
1.[2022·廣東卷]稀土(RE)包括鑭、釔等元素,是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理,一種從該類(lèi)礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔點(diǎn)為44℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下,稀土離子保持+3價(jià)不變;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8,Al(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見(jiàn)下表。
(1)“氧化調(diào)pH”中,化合價(jià)有變化的金屬離子是 。
(2)“過(guò)濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至 的范圍內(nèi),該過(guò)程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)“過(guò)濾2”后,濾餅中檢測(cè)不到Mg元素,濾液2中Mg2+濃度為2.7 g·L-1。為盡可能多地提取RE3+,可提高月桂酸鈉的加入量,但應(yīng)確?!斑^(guò)濾2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于 ml·L-1(保留兩位有效數(shù)字)。
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②“操作X”的過(guò)程為:先 ,再固液分離。
(5)該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有 (寫(xiě)化學(xué)式)。
(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類(lèi)催化劑Pt3Y。
①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1 ml Pt3Y轉(zhuǎn)移 ml電子。
②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí),能在堿性溶液中高效催化O2的還原,發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
2.[2021·湖南卷]碳酸鈉俗稱(chēng)純堿,是一種重要的化工原料。以碳酸氫銨和氯化鈉為原料制備碳酸鈉,并測(cè)定產(chǎn)品中少量碳酸氫鈉的含量,過(guò)程如下:
步驟Ⅰ.Na2CO3的制備
步驟Ⅱ.產(chǎn)品中NaHCO3含量測(cè)定
①稱(chēng)取產(chǎn)品2.500 g,用蒸餾水溶解,定容于250 mL 容量瓶中;
②移取25.00 mL上述溶液于錐形瓶,加入2滴指示劑M,用0.100 0 ml·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,溶液由紅色變至近無(wú)色(第一滴定終點(diǎn)),消耗鹽酸V1 mL;
③在上述錐形瓶中再加入2滴指示劑N,繼續(xù)用0.100 0 ml·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(第二滴定終點(diǎn)),又消耗鹽酸V2 mL;
④平行測(cè)定三次,V1平均值為22.45,V2平均值為23.51。
已知:(ⅰ)當(dāng)溫度超過(guò)35 ℃時(shí),NH4HCO3開(kāi)始分解。
(ⅱ)相關(guān)鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列問(wèn)題:
(1)步驟Ⅰ中晶體A的化學(xué)式為 ,晶體A能夠析出的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)步驟Ⅰ中“300 ℃加熱”所選用的儀器是 (填標(biāo)號(hào));
(3)指示劑N為 ,描述第二滴定終點(diǎn)前后顏色變化________________________________________________________________________;
(4)產(chǎn)品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 (保留三位有效數(shù)字);
(5)第一滴定終點(diǎn)時(shí),某同學(xué)俯視讀數(shù),其他操作均正確,則NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算結(jié)果 (填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
3.[2021·廣東卷]對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收可有效利用金屬資源。某廢催化劑主要含鋁(Al)、鉬(M)、鎳(Ni)等元素的氧化物,一種回收利用工藝的部分流程如下:
已知:25 ℃時(shí),H2CO3的Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11;Ksp(BaMO4)=3.5×10-8;Ksp(BaCO3)=2.6×10-9;該工藝中,pH>6.0時(shí),溶液中M元素以MO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(4)) 的形態(tài)存在。
(1)“焙燒”中,有Na2MO4生成,其中M元素的化合價(jià)為 。
(2)“沉鋁”中,生成的沉淀X為 。
(3)“沉鉬”中,pH為7.0。
①生成BaMO4的離子方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若條件控制不當(dāng),BaCO3也會(huì)沉淀。為避免BaMO4中混入BaCO3沉淀,溶液中c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )) ∶c eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(MO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) )) = (列出算式)時(shí),應(yīng)停止加入BaCl2溶液。
(4)①濾液Ⅲ中,主要存在的鈉鹽有NaCl和Y,Y為 。
②往濾液Ⅲ中添加適量NaCl固體后,通入足量 (填化學(xué)式)氣體,再通入足量CO2,可析出Y。
(5)高純AlAs(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過(guò)程如圖所示,圖中所示致密保護(hù)膜為一種氧化物,可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs(砷化鎵)反應(yīng)。
①該氧化物為 。
②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2與上層GaAs的反應(yīng)中,As元素的化合價(jià)變?yōu)椋?價(jià),則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 。
4.[2021·河北卷]綠色化學(xué)在推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種熔鹽液相氧化法制備高價(jià)鉻鹽的新工藝,該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料,不產(chǎn)生廢棄物,實(shí)現(xiàn)了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na+內(nèi)循環(huán)。工藝流程如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是 (填元素符號(hào))。
(2)工序①的名稱(chēng)為 。
(3)濾渣Ⅰ的主要成分是 (填化學(xué)式)。
(4)工序③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)物質(zhì)V可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH,此時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ,可代替NaOH的化學(xué)試劑還有 (填化學(xué)式)。
(6)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序 (填“①”“②”“③”或“④”)參與內(nèi)循環(huán)。
(7)工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉(zhuǎn)化為沉淀的pH為 。{通常認(rèn)為溶液中離子濃度小于10-5 ml·L-1為沉淀完全:Al(OH)3+OH-?Al(OH) eq \\al(\s\up11(-),\s\d4(4)) K=100.63;Kw=10-14,Ksp[Al(OH)3]=10-33}
專(zhuān)練22 化學(xué)工藝流程題
1.答案:(1)Fe2+
(2)4.7≤pH<6.2 Al3++3OH-===Al(OH)3↓
(3)4.0×10-4
(4)① 加熱攪拌可加快反應(yīng)速率 ②冷卻結(jié)晶
(5)MgSO4 (6)①15 ② O2+4e-+2H2O===4OH-
解析:(1)由題意知,“氧化調(diào)pH”中只有鐵是變價(jià)金屬,鋁和稀土金屬元素均為+3價(jià),F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+。(2)“過(guò)濾1”所得“濾渣”為Fe(OH)3和Al(OH)3,應(yīng)調(diào)節(jié)的pH范圍為4.7≤pH
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