- 物质的检验
- 共3564题
硼泥主要由MgO和SiO2组成,含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等杂质.用硼泥生产氢氧化镁的工艺流程如图所示:
已知某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
(1)MgO的电子式为______.
(2)滤渣2的主要成分是______,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,发生反应的离子方程式为______.
(3)加入NaOH调节溶液pH=12.0时,发生反应的离子方程式为______.
(4)利用Mg(OH)2与含SO2的烟气反应生成MgSO4,可以使烟气脱硫,该反应的化学方程式为______.
(5)若取a吨硼泥为原料,最后得到b吨Mg(OH)产品(假设生产过程中镁元素无损失),则硼泥中MgO的质量分数为______(用含有a、b的代数式表示).
正确答案
解:硼泥主要由MgO和SiO2组成,含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等杂质,加入硫酸,MgO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,MgO+H2SO4═MgSO4+H2O,Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O,FeO+H2SO4═FeSO4+H2O、Al2O3+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2O,SiO2不与硫酸反应,滤渣1为SiO2,
过氧化氢具有氧化性,加入的过氧化氢可把亚铁离子氧化成铁离子,H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;
加入氢氧化钠,溶液pH升高,调PH=6.0,铁离子生成氢氧化铁沉淀,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;
铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀,Al3++3OH-═Al(OH)3↓;过滤滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,
滤液中含镁离子,调节PH=12,Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓;得到滤渣3:Mg(OH)2,洗涤烘干得到Mg(OH)2晶体.
(1)MgO是离子化合物,由Mg2+离子和O2-离子构成,MgO的电子式,故答案为:
;
(2)加入氢氧化钠,溶液pH升高,调PH=6.0,铁离子生成氢氧化铁沉淀,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀,Al3++3OH-═Al(OH)3↓;过滤滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,氢氧化铝具有两性,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O;
(3)滤液中含镁离子,调节PH=12,Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓,故答案为:Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓;
(4)氢氧化镁无氧化性,根据信息反应物为Mg(OH)2、SO2、产物为MgSO4,所以反应物必有O2,所以该反应为:2Mg(OH)2+2SO2+O2═2MgSO4+2H2O,
故答案为:2Mg(OH)2+2SO2+O2═2MgSO4+2H2O;
(5)设硼泥中MgO的质量分数为x,根据镁原子守恒:,解得x=
,故答案为:
.
解析
解:硼泥主要由MgO和SiO2组成,含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等杂质,加入硫酸,MgO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,MgO+H2SO4═MgSO4+H2O,Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O,FeO+H2SO4═FeSO4+H2O、Al2O3+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2O,SiO2不与硫酸反应,滤渣1为SiO2,
过氧化氢具有氧化性,加入的过氧化氢可把亚铁离子氧化成铁离子,H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O;
加入氢氧化钠,溶液pH升高,调PH=6.0,铁离子生成氢氧化铁沉淀,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;
铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀,Al3++3OH-═Al(OH)3↓;过滤滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,
滤液中含镁离子,调节PH=12,Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓;得到滤渣3:Mg(OH)2,洗涤烘干得到Mg(OH)2晶体.
(1)MgO是离子化合物,由Mg2+离子和O2-离子构成,MgO的电子式,故答案为:
;
(2)加入氢氧化钠,溶液pH升高,调PH=6.0,铁离子生成氢氧化铁沉淀,Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓;铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀,Al3++3OH-═Al(OH)3↓;过滤滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,氢氧化铝具有两性,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O;
(3)滤液中含镁离子,调节PH=12,Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓,故答案为:Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓;
(4)氢氧化镁无氧化性,根据信息反应物为Mg(OH)2、SO2、产物为MgSO4,所以反应物必有O2,所以该反应为:2Mg(OH)2+2SO2+O2═2MgSO4+2H2O,
故答案为:2Mg(OH)2+2SO2+O2═2MgSO4+2H2O;
(5)设硼泥中MgO的质量分数为x,根据镁原子守恒:,解得x=
,故答案为:
.
利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO3)2,其部分工艺流程如下:
(1)硝酸工业尾气一般用碱液吸收,写出一个吸收尾气离子方程式______.
