专题突破练四 元素及其化合物一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.(2021湖北仙桃质检)2020年11月24日“嫦娥五号”发射升空,“嫦娥五号”在月球上采样成功并于2020年12月17日顺利返回。下列“嫦娥五号”所用的材料中不属于新型无机非金属材料的是( )A.挖土铲——氮化碳特种钻头B.国旗——复合纤维织物C.降落伞——氮化硼纤维D.望远镜——碳化硅特种陶瓷2.(2021广东汕头质检)在给定条件下,下列选项中所示的物质间转化均能实现的是( )A.Ca(OH)2Ca(ClO)2HClOB.SiO2Na2SiO3H2SiO3C.FeS2SO2(NH4)2SO4D.饱和NaCl溶液NaHCO3Na2CO33.(2021浙江宁波调研)赤泥是铝土矿生产Al2O3过程中产生的一种固体废弃物,现设计从赤泥(含Fe2O3、Al2O3、Ga2O3)中提取镓(Ga)的工艺如下,下列说法错误的是( )已知:Ga2O3与Al2O3的性质相似,能与NaOH溶液反应生成可溶性盐NaGaO2。A.溶液B中含有金属元素的离子有Na+、Al3+B.浸渣A的主要成分是Fe2O3C.通过萃取、反萃取的操作可实现Ga元素的富集D.电解过程中阴极发生的电极反应式为+2H2O+3e-4OH-+Ga4.(2021广东新高考适应卷)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )A.a可经催化氧化生成bB.b为红棕色,可转化为cC.密闭体系中,c存在2NO2N2O4D.d的溶液与Cu反应可生成b或c
5.(2021湖南岳阳质检)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,得到的新生产流程如图所示,下列说法不正确的是( )A.在沉淀池中应先通入氨气,再通入二氧化碳气体B.该反应原理:NH3+CO2+H2OHC+NC.循环Ⅱ中X是二氧化碳D.在过滤后的母液中加入氯化钠粉末、通入氨气并搅拌,经冷却结晶后可得氯化铵晶体6.(2021湖南衡阳一模)下列关于某短周期元素的价-类二维图的说法错误的是( )A.X一定含有氧元素B.H一定是I的酸酐C.过量的I一定能使氢氧化钡溶液先变浑浊后变澄清D.G可以与E在常温下反应得到F7.(2021湖南卷,6)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:下列说法错误的是( )A.物质X常选用生石灰B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2MgCl2+COD.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl28.(2021陕西西安调研)去除下列物质中的杂质所选试剂和反应方程式均正确的是( )选项物质(杂质)除杂试剂反应方程式ACu(OH)2[Al(OH)3]足量NaOH溶液Al(OH)3+OH-Al+2H2OBMgCl2(FeCl3)过量MgO2Fe3++MgO+3H2O2Fe(OH)3+Mg2+CCO2(SO2)足量NaOH溶液SO2+2OH-S+H2ODCH3CH3足量溴水CH2CH2+4Br2CBr2CBr2
(CH2CH2)+4HBr9.(2021广西南宁一模)下列实验方案能实现实验目的的是( )选项实验方案实验目的A向含白色ZnS的悬浊液中滴入几滴CuSO4溶液,产生黑色沉淀证明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)B将含有少量SO2杂质的CH2CH2气体缓慢通过足量的酸性KMnO4溶液除去CH2CH2中的SO2C向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水,然后过滤、洗涤沉淀,再灼烧沉淀制取Al(OH)3D将FeCl3饱和溶液置于蒸发皿中加热蒸干制取无水FeCl310.(2021福建龙岩一模)某种含二价铜微粒的催化剂[CuⅡ(OH)(NH3)]+可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是( )A.总反应焓变ΔH>0B.由状态②到状态③是铜元素被氧化的过程C.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成D.该脱硝过程总反应的化学方程式为4NH3+2NO+2O26H2O+3N2二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.(2021湖南衡阳一模)可以利用如图所示的装置进行比较环保的分组实验,基本步骤为:在注射器中加入少量固体X,再吸入少量Y的浓溶液(不接触纸条且不考虑其挥发带来的影响)。对于不同的X和Y,下列实验现象正确的是( )
