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5.草酸镍晶体(NiC2O4•2H2O)可用于制镍催化剂.某小组用废镍催化剂(成分为Al2O3、Ni、Fe、SiO2等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如图1:

已知:①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算):
金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Al3+3.05.0
Ni2+6.79.5
(1)粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率.
(2)保持其他条件相同,在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”,镍浸出率随时间变化如图2.“酸浸”的适宜温度与时间分别为C(填字母)
a.30℃、30min       b.90℃、150min
c.70℃、120min      d.90℃、120min 
(3)由流程中的“浸出液”得到“溶液x”,首先是加适量H2SO4溶液,再加足量H2SO4溶液,充分反应后用NaOH溶液调节pH5.0≤pH<6.7(填范围),充分反应后过滤,以除去铁、铝元素;
(4)将“沉镍”工序得到的混合物过滤,所得固体用乙醇洗涤、110℃下烘干按,得草酸镍晶体.
①用乙醇洗涤的目的是洗去(NH42SO4杂质、便于烘干,减少产品损失;
②烘干温度不超过110℃的原因是防止温度过高,草酸镍晶体分解或失去结晶水.

分析 (1)把废镍催化剂粉碎,增大了反应的接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率;
(2)根据镍浸出率随时间变化图可知,70℃时,镍浸出率很大,从时间看,120min镍浸出率已经很高,再延长时间对浸出率提高幅度很小;
(3)溶液x中除Ni2+外,还含有Fe2+和Al3+,需要用NaOH溶液调节pH,使铁、铝元素转化为不溶物,同时要Ni2+防止沉淀;
(4)①“沉镍”工序生成了(NH42SO4,用乙醇洗涤,能洗去(NH42SO4的水水溶液、便于烘干;
②烘干温度不超过110℃,如果温度过高,草酸镍晶体会失去结晶水.

解答 解:(1)把废镍催化剂粉碎,增大了反应的接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率,故答案为:增大接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率;
(2)根据镍浸出率随时间变化图可知,70℃时,镍浸出率很大,从时间看,120min时镍浸出率已经很高,再延长时间对镍浸出率没有实质性提高,选择70℃和120min为宜,故答案为:c;
(3)溶液x中除Ni2+外,还含有Fe2+和Al3+,需要用NaOH溶液调节pH,使铁、铝元素转化为不溶物,同时要Ni2+防止沉淀,根据图表可知Al3+完全沉淀时溶液的pH为5.0,Fe2+完全沉淀的pH为8.8,Fe3+完全沉淀的pH为3.2,Ni2+开始沉淀的pH为6.7,因此如控制pH完全沉淀Fe2+时溶液里的Ni2+也几乎沉淀完全,显然不行,可通过氧化Fe2+为Fe3+,通过调节pH使Fe3+完全沉淀,综合考虑调节pH为5.0≤pH<6.7即可使铝、铁元素完全沉淀,而Ni2+没有沉淀,故答案为:5.0≤pH<6.7;
(4)①乙醇易挥发且易与水混溶,“沉镍”工序生成了(NH42SO4,用乙醇洗涤,能洗去(NH42SO4水溶液、更容易烘干,同时也避免用水洗会溶解部分产品,降低产量,故答案为:洗去(NH42SO4杂质、便于烘干,减少产品损失;
②草酸镍晶体稳定性较差受热能分解,烘干温度不超过110℃,如果温度过高,草酸镍晶体会分解或失去结晶水,故答案为:防止温度过高,草酸镍晶体分解或失去结晶水.

点评 本题考查了物质分离的实验设计和方法应用,主要是利用溶液不同pH条件下离子沉淀的情况不同,控制溶液PH除去杂质离子,得到较纯净的硫酸镍溶液来制备硫酸镍晶体,同时考查了除杂原则不能引入新的杂质,题目难度大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下列叙述正确的是(  )
A.化学是一门“中心的、实用的、创造性的”科学,在能源、资源的合理开发和安全应用方面有重要的作用
B.胶体与其它分散系的本质区别是胶体有丁达尔效应,而其它分散系却没有
C.借助仪器来分析化学物质的组成是常用的手段,原子吸收光谱常用来确定物质中含有哪些非金属元素
D.提出原子结构模型的科学家按时间先后依次是:道尔顿、卢瑟福、汤姆生、玻尔

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

9. 50mL 0.5mol•L-1盐酸与50mL 0.55mol•L-1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应.通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热.回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌棒.
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热偏大(填“偏大”或“偏小”或“无影响”).
(3)实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸跟50mL 0.50mol•L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量不相等(填“偏大”或“相等”或“偏小”),所求中和热相等(填“相等”或“不相等”),简述理由:因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量无关.
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会偏小;用50mL 0.5mol•L-1盐酸与50mL 0.50mol•L-1 NaOH溶液进行中和测定,测得的中和热数值会无影响.(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
(5)取50mL 0.50mol/L NaOH溶液和30mL0.50mol/L硫酸溶液进行实验,实验数据如下表.
温度
实验次数
 