(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是______;滤渣可循环利用,滤渣的主要成分是______(填化学式).
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1:1.若n(NO):n(NO2)>1:1,则会导致______;若n(NO):n(NO2)<1:1,则会导致______.
(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式______.
正确答案
解:(1)硝酸工业尾气一氧化氮、二氧化氮一般用碱液吸收,反应为:NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O、2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O,
故答案为:NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O或2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O;
(2)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收;滤渣主要成分是Ca(OH)2,故答案为:使尾气中NO、NO2被充分吸收;Ca(OH)2;
(3)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高;若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,故答案为:排放气体中NO含量升高;产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高;
(4)反应物是NO2-和H+,生成物是一氧化氮,硝酸根和水,反应的离子方程式为3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O,故答案为:3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O.
解析
解:(1)硝酸工业尾气一氧化氮、二氧化氮一般用碱液吸收,反应为:NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O、2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O,
故答案为:NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O或2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O;
(2)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收;滤渣主要成分是Ca(OH)2,故答案为:使尾气中NO、NO2被充分吸收;Ca(OH)2;
(3)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高;若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,故答案为:排放气体中NO含量升高;产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高;
(4)反应物是NO2-和H+,生成物是一氧化氮,硝酸根和水,反应的离子方程式为3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O,故答案为:3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O.
铜是一种重要的有色金属,近些年来铜的用途越来越广泛.铜矿有辉铜矿(主要成分为Cu2S)、斑铜矿(主要成分为Cu5FeS4)、蓝铜矿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]及黄铜矿(主要成分为CuFeS2)等.
(1)下列四种化合物中含铜量最高的是______(填序号).
a.Cu2S b.Cu5FeS4 c.Cu2(OH)2CO3 d.CuFeS2
(2)2014年国精炼铜产量796万吨,若全部由含Cu2S质量分数为32%的铜矿冶炼得到,则需该铜矿的质量为______万吨(保留一位小数).
(3)为了充分利用铜资源,某工厂拟用黄铜灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金属铜,并可得副产物锌盐,其生产流程如图:
回答下列问题:
①滤渣1的主要成分为______.
②滤液1加入Zn粉主要被还原的阳离子有______(写离子符号).
③滤渣1及滤渣2需再进行焙烧,其原因是______;用浓硫酸二次浸取可能产生的有毒气体是______,净化的方法是______.
④除铁时,先加入稀硫酸及过氧化氢溶液将铁氧化为Fe3+,再______,使铁形成Fe(OH)3沉淀除去.
⑤电解时,阴极的电极反应式为______.电解后剩余电解液可循环利用,其方式是______.
正确答案
解:(1)a.Cu2S中含铜量为=0.8;b.Cu5FeS4中含铜量为
=0.63;c.Cu2(OH)2CO3中含铜量为
=0.58;d.CuFeS2中含铜量为
=0.35,故答案为:a;
(2)Cu2S中铜元素的质量分数=×100%=80%;则X吨含Cu2S 32%的铜矿石中含铜元素质量=Xt×80%×32%=796万t
解得X=3109.4万吨,故答案为:3109.4;
(3)①滤渣1为铜和少量的SiO2,主要成分为Cu,故答案为:Cu;
②锌粉可与Cu2+、Fe2+、H+反应生成铜和铁单质,被还原的阳离子有Cu2+、Fe2+、H+,故答案为:Cu2+、Fe2+、H+;
③焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质,浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫,二氧化硫是酸性氧化物,可用氨水吸收,故答案为:便于除去铜块内部包裹的锌等杂质;SO2;用氨水吸收;
④氢氧化铁的溶解度比氢氧化亚铁小,将铁氧化为Fe3+,再调节pH,使铁形成Fe(OH)3沉淀除去,故答案为:调节pH;
⑤电解时,阴极得电子:Cu2++2e-=Cu;锌离子在溶液不放电,加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O,故答案为:Cu2++2e-=Cu;加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O.
