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下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38, Ksp[Mn(OH)2] =1.9×10-13
根据上面流程回答有关问题:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是                                     
(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式:                    
(3)过量的还原剂应是                                                        
(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为                     
②若用X mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得红棕色固体C的质量为                 g(用含X、Y的代数式表示)。
(5)常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为:             ﹥           ﹥            。(填金属阳离子)
(6)最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后,析出固体B的质量为Z g,同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等,则标况下阳极生成的最后一种气体体积为     L(用含Z的代数式表示);该电极的反应式为                                                             .

(1)过滤(1分)
(2)2FeCl3 +Fe = 3FeCl2(2分);    2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2(2分)
(3)Cu粉(2分)   
(4)①  MnO4+ 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O(2分) ② 0.4XY(2分)
(5)Fe3+>Cu2+>Mn2+(2分)   
(6)22.4Z/64 (2分);  4OH- ―4e=O2 + 4H2O(2分)

解析试题分析:根据题给流程图和信息知,废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)与过量FeCl3溶液混合发生的反应为2FeCl3 +Fe = 3FeCl2;2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2,过滤,固体A的成分为Si,溶液a的成分为FeCl3 、FeCl2 和CuCl2的混合液;电解含Cu2+、Cl、K+的溶液的固体B,B的成分为Cu;溶液a加过量还原剂反应后过滤得固体B(Cu),则还原剂为铜,发生的反应为2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2,溶液b的成分为FeCl2 和CuCl2的混合液;溶液b中加入酸性高锰酸钾溶液,亚铁离子被氧化为铁离子,用氢氧化钾溶液调节溶液的PH,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,灼烧的氧化铁,溶液d经处理的金属锰。(1)由流程图知,操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为分离固液混合物的操作,指的是过滤;(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式:2FeCl3 +Fe = 3FeCl2;2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2;(3)由上述分析知,过量的还原剂应是Cu粉;(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液亚铁离子被氧化为铁离子,反应的离子方程式为MnO4+ 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O;②根据相关反应的关系式:2MnO4—— 10Fe2+——5Fe2O3,用X mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得红棕色固体C的质量为0.4XYg;(5)根据题意知,溶液c中所含的金属阳离子为Fe3+、Cu2+和Mn2+,若三者浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,根据题给溶度积产生判断,Fe3+所需氢氧根浓度最小先沉淀,Mn2+所需氢氧根浓度最大,最后沉淀,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为:Fe3+>Cu2+>Mn2+;(6)根据题意知,电解过程的电极反应式依次为:阳极:4OH- ―4e=O2 + 4H2O;阴极:Cu2+ + 2e-= Cu;2H+ + 2e- = H2↑;根据电子守恒计算,标况下阳极生成的最后一种气体体积为22.4Z/64L。
考点:以化学工艺流程为载体考查化学实验基本操作、反应方程式的书写、沉淀溶解平衡及电解计算。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是:
H2A=H+HA,HAH+A2
回答下列问题:
(1)Na2A溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”),用离子方程式表示其原因
__________________________________________________
(2)在0.1 mol·L-1的Na2A溶液中,下列微粒浓度关系式正确的是________。
A.c(A2)+c(HA)+c(H2A)=0.1 mol·L-1
B.c(OH)=c(H)+c(HA)+2c(H2A)
C.c(Na)+c(H)=c(OH)+c(HA)+2c(A2)
D.c(Na)>c(A2)>c(HA)>c(OH)>c(H)
(3)常温下,已知0.1 mol·L-1NaHA溶液的pH=2,则0.1 mol·L-1H2A溶液中c(H)可能
______(填“>”、“<”或“=”)0.11 mol·L-1;理由是____________________________
(4)比较①0.1 mol·L-1 Na2A溶液 ②0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液,两种溶液中阴离子总浓度的大小①________②(填“>”、“<”或“=”)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

现有常温下的0.1 mol/l纯碱溶液。
(1)该溶液呈碱性是因为存在水解平衡,相关离子方程式是:________________。为证明存在上述平衡,进行如下实验:在0.1 mol·l-1纯碱溶液中滴加酚酞,溶液显红色,再往溶液中滴加     (填化学式)溶液,红色逐渐退为无色,说明上述观点成立。
(2)同学甲查阅资料得知0.1 mol/LNa2CO3中,发生水解的CO32—不超过其总量的10%。请设计实验加以证明(写出实验方案及预期观察到的现象)。答:                                     
(3)同学乙就该溶液中粒子浓度关系写出五个关系式,其中不正确的是         

