.碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠
(2)某活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验.
一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出).

试回答下列有关问题:
(Ⅰ)乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液,其作用是除去CO2中的HCl气体;
(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH3
(Ⅲ)实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是过滤(填分离操作的名称),
(3)碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应,所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g,则所得固体中碳酸钠的质量分数为86.3%.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

13.乙酸环己酯具有香蕉及苹果气味,主要用于配制各种饮料、冰淇淋等,实验室制备乙酸环己酯的反应装置示意图和有关数据如图1:

相对分子质量
密度/g•cm-3沸点/℃水中溶解性
乙酸601.051118.0
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乙酸环己酯1420.969173.5难溶
实验步骤:
将12.0g(0.2mol)乙酸、10.0g(0.1mol)环已醇和15mL 环已烷加入装有温度计、恒压滴液漏斗和球形冷凝管的四颈烧瓶中,在搅拌下,慢慢滴加15mL98% 浓硫酸,恒压滴液漏斗换成分水器装置,加热回流90min,将反应液依次加水、10%的NaHCO3溶液、水洗涤,然后加无水MgSO4,放置过夜,加热蒸馏,收集168~174℃的馏分,得到无色透明有香味的液体,得产品6.9g

(1)上述反应装置图2中存在的一处错误是冷凝水应从下口进上口出.
(2)实验中控制乙酸的物质的量是环已醇的2 倍,其目的是提高环已醇的转化率.
(3)使用分水器(图3)的目的是将生成的水及时从体系中分离出来,提高反应物的转化率.
(4)用10%的NaHCO3溶液目的是洗去硫酸和醋酸;第二次水洗 的目的是洗去碳酸氢钠;加入无水MgSO4的目的是干燥.
(5)本次实验产率为48.6%.
(6)若在进行蒸馏操作时,采用图3装置,会使实验的产率偏高 (填“偏高”“偏低”“无影响”),其原因是产品中会收集到未反应的环己醇.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.在一定温度下,密闭容器中A(?)+B(?)═2C(?)类型的反应达到了平衡:
(1)当增加或减少A物质时,平衡不移动,则A物质的状态为固体或液体;
(2)升高温度平衡向右移动,此正反应是吸热反应;升高温度时,逆反应速率增大了(填“增大”或“减小”);
(3)若B物质为气态,增大压强时平衡不移动,则A物质为气态物质,C物质为气态物质.

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