【题目】某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍,工艺流程如下:
已知:常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表:
回答下列问题:
(1)浸出渣主要成分为_________(填化学式)。
(2)“除铜”时,Fe3+与H2S反应的离子方程式为__________________。
(3)“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,温度需控制在40~50℃之间,该步骤温度不能太高的原因是_______________________。
(4)“调pH”时,pH的控制范围为_________。
(5)在碱性条件下,电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步,其中第一步是Cl-在阳极被氧化为ClO-,则该电极反应式为_______________________。
【答案】CaSO4(或CaSO4·2H2O)、BaSO4 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 温度太高,H2O2受热分解 3.7≤pH<7.7 Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
【解析】
废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等),用H2SO4浸取,过滤得含有Ni2+、Fe3+、Cu2+、Ca2+的溶液,反应产生的大部分Ca2+及Ba2+与SO42-结合形成CaSO4、BaSO4沉淀进入浸出渣中;然后向滤液中再通入H2S除去Cu2+,且使Fe3+被还原成Fe2+,得CuS、S固体,过滤得滤液中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+,向该溶液中加入H2O2,可以将Fe2+氧化为Fe3+,然后调整溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Ni2+仍然存在溶液中,加入NaF形成CaF2沉淀除去Ca2+,再加入NaCl后电解得NiOOH,灼烧NiOOH得Ni2O3,CuS、S固体灼烧后用H2SO4进行酸浸得硫酸铜溶液,结晶可得硫酸铜晶体,以此解答该题。
(1)根据上述分析可知浸出渣主要成分为CaSO4(或CaSO4·2H2O)、BaSO4;
(2)向酸浸后的溶液中通入H2S气体,会发生反应Cu2++H2S=CuS↓+2H+,由于溶液中含有的Fe3+具有氧化性,而H2S具有还原性,二者会发生氧化还原反应:2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+,产生S单质,故通入H2S气体后得到的滤渣中含有CuS和难溶于水的单质S;
(3)向溶液中加入H2O2进行“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,温度需控制在40~50℃之间,该步骤温度不能太高,这是由于H2O2不稳定,温度太高,H2O2受热分解;
(4)经氧化后溶液中存在Ni2+、Fe3+、“调pH”使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Ni2+仍然存在溶液中,根据表格数据可知当溶液pH>3.7时Fe3+沉淀完全,而Ni2+开始形成Ni(OH)2沉淀的pH是7.7,因此pH的控制范围为3.7≤pH<7.7;
(5)在碱性条件下,电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步,其中第一步是Cl-在阳极失去电子被氧化,结合溶液OH-产生ClO-和水,则阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O。
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【题目】一定条件下,在一恒容密闭容器中,下列能表示反应:X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是
①X、Y、Z的物质的量之比为1:2:2;②Y的消耗速率与Z的消耗速率相等;③容器中的压强不再发生变化;④单位时间内生成n mol Z的同时消耗nmol Y
A. ①② B. ①④ C. ③④ D. ②③
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【题目】在25℃时,将两个铜电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,阴极逸出amol气体,同时有wgNa2SO4·10H2O晶体析出,若温度不变,剩余溶液的溶质质量分数是( )
A.%B.
%C.
%D.
