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(11分)Ⅰ.“中东有石油,中国有稀土”。稀土金属是我国战略性资源,应加以保护。稀土金属是周期表中ⅢB族中钪、钇和镧系十七种元素的总称,都是很活泼的金属,性质极为相似,常见化合价为+3价。钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石(Y2FeBe2Si2O10),以此矿石为原料生产氧化钇(Y2O3)的主要流程如下:
已知:①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:
离子 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
Fe3+ | 2.7 | 3.7 |
Y3+ | 6.0 | 8.2 |
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焦亚硫酸钠(Na2S2O5)常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下:
已知:反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反应。
(1)实验室制取氨气的化学方程式: 。
(2)反应I的化学方程式为: 。
(3)“灼烧”时发生反应的化学方程式: 。
(4)已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,其离子方程式为: 。
(5)副产品X的化学式是 。
(6)为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为 。检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是 (填编号)
①酸性高锰酸钾 ②品红溶液 ③澄清石灰水
④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH ⑥稀硫酸
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[化学-选修化学与技术](15分)
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣-硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH值 | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 11.2 |
温度/℃ | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.20 | 0.19 |
MgSO4·7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 | / |
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二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等,二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。
Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备:
方法1:TiCl4水解生成TiO2·xH2O,过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2,此方法制备得到的是纳米二氧化钛。
(1)① TiCl4水解生成TiO2·x H2O的化学方程式为_______________________________;
② 检验TiO2·x H2O中Cl-是否被除净的方法是______________________________。
方法2:可用含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3,其中Ti元素化合价为+4价)制取,其主要流程如下:
(2)Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是 。
(3)甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有 。
(4)加Fe的作用是 。
Ⅱ.二氧化钛可用于制取钛单质
(5)TiO2制取单质Ti,涉及到的步骤如下:
反应②的方程式是 ,该反应需要在Ar气氛中进行,请解释原因:_____________。
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世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀
有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:
(1)ClO2中所有原子_____________(填“是”或“不是”)都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用_________
A.饱和食盐水 B.碱石灰 C.浓硫酸 D.蒸馏水
(2)稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品,下列说法正确的是( )
A.二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B.稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
C.在工作区和成品储藏室内,要有通风装置和监测及警报装置
(3)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备。化学反应方程式为_____________________________。缺点主要是产率低、产品难以分离,还可能污染环境。
(4)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备,化学方程式是 ___________________,此法相比欧洲方法的优点是____________________________。
(5)科学家又研究出了一种新的制备方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸
钠,化学反应方程式为______________________________________________________。
此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是 _________________________________。
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工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分
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。
完成下列填空:
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为____。
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的____(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)步骤②、③、④中,均需进行的操作是____(填操作名称)。
(4)可利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分MnO2)反应生产硫酸锰,则反应的离子方程式为
(5)利用下图装置,石墨作阳极,钛网作阴极,熔融CaF2-CaO做电解质,可获得金属钙,钙再作为还原剂,可还原二氧化钛制各金属钛。
①阳极所发生的反应为________。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是____。
(6)_T业上用4.0吨钛铁矿制得1. 6吨的二氧化钛,则钛铁矿中钛元素的质量分数是____。
(假设生产过程中钛没有损失)
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工业上用黄铜矿冶炼铜及对炉渣综合利用的一种工艺流程如下:
(1)冶炼过程中得到Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”,其与金属A1在高温条件下混合反应可得粗铜,反应化学方程式为________。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的____极,可在____极得到纯度较高的精铜。
(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜,其主要反应为:
每生成1 mol Cu,共消耗____mol O2。反应③中的氧化剂是____。
(3)炼铜产生的炉渣(含)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题:
①加入适量NaClO溶液的目的是_______ (用离子方程式表示)。
②除去Al3+的离子方程式是____。
③选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂有:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂是____。实验设计:________。
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高锰酸钾是一种重要的化工产品。如图是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,其消毒机理与(填字母)相似。
A.75%酒精 | B.O3 | C.二氧化硫 | D.漂白粉 |
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碳酸锂广泛应用与陶瓷和医药等领域,以锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:①2LiAlSi2O6+H2SO4(浓) Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、4.7、9.0和11.1
③某些物质的溶解度(S)如右表
请回答下列问题:
(1)锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是 。
(2)滤液a中含有Li+、SO42-,另含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+ 、Ca2+、Na+等杂质,步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0~6.5,此时沉淀的杂质离子有 。
(3)步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H2O2溶液,石灰乳和Na2CO3溶液,发生反应的离子方程式有 。
(4)步骤Ⅲ中加入饱和Na2CO3溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是 。
(5)从滤液c中可回收的主要物质是 。
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工业上用白云石制备高纯氧化镁的工艺流程如下:
已知白云石的主要成分可表示为:
CaO 32.50%;MgO 20.58%;Fe2O3 2.18%;SiO2 0.96%;其他 43.78%
(1)为了提高白云石的煅烧效果,可以采取的措施是 。
若在实验室中煅烧白云石,需要的仪器除酒精灯、三脚架以外,还需要 。
A.蒸发皿 | B.坩埚 | C.泥三角 | D.石棉网 |
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