20.金屬的表面處理可以使金屬制品美觀耐用,我國2000多年前就已經(jīng)掌握化學(xué)鍍鉻即鉻鹽氧化處理技術(shù),現(xiàn)代工業(yè)中常采用電鍍或化學(xué)鍍進(jìn)行金屬表面處理.請(qǐng)回答:
(l)化學(xué)鍍是借助合適的還原劑,使鍍液中金屬離子還原沉積到金屬表面.如化學(xué)鍍鎳是在酸性環(huán)境下以NaH2PO2為還原劑(氧化生成NaH2PO3)使Ni2+還原,其離子方程式為Ni2++H2PO2-+H2O=Ni+H2PO3-+2H+
(2)工業(yè)上進(jìn)行電鍍時(shí),待鍍金屬作為陰極.電鍍鉻若采用Cr3+的簡(jiǎn)單水溶液,電鍍過程中陰極附近的pH與電鍍時(shí)間的關(guān)系如圖1,pH變化的原因是H+參與放電,上述過程的發(fā)生對(duì)鍍層產(chǎn)生的影響是鍍層變薄且不均勻.

(3)為防止上述過程發(fā)生,電鍍鉻可以在硫酸鹽溶液體系中進(jìn)行,圖2為硫酸鹽溶液中Cr3+的濃度對(duì)鍍層厚度和覆蓋范圍的影響,隨厚度增加,鍍層覆蓋范圍變化的原因可能是Cr3+濃度增加會(huì)使鍍層加厚,但濃度增加鉻晶粒變大使覆蓋范圍變。
(4)綜合考慮鍍層厚度及覆蓋范圍,電鍍鉻時(shí)溫度以30-40℃為佳,工業(yè)上控制反應(yīng)溫度的設(shè)備名稱為熱交換器;電鍍鉻的過程中陽極會(huì)產(chǎn)生部分Cr2O72+,可以加入AB(填字母)除去.
A.H2O2   B.Na2SO3    C.FeSO4
(5)工業(yè)采用含Cr3+為3.25g/L的電解液電鍍鉻,則溶液pH不能大于4.(已知:35℃時(shí),Kw=2.0×10-14,Ksp[Cr(OH)3]=5.0×10-31

分析 (1)化學(xué)鍍鎳是在酸性環(huán)境下以NaH2PO2為還原劑(氧化生成NaH2PO3)使Ni2+還原,還原產(chǎn)物是Ni,據(jù)此書寫離子反應(yīng);
(2)在電鍍工業(yè)中,待鍍金屬做陰極,鍍層金屬做陽極,根據(jù)電鍍池中電極反應(yīng)式來回答;
(3)根據(jù)硫酸鹽溶液中Cr3+的濃度對(duì)鍍層厚度和覆蓋范圍的影響關(guān)系來分析原因;
(4)工業(yè)上控制反應(yīng)溫度的設(shè)備名稱為熱交換器,Cr2O72-具有很強(qiáng)的氧化性,可以和還原性的試劑之間發(fā)生反應(yīng),但是不能引進(jìn)雜質(zhì)離子;
(5)根據(jù)Ksp[Cr(OH)3]=5.0×10-31=c(Cr3+)•c3(OH-)來計(jì)算氫氧根離子濃度,根據(jù)Kw=c(H+)•c(OH-)來計(jì)算氫離子濃度,進(jìn)而計(jì)算pH.

