科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如左图,用Cu-Si合金作硅源,在950℃利用三层液熔盐进行电解精炼,并利用某CH4燃料电池(右图)作为电源。有关说法不正确的是
A. 电极c与a相连,d与b相连
B. 左侧电解槽中:Si 优先于Cu被还原,Cu优先于Si被氧化
C. 三层液熔盐的作用是增大电解反应面积,提高硅沉积效率
D. 相同时间下,通入CH4、O2的体积不同,会影响硅提纯速率
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下列离子方程式书写正确的是
A.食醋除水垢2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O:
B.稀硝酸中加入少量亚硫酸钠:2H++SO32-=SO2↑+H2O
C.处理工业废水时Cr(Ⅵ)的转化:Cr2O72-+3SO32-+8H+=3SO42-+2Cr3++4H2O
D.用酸性KMnO4测定草酸溶液浓度:5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
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萝卜硫素(结构如图)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一,在一些十字花科植物中含量较丰富。该物质由五种短周期元素构成,其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Y、Z原子核外最外层电子数相等。下列叙述一定正确的是( )
A.原子半径的大小顺序为Z>W>X>Y
B.X的简单氢化物与W的氢化物反应生成离子化合物
C.萝卜硫素中的各元素原子最外层均满足8电子稳定结构
D.Y、Z形成的二元化合物的水化物为强酸
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铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铵铜元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。
已知:
Ⅰ.铍、铝元素处于周期表中的对角线位置,化学性质相似
Ⅱ.常温下:Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10-13
(1)滤渣B的主要成分为______(填化学式);
(2)写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式______;
(3)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS发生反应的离子方程式______,若用浓HNO3溶解金属硫化物缺点是______(任写一条);
(4)从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是______。
(5)溶液D中含c(Cu2+)=2.2mol•L-1、c(Fe3+)=0.008mol•L-1、c(Mn2+)=0.01mol•L-1,逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离首先沉淀的是______(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH大于______;
(6)取铍铜元件1000g,最终获得Be的质量为72g,则Be的产率是______。
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碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
(1)合成该物质的步骤如下:
步骤1:配制0.5mol·L-1 MgSO4溶液和0.5mol·L-1 NH4HCO3溶液。
步骤2:用量筒量取500mL NH4HCO3溶液于1000mL三颈烧瓶中,开启搅拌器。温度控制在50℃。
步骤3:将250mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1min内滴加完后,用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:放置1h后,过滤,洗涤。
步骤5:在40℃的真空干燥箱中干燥10h,得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2O n=1~5)。
①步骤2控制温度在50℃,较好的加热方法是_________。
②步骤3生成MgCO3·nH2O沉淀的化学方程式为__________。
③步骤4检验沉淀是否洗涤干净的方法是__________。
(2)测定生成的MgCO3·nH2O中的n值。
称量1.000碳酸镁晶须,放入如图所示的广口瓶中加入适量水,并滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5h,反应后期将温度升到30℃,最后将烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得CO2的总量;重复上述操作2次。
①图中气球的作用是_________。
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是______。
③测得每7.8000g碳酸镁晶须产生标准状况下CO2为1.12L,则n值为_______。
(3)碳酸镁晶须可由菱镁矿获得,为测定某菱镁矿(主要成分是碳酸镁,含少量碳酸亚铁、二氧化硅)中铁的含量,在实验室分别称取12.5g菱镁矿样品溶于过量的稀硫酸并完全转移到锥形瓶中,加入指示剂,用0.010mol/L H2O2溶液进行滴定。平行测定四组。消耗H2O2溶液的体积数据如表所示。
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗H2O2溶液体积/mL | 15.00 | 15.02 | 15.62 | 14.98 |
①H2O2溶液应装在_________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②根据表中数据,可计算出菱镁矿中铁元素的质量分数为_________ %(保留小数点后两位)。
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工业上可用甲烷和氧气按9:1的体积比混合,在200℃和10MPa的条件下,通过铜制管道反应制得甲醇:2CH4+O2=2CH3COH。
(1)已知一定条件下,CH4和CH3COH燃烧的热化学方程式分别为:
CH4(g)+SO2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-802kJ/lmol
CH3OH(g)+l.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-677kJ/mol
则2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=__________。
(2)甲烷固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。其工作原理如下图所示。a是电池的____极(填“正”或“负”) ,b极的电极反应式为__________。
(3)工业上合成甲醇的另一种方法为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90kJ/mol,T℃时,将2mol CO 和4molH2充入1L 的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图实线所示。
① 能用于判断反应已达化学平衡状态的是____________。
A.气体的总压强不再改变
B. H2与CH3OH的体积比不再改变
C.气体的密度不再改变
D.单位时间内消耗1mol CO,同时生成1mol CH3OH
② 请计算出T℃ 时反应的平衡常数K=_________________。
③ 仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是:________;曲线Ⅱ对应的实验条件改变是_________。
④ a、b、c三点逆反应速率由大到小排列的顺序是__________。
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有一无色溶液,其中可能含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、K+、CO32-、SO42-等离子的几种,为分析其成分,取此溶液分别进行了四个实验,其操作和有关现象如图所示:
请你根据上图推断:
(1)原溶液中一定存在的阴离子有_______________,显___(填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)实验③中产生无色无味气体所发生的化学方程式为__________________________________。
(3)写出实验④中A点对应沉淀的化学式:__________。
(4)写出实验④中,由A→B过程中所发生反应的离子方程式:________________________。
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用NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A. 2.1g丙烯中所含的共用电子对总数为0.3NA
B. 4.6gNO2和N2O4的混合气体中含有的氮原子数为0.1NA
C. 过氧化氢分解制得标准状况下2.24LO2,转移电子数目为0.4NA
D. 在高温高压、催化剂的条件下,56gN2和12gH2充分反应,生成NH3的分子数为4NA
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高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Zn2+ | Ni2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=___________。
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秋冬季是雾霾高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。
(1)工业上利用甲烷催化还原NO,可减少氮氧化物的排放。
已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol−1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol−1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_____________________________________。
(2)汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段,主要原理为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0
T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp=_______;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,平衡将_____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。
②15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是__(填序号)
A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂
(3)工业上常采用“碱溶液吸收”的方法来同时吸收SO2,和氮的氧化物气体(NOx),如用氢氧化钠溶液吸收可得到Na2SO3、NaHSO3、NaNO2、NaNO3等溶液。已知:常温下,HNO2的电离常数为Ka=7×10-4,H2SO3的电离常数为Ka1=1.2×10-2、Ka2=5.8×10-8。
①常温下,相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH较大的是______溶液。
②常温下,NaHSO3显___性(填“酸”“碱”或“中”,判断的理由是(通过计算说明)_____________。
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的_____(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式:_______________________________。
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