解析
解:(1)a.Cu2S中含铜量为=0.8;b.Cu5FeS4中含铜量为
=0.63;c.Cu2(OH)2CO3中含铜量为
=0.58;d.CuFeS2中含铜量为
=0.35,故答案为:a;
(2)Cu2S中铜元素的质量分数=×100%=80%;则X吨含Cu2S 32%的铜矿石中含铜元素质量=Xt×80%×32%=796万t
解得X=3109.4万吨,故答案为:3109.4;
(3)①滤渣1为铜和少量的SiO2,主要成分为Cu,故答案为:Cu;
②锌粉可与Cu2+、Fe2+、H+反应生成铜和铁单质,被还原的阳离子有Cu2+、Fe2+、H+,故答案为:Cu2+、Fe2+、H+;
③焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质,浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫,二氧化硫是酸性氧化物,可用氨水吸收,故答案为:便于除去铜块内部包裹的锌等杂质;SO2;用氨水吸收;
④氢氧化铁的溶解度比氢氧化亚铁小,将铁氧化为Fe3+,再调节pH,使铁形成Fe(OH)3沉淀除去,故答案为:调节pH;
⑤电解时,阴极得电子:Cu2++2e-=Cu;锌离子在溶液不放电,加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O,故答案为:Cu2++2e-=Cu;加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O.
以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等.实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红(Fe2O3),过程如下:
(1)硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是______,写出酸溶过程Fe2O3与稀硫酸反应的离子反应方程式:______;
(2)生产过程中,为了确保铁红的纯度,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是______;(部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表)
(3)滤渣A的主要成分为______,滤液B可以回收的物质有Na2SO4、MgSO4和______;
(4)已知硫酸渣质量为w kg,假设铁红制备过程中,铁元素损耗25%,最终得到铁红的质量为m kg,则原来硫酸渣中铁元素质量分数为______(用最简分数表达式表示).
正确答案
Al2O3
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O
3.2~3.8
SiO2
Al2(SO4)3
解析
解:根据图示流程可知:硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,再加氢氧化钠调节PH值3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀而被除去,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到实验目的,
(1)氧化铝是两性氧化物;氧化铁是碱性氧化物,可以和硫酸反应生成硫酸铁和水,离子方程式为Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,
故答案为:Al2O3;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;
(2)根据几种离子沉淀的pH,使Fe3+沉淀完全的pH为3.2,其他离子开始沉淀pH为3.8,因此所选pH因介于3.2和3.8之间,
故答案为:3.2~3.8;
(3)因二氧化硅不与硫酸反应,故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2;未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+,故滤液B可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4,
故答案为:SiO2;Al2(SO4)3;
(4)根据铁原子守恒,则原来硫酸渣中铁元素质量分数为:×100%=
×100%=
,
故答案为:.
印刷电路板上使用的铜需要回收利用
I.方法一:用FeCl3溶液浸泡印刷电路板制备CuCl2•2H2O,实验室模拟回收过程如下:
①证明步骤1所加FeCl3溶液过量的方法是______.
②步骤2中所加的氧化剂最适宜的是______.
A.HNO3 B.H2O2 C.KMnO4
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2,此时Fe3+完全沉淀,可选用的“试剂1”是______.(写出一种即可)
④蒸发浓缩CuCl2溶液时,要滴加浓盐酸,目的是______(用化学方程式并结合简要的文字说明),再经______得到CuCl2•2H2O.
方法二:用H2O2和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜,其热化学方程式是:
Cu(s)+H2O2(l)+H2SO4(aq)═CuSO4(aq)+2H2O(l)△H1=-320kJ/mol
又知:2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H2=-196kJ/mol
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H3=-286kJ/mol
则反应Cu(s)+H2SO4(aq)═CuSO4(aq)+H2(g)的△H=______.
II.欲实现Cu+H2SO4═CuSO4+H2,在你认为能实现该转化的装置中的括号内,标出电极材料(填“Cu”或“C”).
