- 硫酸亚铁铵的制备
- 共1066题
某研究小组用黄铜矿（主要成分是CuFeS2，其中S为-2价）为主要原料炼铜，其总反应为：2CuFeS2+2SiO2+5O2═2Cu+2FeSiO3+4SO2．事实上该反应是按如下流程分步进行的：
（1）氧化Ⅰ的反应主要是煅烧生成的硫化亚铁被进一步氧化为氧化亚铁，并与二氧化硅反应生成矿渣．矿渣的主要成分是______（填化学式）．
（2）据报道，有一种细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，反应是在酸性溶液中发生的．该反应的化学方程式为______．
（3）我国学者研究发现，以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中与O2（空气）反应，生成物冷却后经溶解、除铁、结晶，得到CuSO4•5H2O，生产成本能够降低许多．有关实验结果如下表：
①CuFeS2与O2反应的化学方程式为______．
②实际生产过程中沸腾炉温度为600～620℃．则控制温度的方法是______．
③当温度高于600～620℃时，生成物中水溶性铜下降的原因是______．
④生成物冷却后的除铁的实验操作方法主要是______．已知在溶液中，Cu2+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.7、6.7，Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.1、3.2；如果制得的硫酸铜溶液中含有少量的Fe3+，请写出除去溶液中Fe3+的实验操作步骤：______．
正确答案
解：（1）根据2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2，可得矿渣为FeSiO3；故答案为：FeSiO3；
（2）由题意可知，CuFeS2在酸性溶液中与氧气在一种细菌的作用下生成的硫酸盐是硫酸铜和硫酸铁，化学方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2
（3）①精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中与O2（空气）反应，最终得CuSO4•5H2O，说明铁元素的存在形式是氧化铁，加水溶解可过滤除去，所以CuFeS2与O2反应的化学方程式为4CuFeS2+15O2=4CuSO4+2Fe2O3+4SO2；故答案为：4CuFeS2+15O2=4CuSO4+2Fe2O3+4SO2
②因为CuFeS2与O2反应放热，所以在生产过程中控制加入CuFeS2的速度，控制温度；故答案为：控制加入CuFeS2的速度；
③水溶性铜化合物为CuSO4•5H2O，酸溶性铜化合物为CuO，温度较高时，CuSO4•5H2O可分解生成CuO，则在600℃以上时水溶性铜化合物含量减少；故答案为：CuSO4受热分解；
④生成物中除硫酸铜外还有氧化铁，氧化铁不溶于水，所以冷却后的除铁的实验操作方法主要是过滤；除去铁离子而不除去铜离子，调节溶液的pH值在3.2到4.7之间，使铁离子完全沉淀，而铜离子不沉淀，所以具体操作是加入CuO[或Cu（OH）2或CuCO3]粉末，充分搅拌，调节溶液的pH约为3.2，加热煮沸，过滤，用（适量）稀硫酸酸化；故答案为：过滤；加入CuO[或Cu（OH）2或CuCO3]粉末，充分搅拌，调节溶液的pH约为3.2，加热煮沸，过滤，用（适量）稀硫酸酸化．
解析
解：（1）根据2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2，可得矿渣为FeSiO3；故答案为：FeSiO3；
（2）由题意可知，CuFeS2在酸性溶液中与氧气在一种细菌的作用下生成的硫酸盐是硫酸铜和硫酸铁，化学方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2
（3）①精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中与O2（空气）反应，最终得CuSO4•5H2O，说明铁元素的存在形式是氧化铁，加水溶解可过滤除去，所以CuFeS2与O2反应的化学方程式为4CuFeS2+15O2=4CuSO4+2Fe2O3+4SO2；故答案为：4CuFeS2+15O2=4CuSO4+2Fe2O3+4SO2
②因为CuFeS2与O2反应放热，所以在生产过程中控制加入CuFeS2的速度，控制温度；故答案为：控制加入CuFeS2的速度；