A.c(Na)>2c(CO32—
B.c(CO32—)>c(OH)>c(HCO3)>c(H2CO3
C.c(OH)=c(H)+c(HCO3)+2c(H2CO3
D.c(CO32—)+c(HCO3)="0.1" mol·L-1 
E.c(H)+ c(Na)= c(OH)+c(HCO3)+c(CO32—)
(4)室温下pH均为a的Na2CO3和NaOH溶液中,水电离产生的c(OH)之比=       

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知在室温的条件下,pH均为5的H2SO4溶液和NH4Cl溶液,回答下列问题:
(1)两溶液中c(H)·c(OH)=________。
(2)各取5 mL上述溶液,分别加水稀释至50 mL,pH较大的是________溶液。
(3)各取5 mL上述溶液,分别加热到90 ℃,pH较小的是________溶液。
(4)两溶液中由水电离出的c(H)分别为:H2SO4溶液:________;NH4Cl溶液:________。
(5)取5 mL NH4Cl溶液,加水稀释至50 mL,c(H)________10-6 mol·L-1(填“>”、“<”或“=”),________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业生产Na2S常用方法是无水芒硝(Na2SO4)一碳还原法,其流程示意图如下:

(1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO2。写出煅烧时发生的总反应方程式:______________________。
(2)用碱液浸出产品比用热水更好,理由是__________________。
(3)废水中汞常用硫化钠除去,汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。为使除汞达到最佳效果,应控制条件是________________。

(4)取Na2S(含少量NaOH),加入到CuSO4溶液中,充分搅拌,若反应后溶液pH=4,此时溶液中c(S2)=________mol·L1[已知:CuS的Ksp=8.8×1036;Cu(OH)2的Ksp=2.2×1020(保留2位有效数字)]。
(5)纳米Cu2O常用电解法制备,制备过程用铜棒和石墨棒做电极,Cu(NO3)2做电解液。电解生成Cu2O应在________;该电极pH将________(填“升高”“不变”或“降低”),用电极方程式解释pH发生变化的原因______________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

常温下,将某一元酸HA(甲、乙、丙、丁代表不同的一元酸)和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如表所示:

实验编号
HA的物质的
量浓度(mol·L-1)
NaOH的物质的
量浓度(mol·L-1)
混合后溶
液的pH

0.1
0.1
pH=a

0.12
0.1
pH=7

0.2
0.1
pH>7

0.1
0.1
pH=10
 
(1)从甲组情况分析,如何判断HA是强酸还是弱酸?                               
(2)乙组混合溶液中离子浓度c(A-)和c(Na+)的大小关系是      。 
A.前者大      B.后者大    C.两者相等    D.无法判断
(3)从丙组实验结果分析,该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是              。 
(4)分析丁组实验数据,写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):
c(Na+)-c(A-)=        mol·L-1。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

水溶液中存在多种平衡,请根据所学化学知识回答下列问题:
(1)在浓度均为0.1mol/L①CH3COONH4 ②NH4HSO③NH3.H2O ④(NH4)2SO4溶液中,NH4+浓度由大到小的顺序为                                       (填序号)
(2)浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液:①硫酸、②醋酸、③氢氧化钠、④氯化铵四种溶液中由水电离出的H浓度由大到小的顺序是(填序号)                       
(3)恒温下,向pH=6的蒸馏水中加入2.3g金属钠,充分反应后,再加蒸馏水稀释到1L,所得溶液的pH=         

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知:常温下,A酸的溶液pH=a,B碱的溶液pH=b。
(1)若A为盐酸,B为氢氧化钡,且a=3,b=11,两者等体积混合,溶液的pH为    
a.大于7   b.等于7   c.小于7
(2)若A为醋酸,B为氢氧化钠,且a=4,b=12,那么A溶液中水电离出的氢离子浓度为   mol/L,B溶液中水电离出的氢离子浓度为       mol/L。
(3)若A的化学式为HR,B的化学式为MOH,且a+b=14,两者等体积混合后溶液显碱性。则混合溶液中必定有一种离子能发生水解,该水解反应的离子方程式为                                                             

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)有下列物质 ①Cu;②液态SO2;③CH3COOH;④NaHCO3;⑤H2O;⑥熔融NaCl;⑦BaSO4 属于弱电解质的是             (填序号)
(2)常温下,0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中Na、HCO3、CO32―、OH四种微粒的浓度由大到小的顺序为:           。NaHCO3水解的离子方程式             
(3)常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:

实验编号
HA物质的量浓度(mol·L-1)
NaOH物质的量浓度(mol·L-1)
混合溶液
的pH
a
0.1
0.1
pH=9
b
c
0.2
pH=7
 
请回答:
①从a组情况分析, HA是强酸还是弱酸                                  
②b组情况表明,c      0.2 (选填“大于”、“小于”或 “等于”)。混合溶液中离子浓度c(A)_______ c(Na)。(选填“大于”、“小于”或 “等于”)
③ a组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH)=              mol·L-1

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