选项固体XY的浓溶液实验现象ANaOH浓氨水湿润的蓝色石蕊试纸变红BKMnO4浓盐酸湿润的品红试纸先变红后褪色CNa2SO3浓硫酸蘸有酸性KMnO4溶液的滤纸不变色DFeSO4浓硝酸湿润的淀粉KI试纸变蓝12.(2021湖南衡阳一模)工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I-制取I2,其流程如图:下列说法正确的是( )A.NaNO2氧化I-时使溶液pH变小B.活性炭吸附是为了净化水溶液C.I2与NaOH溶液(浓、热)反应的化学方程式:3I2+6NaOH(浓、热)5NaI+NaIO3+3H2OD.热空气能吹出I2,是因为I2在水中溶解度小、易升华13.(2021湖南永州二模)以食盐等为原料制备六水合高氯酸铜[Cu(ClO4)2·6H2O]的一种工艺流程如下:下列说法正确的是( )A.“电解Ⅰ”时阳极可用不锈钢材质B.“歧化反应”的产物之一为NaClO4C.“操作a”是过滤D.“反应Ⅱ”的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O14.(2021湖南长沙明德中学三模)锶(Sr)为第五周期第ⅡA族元素,其化合物六水氯化锶(SrCl2·6H2O)是实验室重要的分析试剂,工业上常以天青石(主要成分为SrSO4,含少量BaSO4)为原料制备,生产流程如下:下列叙述不正确的是( )
A.锶的金属性比钙的强,所以SrSO4的溶解性比CaSO4的强B.高温焙烧时,若0.5molSrSO4完全反应转移了4mol电子,该反应的化学方程式为SrSO4+4CSrS+4COC.加入适量1mol·L-1硫酸的目的是除去溶液中的Ba2+D.工业上常电解熔融SrCl2制锶单质,则由SrCl2·6H2O制取无水SrCl2一定要在氯化氢气流中加热SrCl2·6H2O失水恒重三、非选择题:本题共4小题,共54分。15.(12分)(2021全国甲卷,27)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有 (填标号)。 A.烧杯B.容量瓶C.蒸发皿D.移液管(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为 ,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是 。 (3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4,再煮沸10min,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、 、乙醇洗涤、 ,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是 ,煮沸10min的作用是 。 (4)结晶水测定:称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为 (写表达式)。 (5)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏大的是 (填标号)。 ①胆矾未充分干燥 ②坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少量胆矾迸溅出来16.(13分)(2021湖南衡阳二模)一种从废旧锂电池(主要含LiCoO2及少量Al、Cu)中制备钴酸锂的工艺流程如下:(1)碱浸泡用来除去废旧电池中的 ,为提高该物质的去除率可采取的措施有 (任写两条)。 (2)向“残渣”中加入稀硫酸和H2O2溶液,放出大量气泡,写出LiCoO2与H2O2反应的化学方程式:
。 (3)设溶液中c(Co2+)=0.1mol·L-1,为沉淀Co2+,应向“滤液2”中加入(NH4)2C2O4,而不用Na2C2O4。利用如下数据说明原因: 。[已知:25℃时0.1mol·L-1(NH4)2C2O4溶液pH约为6.4;0.1mol·L-1Na2C2O4溶液pH约为8.35;Ksp[Co(OH)2]=6.0×10-13] (4)RH萃取Cu2+的原理可表示为Cu2++2HRCuR2+2H+。实验室进行萃取实验用到的两种玻璃仪器是 、 ;向有机层中加入反萃取剂 (填化学式)可将Cu2+反萃取至水层。 (5)已知Li2CO3的溶解度随着温度变化曲线如图。加入Na2CO3溶液后应进行的操作是 。 17.(14分)(2021湖南衡阳一模)稀有金属铟(In)与Al同主族,主要用于生产液晶显示器和平板屏幕。一种以炼Zn后的置换渣为原料回收铟的工艺流程如图:已知:常温下Ksp[In(OH)3]=1.3×10-37。请回答下列问题:(1)为提高置换渣浸出时的速率可以采取的措施是 (任答一条)。 (2)操作Ⅰ、Ⅱ的名称分别为 、 (填选项)。 A.过滤 B.蒸馏 C.干馏 D.分液(3)用D2EHPA(以H2A2表示)萃取时的原理:In3++3H2A2(InA3·3HA)+3H+。浸出液在不同pH时萃取的结果如图甲,请用化学平衡原理解释In3+萃取率随pH增大而增大的原因: 。 (4)常温下,在0.1mol·L-1的InCl3溶液中存在平衡体系:In3+(aq)+3H2O(l)In(OH)3(s)+3H+(aq),则该反应的化学平衡常数K= (计算结果保留两位有效数字)。 (5)得到海绵铟时主要发生的离子方程式为 。 (6)图乙是模拟精炼铟的装置图,请写出方框中a对应的物质为 。
18.(15分)(2021湖南永州重点中学联考)用含铬不锈钢废渣(含SiO2、Cr2O3、Fe2O3、Al2O3等)制取Cr2O3(铬绿)的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)“碱熔”时,为使废渣充分氧化可采取的措施是 、 。 (2)Cr2O3、KOH、O2反应生成K2CrO4的化学方程式为 。 (3)“水浸”时,碱熔渣中的KFeO2强烈水解生成的难溶物为 (填化学式,下同);为检验“水浸”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是 。 (4)常温下“酸化”时pH不宜过低的原因是 ;若酸化后溶液的pH=8,则c(Al3+)= mol·L-1。{已知:常温下,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33} (5)“还原”时发生反应的离子方程式为 。 (6)由Cr(OH)3制取铬绿的方法是 。 专题突破练四 元素及其化合物1.B 解析:氮化碳属于无机物,则氮化碳属于新型无机非金属材料,故A不符合题意;复合纤维织物中的纤维含有有机化合物成分,则复合纤维织物不属于新型无机非金属材料,故B符合题意;氮化硼属于无机物,则氮化硼纤维属于新型无机非金属材料,故C不符合题意;碳化硅属于无机物,则碳化硅属于新型无机非金属材料,故D不符合题意。2.B 解析:氯气和氢氧化钙反应生成次氯酸钙,但是二氧化硫具有还原性,次氯酸钙具有氧化性,二者在溶液中发生氧化还原反应,不能生成次氯酸,A项错误;二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,硅酸钠和二氧化碳反应生成白色的硅酸沉淀,B项正确;二硫化亚铁与氧气发生反应生成氧化铁和二氧化硫,二氧化硫和氨水反应生成(NH4)2SO3,不能生成硫酸铵,C项错误;侯氏制碱法的原理是将二氧化碳和氨气通入氯化钠的饱和溶液中生成碳酸氢钠,碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠,D项错误。3.A 解析:利用树脂萃取了,因此溶液B中含有金属元素的离子有Na+、,A选项错误;Ga2O3与Al2O3都能与NaOH反应分别生成可溶性盐NaAlO2、NaGaO2,因此浸渣A的主要成分是Fe2O3,B选项正确;通过萃取和反萃取,去除了含铝元素的杂质,可以实现Ga元素的富集,C选项正确;加入NaOH后溶液C中含有,由电解制备Ga,Ga元素化合价降低,所以是在阴极上发生反应,D选项正确。4.B 解析:根据图像可知,a为NH3,b为NO,NH3可经催化氧化生成NO,A说法正确;b为NO,NO为无色气体,NO与氧气反应可转化为c(NO2),B说法错误;+4价的含氮氧化物有NO2、N2O4,密闭体系中,c(NO2)存在反应2NO2N2O4,C说法正确;d为硝酸,Cu与稀硝酸反应生成NO,Cu与浓硝酸反应可生成NO2,D说法正确。
