- 硝酸铜的制备
- 共1066题
实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等）生产Ni2O3．其工艺流程为：
（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为______．图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）2含量增大，其原因是______．
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为______．
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤．请对该实验方案进行评价：______（若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）．
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F-浓度为3×10-3 mol•L-1，则Ca2+的浓度为______mol•L-1．（常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11）
（5）电解产生2NiOOH•H2O的原理分两步：①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-；②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀．第②步反应的离子方程式为______．
正确答案
解：（1）由于含镍催化剂中含有氧化钡，能和稀硫酸反应生成白色沉淀硫酸钡，所以根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为BaSO4；由于随着温度升高，Ni2+的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）2含量增大，
故答案为：BaSO4； 温度升高，Ni2+的水解程度增大；
（2）由于CuS、S灼烧后溶于稀硫酸中生成硫酸铜，所以副产品应该是胆矾，即CuSO4•5H2O，
故答案为：CuSO4•5H2O；
（3）由于用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值，容易引入杂质，所以方案是错误的；正确的操作应该是在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，
故答案为：方案错误；在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；
（4）根据常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11可知，溶液中F-浓度为3×10-3 mol•L-1，则Ca2+的浓度为
故答案为：3×10-6；
（5）Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀，其还原产物是氯离子，则根据电子的得失守恒可知，第②步反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-，
故答案为：ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-．
解析
解：（1）由于含镍催化剂中含有氧化钡，能和稀硫酸反应生成白色沉淀硫酸钡，所以根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为BaSO4；由于随着温度升高，Ni2+的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）2含量增大，
故答案为：BaSO4； 温度升高，Ni2+的水解程度增大；
（2）由于CuS、S灼烧后溶于稀硫酸中生成硫酸铜，所以副产品应该是胆矾，即CuSO4•5H2O，
故答案为：CuSO4•5H2O；
（3）由于用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值，容易引入杂质，所以方案是错误的；正确的操作应该是在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，
故答案为：方案错误；在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；
（4）根据常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11可知，溶液中F-浓度为3×10-3 mol•L-1，则Ca2+的浓度为
故答案为：3×10-6；
（5）Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀，其还原产物是氯离子，则根据电子的得失守恒可知，第②步反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-，
故答案为：ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-．
实验室用如图的仪器药品制取氯化铁粉末，已知氯化铁粉末很容易吸水生成结晶水化合物FeCl3+6H2O=FeCl3•6H2O，
（1）按照气体流向从左到右顺序连接仪器应是（填仪器接口顺序）
①接______，______接______，______接______，______接______
（2）烧瓶A中反应的离子方程式是______，B中反应的化学方程式是______
（3）容器D的作用是______，容器E的作用是______
（4）A、B中的酒精灯应先点燃______处（填“A”或“B”）的酒精灯，理由是______
（5）这套实验装置是否完整？______（填“是”或“否”），若不完整还须补充______装置（若第一问填“是”，则此问不需要作答）．
正确答案
