- 硝酸铜的制备
- 共1066题
（2015•北京一模）工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示．钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价．
已知：TiOSO4遇水会水解．
（1）步骤②中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为______．
（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的______（填字母序号）．
a．熔沸点差异 b．溶解性差异 c．氧化性、还原性差异
（3）步骤②、③、④中，均需用到的操作是______（填操作名称）．
（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为H2TiO3的原理：______．
（5）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为______．
（6）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用如下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛．
①写出阳极所发生反应的电极反应式：______．
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合化学用语解释）______．
正确答案
2Fe3++Fe═3Fe2+
b
过滤
溶液中存在平衡：TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，
平衡正向移动，生成H2TiO3．
MnO2+2Fe2++4H+═Mn2++2Fe3++2H2O
2O2--4e-═O2↑
制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
解析
解：（1）故答案为：步骤②中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe═3Fe2+；
（2）步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，利用的是物质溶解度的不同，通过冷却热饱和溶液得到，故答案为：b；
（3）②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体，所以需要过滤得到固体和溶液，故答案为：过滤；
（4）④中使用热水的目的是促进TiO2+水解生成H2TiO3，分离出固体加热得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，
平衡正向移动，生成H2TiO3；
故答案为：溶液中存在平衡：TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3．
（5）利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），利用二氧化锰的氧化性氧化亚铁离子为三价铁离子，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（6）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
故答案为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
或：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca2++4e-═2Ca 阳极：2O2--4e-═O2↑；2Ca+TiO2 
故答案为：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O2↑，2Ca+TiO2
甲酸（HCOOH）是一种有刺激气味的无色液体，有很强的腐蚀性．熔点8.4℃，沸点100.7℃，能与水、乙醇互溶，加热至160℃即分解成二氧化碳和氢气．
实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳：HCOOH
①从下图挑选所需的仪器，画出Ⅰ中所缺的气体发生装置（添加必要的塞子、玻璃管、胶皮管，固定装置不用画），并标明容器中的试剂．
②装置Ⅱ的作用是______．
（2）实验室可用甲酸制备甲酸铜．其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜，然后再与甲酸反应制得四水甲酸铜[Cu（HCOO）2•4H2O]晶体．相关的化学方程式是：
2CuSO4+4NaHCO3=Cu（OH）2•CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O
Cu（OH）2•CuCO3+4HCOOH+5H2O=2Cu（HCOO）2•4H2O+CO2↑
实验步骤如下：
Ⅰ、碱式碳酸铜的制备：
Ⅱ、甲酸铜的制备：将Cu（OH）2•CuCO3固体放入烧杯中，加入一定量热的蒸馏水，再逐滴加入甲酸至碱式碳酸铜恰好全部溶解，趁热过滤除去少量不溶性杂质．在通风橱中蒸发滤液至原体积的1/3时，冷却析出晶体，过滤，再用少量无水乙醇洗涤晶体2-3次，晾干，得到产品．
③“趁热过滤”中，必须“趁热”的原因是______．
④用乙醇洗涤晶体的目的是______．
正确答案
解：①该反应的制取原理为 液+液
②生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O，HCOOH易溶于水，会发生倒吸现象，需在收集前加一个安全瓶，故装置Ⅱ的作用是防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中，
故答案为：安全瓶，防止倒吸；
③甲酸铜的溶解度随温度的升高而变大，如果冷却，会有晶体析出，降低产率，因此需趁热过滤，故答案为：防止甲酸铜晶体析出；
④甲酸铜易溶于水，不能用蒸馏水洗涤，故需用乙醇进行洗涤，洗去晶体表面的液体杂质，故答案为：洗去晶体表面的水和其它杂质．
解析
解：①该反应的制取原理为 液+液
②生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O，HCOOH易溶于水，会发生倒吸现象，需在收集前加一个安全瓶，故装置Ⅱ的作用是防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中，
故答案为：安全瓶，防止倒吸；
③甲酸铜的溶解度随温度的升高而变大，如果冷却，会有晶体析出，降低产率，因此需趁热过滤，故答案为：防止甲酸铜晶体析出；
④甲酸铜易溶于水，不能用蒸馏水洗涤，故需用乙醇进行洗涤，洗去晶体表面的液体杂质，故答案为：洗去晶体表面的水和其它杂质．