起始温度T1/℃终止温度T2/℃
 
温度差平均值(T2-T1)/℃
 
H2SO4NaOH平均值
126.226.0 30.1 
227.027.4 33.3 
325.925.9 29.8 
426.426.2 30.4 
则中和热△H=-53.8kJ/mol(取小数点后一位).
(本题中NaOH溶液和硫酸溶液的密度均取1g/mL,溶液的比热容均取4.2J/(g.℃))

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.下列各项中的离子方程式,书写正确的是 (  )
A.AlCl3 水解:Al3++3H2O═Al(OH)3 +3H+
B.NaHCO3 电离:NaHCO3 ?Na++HCO3-
C.固体Ca(OH)2 与NH4Cl共热:NH4++OH-═NH3+H2O
D.过量的CO2 气体通入饱和石灰水中:CO2 +OH-═HCO3-

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.银锌电池是一种高能电池,它以KOH溶液为电解质溶液,发生的电池总反应为Ag2O+Zn═ZnO+2Ag,请回答下列问题:
(1)负极的电极反应式是Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,正极的电极反应是为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
(2)电池工作时,负极附近溶液的pH降低(填“升高”或“降低,下同”),正极附近溶液的pH升高.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.短周期原子序数依次递增的A、B、C、D、E、F六种元素,已知B原子最外层电子数是A原子次外层电子数的3倍,是D原子最外层电子数的2倍;C原子内层电子总数是最外层电子数10倍;A、B、D三种元素的原子最外层电子数之和为13;A和B原子最外层电子数与D和F原子最外层电子数之和相等;D和E是相邻两种元素.
(1)E元素基态原子的核外电子占用了8 个原子轨道;F元素的名称:氯
(2)A和E元素的最高价含氧酸的酸性较强的是H2CO3;(填化学式)
(3)A、B、C三种元素组成原子个数比nA:nB:nC=1:3:2的化合物,用离子方程式表示该化合物的水溶液显碱性的原因CO32-+H2O?HCO3-+OH-        
(4)B、C、D三种元素原子半径最大的是Na(填元素符号),离子半径最小的是Al3+(填离子符号).短周期元素M与D元素位于不同主族,但由于二者的电负性相近,导致某些性质相似.将M的最高价氧化物溶于C的氢氧化物的水溶液中,发生反应的离子方程式为BeO+2OH-=BeO22-+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.原子结构与元素周期表存在着内在联系.根据所学物质结构知识,请你回答下列问题:

(1)请按要求任意写一个相应物质(填化学式):含有非极性键的离子化合物Na2O2,既含有非极性键的又含极性的非极性分子C2H2,既含有非极性键的又含极性键的极性分子H2O2,全部由非金属组成的离子化合物NH4NO3,由金属和非金属组成的共价化合物AlCl3
(2)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉,常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂,严重危害人们健康.苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4种类型,苏丹红Ⅰ号的分子结构如图1所示.苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小,微溶于乙醇,有人把羟基取代在对位形成图2所示的结构,则其在水中的溶解度会增大(填“增大”或“减小”),原因是苏丹红Ⅰ易形成分子内氢键而使在水中的溶解度很小,而修饰后的结构易形成分子间氢键,与水分子形成氢键后有利于的增大在水中的溶解度.
(3)已知Ti3+可形成配位数为6,颜色不同的两种配合物晶体,一种为紫色,另一为绿色.两种晶体的组成皆为TiCl3•6H2O.为测定这两种晶体的化学式,设计了如下实验:
a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液;
b.分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液,均产生白色沉淀;
c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀,经洗涤干燥后称量,发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的$\frac{2}{3}$.
绿色晶体配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2•H2O,由Cl所形成的化学键类型是离子键、配位键.
(4)图3中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物的沸点,其中表示ⅦA族元素氢化物沸点的曲线是B;表示ⅣA族元素氢化物沸点的曲线是D;同一族中第3、4、5周期元素的氢化物沸点依次升高,其原因是结构与组成相似,分子之间不能形成氢键,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高;A、B、C曲线中第二周期元素的氢化物的沸点显著高于第三周期元素的氢化物的沸点,其原因是水分子之间、氨气分子之间、HF分子之间均形成氢键,沸点较高.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.下列离子方程式正确的是(  )
A.过量氯气通入溴化亚铁溶液中2Fe2++2Br-+2Cl2═Fe3++Br2+4Cl-
B.向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性2H++SO42-+2OH-+Ba2+=BaSO4↓+2H2O
C.碳酸氢钙和过量的氢氧化钠溶液反应:Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O
D.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板:Cu+Fe3+=Fe2++Cu2+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列离子方程式正确的是(  )
A.Cl2通入水中:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
B.浓烧碱溶液中加入铝片:A1+2OH-═A1O2-+H2
C.NO2与水的反应:3NO2+H2O═2NO3-+NO+2H+
D.用KIO3 氧化酸性溶液中的KI:5I-+IO3-+3H2O═3I2+6OH-

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