解：（1）用A 装置制备氯气①，气体分别通入E盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶除去氯气中的氯化氢接⑨，⑧和D盛有浓硫酸的洗气瓶除去氯气中的水蒸气接⑥，⑦，除杂干燥后和B装置中的铁反应接②，装置C防止空气中的水蒸气进入，
故答案为：⑨⑧⑥⑦②③④；
（2）烧瓶A中反应MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4H++2Cl-
（3）容器D中装有浓硫酸，浓硫酸有吸水性，且不和氯气反应，所以可用浓硫酸干燥氯气；容器E中是饱和的氯化钠溶液，浓盐酸有挥发性，所以氯气中含有氯化氢气体，氯化氢极易溶于水，氯气能溶于水，且与水反应，Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，食盐水溶液中的氯离子抑制氯气的溶解，降低氯气的溶解度，所以可用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体，
故答案为：干燥Cl2；除去Cl2中混有的HCl杂质；
（4）A处是制取氯气，B处是氯气和铁反应，所以先点A，使制取的Cl2排尽装置内的空气，防止铁被空气中氧气氧化；
故答案为：A；首先使制取的Cl2排尽装置内的空气，防止铁被空气中氧气氧化；
（5）氯气有毒，污染环境，所以不能排空，所以这套实验装置不完整，氯气能和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠、水方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，所以⑤后可用氢氧化钠吸收多余的氯气装置作补充，
故答案为：否；⑤后缺少尾气吸收装置．
解析
解：（1）用A 装置制备氯气①，气体分别通入E盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶除去氯气中的氯化氢接⑨，⑧和D盛有浓硫酸的洗气瓶除去氯气中的水蒸气接⑥，⑦，除杂干燥后和B装置中的铁反应接②，装置C防止空气中的水蒸气进入，
故答案为：⑨⑧⑥⑦②③④；
（2）烧瓶A中反应MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4H++2Cl-
（3）容器D中装有浓硫酸，浓硫酸有吸水性，且不和氯气反应，所以可用浓硫酸干燥氯气；容器E中是饱和的氯化钠溶液，浓盐酸有挥发性，所以氯气中含有氯化氢气体，氯化氢极易溶于水，氯气能溶于水，且与水反应，Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，食盐水溶液中的氯离子抑制氯气的溶解，降低氯气的溶解度，所以可用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体，
故答案为：干燥Cl2；除去Cl2中混有的HCl杂质；
（4）A处是制取氯气，B处是氯气和铁反应，所以先点A，使制取的Cl2排尽装置内的空气，防止铁被空气中氧气氧化；
故答案为：A；首先使制取的Cl2排尽装置内的空气，防止铁被空气中氧气氧化；
（5）氯气有毒，污染环境，所以不能排空，所以这套实验装置不完整，氯气能和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠、水方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，所以⑤后可用氢氧化钠吸收多余的氯气装置作补充，
故答案为：否；⑤后缺少尾气吸收装置．
（1）装置A中发生有机反应的化学方程式是______．
（2）装置C中的现象是______．
（3）如果没有B装置，将A、C直接相连，你认为是否妥当？______（填是或否）
（4）实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸镏②水洗③用于燥剂干燥④10%NaOH溶液洗⑤水洗正确的操作顺序是______
A．①②③④⑤B．④②③①⑤C．②④⑤③①D．②④①⑤③
正确答案
解：①在催化剂的作用下，苯环上的氢原子被溴原子所取代，生成溴苯，同时有溴化氢生成：C6H6+Br2
②进入C中的气体是溴化氢，溴化氢极易溶解于水，液面上方会出现白雾，溶于水的溴化氢与硝酸银反应生成浅黄色的溴化银和硝酸，且溴化银不溶于硝酸，故答案为：C中液面上方有白雾，溶液中有淡黄色沉淀生成；
③生成的溴化氢中混有溴蒸气，溴易溶于有机溶剂，四氯化碳溶液呈现橙红色；如果没有B装置将A、C直接相连，由于溴蒸气溶于水产生溴离子，也可以发生Ag++Br-=AgBr↓生成淡黄色沉淀，干扰了苯与液溴反应原理的判断，故答案为：否；
④该反应中，铁和液溴能反应生成溴化铁，溴化铁作催化剂且易溶于水，所以混合物中含溴化铁；苯和溴不可能完全反应，混合物中含有溴和苯；制取溴苯的同时还有溴化氢生成，所以混合物的成分有：溴化铁、溴、苯、溴苯、溴化氢，故提纯操作顺序如下：
第一步：HBr、溴化铁易溶于水而其它物质不易溶于水，所以先水洗洗去氢溴酸和溴化铁；
第二步：溴和氢氧化钠反应，所以用氢氧化钠洗去溴单质；
第三步：第二步洗涤会残留部分氢氧化钠，氢氧化钠能溶于水而其他物质不溶于水，所以用水洗去多余的氢氧化钠；
第四步：用水洗涤后会残留部分水分，所以用干燥剂除去多余的水；
第五步：两者沸点不同，苯的沸点小，被蒸馏出，溴苯留在母液中，所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯；
故答案为：C．
解析
解：①在催化剂的作用下，苯环上的氢原子被溴原子所取代，生成溴苯，同时有溴化氢生成：C6H6+Br2
②进入C中的气体是溴化氢，溴化氢极易溶解于水，液面上方会出现白雾，溶于水的溴化氢与硝酸银反应生成浅黄色的溴化银和硝酸，且溴化银不溶于硝酸，故答案为：C中液面上方有白雾，溶液中有淡黄色沉淀生成；
③生成的溴化氢中混有溴蒸气，溴易溶于有机溶剂，四氯化碳溶液呈现橙红色；如果没有B装置将A、C直接相连，由于溴蒸气溶于水产生溴离子，也可以发生Ag++Br-=AgBr↓生成淡黄色沉淀，干扰了苯与液溴反应原理的判断，故答案为：否；
④该反应中，铁和液溴能反应生成溴化铁，溴化铁作催化剂且易溶于水，所以混合物中含溴化铁；苯和溴不可能完全反应，混合物中含有溴和苯；制取溴苯的同时还有溴化氢生成，所以混合物的成分有：溴化铁、溴、苯、溴苯、溴化氢，故提纯操作顺序如下：