氯气与金属锡在加热时反应可以用来制备SnCl4．已知：四氯化锡是无色液体，熔点-33℃，沸点114℃．SnCl4极易水解，在潮湿的空气中发烟．实验室可以通过下图装置制备少量SnCl4 （夹持装置略）．
（1）仪器C的名称为______；
（2）装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为______；
（3）装置Ⅱ中的最佳试剂为______，装置Ⅶ的作用为______；
（4）该装置存在的缺陷是：______；
（5）如果没有装置Ⅲ，在Ⅳ中除生成SnCl4外，还会生成的含锡的化合物的化学式为______；
（6）若Ⅳ中用去锡粉11.9g，反应后，Ⅵ中锥形瓶里收集到24.8g SnCl4，则SnCl4的产率为______．
正确答案
蒸馏烧瓶
MnO2+4H++2Cl-
饱和氯化钠溶液
防止空气中水蒸气进入Ⅵ中，SnCl4水解
缺少尾气处理装置
Sn（OH）4或SnO2等
95.0%
解析
解：由装置图可知装置Ⅰ应为制备氯气装置，涉及离子反应为MnO2+4H++2Cl-
（1）仪器C的名称为蒸馏烧瓶，故答案为：蒸馏烧瓶；
（2）装置Ⅰ中浓盐酸与MnO2在加热时发生反应产生氯气．发生反应的离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-
（3）由于盐酸有挥发性，所以在制取的氯气中含有杂质HCl，在与金属锡反应前要除去，因此装置Ⅱ中的最佳试剂为除去HCl同时还可以减少氯气消耗的饱和食盐水；SnCl4极易水解，在潮湿的空气中发烟．为了防止盐水解，所以要防止起水解．装置Ⅶ的作用为防止空气中的水蒸气进入Ⅵ中使SnCl4水解，故答案为：饱和氯化钠溶液；防止空气中水蒸气进入Ⅵ中，SnCl4水解；
（4）未反应的氯气没有除去，缺少尾气处理装置，故答案为：缺少尾气处理装置；
（5）如果没有装置Ⅲ，则在氯气中含有水蒸汽，所以在Ⅳ中除生成SnCl4外，还会生成SnCl4水解产生的含锡的化合物Sn（OH）4或SnO2，故答案为：Sn（OH）4或SnO2等；
（6）若Ⅳ中用去锡粉11.9g，则n（Sn）=0.1mol，理论上产生的SnCl4的物质的质量是m（SnCl4）=0.1mol×261g/mol=26.1g所以反应后，若Ⅵ中锥形瓶里收集到24.8gSnCl4，则SnCl4的产率为
多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热．研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子），制备BaCl2．2H2O，工艺流程如下：
已知：
①常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的PH分别是3.4、12.4；
②BaCO3的相对分子质量是197；BaCl2．2H2O的相对分子质量是244．
回答下列问题：
（1）SiCl4发生水解反应的化学方程式______．
（2）SiCl4用H2还原可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，则该反应的热化学方程式为______．
（3）加钡矿粉调节PH=7的作用是①使BaCO3转化为BaCl2②______．
（4）生成滤渣A的离子方程式______．
（5）BaCl2滤液经______、______、过滤、______，再经真空干燥后得到BaCl2．2H2O
（6）10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2．2H2O______吨．
正确答案
解：四氯化硅控制温度40°C，加入水过滤得到原硅酸，则发生水解反应生成原硅酸和氯化氢，过滤得到盐酸溶液，加入钡矿粉主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子，调节溶液pH=7，使BaCO3转化为BaCl2，同时使Fe3+完全沉淀，过滤得到滤渣为氢氧化铁，滤液加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=12.5，控制70°C，得到氢氧化镁沉淀，过滤得到滤液为氯化钡溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等得到氯化钡晶体．
（1）四氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢，反应方程式为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl，故答案为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；
（2）用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，转移4mol电子吸收热量236KJ，反应的热化学方程式：SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案为：SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（3）由pH=3.4时，Fe3+离子转化为氢氧化铁，当调节PH=7时能促使Fe3+离子沉淀完全，盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水，加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2，使Fe3+离子沉淀完全，
故答案为：使Fe3+离子沉淀完全；
（4）滤液②中加入NaOH溶液调节溶液pH=12.5，溶液中镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应离子方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，
故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；
（5）BaCl2滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl2•2H2O，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；洗涤；
（6）根据Ba元素质量守恒：n（BaCl2•2H2O）=n（BaCO3），则m（BaCl2•2H2O）×=n（BaCl2•2H2O）×M（BaCl2•2H2O）=
故答案为：9.76．
解析
解：四氯化硅控制温度40°C，加入水过滤得到原硅酸，则发生水解反应生成原硅酸和氯化氢，过滤得到盐酸溶液，加入钡矿粉主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子，调节溶液pH=7，使BaCO3转化为BaCl2，同时使Fe3+完全沉淀，过滤得到滤渣为氢氧化铁，滤液加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=12.5，控制70°C，得到氢氧化镁沉淀，过滤得到滤液为氯化钡溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等得到氯化钡晶体．
