高中化学试题解析456

高中化学试题解析456

1. 含铷(Rb，ⅠA族元素)矿物黑云母生产的RbCl，可用于航空航天领域。黑云母化学式为MFe₃Si₃AlO₁₀(OH)_x，其中M为Rb或K。

（1）浮选分离。黑云母与十二胺(C₁₂H₂₅NH₂)结合后会上浮，与其他矿物分离后回收，浮选示意如图。

已知：黑云母在水中表面带负电荷。

①黑云母上浮，是因为十二胺中的___________(填“烃基”或“氨基”)具有疏水性。

②黑云母的回收率随浮选时水的pH变化如图所示。酸性条件下浮选时，pH越低黑云母回收率越大的原因是____________。

（2）硫酸酸浸。黑云母具有层状结构，与硫酸反应得到硫酸盐和SiO₂，酸浸时加入Mg²⁺等金属离子进入层间，能将Rb⁺交换出来，产生的空隙有利于H⁺进入，提升酸浸效果。

①某黑云母的化学式中x=3，酸浸液中主要金属阳离子有Rb⁺、K⁺、Al³⁺、Mg²⁺、_____(填离子符号)。

②其他条件不变，酸浸时添加同浓度的Mg(NO₃)₂比MgSO₄浸出效果好，可能的原因是________。

（3）结晶焙烧。浸出液除杂后得到含Rb⁺、K⁺、Al³⁺、SO₄^2-的混合溶液，蒸发浓缩、冷却结晶获得RbAl(SO₄)₂晶体(相关物质的溶解度曲线如图所示)，焙烧后获得Rb₂SO₄。

①为提高RbAl(SO₄)₂的回收率和纯度，结晶后，趁热过滤的适宜温度为_____℃。

②将RbAl(SO₄)₂在700℃进行焙烧，分解仅得到Rb₂SO₄和两种氧化物，该反应的化学方程式为________。

（4）萃取转化。将含2.67g Rb₂SO₄和6.96g K₂SO₄的混合溶液多次萃取转化，获得RbCl和KCl混合溶液。已知：Rb元素回收率为96%，K元素回收率为40%。

(写出计算过程)。

答案:

（1）①. 烃基

②.溶液中pH越低，H⁺浓度越大，C₁₂H₂₅NH₂会和H⁺结合形成C₁₂H₂₅NH₃⁺，带正电的C₁₂H₂₅NH₃⁺更容易通过静电作用与表面带负电的黑云母结合，使其上浮从而提高黑云母的回收率；

（2）①. Fe²⁺、Fe³⁺

②.酸性条件下NO₃^-可以将Fe²⁺氧化成Fe^3+，Fe3+促进Rb⁺的交换，有利于H⁺进入，提升酸浸效果

（3）①. 40℃

②. 

（4）0.6

分析：

⑴①十二胺中的烃基属于疏水基，而氨基可与水分子形成氢键，属于亲水基。

②溶液中pH越低，H⁺浓度越大，十二胺中氨基上的N原子会和H⁺通过配位键结合，形成带正电荷的阳离子，而黑云母在水中表面带负电荷，它们通过静电作用结合，使黑云母上浮从而提高黑云母的回收率。

⑵①当x=3时，黑云母的化学式为MFe₃Si₃AlO₁₀(OH)_3，M为+1价，Si为+4价，Al为+3价，O为-2价，OH为-1价，因此Fe的化合价之和为+7，因此说明三个Fe中有两个+2和一个+3，因此溶液中金属阳离子还有Fe²⁺和Fe³⁺。

②酸性条件下NO₃^-有强氧化性，可以将Fe²⁺氧化成Fe^{3+，从题目中信息知，金属离子进入层间能将}Rb⁺交换出来，Fe³⁺使更多的Rb⁺离子交换出来，产生的孔隙有利于H⁺进入，提升酸浸效果.

⑶①由图可知，RbAl(SO₄)₂在10℃-40℃时的溶解度较小，在40℃后溶解度提高，导致回收率低；而低于40℃则与KAl(SO₄)₂的溶解度差别不大，导致纯度较低。

②在700℃焙烧时，分解得到除了Rb₂SO_{4，结合质量守恒，两种氧化物应为}Al₂O₃和SO₃，因此化学方程式为:

欢迎点赞 关注 留言