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CeO2是優(yōu)良的催化劑和水處理劑,工業(yè)上利用難溶于水的固體陰離子交換樹脂(可表示為R+OH-),采用離子交換法制備超細CeO2,流程如圖:
?
已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.5×10-20
Ⅰ.合成均勻的納米Ce(OH)3膠體
在圖1裝置中加入60mL0.02mol?L-1Ce(NO33(純度99%以上)溶液,水浴加熱下分批加入稍過量的陰離子交換樹脂,攪拌,反應結束后,過濾,得Ce(OH)3膠體。

實驗中隨著樹脂的加入,測得剛開始pH值上升較快,pH值達到8.0附近后,上升開始變得極度緩慢,pH值達到9.0附近后,又開始有較明顯小幅上升。
(1)圖1中攪拌器的作用為:
攪拌,使固液充分接觸反應
攪拌,使固液充分接觸反應
。
(2)下列說法正確的是
BD
BD
。
A.步驟②,所得濾渣的主要成分為Ce(OH)3
B.步驟①,總反應為:3R+OH-+3
NO
-
3
+Ce3+=3R+
NO
-
3
+Ce(OH)3
C.步驟①,當pH=8.0時,交換反應基本完成
D.步驟①,水浴溫度過高,離子交換速度過快,可能導致所得膠粒不均勻
Ⅱ.Ce(OH)3碎粉焙燒
(3)步驟⑤在圖2高溫懸浮煅燒爐中進行。寫出該焙燒反應方程式:
4Ce(OH)3+O2
高溫
4CeO2+6H2O
4Ce(OH)3+O2
高溫
4CeO2+6H2O
;若煅燒爐下方通入預熱空氣的流速過小,帶來的后果是:
焙燒粉末不能懸浮于空中充分分散、充分焙燒
焙燒粉末不能懸浮于空中充分分散、充分焙燒
。
Ⅲ.實驗并計算陰離子交換樹脂用量
本次制備CeO2實驗中,交換樹脂最佳加入量為反應所需用量的1.2倍。采用以下滴定法測定單位質量樹脂所能交換的陰離子的量。已知:Ag2CrO4為磚紅色沉淀。實驗過程中,溶液體積變化忽略不計。
(4)從下列選項中選擇最佳操作并排序:稱取陰離子交換樹脂2.000g→a→
b
b
d
d
f
f
h
h
→重復滴定2~3次→計算。
a.加入80.00mL0.1mol?L-1鹽酸浸泡,蓋上瓶塞并充分搖勻,靜置、過濾
b.向浸泡液中加NaHCO3調pH,同時稀釋至100mL
c.向浸泡液中加稀硝酸調pH,同時稀釋至100mL
d.用移液管移取25.00mL稀釋后的浸泡液于錐形瓶中
e.用移液管移取25.00mL0.1mol?L-1AgNO3溶液于錐形瓶中
f.滴加2~3滴Na2CrO4溶液
g.用稀釋后的浸泡液滴定
h.用0.1mol?L-1AgNO3溶液滴定
(5)滴定過程中調pH的目的是
防止
C
r
O
2
-
4
與浸泡液中剩余的H+反應生成Cr2
O
2
-
7
防止
C
r
O
2
-
4
與浸泡液中剩余的H+反應生成Cr2
O
2
-
7
;滴定中平均消耗滴定管中溶液15.00mL。則本次制備CeO2實驗中交換樹脂的最佳加入量為
4.23
4.23
g。

【答案】攪拌,使固液充分接觸反應;BD;4Ce(OH)3+O2
高溫
4CeO2+6H2O;焙燒粉末不能懸浮于空中充分分散、充分焙燒;b;d;f;h;防止
C
r
O
2
-
4
與浸泡液中剩余的H+反應生成Cr2
O
2
-
7
;4.23
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33難度:0.3
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  • 1.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業(yè)廢渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:

    (1)在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據下表數據:
    氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應小于
     
    ,檢驗
    Fe3+已經除盡的試劑是
     

    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
     

    (5)煅燒A的反應方程式是
     

    (6)a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于
     
    (用含a、b的表達式表示).

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.5
  • 2.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業(yè)廢渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖:

    (1)在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據下表數據:
    氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應小于
     
    ,檢驗Fe3+已經除盡的試劑是
     
    ;當pH=5時,溶液中c(Al3+)=
     
    mol?L-1(已知常溫下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    (5)a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于
     
    (用含a、b的表達式表示).

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:114引用:4難度:0.5
  • 3.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業(yè)廢渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:

    (1)在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有
     

    (2)“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據下表數據:
    氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應小于
     
    ,常溫下,當pH=5時,溶液中c(Al3+)=
     
    mol?L-1(已知常溫下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5
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