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1.近日,一家中国企业并购了刚果(金)大型铜钴矿.据媒体分析,中国是钴消费大国,但钴资源贫乏,为获取钴资源是此次收购的重要原因.钴是制造锂电池不可或缺的原料,硫酸钴晶体可用于制造碱性电池、生产含钴颜料和其它钴产品.利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3]制备硫酸钴晶体( CoSO4•7H2O)的工艺流程如图1:

已知:有关物质的溶解度随温度变化关系如图2:
(1)均速向钴渣和稀硫酸的化合物中通入SO2,使Co(OH)3、Fe(OH)3被充分浸取,其中浸取Co(OH)3的离子方程式为2Co(OH)3+2H++SO2=2Co2++SO42-+4H2O;SO2的另一个作用为搅拌,加快浸取速率.
(2)除铁过程中,若选用氧化性更强的NaClO除铁,可能造成的后果是氧化性过强,会Co2+使被氧化.
(3)滤渣Ⅱ的成分为Fe(OH)3;通过除铁后溶液的pH降低(升高、降低或不变).
(4)过滤Ⅱ得到的滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却到40℃结晶操作得到CoSO4•7H2O粗产品.冷却到40℃结晶的原因是防止析出硫酸钠晶体.

分析 利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3]制备硫酸钴晶体( CoSO4•7H2O)的工艺流程:均速向钴渣和稀硫酸的化合物中通入SO2,发生2Co(OH)3+2H++SO2=2Co2++SO42-+4H2O,使Co(OH)3、Fe(OH)3被充分浸取,同时通入二氧化硫会使溶液中液体不停地运动,起到搅拌的作用,从而加快反应速率,过滤得到滤渣1为铜,加入氯酸钠、通入氧气,除铁,铁元素以氢氧化铁的形式沉淀,滤渣Ⅱ的成分为Fe(OH)3,过滤Ⅱ得到的滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤冷却到40℃结晶操作得到CoSO4•7H2O粗产品.
(1)二氧化硫具有还原性,+3价的钴具有氧化性,浸取Co(OH)3的反应为+4价硫和+3价的钴间的氧化还原反应,根据离子反应方程式书写方法书写,二氧化硫气体通入溶液中,能起搅拌作用,能加快浸取速率;
(2)Co2+具有还原性,除铁过程中,若选用氧化性更强的NaClO除铁,可造成Co2+被氧化;
(3)铁元素以氢氧化铁的形式沉淀,形成氢氧化铁沉淀需消耗氢氧根离子,溶液的PH降低;
(4)从溶液中得到固体应蒸发浓缩、结晶,然后过滤,溶液含有溶质有硫酸钴、硫酸钠、氯化钠,冷却到40℃结晶目的防止析出硫酸钠晶体杂质.

解答 解:(1)二氧化硫具有还原性,Co3+具有氧化性,均速向钴渣和稀硫酸的化合物中通入SO2,使Co(OH)3、Fe(OH)3被充分浸取,实际是利用二氧化硫的还原性,使Co3+还原成Co2+,使Fe3+还原成Fe2+,所以浸取Co(OH)3的离子方程式为:2Co(OH)3+2H++SO2=2Co2++SO42-+4H2O,通入二氧化硫会使溶液中液体不停地运动,起到搅拌的作用,从而加快反应速率,
故答案为:2Co(OH)3+2H++SO2=2Co2++SO42-+4H2O;搅拌,加快浸取速率;
(2)次氯酸钠的氧化性过强,除铁过程中,若选用氧化性更强的NaClO除铁,可能会使Co2+被氧化成Co3+
故答案为:氧化性过强,会Co2+使被氧化;
(3)除铁是把铁变成了氢氧化铁,过滤时,得到的滤渣为氢氧化铁,生成的氢氧化铁沉淀时要消耗溶液中的氢氧根离子,溶液的PH降低,
故答案为:Fe(OH)3;降低;
(4)从溶液中得到固体应首先蒸发浓缩、结晶,然后过滤,该溶液含有溶质有硫酸钴、硫酸钠、氯化钠,由溶解度曲线可知,氯化钠、硫酸钠溶解度在高温时,随温度变化小,而硫酸钴的变化大,在低于40度时,硫酸钠、硫酸钴的溶解度随温度变化都较大,在加热时浓缩时,高温下,氯化钠、硫酸钠溶解度小,它们会首先析出,硫酸钴的溶解度大,不能析出,趁热过滤可除去一部分硫酸钠晶体,氯化钠,在冷却结晶,此时的主要是硫酸钴晶体,当温度低于40度时,硫酸钠晶体也析出,
故答案为:蒸发浓缩、趁热过滤;防止析出硫酸钠晶体.