正确答案
解:I.FeCl3溶液浸泡印刷电路板时三价铁氧化铜生成二价铁和二价铜离子,加氧化剂将二价铁氧化成三价铁,再加氧化铜或氢氧化铜调节PH值使铁以氢氧化铁沉淀而除去,过滤得到滤液只含氯化铜溶液,再加入浓盐酸,抑制水解,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl2•2H2O;
方法一:①检验三价铁离子的方法:取少量待检液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变为红色,故答案为:取少量充分反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,证明所加FeCl3溶液过量;
②HNO3、H2O2C、KMnO4三者都能氧化二价铁离子变成三价铁离子,但HNO3和KMnO4会引入新的杂质,故选:B;
③pH升高,溶液的酸性减弱,加入的物质能与酸反应,同时不能引入新杂质,可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2,故答案为:CuO或Cu(OH)2;
④CuCl2在溶液中可以发生水解反应,加入浓盐酸,可以抑制水解,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl2•2H2O,
故答案为:CuCl2在溶液中可以发生水解反应,CuCl2+2H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,滴加浓盐酸,可以抑制水解;冷却结晶、过滤;
方法二:Cu(s)+H2O2(l)+H2SO4(nq)═CuSO4(aq)+2H2O(l)△H1=-320kJ/mol ①
2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H2=-196kJ/mol ②
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H3=-286kJ/mol ③
利用盖斯定律,将①-×②-③可得:Cu(s)+H2SO4(aq)═CuSO4(aq)+H2(g)△H=+64kJ/mol,故答案为:+64kJ/mol;
II.Cu和H2SO4之间的反应是非自发的,需要电解池实现,金属铜作阳极,阴极是导体即可,电解质为硫酸,即,
故答案为:.
解析
解:I.FeCl3溶液浸泡印刷电路板时三价铁氧化铜生成二价铁和二价铜离子,加氧化剂将二价铁氧化成三价铁,再加氧化铜或氢氧化铜调节PH值使铁以氢氧化铁沉淀而除去,过滤得到滤液只含氯化铜溶液,再加入浓盐酸,抑制水解,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl2•2H2O;
方法一:①检验三价铁离子的方法:取少量待检液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变为红色,故答案为:取少量充分反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,证明所加FeCl3溶液过量;
②HNO3、H2O2C、KMnO4三者都能氧化二价铁离子变成三价铁离子,但HNO3和KMnO4会引入新的杂质,故选:B;
③pH升高,溶液的酸性减弱,加入的物质能与酸反应,同时不能引入新杂质,可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2,故答案为:CuO或Cu(OH)2;
④CuCl2在溶液中可以发生水解反应,加入浓盐酸,可以抑制水解,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuCl2•2H2O,
故答案为:CuCl2在溶液中可以发生水解反应,CuCl2+2H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,滴加浓盐酸,可以抑制水解;冷却结晶、过滤;
方法二:Cu(s)+H2O2(l)+H2SO4(nq)═CuSO4(aq)+2H2O(l)△H1=-320kJ/mol ①
2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H2=-196kJ/mol ②
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H3=-286kJ/mol ③
利用盖斯定律,将①-×②-③可得:Cu(s)+H2SO4(aq)═CuSO4(aq)+H2(g)△H=+64kJ/mol,故答案为:+64kJ/mol;
II.Cu和H2SO4之间的反应是非自发的,需要电解池实现,金属铜作阳极,阴极是导体即可,电解质为硫酸,即,
故答案为:.
工业上制取纯净CuCl2•2H2O的主要过程是:①将粗CuO(含少量Fe)溶解于足量稀盐酸中,加热、冷却、过滤,调节滤液的pH为3;②对①的滤液进行下列操作:
已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不会形成氢氧化物沉淀,而Fe3+却几乎完全水解而沉淀.请回答下列有关问题:
(1)X最好是______(填序号).
A.KMnO4 B.HNO3(稀) C.H2O2 D.HNO3(浓)
其反应的离子方程式为______.
(2)Y物质可以选用下列物质中的______(填序号).
A.NaOH溶液 B.浓氨水 C.CuO D.CuCO3
(3)用惰性电极电解溶液乙时,阳极反应式为______.
(4)若将溶液乙蒸干并灼烧,得到的固体物质为______(填化学式);因此,在对溶液C蒸发结晶时应注意______.
