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考点12工艺流程题1

1.钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti、Fe2+,微量Sc)中富集钪,并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。

回答下列问题:

(1)“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+,酸洗时加入H2O2的目的是___________;

(2)在实验室中,“操作1”需要的玻璃仪器有烧杯、___________,“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、___________

(3)调pH的目的是___________;检验“含Sc3+“滤液”中是否含Fe3+的操作为___________。

(4)写出草酸钪焙烧时反应的化学方程式___________

(5)钛白酸性废水中Sc3+含量10.0~20.0mg·L-1,该工艺日处理钛白酸性废水50.0m3,理论上能生产含85%氧化钪的产品最多___________kg。

2.金属回收与利用有利于环境保护,镉可用于制造体积小和电容量大的电池。铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质,湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下:

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度均为0.1mol·L-1)

(1)滤渣Ⅰ可用硫酸酸化的双氧水浸取经结晶制取胆矾,试写出浸取过程离子方程式___________。

(2)操作Ⅱ“除钴”时,向含Co2+的浸液中加入Zn和Sb2O3,恰好产生CoSb合金,写出该反应的化学方程式:___________。

(3)操作Ⅲ加入ZnO控制反应液的pH范围为___________;若加入的H2O2不足,加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。请设计实验方案加以检验:___________。

(4)“电解”过程中以石墨为电极得到粗镉,电解阳极反应式为___________;电解废液最好在___________加入循环利用。(选择“操作I”、“操作Ⅱ”、“操作Ⅲ”、“电解”工序名称填入横线上)

(5)回收所得的Cd可用于制造镍镉碱性二次电池,电池工作时,正极NiO(OH)转化为Ni(OH)2,则充电时电池的阳极反应式为___________;如果用生石灰处理含Cd2+(2.88×10-4mol/L)的电解废液。常温下,当pH=10时,镉的去除率为___________。(用百分数表达,小数点后两位有效数字。已知常温下,Ksp[Cd(OH)2]=7.2×10-15)

回答下列问题:

(1)用硝酸替代“盐酸、NaClO3”也可以实现“酸浸”,从环保角度考虑,存在的缺点是___________。

(2)“浸渣”的主要成分是___________(填化学式)。

(3)为检验“酸浸”液中是否含Fe2+,下列可选择的试剂是___________(填标号)。

A.KSCN溶液B.酸性KMnO4溶液

C.K3[Fe(CN)6]溶液D.KSCN溶液和双氧水

(4)“除铁”的离子方程式为___________。

(5)Cu(OH)2(s)+4NH3(g)?[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)的平衡常数K=___________。{已知Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,Cu2+(aq)+4NH3(g)?[Cu(NH3)4]2+(aq)的平衡常数K1=2.0×}

(6)探究NaBiO3的性质:

①实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为___________。

②在酸性条件下,、NaBiO3、Cl2中氧化性最强的是___________(填化学式)。

③结合流程中的“氧化”,分析NaBiO3和Cl2氧化性强弱不一致的主要原因:___________。

6.镍及其化合物在工业上有广泛应用,红土镍矿是镍资源的主要来源。以某地红土镍矿[主要成分Mg3Si2O5(OH)4、Fe2MgO4、NiO、FeO、Fe2O3]为原料,采用硫酸铵焙烧法选择性提取镍,可减少其他金属杂质浸出,工艺流程如图所示。

(1)“焙烧”前将“矿样”与(NH4)2SO4混合研磨的目的是___________。

(2)经分析矿样中大部分铁仍以氧化物形式存在于“浸渣”中,只有部分FeO在空气中焙烧时与(NH4)2SO4反应生成Fe2(SO4)3,该反应的化学方程式为___________,“浸渣"的主要成分除铁的氧化物外还有___________(填化学式)。

(3)焙烧温度对浸出率的影响如图所示,最佳焙烧温度是___________(填序号)左右。

A.℃B.℃C.℃D.℃

(4)若残留在浸出液中的铁完全转化为黄铵铁矾除去,“除铁”时通入NH3调节溶液pH的范围是___________。该工艺条件下,Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,Fe3+生成Fe(OH)3或黄铵铁矾沉淀定,开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:

(5)“沉镍"时pH调为8.0,滤液中Ni2+浓度约为___________mol/L(.4≈2.5)。

(6)流程中___________(填化学式)可循环使用,减少污染。

(7)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH,该反应的离子方程式是___________。

7.利用火法炼铜后产生的含锌铜烟尘(主要成分为ZnO、CuO和少量铁的氧化物)制备活性氧化锌(ZnO),同时回收硫酸铵晶体的工艺流程如下:

已知:25°C时溶液中金属离子物质的量浓度c与pH的关系如图所示;当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全。

回答下列问题:

(1)“步骤I“加入H2O2后,再将溶液进行加热,加热的目的是_______;该步骤也可以在加入H2O2后选择合适试剂将pH至少调至_______,以达到相同的目的,可选择的试剂是_______(填标号)。

A.氨水B.氢氧化钠C.氧化锌D.氢氧化钡

(2)“步骤II”所加试剂a为_______。

(3)“步骤III”中得到沉淀的化学式可以表示为aZnCO3·bZn(OH)2,该反应的离子方程式为_______;实验时称取34.9g沉淀充分焙烧,当_______时可认为焙烧完全,最终获得24.3g活性氧化锌,通过计算确定aZnCO3·bZn(OH)2中a与b之比为_______。

(4)由滤液I得到硫酸铵晶体的一系列操作为_______。



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