第一步：HBr、溴化铁易溶于水而其它物质不易溶于水，所以先水洗洗去氢溴酸和溴化铁；
第二步：溴和氢氧化钠反应，所以用氢氧化钠洗去溴单质；
第三步：第二步洗涤会残留部分氢氧化钠，氢氧化钠能溶于水而其他物质不溶于水，所以用水洗去多余的氢氧化钠；
第四步：用水洗涤后会残留部分水分，所以用干燥剂除去多余的水；
第五步：两者沸点不同，苯的沸点小，被蒸馏出，溴苯留在母液中，所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯；
故答案为：C．
黄铜矿的主要成分是CuFeS2（硫元素显-2价，铁元素显+2价）．实验室里用黄铜
矿为原料制取单质铜和铁红（Fe2O3）的流程如图1：
已知：CuFeS2+O2
（1）在实验室中，应将黄铜矿粉末放在______（填仪器名称）中焙烧．
（2）将反应过程中产生的SO2和H2S通入如图2所示装置中检验它
们的性质．该实验证明SO2具有______性和______性．
（3）欲选用下列部分装置在实验室中以MnO2和浓盐酸为原料制取纯净、干燥的氯气．
①圆底烧瓶中发生反应的离子方程式为______．
②按气流方向由左到右，导管口连接顺序为a→______．
③装置连接好后，需要进行的操作是______．
（4）若铁红Fe2O3样品中含有FeO，选用提供的试剂，设计实验验证铁红中含有FeO．写出有关实验操作、现象与结论．______．
提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、氯水．
正确答案
解：（1）固体的焙烧在坩埚内进行；故答案为：坩埚；
（2）SO2通入品红溶液，证明SO2具有漂白性；SO2通入H2S溶液，生成S淡黄色沉淀，证明SO2具有氧化性，故答案为：漂白；氧化；
（3）①MnO2与浓盐酸反应生成Cl2、MnCl2、H2O．离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-
②生成的Cl2含有HCl、H2O，所以a连接b、c，通过饱和食盐水除去HCl、继续连接g、h，通过浓硫酸，除去H2O，再连接d，即可收集纯净、干燥的氯气；故答案为：b→c→g→h→d；
③整套装置涉及气体的制备与性质检验，因此添加药品前，需要检验装置气密性，故答案为：检查装置的气密性；
④欲证明铁红Fe2O3样品中含有FeO，可以取少量固体样品于试管中，加稀硫酸溶解，向溶液中滴加少量KMnO4溶液，若KMnO4溶液紫红色褪色，则证明含有FeO，故答案为：取少量固体样品于试管中，加稀硫酸溶解，向溶液中滴加少量KMnO4溶液，若KMnO4溶液紫红色褪色，则证明含有FeO．
解析
解：（1）固体的焙烧在坩埚内进行；故答案为：坩埚；
（2）SO2通入品红溶液，证明SO2具有漂白性；SO2通入H2S溶液，生成S淡黄色沉淀，证明SO2具有氧化性，故答案为：漂白；氧化；
（3）①MnO2与浓盐酸反应生成Cl2、MnCl2、H2O．离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-
②生成的Cl2含有HCl、H2O，所以a连接b、c，通过饱和食盐水除去HCl、继续连接g、h，通过浓硫酸，除去H2O，再连接d，即可收集纯净、干燥的氯气；故答案为：b→c→g→h→d；
③整套装置涉及气体的制备与性质检验，因此添加药品前，需要检验装置气密性，故答案为：检查装置的气密性；
④欲证明铁红Fe2O3样品中含有FeO，可以取少量固体样品于试管中，加稀硫酸溶解，向溶液中滴加少量KMnO4溶液，若KMnO4溶液紫红色褪色，则证明含有FeO，故答案为：取少量固体样品于试管中，加稀硫酸溶解，向溶液中滴加少量KMnO4溶液，若KMnO4溶液紫红色褪色，则证明含有FeO．
（2014•武汉校级模拟）被称为红帘石的铁矿含锰量高，锰是冶炼锰钢的重要原料．红帘石主要成分有磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、锰矿（MnO2和MnCO3）、石棉[Mg3Si3O7（OH）4]等．工业上将红帘石处理后，运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制得高效水处理剂（K2FeO4）．工业流程如下：
（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）
①______②______．
（2）浸出液中的阳离子有______．（填离子符号）
（3）滤渣A中无MnO2原因______．
（4）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：
过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分______．
（5）电解装置如图所示，则溶液中阴离子移动的方向为______（填“A→B”或“B→A”）．实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为______．
（6）滤渣B经反应④生成高效水处理剂的离子方程式______．K2FeO4被誉为高效水处理剂的原因是______．
正确答案
解：（1）增大接触面积可提高反应的速率，温度越高，反应速率越快，所以工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施有：提高反应温度、采用粉碎红帘石可增大接触面积等，
故答案为：①粉碎红帘石；②提高反应的温度；
（2）红帘石主要成分有磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、锰矿（MnO2和MnCO3）、石棉[Mg3Si3O7（OH）4]等，加入硫酸：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O、FeCO3+H2SO4=FeSO4+CO2↑+H2O，MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O，2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，滤渣A为SiO2，浸出液中的阳离子有H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+，