正确答案
C
2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O
CD
2Cl--2e-=Cl2↑
CuO
持续通入HCl气体并不断搅拌,且溶液不能蒸干
解析
解:根据题中信息可知,①的滤液中含有亚铁离子、铜离子、氯离子,加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入Y调节溶液的pH,将铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,得到的溶液乙为氯化铜溶液,然后在持续通入HCl气体并不断搅拌条件下蒸发溶液乙获得氯化铜晶体,
(1)依据流程图可知实验目的是制备氯化铜晶体,需要除去亚铁离子,加入的X为氧化剂,但不能引入新的杂质,高锰酸钾、浓硝酸和稀硝酸都会引进新的杂质,甚至产生污染物,而双氧水具有强氧化性,且反应后生成水,则双氧水为最佳试剂,故C正确;
双氧水与亚铁离子反应的离子方程式为:2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O,
故答案为:C;2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O;
(2)Y物质应调节溶液的酸性,调节溶液PH时铁离子全部沉淀,铜离子不能沉淀且不能引入新的杂质离子,实验需要加入和酸反应的固体物质,如CuO或Cu(OH)2、CuCO3;由于氨水和氢氧化钠会引进新的杂质离子,则Y物质不能选用氨水和氢氧化钠,所以CD正确,
故答案为:CD;
(3)乙溶液为氯化铜溶液,用惰性电极电解氯化铜溶液,阳极氯离子失去电子生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
(4)氯化铜水溶液蒸发浓缩,铜离子水解,CuCl2+H2O⇌Cu(OH)2+2HCl,生成的氯化氢挥发,加热促进水解正向进行,得到氢氧化铜,灼烧后得到的固体为CuO,所以实验需要在氯化氢气流中蒸发,抑制水解反应进行,析出得到氯化铜晶体,
故答案为:CuO;持续通入HCl气体并不断搅拌,且溶液不能蒸干.
铜在自然界存在于多种矿石中.
(Ⅰ)以硅孔雀石(主要成分为CuSiO3•2H2O,含少量SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质)为原料制取硫酸铜的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Cu2+和Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、6.7和9.7.
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生反应的化学方程式______.
(2)“溶浸”中,选取浓度为20% H2SO4为浸出剂,铜的浸出率与浸出时间的关系见图1.由图1可得,随着浸出时间的增长,①______.②______.
(3)“除杂”中,加入MnO2的作用是______(用离子方程式表示).“除杂”中需在搅拌下加入石灰乳以调节溶液的pH到3~4,沉淀部分杂质离子,分离得滤液.滤渣的主要成分为______.
(Ⅱ)以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料炼制精铜的工艺流程如下:
黄铜矿精铜冰铜(Cu2S和FeS)
粗铜
精铜
(4)“还原”工艺中其中一个反应为:Cu2S+2Cu2O 6Cu+SO2↑,该反应的氧化剂是______.
(5)粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,电解精炼铜时,阴极反应式为______.完成图2中由粗铜电解得到精铜的示意图,并作相应标注.
正确答案
解:硅孔雀石加硫酸溶浸,发生的反应为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O,FeCO3、Fe2O3与硫酸反应生成二价铁和三价铁离子,则浸出液中含有二价铜、二价铁和三价铁离子,再加二氧化锰,将二价铁氧化成三价铁离子,进一步除杂最终得到硫酸铜晶体,
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生生成硫酸铜、硅酸和水,方程式为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O,
故答案为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O;
(2)根据图象变化趋势,随着浸出时间的增长,①铜的浸出率相应增加;②浸出时间超过24小时后,铜的浸出率变化不是很明显,
故答案为:①铜的浸出率相应增加;②浸出时间超过24小时后,铜的浸出率变化不是很明显;
(3)因为要将铁转化成氢氧化铁除去,则二氧化锰将二价铁氧化成三价铁,离子方程式为:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++2H2O+Mn2+;pH到3~4只有Fe3+完全沉淀,所以滤渣的主要成分为氢氧化铁,故答案为:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++2H2O+Mn2+;Fe(OH)3;
(4)Cu2S+2Cu2O 6Cu+SO2↑,化合价发生降低有Cu2O、Cu2S,所以氧化剂为:Cu2O、Cu2S,故答案为:Cu2O、Cu2S;
(5)电解精炼铜时,粗铜应该放在阳极,精铜为阴极,发生还原反应 Cu2++2e-=Cu,电解质溶液为硫酸铜溶液,
故答案为:Cu2++2e-=Cu;.