5.B 解析:氨气极易溶于水,而二氧化碳微溶于水,先通入氨气,溶液呈碱性,再通入二氧化碳气体可更多地转化为HC,故A正确;该反应原理是:NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,故B错误;碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和水,可将CO2通入沉淀池中循环利用,故X为CO2,故C正确;在过滤后的母液中加入氯化钠粉末、通入氨气并搅拌,增大了铵根离子的浓度,使氯化铵更多地析出,经冷却结晶后可得氯化铵晶体,故D正确。6.C 解析:E是氢化物,G是氧化物,则可推测X中一定含有氧元素,A正确;H是氧化物,I是含氧酸,且中心元素的化合价一样,则H一定是I的酸酐,B正确;如果该元素是硫元素,则硫酸就不能使氢氧化钡溶液先变浑浊后变澄清,C错误;F中该元素的化合价处于G与E中该元素化合价之间,如H2S与SO2在常温下可以反应得到S,D正确。7.D 解析:海水中的镁元素以镁盐的形式存在,“沉镁”即使Mg2+变成氢氧化镁,与Mg2+直接反应的物质一般是氢氧化钙,那么物质X通常选用生石灰(氧化钙),A项正确;工业上通常用电解熔融氯化镁的方法制备金属镁,B项正确;根据流程图中步骤“氯化”图示可知,反应物为碳单质、氯气和氧化镁,产物为氯化镁和一氧化碳,C项正确;“煅烧”后的固体产物是氧化镁,氧化镁和盐酸反应生成氯化镁,由于镁离子能发生水解,蒸发氯化镁溶液最终得到氢氧化镁固体,不能得到无水氯化镁,D项错误。8.A 解析:Al(OH)3是两性氢氧化物,能和氢氧化钠反应生成溶于水的偏铝酸钠,而Cu(OH)2不能,除杂试剂和离子方程式均正确,故A符合题意;FeCl3溶液因水解显酸性,铁离子在一定的酸性条件下就可以沉淀完全,因此加入过量氧化镁可除去FeCl3,除杂试剂选取正确,但离子方程式电荷不守恒,故B不符合题意;CO2和SO2都能和NaOH溶液反应,除杂试剂选取不正确,故C不符合题意;溴水能和乙烯发生加成反应,CH3CH3不可以,除杂试剂选取正确,但反应的化学方程式书写不正确,正确的化学方程式为CH2CH2+Br2CH2Br—CH2Br,故D不符合题意。9.A 解析:向ZnS悬浊液中滴入几滴CuSO4溶液,发生沉淀转化:ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq),说明CuS比ZnS更难溶,故Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),A符合题意;SO2、CH2CH2均能使KMnO4溶液褪色,故通过足量的KMnO4溶液CH2CH2也会被氧化除去,B不符合题意;Al2(SO4)3与氨水反应生成Al(OH)3沉淀,灼烧Al(OH)3转化为Al2O3,不能达到实验目的,C不符合题意;加热时,促进FeCl3水解平衡正向移动生成Fe(OH)3和HCl,由于HCl易挥发,故蒸干后得到的固体为Fe(OH)3,D不符合题意。10.C 解析:根据图2可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,题给反应为放热反应,则总反应焓变ΔH<0,A说法错误;由状态②到状态③,发生[CuⅡ(OH)(NH3)3]++NO[CuⅠ(H2NNO)(NH3)2]++H2O,Cu元素的化合价降低,是铜元素被还原的过程,B说法错误;状态③到状态④的变化过程为[CuⅠ(H2NNO)(NH3)2]++N2+H2O,有O—H键的形成,C说法正确;根据图1,加入2NH3、2NO、O2,生成2N2、3H2O,则脱硝过程总反应的化学方程式为4NH3+4NO+O26H2O+4N2,D说法错误。11.D 解析:浓氨水与固体氢氧化钠相遇产生氨气,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,A错误;常温下高锰酸钾能氧化浓盐酸生成氯气,氯气溶于水产生的次氯酸具有强氧化性,能使品红溶液褪色,而不是先变红后褪色,B错误;浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫,二氧化硫具有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此蘸有酸性KMnO4溶液的滤纸变无色,C错误;浓硝酸和硫酸亚铁发生氧化还原反应可生成NO2,NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色,D正确。
