14.无机化工生产流程题
1.工厂的含砷废水必须经过一定的处理。某厂用某含砷废水(含HAsO2、H2SO4及少量Fe3+、Cu2+、Bi3+)提取三氧化二砷(俗称砒霜,分子式:As2O3)的流程如图所示:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,
Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-22,
Ksp[Bi(OH)3]=4.4×10-31。
回答下列问题:
(1)滤渣a的成分是Fe(OH)3、Cu(OH)2、Bi(OH)3(写化学式)。?
(2)“沉淀”时,CuSO4溶液必须过量的原因是使砷完全沉淀。?
(3)写出“还原”时Cu(AsO2)2与H2O、SO2发生反应的化学方程式:
3Cu(AsO2)2+3SO2+6H2O===Cu3(SO3)2·2H2O+6HAsO2+H2SO4。?
(4)红色还原渣(不溶于水)“氧化”时反应的离子方程式为
2[Cu3(SO3)2·2H2O]+4H++3O2===6Cu2++4SO42-+6H2O
(5)“沉砷”后废水中残留的砷可用PFS(聚合硫酸铁)进一步去除,用石灰乳调节废水的pH,通入空气,PFS用量[以n(Fe)n(As)表示]、终点pH与砷去除率的关系如图所示。PFS除砷的最佳条件是终点pH为8,PFS用量为
(6)当废水中砷质量浓度为5.0g·L-1时,若实验取75L含砷废水,制得475.2gAs2O3,则As元素的回收率为96%。?
(7)砷化镓(GaAs)为第三代半导体,其立方晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为
anm,阿伏加德罗常数值为NA,则砷化镓晶体密度为?580NA·a3×1021
2.钛铁矿的主要成分为FeTiO3,含少量SiO2、Sc2O3等氧化物,某实验室利用钛铁矿制取ScF3的流程如图所示。
已知:
①“酸浸”时FeTiO3转化为TiO2+;
[TiO(H2O2)]2+为橘黄色的稳定离子,易溶于水。
②室温下,溶液中离子沉淀完全的pH如表所示。
离子
Fe3+
Fe2+
TiO2+
沉淀完全的pH
3.2
9.0
1.05
回答下列问题:
(1)为提高酸浸速率,除粉碎钛铁矿外,还可以采取的措施是加热(或搅拌等,合理即可)(写1条措施即可);水解生成TiO2·xH2O沉淀的离子方程式为TiO2++(x+1)H2O===TiO2·xH2O↓+2H+。?
(2)“萃取”操作之前,需要检漏的玻璃仪器是分液漏斗。?
(3)“洗钛”时H2O2的作用是与TiO2+形成稳定的离子[TiO(H2O2)]2+进入水层,便于除钛还可以将Fe2+氧化成Fe3+,便于后续调pH使Fe3+沉淀完全。?
(4)“酸溶”所得溶液中含有Sc3+、Fe3+等。若此溶液中Sc3+的浓度为0.01mol·L-1,“氨水调pH”时应控制的pH范围是3.2≤pH3.7?Ksp[
(5)“沉淀”形成的复盐沉淀化学式为xNH4Cl·yScF3·zH2O,在“脱水除铵”过程中取7.47g该复盐进行热分解,剩余固体质量与温度的关系如图所示,其中在380~400℃过程中会有白烟冒出,保温至无烟气产生,即得到ScF3。由图中数据得x∶z=1∶2。?
3.MnSO4和ZnSO4是重要的化工原料。现以锌精矿和软锰矿为原料制备ZnSO4和MnSO4晶体的流程如图(已知:锌精矿主要成分为ZnS,含少量FeS;软锰矿主要成分为MnO2,还含有少量Fe2O3、Al2O3):
已知:①“酸浸”时有大量淡黄色物质生成
②Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,Ksp[Fe(OH)2]=5×10-17,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,
Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13,Ksp[Zn(OH)2]=4×10-17,lg2=0.3
③离子浓度10-5mol·L-1时,认为离子沉淀完全
④用有机溶剂从水溶液中萃取A时,萃取率(E)=有机相中A
回答下列问题:
(1)“酸浸”时为了提高反应速率,可以采取的措施有将矿石粉碎(或搅拌或适当升温或适当增大硫酸浓度等)(写一条即可);“酸浸”时通入空气的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;滤渣1主要成分为S。?
(2)若溶液中Mn2+、Zn2+浓度均为1mol·L-1,“除杂”时应控制溶液的pH范围是4.7≤pH5.8。?
(3)已知:有机萃取剂P204(用HA表示)萃取金属离子(M+)的反应为HA+M+MA(易溶于有机溶剂)+H+;不同pH下有机萃取剂(P204)萃取金属离子的顺序及萃取率(E)如图所示。
①某实验小组以P204为萃取剂,利用萃取法分离溶液中的Mn2+和Zn2+,在“调pH”阶段最好调节溶液的pH约为B(填字母,下同);在“反萃取”阶段,加硫酸调节溶液的pH约为A