解析
解:硅孔雀石加硫酸溶浸,发生的反应为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O,FeCO3、Fe2O3与硫酸反应生成二价铁和三价铁离子,则浸出液中含有二价铜、二价铁和三价铁离子,再加二氧化锰,将二价铁氧化成三价铁离子,进一步除杂最终得到硫酸铜晶体,
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生生成硫酸铜、硅酸和水,方程式为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O,
故答案为:CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O;
(2)根据图象变化趋势,随着浸出时间的增长,①铜的浸出率相应增加;②浸出时间超过24小时后,铜的浸出率变化不是很明显,
故答案为:①铜的浸出率相应增加;②浸出时间超过24小时后,铜的浸出率变化不是很明显;
(3)因为要将铁转化成氢氧化铁除去,则二氧化锰将二价铁氧化成三价铁,离子方程式为:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++2H2O+Mn2+;pH到3~4只有Fe3+完全沉淀,所以滤渣的主要成分为氢氧化铁,故答案为:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++2H2O+Mn2+;Fe(OH)3;
(4)Cu2S+2Cu2O 6Cu+SO2↑,化合价发生降低有Cu2O、Cu2S,所以氧化剂为:Cu2O、Cu2S,故答案为:Cu2O、Cu2S;
(5)电解精炼铜时,粗铜应该放在阳极,精铜为阴极,发生还原反应 Cu2++2e-=Cu,电解质溶液为硫酸铜溶液,
故答案为:Cu2++2e-=Cu;.
在中学化学实验中,通常用无水硫酸铜检验少量水的存在.由于无水硫酸铜吸湿性很强,需要现制现用.
方法甲:取2药匙细小的硫酸铜晶体置于______中研碎后放入坩埚,将坩埚放在______上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌,最后将坩埚移入______中进行冷却(请选用合适仪器或设备填空:表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角).
方法乙:取2药匙研碎的硫酸铜晶体于小烧杯中,加入20ml浓硫酸(质量分数不低于98%),并用玻璃棒搅拌,静置5min后倾去浓硫酸,用无水乙醇洗涤数次,倒在滤纸上晾干.
交流与讨论:
(1)方法甲中,加热温度稍高时会出现变黑现象,原因是______(用化学方程式表示);
(2)方法乙中,浓硫酸的作用是______,为了不浪费药品,对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是______,所用的主要玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、承接管(牛角管)、锥形瓶______等;
(3)用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时,除了发现固体变蓝外,还发现该双氧水中有气泡产生,对此你有何猜想______;
(4)目前工业上正积极探索用浓HNO3作氧化剂,用Cu与浓H2SO4、浓HNO3反应,采取间歇加热、逐渐加入浓HNO3的方法来制备CuSO4•5H2O 的新工艺.模拟制备装置如图所示.
问题一如图装置中,分液漏斗内装的液体是______;反应结束时,获取CuSO4•5H2O的操作过程是先______,后______;趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中冷却,析出晶体CuSO4•5H2O,过滤、晾干;
问题二工业上用石灰乳吸收尾气,除了防止环境污染外,还能得到了有经济实用价值的副产品----亚硝酸钙.尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是:______;
问题三将石灰乳稀释,可得到澄清石灰水. 澄清石灰水与CO2相遇能够产生白色沉淀.某同学想用如图所示装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2.教师指出制取等量的气体,该装置需要太多的盐酸,造成浪费.该同学对该装置某部位加了一个小试管,解决了这个问题.请你把改进画在图中合适的位置.______.
正确答案
解:方法甲:方法甲是通过加热CuSO4•5H2O晶体,使晶体失水而得到无水硫酸铜.首先应将CuSO4•5H2O晶体在研钵中研碎,使之成为细小的颗粒或粉末,增大其受热面积,加快失水速度,然后将研碎的CuSO4•5H2O晶体放入坩埚中,将坩埚放在泥三角上加热.由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气,故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却.