（1）四氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢，反应方程式为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl，故答案为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；
（2）用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，转移4mol电子吸收热量236KJ，反应的热化学方程式：SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案为：SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（3）由pH=3.4时，Fe3+离子转化为氢氧化铁，当调节PH=7时能促使Fe3+离子沉淀完全，盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水，加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2，使Fe3+离子沉淀完全，
故答案为：使Fe3+离子沉淀完全；
（4）滤液②中加入NaOH溶液调节溶液pH=12.5，溶液中镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应离子方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，
故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；
（5）BaCl2滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl2•2H2O，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；洗涤；
（6）根据Ba元素质量守恒：n（BaCl2•2H2O）=n（BaCO3），则m（BaCl2•2H2O）×=n（BaCl2•2H2O）×M（BaCl2•2H2O）=
故答案为：9.76．
FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
I．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：
①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④…
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为______．
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是______．
（3）上述操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）______．
（4）装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：______．
Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
（5）FeCl3与H2S反应的离子方程式为______．
（6）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为______．
（7）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②______．
正确答案
解：（1）装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为2Fe+3Cl2
（2）对FeCl3加热发生升华使沉积的FeCl3进入收集器，故答案为：在沉积的FeCl3固体下方加热；
（3）为防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2⑤用干燥的N2赶尽Cl2，故选：②、⑤；
（4）检验FeCl2是否失效，是检验有无Fe2+，而不是检验Fe3+的存在，不能选择KSCN溶液，而应该选择KMnO4溶液，因Fe2+有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故答案为：酸性KMnO4溶液；
（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应：2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；
（6）电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H++2e-═H 2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+，故答案为：Fe2+-e-=Fe3+；
（7）电解池中最终得到的FeCl3可重新用来吸收H2S，得到循环利用，故答案为：FeCl3可以循环利用．
解析
解：（1）装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为2Fe+3Cl2
（2）对FeCl3加热发生升华使沉积的FeCl3进入收集器，故答案为：在沉积的FeCl3固体下方加热；
（3）为防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2⑤用干燥的N2赶尽Cl2，故选：②、⑤；
（4）检验FeCl2是否失效，是检验有无Fe2+，而不是检验Fe3+的存在，不能选择KSCN溶液，而应该选择KMnO4溶液，因Fe2+有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故答案为：酸性KMnO4溶液；
（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应：2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；
（6）电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H++2e-═H 2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+，故答案为：Fe2+-e-=Fe3+；
（7）电解池中最终得到的FeCl3可重新用来吸收H2S，得到循环利用，故答案为：FeCl3可以循环利用．
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