③水溶性铜化合物为CuSO4•5H2O，酸溶性铜化合物为CuO，温度较高时，CuSO4•5H2O可分解生成CuO，则在600℃以上时水溶性铜化合物含量减少；故答案为：CuSO4受热分解；
④生成物中除硫酸铜外还有氧化铁，氧化铁不溶于水，所以冷却后的除铁的实验操作方法主要是过滤；除去铁离子而不除去铜离子，调节溶液的pH值在3.2到4.7之间，使铁离子完全沉淀，而铜离子不沉淀，所以具体操作是加入CuO[或Cu（OH）2或CuCO3]粉末，充分搅拌，调节溶液的pH约为3.2，加热煮沸，过滤，用（适量）稀硫酸酸化；故答案为：过滤；加入CuO[或Cu（OH）2或CuCO3]粉末，充分搅拌，调节溶液的pH约为3.2，加热煮沸，过滤，用（适量）稀硫酸酸化．
（已知：2Cu+O2+2H2SO4→2CuSO4+2H2O）
正确答案
解析
解：A、相对于途径①、③，途径②的优点：制取等质量胆矾需要的硫酸少、途径2无污染性气体产生，故A错误；
B、途径③中，1mol Cu与足量浓硫酸反应会产生1mol二氧化硫，质量64g，故B错误
C、Cu与混酸反应，3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，离子反应为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，从方程式知，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供，所以硝酸为2mol时，硫酸为3mol，用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3：2，故C错误；
D、在反应②中，氧化剂是氧气，被还原的是氧气，硫酸没有被还原，故D正确；
故选D．
化合物KxFe（C2O4）y•zH2O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，实验室可以用如下方法制备这种材料并测定其组成．
I．制备：
（1）结晶时应将饱和溶液在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是______．
（2）操作Ⅲ的名称是______．
Ⅱ．组成测定：
称取0.491g实验所得晶体（假设是纯净物）置于锥形瓶中，加足量蒸馏水和稀H2SO4．将C2O42-完全转化为H2C2O4，用0.10mol•L-1KMnO4溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液12.00mL时恰好反应；再加入适量的还原剂，将Fe3+完全转化为Fe2+，用KMnO4溶液继续滴定，当Fe2+完全氧化时，用去KMnO4溶液2.00mL．相关反应如下：
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
（3）配制250mL 0.10mol•L-1KMnO4溶液及上述滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外还有______和______．两个滴定中到达终点时溶液颜色为______色，且30秒内不变色．
（4）通过计算，求此光敏材料的化学式______．
正确答案
解：I．（1）由题目信息可知，化合物KxFe（C2O4）y•zH2O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，推知黑暗是为了防止晶体见光分解．
故答案为：黑暗可以防止晶体分解．
（2）操作Ⅲ前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯．
故答案为：过滤、洗涤．
Ⅱ．（3）配制250mL 0.10mol•L-1KMnO4溶液，由已有的仪器可知，还需要250mL容量瓶；
由已有的仪器可知，滴定实验还需要滴定管，KMnO4溶液有强氧化性，可以发生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
该实验是氧化还原滴定，终点时KMnO4溶液恰好过量一滴，溶液会显紫红色，30秒内不变色．
故答案为：250mL容量瓶、酸式滴定管； 紫红．
（4）由MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O可知，n（Fe3+）=5n（MnO4-）=5×0.002L×0.10mol•L-1=0.001mol，由2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可知，n（C2O42-）=