故答案为:研钵;泥三角;干燥器;
【交流与讨论】(1)在方法甲中,加热温度过高时,由于CuSO4•5H2O发生分解反应生成黑色的CuO,导致产品变黑.故答案为:CuSO4•5H2O CuO+SO3+5H2O或CuSO4•5H2O
CuO+H2SO4+4H2O也可;
(2)方法乙是利用浓硫酸的吸水性,吸取CuSO4•5H2O晶体中的水,再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸,从而得到无水硫酸铜.再生无水乙醇可通过加入CaO(生石灰)进行蒸馏的方法实现.根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器还应有酒精灯、冷凝管,故答案为:吸水剂;加CaO后蒸馏(或蒸馏也可);酒精灯、冷凝管;
(3)气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致,故答案为:铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用;
(4)【问题一】本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu(NO3)2,然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸,Cu(NO3)2与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液,CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4•5H2O晶体.由于反应过程中有可溶于水的气体NO2生成,在撤导管时,操作不规范可以引起倒吸,应先撤导管再迅速撤加热装置;
故答案为:浓硝酸;先撤去导管;后停止加热;
【问题二】Cu与浓硝酸反应过程中,由于HNO3的浓度逐渐降低,得到的气体为NO和NO2,且Cu(NO3)2与浓硫酸反应过程中,HNO3也会发生分解产生NO2,由于NO、NO2属于有毒的大气污染物,应对尾气进行处理.根据题意,尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca(OH)2,生成物为Ca(NO2)2和H2O,据此可写出相应反应的化学方程式分别为
NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,
故答案为:NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O;
【问题三】在长颈漏斗的下端套一个小试管可防止造成过多盐酸浪费,故答案为:
解析
解:方法甲:方法甲是通过加热CuSO4•5H2O晶体,使晶体失水而得到无水硫酸铜.首先应将CuSO4•5H2O晶体在研钵中研碎,使之成为细小的颗粒或粉末,增大其受热面积,加快失水速度,然后将研碎的CuSO4•5H2O晶体放入坩埚中,将坩埚放在泥三角上加热.由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气,故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却.
故答案为:研钵;泥三角;干燥器;
【交流与讨论】(1)在方法甲中,加热温度过高时,由于CuSO4•5H2O发生分解反应生成黑色的CuO,导致产品变黑.故答案为:CuSO4•5H2O CuO+SO3+5H2O或CuSO4•5H2O
CuO+H2SO4+4H2O也可;
(2)方法乙是利用浓硫酸的吸水性,吸取CuSO4•5H2O晶体中的水,再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸,从而得到无水硫酸铜.再生无水乙醇可通过加入CaO(生石灰)进行蒸馏的方法实现.根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器还应有酒精灯、冷凝管,故答案为:吸水剂;加CaO后蒸馏(或蒸馏也可);酒精灯、冷凝管;
(3)气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致,故答案为:铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用;
(4)【问题一】本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu(NO3)2,然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸,Cu(NO3)2与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液,CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4•5H2O晶体.由于反应过程中有可溶于水的气体NO2生成,在撤导管时,操作不规范可以引起倒吸,应先撤导管再迅速撤加热装置;
故答案为:浓硝酸;先撤去导管;后停止加热;
【问题二】Cu与浓硝酸反应过程中,由于HNO3的浓度逐渐降低,得到的气体为NO和NO2,且Cu(NO3)2与浓硫酸反应过程中,HNO3也会发生分解产生NO2,由于NO、NO2属于有毒的大气污染物,应对尾气进行处理.根据题意,尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca(OH)2,生成物为Ca(NO2)2和H2O,据此可写出相应反应的化学方程式分别为
NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,
故答案为:NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O;
【问题三】在长颈漏斗的下端套一个小试管可防止造成过多盐酸浪费,故答案为:
粗CuO是将工业废铜、废铜合金等高温焙烧而成的,杂质主要是铁的氧化物及泥沙.以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程如下:
已知Fe3+、Fe2+、Cu2+转化为相应氢氧化物时,开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
(1)加入3% H2O2之前必须进行操作Ⅱ,操作Ⅱ的名称是______;
H2O2参加反应的离子方程式为______.
