(8分)[化学—化学与技术]
粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(与酸不反应)。在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法对粗铜提纯,并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。回答以下问题;
(1)步骤一:电解精制:电解过程中,硫酸铜的浓度会 (选填:变大、不变、变小)。
步骤二:电解完成后,对电解液进行处理。
(2)阳极泥的综合利用:
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液,请写出该步反应的离子方程式: 。
残渣含有极少量的黄金,如何回收金,他们查阅了有关资料,了解到了一些有关金的知识,以下是他们获取的一些信息:
序号 |
反应 |
平衡常数 |
1 |
Au + 6HNO3(浓)= Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O |
<< 1 |
2 |
Au3+ + 4Cl— = AuCl4— |
>>1 |
从中可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比l:3的混合物).请你简要解释金能够溶于王水的原因 。
(3)电解液含量的测定:下图是该小组探究电解液的一个实验流程:
则100mL滤液中Cu2+ 的浓度为 mol·L—1 ,Fe2+的浓度为 mol·L—1
(17分)
(1)右图所示是实验室中制取气体的一种简易装置。
①请简述检验它的气密性的方法 。
②利用右图所示装置可以制取 气体(填反应物状况及发生反应是否需要的条件)。
(2)张明同学设计下图所示装置,用粗铁粒与189g·L-1硝酸反应制取NO气体。请回答有关问题。
①189g·L-1硝酸的物质的量浓度为 。
②NO气体能用排水法收集,而不能用排空气法收集的可能原因是 。
③当找末止水夹a,关闭止水夹b时,A装置的干燥管中观察到的现象是 。B装置烧杯中液体的作用是 。当A装置中气体几乎无色时,打开止水夹b,关闭止水夹a,可用C装置收集NO气体。
④该实验中,若去掉B装置,对实验结果是否有影响? 。
⑤将a mol铁与含b molHNO3的稀溶液充分反应后,若HNO3的还原产物只有NO,反应后Fe和HNO3均无剩余,则反应中转移电子的物质的量是 (用含a和b的代数式表示)。
⑥完全反应后,A装置烧杯里含铁的价态可能是 。现有仪器和药品:试管和胶头滴管。0.1mol·L-1KSCN溶液、0.1mol·L-1KI溶液、0.2mol·L-1酸性KMnO4溶液、氯水等。请你设计一个简单实验,探究上述判断,填写下列实验报告:
实验步骤 |
操作 |
现象与结论 |
第一步 |
取少量液体装于试管,向试管中滴入几滴KSCN溶液 |
|
第二步 |
|
若溶液紫色退去,则说明含有Fe2+,若无明显变化,则说明不含Fe2+ |
(14分)
卤素单质的性质活泼,卤素的化合物应用广泛,研究卤素单质及其化合物具有重要意义。
(1)在光照条件下,氯气和氢气反应过程如下:
①Cl2→Cl+Cl ②Cl+H2→HCl+H ③H+Cl2→HCl+Cl
反应②中被破坏的化学键是——,氯元素的原子结构示意图为——。。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种广泛用于水处理消毒剂,与Cl2相比,ClO2不但具有更显著的杀菌能力,而且不会产生对人体有害的有机氯化物。制备ClO2的方法有以下两种:
2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2+2NaCl+2H2O…………………………①
2NaClO2+H2O2+H2SO4===2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O …………………②
你认为哪种方法最佳 (填序号),理由是 。
(3)工业上用电解饱和食盐水的方法制取烧碱和氯气,请写出反应的离子方程式
。
(4)碘钨灯具有比白炽灯寿命长且环保节能的特点。一定温度下,灯泡内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应:W(s)+I2(g)WI2(g)。为模拟上述反应,准确称取0.508g碘、0.736g金属钨置于50.0mL的密闭容器中,加热使其反应。如图是WI2(g)的物质的量随时间变化关系图象,其中曲线I(0~t2时间段)的反应温度为T1,曲线II(从t2开始)的反应温度为T2,且T2>T1。则:①该反应的△H 0(填“大于”
或“等于”或“小于”)
②从反应开始到t1时间内的平均反应速率
v(I2)= 。
③下列说法中不正确的是 (填序号)。
A.该反应的平衡常数表达式是
B.灯丝附近温度越高,灯丝附近区域WI2越易变为W而重新沉积到灯丝上
C.利用该反应原理可以提纯钨
(5)25℃时,向5mL含有KCl和KI浓度均为0.1mol/L的混合液中,滴加6mL0.1mol/L的AgNO3溶液,先生成的沉淀是 ,溶液中离子浓度由大到小的顺序是 [不考虑H+和OH-。25℃时KSP(AgCl)=1.8×10-10、KSP(AgI)=8.3×10-17]。
(6)Mg常用作提纯Ti的试剂,已知:
①Mg(s)+Cl(g)==MgCl2(s)△H=—641kJ/mol
②Ti(s)+2Cl2(g)===TiCl2(l) △H=—770kJ/mol
请写出Mg与液态TiCl4反应提纯钛的热化学方程式 。
(11分)
“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展,一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义。请你回答以下问题:
(1)无机非金属材料。高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备:
①写出步骤①的化学方程式 。
②步骤②经过冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点—84.7℃),提纯SiHCl3的主要化学操作的名称是 ;SiHCl3和SiCl4一样遇水可发生剧烈水解,已知SiHCl3水解会生成两种气态产物,请写出其水解的化学方程式 。
③请写出二氧化硅与氢氟酸反应的化学方程式 。
(2)磁性材料。这种材料一般含有铁元素,铁是用途最为广泛的金属,也较为活泼,所以从它的使用开始就不断实施着对它的防护。最常见的铁制品腐蚀就是电化学腐蚀,请出最为普遍的电化学腐蚀的负极反应式 。
(3)激光材料。我国是激光技术先进的国家,红宝石(Al2O3)是最早用于产生激光的材料,它是一种两性氧化物,请用离子方程式加以说明:
, 。
(4)纳米材料。胶体是一种物质以“纳米”颗粒的形式分散到另一种物质里形成的分散系,胶体粒子的直经大约是 ,三氯化铁溶液可以加速伤口止血,请简述原因 。
(5)高分子材料。可以分成无机高分子材料和有机高分子材料。一种新型高效净水剂
[AlFe(OH)nCl6—n]m就属于无机高分子材料,广泛应用于生活用水和工业污水处理,其中铁元素的化合价为 。
一种合成纤维腈纶,又称“人造羊毛”,由丙烯腈(CH2=CH—CN)为原料聚合生成,请写出生成该有机高分子材料的化学方程式 。
下列判断正确的是 ( )
A.在稀氨水中加水稀释,会增大
B.若酸性HA>HB,则等物质的量浓度等体积的NaA和NaB溶液混合有关系:
c(OH-)>c(A-)>c(B-)>c(H+)
C.0.1 mol·L-1的一组溶液pH由大到小排列为:
NaOH>Na2CO3>NaHSO4>(NH4)2SO4
D.分别稀释10mLpH=1的盐酸和醋酸至100mL,后者pH变化大,说明醋酸是弱酸
下列化学过程及其表述正确的是 ( )
A.向NaSO,溶液中滴人Ba(OH)2溶液呈中性
H++SO2-4+Ba2++OH-===BaSO4↓+H2O
B.由水电离的c(H+)=10-13mol·L-1的溶液中,Na+、NO-3、SO2-4、Cl-能大量共存
C.向含有1mol KAl(SO4)2的溶液中加入Ba(OH)2溶液至沉淀质量最大时,沉淀的总物质的量为3 mol
D.我国首创的海洋铝电池,采用铂网作为正极,该电池负极的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-→4OH-