故答案为：H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+；
（3）滤渣A中无MnO2原因MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+，反应为：2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，
故答案为：MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+；
（4）过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，完全沉淀时其pH＜6的氢氧化物都能完全沉淀，根据表中数据知，Fe（OH）3，完全沉淀时需要的pH=3.7＜6，所以滤渣的成分是Fe（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3；
（5）图示电解时原电池电子流向为A→B，则A为原电池的负极，A连接的电极为电解池的阴极，电解时阴离子移向阳极，则溶液中阴离子移动的方向为A→B，实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极发生氧化反应，反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，
故答案为：A→B；2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（6）次氯酸根离子具有氧化性，在碱性条件下氧化+3铁，反应为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，K2FeO4被誉为高效水处理剂的原因+6价铁具有氧化性能杀菌，生成的+3价铁水解Fe3+可水解水解的方程式为Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3（胶体）+3H+，生成具有吸附性的Fe（OH）3胶体，吸附杂质生成沉淀，
故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；FeO42-具有强氧化性可以杀菌消毒，还原成Fe3+水解成Fe（OH）3胶体能吸附杂质生成沉淀．
解析
解：（1）增大接触面积可提高反应的速率，温度越高，反应速率越快，所以工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施有：提高反应温度、采用粉碎红帘石可增大接触面积等，
故答案为：①粉碎红帘石；②提高反应的温度；
（2）红帘石主要成分有磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、锰矿（MnO2和MnCO3）、石棉[Mg3Si3O7（OH）4]等，加入硫酸：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O、FeCO3+H2SO4=FeSO4+CO2↑+H2O，MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O，2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，滤渣A为SiO2，浸出液中的阳离子有H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+，
故答案为：H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+；
（3）滤渣A中无MnO2原因MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+，反应为：2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，
故答案为：MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+；
（4）过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，完全沉淀时其pH＜6的氢氧化物都能完全沉淀，根据表中数据知，Fe（OH）3，完全沉淀时需要的pH=3.7＜6，所以滤渣的成分是Fe（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3；
（5）图示电解时原电池电子流向为A→B，则A为原电池的负极，A连接的电极为电解池的阴极，电解时阴离子移向阳极，则溶液中阴离子移动的方向为A→B，实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极发生氧化反应，反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，
故答案为：A→B；2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（6）次氯酸根离子具有氧化性，在碱性条件下氧化+3铁，反应为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，K2FeO4被誉为高效水处理剂的原因+6价铁具有氧化性能杀菌，生成的+3价铁水解Fe3+可水解水解的方程式为Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3（胶体）+3H+，生成具有吸附性的Fe（OH）3胶体，吸附杂质生成沉淀，
故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；FeO42-具有强氧化性可以杀菌消毒，还原成Fe3+水解成Fe（OH）3胶体能吸附杂质生成沉淀．
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