3×39+56+3×88+18z=491，解得z=3，故该化合物的化学式为K3Fe（C2O4）3•3H2O．
故答案为：K3Fe（C2O4）3•3H2O．
解析
解：I．（1）由题目信息可知，化合物KxFe（C2O4）y•zH2O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，推知黑暗是为了防止晶体见光分解．
故答案为：黑暗可以防止晶体分解．
（2）操作Ⅲ前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯．
故答案为：过滤、洗涤．
Ⅱ．（3）配制250mL 0.10mol•L-1KMnO4溶液，由已有的仪器可知，还需要250mL容量瓶；
由已有的仪器可知，滴定实验还需要滴定管，KMnO4溶液有强氧化性，可以发生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
该实验是氧化还原滴定，终点时KMnO4溶液恰好过量一滴，溶液会显紫红色，30秒内不变色．
故答案为：250mL容量瓶、酸式滴定管； 紫红．
（4）由MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O可知，n（Fe3+）=5n（MnO4-）=5×0.002L×0.10mol•L-1=0.001mol，由2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可知，n（C2O42-）=
3×39+56+3×88+18z=491，解得z=3，故该化合物的化学式为K3Fe（C2O4）3•3H2O．
故答案为：K3Fe（C2O4）3•3H2O．
（1）圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、乙醇和1：1的硫酸．配制体积比1：1的硫酸所用的仪器为______（选填编号）．
A．天平 B．量筒 C．容量瓶 D．烧杯
（2）写出烧瓶中发生的两个主要反应的化学方程式：______、______．
（3）将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中，冰水混合物的作用是______．
（4）用浓硫酸进行实验，若试管A中获得的有机物呈棕黄色，除去其中杂质的最佳方法是______（选填编号）．
A．蒸馏 B．氢氧化钠溶液洗涤 C．用四氯化碳萃取 D．用亚硫酸钠溶液洗涤
（5）实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分由橡胶管改成标准玻璃接口，其原因是______．
正确答案
解：（1）天平、容量瓶不能用于量取液体的体积，此实验量取溶液的体积要求精确度不是很高，可用量筒量取，在烧杯中溶解，配制体积比1：1的硫酸无需用称量固体的天平、无需用精确配制溶液的仪器容量瓶，
故答案为：BD；
（2）溴化钠、乙醇和1：1的硫酸，药品混合后在加热条件下生成HBr并和乙醇发生取代反应，化学方程式为：NaBr+H2SO4
故答案为：NaBr+H2SO4
（3）收集装置所用导气管较长，可以起到冷却的作用，生成的溴乙烷和水互不相溶，并且溴乙烷的密度比水大，在冰水混合物的下层，
故答案为：冷却、液封溴乙烷；
（4）试管A中获得的有机物呈棕黄色，是由于浓硫酸具有强氧化性，将HBr氧化物Br2，产物为溴乙烷，混有单质溴，蒸馏不能完全除去杂质，并且操作麻烦，氢氧化钠溶液易使溴乙烷水解，四氯化碳会引入新的杂质，而亚硫酸钠和溴发生氧化还原反应生成HBr和硫酸钠，易与溴乙烷分离，所以d正确，
故答案为：D；
（5）浓硫酸具有强氧化性，将HBr氧化物Br2，生成的Br2具有强氧化性，会腐蚀橡胶，天然橡胶成分为聚异戊二烯，含有碳碳双键，也能和溴发生加成，所以应用玻璃导管，
故答案为：反应会产生Br2，腐蚀橡胶．
解析
解：（1）天平、容量瓶不能用于量取液体的体积，此实验量取溶液的体积要求精确度不是很高，可用量筒量取，在烧杯中溶解，配制体积比1：1的硫酸无需用称量固体的天平、无需用精确配制溶液的仪器容量瓶，
故答案为：BD；
（2）溴化钠、乙醇和1：1的硫酸，药品混合后在加热条件下生成HBr并和乙醇发生取代反应，化学方程式为：NaBr+H2SO4
故答案为：NaBr+H2SO4