12.CD 解析:亚硝酸钠具有氧化性,碘离子具有还原性,酸性条件下,二者发生氧化还原反应生成一氧化氮和碘;利用活性炭吸附,然后加入热的浓氢氧化钠溶液吸收单质碘,最后加入HCl调节pH,使碘离子和碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成单质碘:I+5I-+6H+3I2+3H2O。NaNO2氧化I-时的离子方程式为2N+4H++2I-2NO↑+I2+2H2O,因此使溶液pH变大,A错误;活性炭吸附是为了吸收碘单质,B错误;根据以上分析可知I2与NaOH溶液(浓、热)反应的化学方程式:3I2+6NaOH(浓、热)5NaI+NaIO3+3H2O,C正确;I2在水中溶解度小、易升华,因此热空气能吹出I2,D正确。13.CD 解析:“电解Ⅰ”中为电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气,“歧化反应”为氯气与碳酸钠溶液发生反应,生成的产物之一为NaClO3,同时生成二氧化碳气体;“电解Ⅱ”是溶液中氯酸根离子失电子发生氧化反应生成高氯酸根离子,加入盐酸发生“反应Ⅰ”,“操作a”为过滤,获得氯化钠晶体和60%以上高氯酸,“反应Ⅱ”是Cu2(OH)2CO3与HClO4发生复分解反应,然后从所得溶液中提取目标产物。“电解Ⅰ”时阳极反应产物为氯气,故阳极必须为惰性电极,不可用不锈钢材质,A错误;“歧化反应”的产物之一为NaClO3,B错误;经“操作a”获得氯化钠晶体和60%以上高氯酸,故“操作a”是过滤,C正确;“反应Ⅱ”为Cu2(OH)2CO3和HClO4发生复分解反应,高氯酸是强酸,则反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O,D正确。14.AD 解析:根据同主族元素性质递变规律,锶的金属性比钙的强,SrSO4的溶解性比CaSO4的弱,A错误;高温焙烧时,若0.5molSrSO4完全反应转移了4mol电子,说明S元素化合价由+6价降低为-2价,该反应的化学方程式为SrSO4+4CSrS+4CO,B正确;硫酸钡难溶于水,加入适量1mol·L-1硫酸的目的是生成硫酸钡沉淀,除去溶液中的Ba2+,C正确;SrCl2是强酸强碱盐,SrCl2不水解,直接加热SrCl2·6H2O失水至恒重,可制得无水SrCl2,D错误。15.答案:(1)AC (2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O 不产生SO2(硫酸利用率高)(3)过滤 干燥 除尽Fe3+和抑制CuSO4水解破坏Fe(OH)3胶体易于过滤(4) (5)①③解析:(1)原料与稀硫酸反应在烧杯中进行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反应后需过滤除去不溶性杂质,用到烧杯、漏斗、玻璃棒,胆矾从溶液中析出需要蒸发滤液,蒸发滤液需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故选AC。(2)CuO(杂质为氧化铁及泥沙)与稀硫酸在加热时主要反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O;铜与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且产生的SO2会污染大气。(3)从滤液中获得胆矾的实验操作包括:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。由于焙烧废铜得到的CuO中含有氧化铁,用硫酸溶解时产生硫酸铁杂质,为从CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,应控制溶液pH为3.5~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,同时还可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10min的作用是破坏Fe(OH)3胶体,促进Fe(OH)3沉淀的生成。(4)设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O
则CuSO4·xH2OCuSO4+xH2O160+18x16018xm2-m1m3-m1m2-m3x=(5)胆矾不干燥会使m2偏大,则导致所求x偏大;坩埚未置于干燥器中冷却,CuSO4吸收空气中的水蒸气导致m3偏大,使所求x偏小;加热时有胆矾迸溅出来,会使m3偏小,导致x偏大。故选①③。16.