%
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【题目】CO和H2是工业上最常用的合成气,该合成气的制备方法很多,它们也能合成许多重要的有机物。回答下列问题:
(1)制备该合成气的一种方法是以CH4和H2O为原料,有关反应的能量变化如图所示。
CH4 (g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2 (g)的热化学方程式为____。
(2)工业乙醇也可用CO和H2合成,常含一定量甲醇,各国严禁使用成本低廉的工业酒精勾兑食用酒,但一般定性的方法很难检测出食用酒中的甲醇。有人就用硫酸酸化的橙色K2Cr2O7溶液定量测定混合物中甲醇的含量,甲醇与酸性K2Cr2O7溶液反应生成CO2、Cr2(SO4)3等物质,写出其化学方程式 ___________。
(3)为了检验由CO和H2合成气合成的某有机物M的组成,进行了如下测定:将1.84gM在氧气中充分燃烧,将生成的气体混合物通过足量的碱石灰,碱石灰 增重4. 08 g,又知生成CO2和H2O的物质的量之比为3:4。则M中碳、氢、氧原子个数之比为____。
(4) CO2和H2合成甲醇涉及以下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.58kJ/mol。在反应过程中可以在恒压的密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,测得不同温度下,体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图所示:
①反应过程中,表明反应达到平衡状态的标志是______;
A.生成3mol O-H键,同时断裂3mol H-H键 B.容器中气体的压强不再变化
C.容器中气体的平均摩尔质量不变 D.CH3OH的浓度不再改变
②比较T1与T2的大小关系:T1 ___T2 (填“<”、“=”或“>”)。
③在T1和P2的条件下,向密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,该反应在第5 min时达到平衡,此时容器的容积为2.4 L,则该反应在此温度下的平衡常数为____,保持T1和此时容器的容积不变,再充入1mol CO2和3mol H2,设达到平衡时CO2的总转化率为a,写出一个能够解出a的方程或式子 ___(不必化简,可以不带单位)。
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【题目】有研究人员在体外实验中发现药物瑞德西韦对新冠病毒有明显抑制作用。E是合成瑞德西韦的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)W的化学名称为____;反应①的反应类型为____
(2)A中含氧官能团的名称为____。
(3)写出反应⑦的化学方程式_____
(4)满足下列条件的B的同分异构体有____种(不包括立体异构)。
①苯的二取代物且苯环上含有硝基;②可以发生水解反应。
上述同分异构体中核磁共振氢谱为3:2:2的结构简式为____________
(5)有机物中手性碳(已知与4个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳)有 ___个。结合题给信息和已学知识,设计由苯甲醇为原料制备
的合成路线_______ (无机试剂任选)。
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【题目】将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,组成甲、乙两个装置(如图)。下列说法不正确的是
A.甲为原电池,负极反应为Zn-2e-=Zn2+
B.甲为原电池,Fe电极上有气体放出
C.乙为电解池,阴极反应式为2H++2e-=H2↑
D.一段时间后,甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现
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【题目】羰基硫(化学式:COS)又称氧硫化碳、硫化羰,通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色有毒气体。
已知:
I.CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H1=x kJ/mol
II.COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H2=y kJ/mol
回答下列问题:
(1)氢气脱除COS生成CO和H2S,写出该反应的热化学方程式:________________。
(2)在2 L恒容密闭容器中加入一定量CO和H2O(g),发生反应I。平衡常数随温度和压强的变化如表所示:
①x_________(填“>”或“<”)0。
②a=_________。
(3)在T℃下,向2 L密闭容器中充入5 mol H2O(g)和5 mol COS(g),发生反应II。测得混合气体中CO2体积分数(φ)与时间(t)的关系如图所示。
①该条件下COS的平衡转化率为______,0~6min内,v[H2O(g)]=_______mol·L-1·min-1(结果保留2位有效数字)。
②下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是_________(填字母)。
a.v(H2O)消耗=v(CO2)生成 b.不变 c.压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
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【题目】研究表明,地球上的碳循环,光合作用是必不可少的(如下图所示)。下列叙述正确的是
A. 石油与煤是可再生能源
B. CO2是煤、石油形成淀粉、纤维素等的催化剂
C. 光合作用将太阳能转化为化学能
D. 图中所出现的物质中淀粉与纤维素为同分异构体
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【题目】我国科学家在材料研发中取得了较大的进展,例如嫦娥四号探测器所搭载的“玉兔二号”月球车,通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。再例如我国科学家发现了硒化铜纳米催化剂在二氧化碳电化学还原法生产甲醇过程中催化效率高。请回答下列问题:
(1)基态As原子的核外价电子排布图为_____。
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJmol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192,由此可推知镓的主要化合价为____和+3,砷的电负性比镓_____(填“大”或“小”)。
(3)硒所在的主族中,简单的气态氢化物沸点最低的是_____(填化学式)。
(4)电还原制备CH3OH的原理:2CO2+4H2O2CH3OH+3O2。在该反应中,含极性键的非极性分子是_____(填化学式)。
(5)苯分子中6个C原子,每个C原子有一个2p轨道参与形成大π键。6个2p轨道垂直平面形成稳定的大π键,符号为П(右下角“6”表示6个原子,右上角“6”表示6个电子)。已知某化合物的结构简式为
,不能使溴水褪色,由此推知,该分子中大π键表示为_____。
(6)废旧印刷电路版中含有铜,为了保护环境和节约资源,通常先用H2O2和稀硫酸的混合溶液溶解铜,写出其离子方程式_____。
(7)磷青铜晶胞结构如图所示,它由Cu、Sn和P构成,锡原子位于立方体顶点,铜原子位于面心,P原子位于铜原子构成的正八面体的体心。则磷青铜的化学式为_____。
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