点评 本题考查硫酸钴晶体的制备,掌握氧化还原、物质的分离与提纯相关知识是解答关键,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.已知反应:2NO(g)+Br2(g)?2NOBr(g)的活化能为akJ•mol-1,其反应机理如下:
①NO(g)+Br2(g)?NOBr2(g)慢
②NO(g)+NOBr2(g)?2NOBr(g)快
下列有关该反应的说法正确的是(  )
A.反应速率主要取决于反应②的快慢B.反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2
C.NOBr2是该反应的催化剂D.该反应的焓变等于akJ•mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO2发生反应,推测活泼金属钠也能与CO2发生反应,因此实验小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究(尾气处理装置已略去).
已知:常温下,CO能使一些化合物中的金属离子还原.例如:PdCl2+CO+H2O═Pd↓+CO2+2HCl,反应生成黑色的金属钯,此反应也可用来检测微量CO的存在.

请回答下列问题:
(1)为了制取CO2气体的装置能“随开随用,随关随停”,图A处应选用的装置是III(填写“I”、“II”或“III”).若要制取干燥、纯净的CO2气体,装置B中应盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液,装置C中应盛放的试剂是浓硫酸.
(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是高温,检查装置的气密性完好并装入药品后,在点燃酒精喷灯前,必须进行的操作是打开III中的止水夹.待装置E(填写字母)中出现澄清石灰水变浑浊现象时,再点燃酒精喷灯,这步操作的目的是排除装置中的空气.
(3)假设CO2气体为足量,在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况,请分析并回答问题:
①若装置F中溶液无明显变化,装置D中生成两种固体物质,取少量固体生成物与盐酸反应后,有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是4Na+3CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na2CO3+C.
②若装置F中有黑色沉淀生成,装置D中只生成一种固体物质,取少量该固体与盐酸反应后,也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是2Na+2CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na2CO3+CO.
(4)请判断②中D装置生成固体的成分是钠的正盐还是酸式盐?请用文字简要说明理由生成正盐;根据质量守恒可知,反应物只有三种元素,没有氢元素,故不能生成酸式盐.(或高温时,碳酸氢钠要分解).

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9.废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.工业上利用铅浮渣(主要成分是PbO、Pb还含有少量的Ag、CaO)可制备硫酸铅.制备流程图如图:

下表是25℃时某些盐的浓度积常数:
化学式CaSO4Ag2SO4PbSO4
Ksp4.9×10-51.2×10-51.6×10-8
(1)实验室用75%的硝酸来配制15%的硝酸溶液,不需用到的玻璃仪器有CD(填标号).
A.烧杯    B.量筒     C.容量瓶     D.锥形瓶     E.玻璃棒
(2)步骤I有NO产生,浸出液中含量最多的金属阳离子为 Pb2+,写出Pb参加反应的化学方程式3Pb+8HNO3=3Pb(NO32+2NO↑+4H2O,为防止Ag被溶解进入溶液,步骤I操作时应注意控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余.
(3)母液可循环利用于步骤I,其溶质主要是HNO3(填一种物质化学式),若母液中残留的 SO42-过多,循环利用时可能出现的问题是浸出时部分Pb2+生成PbSO4随浸出渣排出,降低PbSO4的产率.
(4)粗PbSO4 产品含有的杂质是CaSO4,需用Pb(NO32溶液多次洗涤,以得到纯净的PbSO4
(5)铅蓄电池放电时正极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O.如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.80L,电解前硫酸溶液浓度为4.50mol•L-1,当制得4.48LCl2时(在标准状况下),求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为(假设电解前后硫酸溶液的体积不变)4 mol•L-1

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16.二十一世纪钛将成为铁、铝之后的第三大金属,工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛及钛的工艺流程如图1所示,钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价,FeTiO3溶于酸后Ti元素以TiO2+存在,TiOSO4遇水可水解.