(2)加稀氨水调节pH的目的是______,pH应调至______范围.
下列物质可用来替代稀氨水的是______
①NaOH ②Fe2O3 ③CuO ④Na2CO3
(3)经操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾.两步操作相同,具体包括______、______、过滤、______、干燥等步骤.
正确答案
解:以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程:将粗铜溶解,过滤,得到难溶物质:氧化铜、铁的氧化物等;加入硫酸溶解,得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质,过滤,得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液,向其中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,加稀氨水调节pH,
,让铁离子全部沉淀,过滤得到的滤液是硫酸铜溶液,加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可以得到胆矾晶体.
(1)过氧化氢不稳定,受热易分解,故加入过氧化氢前需使溶液冷却,Fe2+可被过氧化氢氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:使溶液冷却(防止H2O2分解);2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(2)向溶液中加入氨水,调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.7~5.2,且尽量不引入新的杂质,则可用氢氧化铜、氧化铁或碳酸铜代替,不能够用氢氧化钠或碳酸钠,易引入杂质,
故答案为:使Fe3+完全转变成Fe(OH)3沉淀;3.7~5.2;②③;
(3)操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾,两步操作包括.蒸发浓缩、降温结晶、过滤,洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩;降温结晶;洗涤.
解析
解:以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程:将粗铜溶解,过滤,得到难溶物质:氧化铜、铁的氧化物等;加入硫酸溶解,得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质,过滤,得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液,向其中加入双氧水,可以将亚铁离子氧化为铁离子,加稀氨水调节pH,
,让铁离子全部沉淀,过滤得到的滤液是硫酸铜溶液,加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可以得到胆矾晶体.
(1)过氧化氢不稳定,受热易分解,故加入过氧化氢前需使溶液冷却,Fe2+可被过氧化氢氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:使溶液冷却(防止H2O2分解);2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(2)向溶液中加入氨水,调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀,铜离子不沉淀,依据图表数据分析可知pH应为:3.7~5.2,且尽量不引入新的杂质,则可用氢氧化铜、氧化铁或碳酸铜代替,不能够用氢氧化钠或碳酸钠,易引入杂质,
故答案为:使Fe3+完全转变成Fe(OH)3沉淀;3.7~5.2;②③;
(3)操作Ⅰ得到粗胆矾,操作Ⅲ得到精致胆矾,两步操作包括.蒸发浓缩、降温结晶、过滤,洗涤、干燥,故答案为:蒸发浓缩;降温结晶;洗涤.
CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成CoCl2.
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式______.
(2)写出加适量NaClO3发生反应的主要离子方程式______.
(3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀为______.
(4)“操作1”中包含3个基本实验操作,依次是______,______和过滤.
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1.向“滤液”中加入萃取剂的目的是______;其使用的最佳pH范围是______(填选项序号).
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5 D.5.0~5.5
(6)为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量.通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是______(答一条即可).
(7)已知某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质.充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌
入电池负极材料碳-6(C6)中(如图2所示).若该电池的总反应为LiCoO2+C6CoO2+LiC6,则电池放
电时的正极反应式为:______.
正确答案
解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,
故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;
(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;
(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;
(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;
由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,
故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;
(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,
故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;
(7)放电时,该装置为原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为CoO2+Li++e-=LiCoO2,故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2.
解析
解:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等],加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,
故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;
(2)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,其反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,故答案为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;
(3)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,加Na2CO3调pH至a,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑,所以沉淀成分为:Fe(OH)3、Al(OH)3,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;
(5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子;
由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,
故答案为:除去溶液中的Mn2+;B;
(6)根据CoCl2•6H2O的组成分析,造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是:含有杂质,导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中氯离子含量变大,
故答案为:粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水;
(7)放电时,该装置为原电池,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为CoO2+Li++e-=LiCoO2,故答案为:CoO2+Li++e-=LiCoO2.
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