解答 解:(1)根據(jù)信息:化學(xué)鍍鎳是在酸性環(huán)境下以NaH2PO2為還原劑(氧化生成NaH2PO3)使Ni2+還原,還原產(chǎn)物是Ni,結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí),得到反應(yīng)為:Ni2++H2PO2-+H2O=Ni+H2PO3-+2H+;故答案為:Ni2++H2PO2-+H2O=Ni+H2PO3-+2H+
(2)在電鍍工業(yè)中,待鍍金屬做陰極,鍍層金屬做陽極,根據(jù)電鍍過程中陰極附近的pH與電鍍時(shí)間的關(guān)系圖,可以看出由于H+參與放電,導(dǎo)致溶液pH的變化,在陰極上,應(yīng)該是金屬陽離子得電子析出金屬單質(zhì)的過程,由于氫離子參與放電,所以鍍層變薄且不均勻;故答案為:陰;H+參與放電;鍍層變薄且不均勻;
(3)根據(jù)硫酸鹽溶液中Cr3+的濃度對(duì)鍍層厚度和覆蓋范圍的影響關(guān)系,得到:Cr3+濃度增加會(huì)使鍍層加厚,但濃度增加鉻晶粒變大使覆蓋范圍變小,故答案為:Cr3+濃度增加會(huì)使鍍層加厚,但濃度增加鉻晶粒變大使覆蓋范圍變;
(4)工業(yè)上控制反應(yīng)溫度的設(shè)備名稱為熱交換器;鍍鉻的過程中陽極會(huì)產(chǎn)生部分Cr2O72-,Cr2O72-具有很強(qiáng)的氧化性,可以和還原性雙氧水、亞硫酸鈉之間發(fā)生反應(yīng),但是C選項(xiàng)的硫酸亞鐵會(huì)引進(jìn)雜質(zhì)離子,故選AB;
故答案為:熱交換器;AB;
(5)含Cr3+為3.25g/L的電解液中,Cr3+的濃度是$\frac{\frac{3.25g}{52g/mol}}{1L}$=0.0625mol/L,根據(jù)Ksp[Cr(OH)3]=5.0×10-31=c(Cr3+)•c3(OH-),得到氫氧根離子濃度=$\root{3}{\frac{5.0×1{0}^{-31}}{0.0625}}$=2×10-10mol/L,Kw=c(H+)•c(OH-),c(H+)=$\frac{2×1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-10}}$mol/L=10-4mol/L,所以pH=4,故答案為:4.

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電解池的工作原理以及應(yīng)用、難溶物的沉淀溶解平衡常數(shù)的計(jì)算等方面的知識(shí),屬于綜合知識(shí)的考查,難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.輝銅礦主要成分Cu2S,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì),軟錳礦主要含有MnO2,以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì).研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源,用同槽酸浸濕法冶煉工藝,制備硫酸錳晶體和堿式碳酸銅.主要工藝流程如圖:

已知:
①M(fèi)nO2有較強(qiáng)的氧化性,能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫;
②[Cu(NH34]SO4常溫穩(wěn)定,在熱水溶液中會(huì)分解生成NH3;
③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH):
Fe3+:1.5~3.2           Mn2+:8.3~9.8           Cu2+:4.4~6.4
④MnSO4•H2O溶于1份冷水、0.6份沸水,不溶于乙醇.
(1)實(shí)驗(yàn)室配制250mL 4.8mol•L-1的稀硫酸,所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要250mL容量瓶、膠頭滴管.
(2)酸浸時(shí),為了提高浸取率可采取的措施有粉碎礦石、適當(dāng)升高溫度或者攪拌(任寫一點(diǎn)).
(3)酸浸時(shí),得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等.寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2 MnSO4+S↓+4H2O.
(4)調(diào)節(jié)浸出液pH=4的作用是使Fe3+完全水解生成氫氧化鐵沉淀.
(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH3(寫化學(xué)式).
(6)獲得的MnSO4•H2O晶體需要進(jìn)一步洗滌、干燥,洗滌時(shí)應(yīng)用酒精洗滌.
(7)測(cè)定MnSO4•H2O樣品的純度:準(zhǔn)確稱取樣品14.00g,加蒸餾水配成100mL溶液,取出25.00mL用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl2溶液測(cè)定,完全反應(yīng)后得到了4.66g沉淀,則此樣品的純度為96.57%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.2.38g化合物甲,在空氣中充分煅燒后,得固體殘留物乙1.82g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下896mL氣體A,該氣體能使品紅溶液褪色,加熱后品紅溶液恢復(fù)至原色.所得固體殘留物乙能全部溶于稀硫酸得溶液B,能部分溶于NaOH溶液中得溶液C和0.8g殘留物D.取少量溶液B,滴加KSCN溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)檠t色.
請(qǐng)推測(cè)并回答:
(1)用離子反應(yīng)方程式解釋溶液變?yōu)檠t色的原因:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
(2)寫出形成溶液C的化學(xué)方程式:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O.
(3)寫出氣體A通入溶液B中,發(fā)生氧化還原的離子反應(yīng)方程式:2H2O+2Fe3++SO2=2Fe2++SO42-+4H+
(4)寫出化合物甲的化學(xué)式FeAlS4
(5)有人認(rèn)為:化合物甲中部分元素所形成的合金,在氣體A中可逐漸形成化合物甲,試從氧化還原的角度,分析該說法的合理性:金屬鐵和鋁具有還原性,二氧化硫中的S是+4價(jià),具有氧化性,可以發(fā)生反應(yīng)生成低價(jià)態(tài)的硫化物.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.利用酸性含錳廢水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)可制備高性能磁性材料(MnCO3)及純凈的氯化銅晶體(CuCl2•2H2O).工業(yè)流程如圖:

已知:幾種金屬離子沉淀的pH如表
金屬離子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+
開始沉淀的pH7.53.25.28.8
完全沉淀的pH9.73.76.410.4
回答下列問題:
(1)過程①中,MnO2在酸性條件下可將Fe2+氧化為Fe3+,反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(2)過程②中,所得濾渣W的成分是Fe(OH)3和過量的MnO2
(3)過程③中,調(diào)pH=6.4目的是使Cu2+ 完全沉淀為Cu(OH)2
(4)過程④中,若生成的氣體J可使澄清的石灰水變渾濁,則生成MnCO3反應(yīng)的離子方程式是Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O.
(5)將濾渣Q溶解在過量的鹽酸中,經(jīng)過加熱濃縮,降溫結(jié)晶,過濾、洗滌、低溫烘干,即可獲得純凈的氯化銅晶體(CuCl2•2H2O).
(6)過程④中,298K、c(Mn2+)為1.05mol/L時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得MnCO3的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖據(jù)圖中信息,你選擇的最佳pH是7.0;理由是pH等于7.0時(shí)反應(yīng)速率最快,且MnCO3產(chǎn)率最高.

(7)從濾液C可得到的副產(chǎn)品是NH4Cl(填化學(xué)式).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.下列各組離子在指定溶液中均能大量共存的是( 。
A.含有大量Fe2+的溶液:Na+、SO42+、NH4+、Fe(CN)63-
B.使甲基橙變紅的溶液:NH4+、CH3COO、SO42+、Mg2+
C.某無色溶液:OH、K+、ClO、Ba2+
D.含有大量NO3-的溶液:K+、I、NH4+、H+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.常溫下,下列溶液中各微粒濃度關(guān)系或pH判定不正確的是(  )
A.將5 mL 0.02 mol/L的H2SO4溶液與5 mL 0.02 mol/L NaOH溶液充分混合,若混合后溶液的體積為10 mL,則混合液的pH=2
B.某物質(zhì)的溶液中由水電離的c(H+)=1×10-a mol/L,若a>7,則pH一定為14-a
C.pH相等的①CH3COONa ②C6H5ONa ③NaHCO3溶液,c(Na+)大小關(guān)系:①>③>②
D.CH3COONa溶液中加入少量KNO3固體后的堿性溶液一定有:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.碲及其化合物具有許多優(yōu)良性能,被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等工業(yè)領(lǐng)域.銅陽極泥(主要成分除含Cu、Te外,還有少量Ag和Au)經(jīng)如下工藝流程如圖1得到粗碲.

(1)“加壓硫酸浸出”過程中會(huì)發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng):
Cu2Te+2O2=2CuO+TeO2;TeO2+H2SO4=TeOSO4+H2O
①Ag2Te也能與O2發(fā)生類似Cu2Te的反應(yīng),化學(xué)方程式為2Ag2Te+3O2=2Ag2O+2TeO2
②工業(yè)上給原料氣加壓的方法是用壓縮機(jī)加壓.
(2)操作Ⅰ是過濾.
(3)“含碲浸出液”的溶質(zhì)成分除了TeOSO4外,主要是CuSO4(填化學(xué)式).
(4)“電解沉積除銅”時(shí),將“含碲浸出液”置于電解槽中,銅、碲沉淀的關(guān)系如圖2.電解初始階段陰極的電極反應(yīng)式是Cu2++2e-=Cu.
(5)向“含碲硫酸銅母液”通入SO2并加入NaCl反應(yīng)一段時(shí)間后,Te(IV)濃度從6.72g•L-1下降到0.10g•L-1,Cu2+濃度從7.78g•L-1下降到1.10g•L-1
①TeOSO4生成Te的化學(xué)方程式為TeOSO4+2SO2+3H2O=Te+3H2SO4
②研究表明,KI可與NaCl起相同作用,從工業(yè)生產(chǎn)的角度出發(fā)選擇NaCl最主要的原因是NaCl比KI價(jià)格便宜.
③計(jì)算可得Cu2+的還原率為85.9%,Te(IV)的還原率為98.5%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.鋰離子電池是一種二次電池,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作,某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、鋁箔和有機(jī)物導(dǎo)電劑等,現(xiàn)利用如圖1流程回收正極材料中的某些資源.