答案:(1)Al(铝) 适当升温、提高碱液浓度(2)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑(3)0.1mol·L-1Na2C2O4溶液的pH为8.35,c(OH-)=10-5.65mol·L-1,Qc=0.1×()2=10-12.3>Ksp[Co(OH)2],容易产生Co(OH)2杂质(4)①烧杯 分液漏斗 H2SO4(5)加热溶液,趁热过滤解析:由题给流程可知,废旧锂电池拆分去壳后用碱液浸泡,电池中的铝与碱液反应生成偏铝酸根离子和氢气,过滤得到含有偏铝酸根离子的滤液和含有钴酸锂和铜的滤渣;向滤渣中加入稀硫酸和过氧化氢溶液,铜与稀硫酸、过氧化氢溶液反应生成硫酸铜和水,钴酸锂与稀硫酸、过氧化氢溶液反应生成硫酸锂、硫酸钴、氧气和水,过滤得到含有硫酸铜、硫酸锂、硫酸钴的滤液;向滤液中加入草酸铵,草酸铵与溶液中钴离子反应生成二水草酸钴沉淀,过滤得到草酸钴沉淀和含有硫酸铜、硫酸锂的滤液;二水草酸钴在空气中煅烧可得到四氧化三钴;向滤液中加入RH和煤油的混合溶液萃取溶液中的铜离子,分液得到硫酸锂溶液和含有铜离子的有机溶液;向有机溶液中加入反萃取剂萃取溶液中的铜离子,分液得到硫酸铜溶液,硫酸铜溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到五水硫酸铜晶体;向硫酸锂溶液中加入碳酸钠溶液,使硫酸锂转化为碳酸锂沉淀,过滤得到碳酸锂,使碳酸锂和四氧化三钴在一定条件下反应生成钴酸锂。(1)由分析可知,碱浸泡用来除去废旧电池中的铝,使铝与碱液反应生成偏铝酸根离子和氢气;适当升温、提高碱液浓度、搅拌、振荡等措施都可以提高铝的去除率。(2)钴酸锂与稀硫酸、过氧化氢溶液反应生成硫酸锂、硫酸钴、氧气和水,反应的离子方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑。(3)由题意可知,草酸铵溶液呈酸性,草酸钠溶液呈碱性,若用草酸钠溶液,由溶液pH为8.35可知,溶液中的浓度商Qc=0.1×()2=10-12.3>Ksp[Co(OH)2],会生成氢氧化亚钴沉淀,则向“滤液2”中加入草酸铵溶液,不加入草酸钠溶液的目的是防止生成氢氧化亚钴沉淀。(4)萃取时用到的玻璃仪器为分液漏斗和烧杯;由分液后得到硫酸铜溶液可知,向有机层中加入的反萃取剂为稀硫酸。(5)由图可知,碳酸锂的溶解度随温度升高而降低,为防止温度降低时碳酸锂重新溶解,则加入碳酸钠溶液后应加热溶液,趁热过滤得到碳酸锂沉淀。17.答案:(1)增大盐酸浓度(或适当加热或将置换渣粉碎等)(2)A D(3)In3+在溶液中存在平衡:In3++3H2A2(InA3·3HA)+3H+,pH增大,c(H+)减小或c(OH-)增大,平衡右移,In3+萃取率提高
(4)7.7×10-6(5)2In3++3Zn2In+3Zn2+(6)精铟解析:向置换渣中加入盐酸,Zn和In与盐酸反应进入溶液中,过滤所得滤液中含有ZnCl2、InCl3和HCl,加入D2EHPA(以H2A2表示)萃取In3+,分液得到有机相,然后加入盐酸反萃取,再加入锌置换出In,最后碱溶压铸并电解得到粗铟。(1)依据外界条件对反应速率的影响可知为提高置换渣浸出时的速率可以采取的措施是增大盐酸浓度(适当加热或将置换渣粉碎等)。(2)根据以上分析可知操作Ⅰ、Ⅱ的名称分别为过滤和分液。(3)由于In3+在溶液中存在平衡:In3++3H2A2(InA3·3HA)+3H+,所以pH增大,c(H+)减小或c(OH-)增大,平衡右移,In3+萃取率提高。(4)常温下,In3+(aq)+3H2O(l)In(OH)3(s)+3H+(aq)的化学平衡常数K=≈7.7×10-6。(5)得到海绵铟时主要发生的是置换反应,反应的离子方程式为2In3++3Zn2In+3Zn2+。(6)图乙是模拟精炼铟的装置图,左侧电极和电源的负极相连,左侧为阴极,溶液中In3+放电,因此方框中a对应的物质为精铟。18.答案:(1)粉碎废渣 充分搅拌(或通入足量空气等)(2)2Cr2O3+8KOH+3O24K2CrO4+4H2O(3)Fe(OH)3 KSCN(4)pH过低,Al3+进入滤液 1.3×10-15(5)Cr2+3S+8H+2Cr3++3S+4H2O(6)高温煅烧解析:(1)粉碎废渣、通入足量氧气、充分搅拌等可使废渣充分氧化。(2)依据得失电子守恒、质量守恒可得反应的化学方程式为2Cr2O3+8KOH+3O24K2CrO4+4H2O。(3)Fe结合H2O电离出的H+及H2O生成Fe(OH)3和KOH;检验Fe3+可用KSCN溶液。(4)pH过低时,Al会转化为Al3+进入滤液。pH=8时,c(OH-)=1×10-6mol·L-1,则c(Al3+)=mol·L-1=1.3×10-15mol·L-1。(5)依据得失电子守恒和质量守恒可得“还原”时发生反应的离子方程式为Cr2+3S+8H+2Cr3++3S+4H2O。(6)高温煅烧难溶氢氧化物可得对应的氧化物。