（3）收集装置所用导气管较长，可以起到冷却的作用，生成的溴乙烷和水互不相溶，并且溴乙烷的密度比水大，在冰水混合物的下层，
故答案为：冷却、液封溴乙烷；
（4）试管A中获得的有机物呈棕黄色，是由于浓硫酸具有强氧化性，将HBr氧化物Br2，产物为溴乙烷，混有单质溴，蒸馏不能完全除去杂质，并且操作麻烦，氢氧化钠溶液易使溴乙烷水解，四氯化碳会引入新的杂质，而亚硫酸钠和溴发生氧化还原反应生成HBr和硫酸钠，易与溴乙烷分离，所以d正确，
故答案为：D；
（5）浓硫酸具有强氧化性，将HBr氧化物Br2，生成的Br2具有强氧化性，会腐蚀橡胶，天然橡胶成分为聚异戊二烯，含有碳碳双键，也能和溴发生加成，所以应用玻璃导管，
故答案为：反应会产生Br2，腐蚀橡胶．
B．[实验化学]
2-甲基-2-己醇的制备原理为：
可能的副反应有：
①RMgBr+H2O→RH+Mg（OH）Br
②RMgBr+RBr→R-R+MgBr2
已知部分化合物的物理常量数见表
2-甲基-2-己醇的制备步骤如下：
步骤1：正丁基溴化镁的制备
如图配置仪器，向三颈烧瓶内投入3.1g镁条、15ml无水乙醚；在恒压滴液漏斗中混合13.5ml正溴丁烷和15ml无水乙醚，先向瓶内滴入约5ml无水乙醚，开动搅拌，并滴入剩余的混合液，滴加完毕后，在热水浴上回流20min，使镁条几乎作用完全，得正丁基溴化镁．
步骤2：2-甲基-2-己醇的制备
自恒压滴液漏斗中滴入10ml丙酮和15ml无水乙醚的混合液，搅拌15min后恒压滴液漏斗中分批加入10ml 10%硫酸溶液，待反应完全后，分离得到醚溶液．
步骤3：蒸馏
将醚溶液加入烧瓶中，蒸去乙醚，再在电热套上直接加热蒸出产品，收集137～144℃馏分．
（1）装置图中干燥管的作用是______．
（2）步骤1所得正丁基溴化镁中除未反应物外，还可能混有______（填名称）杂质．
（3）步骤2中的反应是放热反应，为避免反应过于剧烈，可采取的措施有______．
（4）步骤2中分离出醚溶液所使用的主要仪器是______，具体操作是______．
（5）步骤3蒸去乙醚的加热方式最好采取______．
正确答案
解：（1）根据反应原理知，正丁基溴化镁能和水反应生成丁烷而产生副产物，导致产物不纯，空气中含有水蒸气，如果水蒸气进入易产生副产物，为减少副产物的生成，用干燥管吸收空气中水蒸气，
故答案为：防止空气中的水蒸气被冷凝进入三颈瓶而导致生成的正丁基溴化镁与水反应；
（2）根据步骤1知，正丁烷溴化镁和1-溴丁烷反应生成辛烷，所以步骤1所得正丁基溴化镁中除未反应物外，还可能混有辛烷，故答案为：辛烷；
（3）步骤2中的反应是放热反应，为避免反应过于剧烈，可以采取降低温度、降低反应速率的方法，降低温度应该采用冷水浴冷却，降低反应速率应该采用减慢滴加速度的方法，
故答案为：冷水浴冷却、减慢滴加速度等；
（4）互不相溶的液体采用分液的方法分离，醚和水溶液不互溶，所以可以采用分液的方法，用于分液的仪器是分液漏斗，其操作方法是：将反应后的混合液倒入分液漏斗，振荡，静置，将下层水层从分液漏斗下口放出，将醚溶液从上口倒出，
故答案为：分液漏斗；将反应后的混合液倒入分液漏斗，振荡，静置，将下层水层从分液漏斗下口放出，将醚溶液从上口倒出；
（5）蒸馏温度较低，应该采用温水浴的加热方法而不能采用直接加热的方法，故答案为：温水浴．
解析
解：（1）根据反应原理知，正丁基溴化镁能和水反应生成丁烷而产生副产物，导致产物不纯，空气中含有水蒸气，如果水蒸气进入易产生副产物，为减少副产物的生成，用干燥管吸收空气中水蒸气，
故答案为：防止空气中的水蒸气被冷凝进入三颈瓶而导致生成的正丁基溴化镁与水反应；
（2）根据步骤1知，正丁烷溴化镁和1-溴丁烷反应生成辛烷，所以步骤1所得正丁基溴化镁中除未反应物外，还可能混有辛烷，故答案为：辛烷；
（3）步骤2中的反应是放热反应，为避免反应过于剧烈，可以采取降低温度、降低反应速率的方法，降低温度应该采用冷水浴冷却，降低反应速率应该采用减慢滴加速度的方法，
故答案为：冷水浴冷却、减慢滴加速度等；
（4）互不相溶的液体采用分液的方法分离，醚和水溶液不互溶，所以可以采用分液的方法，用于分液的仪器是分液漏斗，其操作方法是：将反应后的混合液倒入分液漏斗，振荡，静置，将下层水层从分液漏斗下口放出，将醚溶液从上口倒出，
故答案为：分液漏斗；将反应后的混合液倒入分液漏斗，振荡，静置，将下层水层从分液漏斗下口放出，将醚溶液从上口倒出；
（5）蒸馏温度较低，应该采用温水浴的加热方法而不能采用直接加热的方法，故答案为：温水浴．
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