請(qǐng)回答下列問題:
(1)用硫酸和過氧化氫酸浸時(shí),一般在90℃下進(jìn)行,寫出該步驟中發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、
2Al+3H2SO4=Al2(SO43+3H2↑、2H2O$\frac{\underline{\;80℃\;}}{\;}$O2↑+2H2O.當(dāng)有1mol LiCoO2參加反應(yīng)時(shí),得到氧化產(chǎn)物的質(zhì)量為16g.
(2)常溫條件下調(diào)pH時(shí),若使Al3+完全沉淀所需最小的pH為5(保留整數(shù)).(已知:離子濃度等于或小于1.×10-6時(shí),認(rèn)為其完全沉淀;Al(OH)3的Ksp=1.13×10-33
(3)操作1的名稱是萃取、分液.
(4)從平衡角度進(jìn)行解釋生成CoCO3固體的原因HCO3-?H++CO32- 溶液中Co2+濃度與CO32- 濃度積即為濃度積大于CoCO3的Ksp 向生成沉淀的方向移動(dòng).
(5)鈷元素與鐵元素都屬于第 VIII族,它們的化合物有相似的性質(zhì),Co(OH)2在空氣中加熱時(shí),鈷元素在固體殘留物中的百分含量有如圖2所示的變化.已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時(shí)已完全脫水,則A點(diǎn)時(shí),剩余固體的成分為Co2O3(填化學(xué)式);在550-600℃范圍內(nèi),剩余固體的成分為CoO、Co3O4(填化學(xué)式).

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10.水是一種重要的自然資源,是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì),水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康.請(qǐng)回答下列問題:
(1)某貧困山區(qū),為了尋找合適的飲用水,對(duì)山上的泉水進(jìn)行了分析化驗(yàn),結(jié)果顯示,水中主要含Ca2+、Mg2+、Cl-和SO42-.則該硬水屬于永久(填“暫時(shí)”或“永久”)硬度,若要除去Ca2+、Mg2+,可以往水中加入石灰和純堿,試劑加入時(shí)先加石灰后加純堿.
(2)我國規(guī)定飲用水的硬度不能超過25度.硬度的表示方法是:將水中的Ca2+和Mg2+都看作Ca2+,并將其折算成CaO的質(zhì)量,通常把1升水中含有10mgCaO稱為1度.某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)本地區(qū)地下水的硬度進(jìn)行檢測(cè).實(shí)驗(yàn)涉及的部分反應(yīng)
M2+(金屬離子)+EBT-(鉻黑T)═MEBT+
                   藍(lán)色   酒紅色
M2+(金屬離子)+Y4-(EDTA)═MY2-
MEBT++Y4-(EDTA)═MY2-+EBT-(鉻黑T)
實(shí)驗(yàn)過程:
①取地下水樣品25.00mL進(jìn)行預(yù)處理.寫出由Mg2+引起的暫時(shí)硬度的水用加熱方法處理時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:Mg(HCO32=Mg(OH)2↓+2CO2↑.
②預(yù)處理的方法是向水樣中加入濃鹽酸,煮沸幾分鐘,煮沸的目的是除去溶解的CO2
③將處理后的水樣轉(zhuǎn)移到250mL的錐形瓶中,加入氨水-氯化銨緩沖溶液調(diào)
節(jié)pH為10,滴加幾滴鉻黑T溶液,用0.010mol/L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定.滴定終點(diǎn)時(shí)共消耗EDTA溶液15.00mL,則該地下水的硬度為33.6度.
(3)某工業(yè)廢水中含有CN-和Cr2O72-等離子,需經(jīng)污水處理達(dá)標(biāo)后才能排放,污水處理廠擬用下列流程進(jìn)行處理:

回答下列問題:
①流程②中,反應(yīng)后無氣體放出,該反應(yīng)的離子方程式為CN-+ClO-═CNO-+Cl-
②含Cr3+廢水需進(jìn)一步處理,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)處理方案:調(diào)節(jié)廢水pH,使其轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀除去.

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