请根据以上信息回答下列问题:
(1)②中加入铁粉的目的是除去Fe3+
(2)③中混合物分离的依据是b(填字母序号).
a.熔、沸点差异     b.溶解性差异     c.氧化性、还原性差异
(3)②、③、④中均需要进行的操作是过滤(填操作名称).
(4)写出④的离子方程式:TiO2++2H2O=H2TiO3+2H+;该过程在热水中操作的目的是由于水解反应吸热,升高温度有利于水解平衡向正反应方向移动,提高H2TiO3的产率
(5)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应可生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水),该反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O.
(6)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发.找出了冶炼钛的新工艺.
①直接电解固体TiO2法生产钛,原理如图所示,则阴极获得钛的电极反应为TiO2+4e-=Ti+2O2-
②电解一段时间后,需要更换石墨电极,原因是氧离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气,碳和氧气发生反应生成一氧化碳,O2--2e-+C=CO.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

6.近日,一家中国企业并购了刚果(金)大型铜钴矿.据媒体分析,中国是钴消费大国,但钴资源贫乏,为获取钴资源是此次收购的重要原因.钴是制造锂电池不可或缺的原料,硫酸钴晶体可用于制造碱性电池、生产含钴颜料和其它钴产品.利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3]制备硫酸钴晶体(CoSO4•7H2O)的工艺流程如图1:

已知:有关物质的溶解度随温度变化关系如图2:
(1)均速向钴渣和稀硫酸的化合物中通入SO2,使Co(OH)3、Fe(OH)3被充分浸取,其中浸取Co(OH)3的离子方程式为2Co(OH)3+2H++SO2=2 Co2++SO42-+4H2O;
(2)除铁过程中,若选用氧化性更强的NaClO除铁,可能造成的后果是氧化性过强会使Co2+被氧化.
(3)滤渣Ⅱ的成分为Fe(OH)3
(4)过滤Ⅱ得到的滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却到40℃结晶操作得到CoSO4•7H2O粗产品.冷却到40℃结晶的原因是防止析出硫酸钠晶体.

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13.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置主要部分如图,相关物质的沸点见附表),附表相关物质的沸点(101kPa)
物质沸点/℃物质沸点/℃
58.81,2-二氯乙烷83.5
苯甲醛179间溴苯甲醛229
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经H2SO4干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却.
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液.
步骤3:有机相用10%NaHCO3溶液洗涤,再加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤;
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分.
(1)实验装置中可能的错误有锥形瓶内可能会发生倒吸、胶塞可能被有机物腐蚀,冷凝管进水口是a;
(2)有同学建议将装置中温度计换成搅拌棒,那么温度计应移到什么地方使用水浴中;
(3)步骤2后续操作是搅拌、静置、分液;
(4)步骤3中用10%NaHCO3溶液洗涤的具体操作是在分液漏斗中将有机相与小苏打溶液充分振荡再分液,重复二到三次,加入无水MgSO4固体的作用是除去有机相的水.
(5)步骤4中采用蒸馏分离,请你预测蒸馏温度应先选择约D℃,再选择约E℃.
A.50    B.100    C.150    D.200    E.250      F.300.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

10.某学生做乙酸乙酯的制备实验装置如图所示.
(1)写出该反应的方程式CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O.
(2)若用18O标记乙醇中的氧元素,则18O出现在乙酸乙酯中,(填“乙酸乙酯”或“水”)
(3)饱和碳酸钠溶液的作用是:吸收乙醇、除去乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度
(4)分离产物与碳酸钠溶液的方法是:分液
(5)在反应中,浓硫酸的作用催化剂、吸水剂.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.已知在101kPa,25℃条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ的热量,下列热化学方程式正确的是(  )
A.H2O(g)=H2(g)+$\frac{1}{2}$ O2(g)△H=+242 kJ/molB.2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)△H=-484 kJ/mol
C.H2(g)+$\frac{1}{2}$ O2(g)=H2O (g)△H=-242 kJD.2H2(g)+O2(g)=2H2O (g)△H=+484 kJ/mol

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