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(15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不...

(15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不同的原料制取硫酸铜。

方式一:一种含铜的矿石(硅孔雀石矿粉),含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图:

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请回答下列问题:

完成步骤中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式

CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O;

步骤调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________

A.  CuO             B. MgO       C. FeCO3               D NH3·H2O

有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氢氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cu(OH)2

开始沉淀的pH

3.3

1.5

6.5

4.2

沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.7

6.7

由上表可知:当溶液pH=4时,不能完全除去的离子是________。

滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正确”或“错误”)。

方式二:以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:

.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎

.采用如下装置进行电化学浸出实验,将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。

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.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:

2RH(有机相)+ Cu2+水相满分5 manfen5.comR2Cu(有机相)+ 2H水相

分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。

.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(5)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:

CuFeS2 + 4H = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S     2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H

电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是____________________(用电极反应式表示)。

(6)步骤,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________ 

(7)步骤,若电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ____ 

 

(15分)(1)H4SiO4 (2分) (2)A (2分) (3)Al3+ (2分) (4)错误(3分) (5)Fe2+- e-=Fe3+(2分) (6)增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相)  R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生 (2分) (7) c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)(2分) 【解析】 试题分析:(1)根据质量守恒定律,空白处的物质是H4SiO4 ; (2)步骤②调节溶液pH的目的是除去铁离子等杂质,所以调节pH不能引入新的杂质,所以答案选A;(3)pH=4时铁离子完全沉淀,但Al3+完全沉淀的pH=5.2,所以当溶液pH=4时,不能完全除去的离子 是 Al3+; (4))PH=4时,溶液中的氢氧根离子的浓度为:1×10-10mol/L,此时氢氧化铝已沉淀,则溶液中铝离子浓为:3.2×10-34/(1×10-10)3=3.2×10-4mol/L,浓缩后c(Al3+)=6.4×10-4mol/L<<2.25mol/L,所以不会有硫酸铝晶体析出,所以该同学的观点错误; (5)阳极发生氧化反应,黄铜矿粉与硫酸及硫酸铁反应生成的亚铁离子被氧化生成铁离子,导致阳极区的铁离子的浓度基本不变,电极反应式为Fe2+- e-=Fe3+; (6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,使水相中的氢离子浓度增大,平衡逆向移动,Cu2+进入水相得以再生; (7)电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,转移电子0.1mol,阳极氢氧根离子放电,生成0.025mol氧气的同时,使溶液中的氢离子增加0.1mol,则溶液中仍存在0.05mol Cu2+,SO42-的物质的量不变,仍是0.1mol,所以此时溶液中离子浓度的大小关系为c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)。 考点:考查质量守恒定律的应用,试剂的选择,电化学原理的应用,化学平衡的移动,离子浓度的比较  
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考点分析:
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(14分) Mg(ClO3)2常用作催熟剂、除草剂等,下图为制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的方法:

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已知:1、卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。

2、几种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如上图。

(1)加入BaCl2的目的是除_________,如何判断该离子已除尽_____________________。

(2)加入NaClO3饱和溶液会发生反应:MgCl2+2NaClO3==Mg(ClO3)2+2NaCl↓,请利用该反应,结合溶解度图,制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为:

取样,加入NaClO3饱和溶液充分反应;蒸发浓缩;         冷却结晶;

过滤、洗涤,获得Mg(ClO3)2·6H2O晶体。

产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定:

步骤1:准确称量3.50g产品溶解定容成100mL溶液。

步骤2:取10mL配好的溶液于锥形瓶中,加入10mL稀硫酸和20mL1.000mol/L的FeSO4溶液,微热。

步骤3:冷却至室温,用0.100mol/L K2Cr2O7溶液滴定至终点,此过程中反应的离子方程式为:

Cr2O72-+6Fe2++14H==2Cr3++6Fe3++7H2O。

步骤4:将步骤2、3重复两次,平均消耗K2Cr2O7溶液15.00mL。

(3)写出步骤2中所发生反应的离子方程式                                      

(4)步骤3中若滴定前用标准液润洗滴定管,会导致最终结果      (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(5)产品中Mg(ClO3) 2·6H2O的质量分数为         (计算结果保留两位小数) 。

 

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(14分) 碳及其化合物有广泛的用途。

(1)C(s)+ H2O(g) 满分5 manfen5.com CO(g) +H2(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol-1,以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2的产率的是          。(填序号)

A.升高温度   B.增加碳的用量   C.加入催化剂  D.用CO吸收剂除去CO

(2)又知,C(s)+ CO2(g)满分5 manfen5.com 2CO(g) H=+172.5kJ•mol-1

则CO(g)+H2O(g)满分5 manfen5.com CO2(g)+H2(g)的H=         

(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇,甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨做电极,该电池负极反应式为            

(4)在一定温度下,将CO(g)H2O(g)各0.16 mol分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g),得到如下数据:

t / min

2

4

7

9

n(H2O)/mol

0.12

0.11

0.10

0.10

其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)______v(正)(填“>”、“<”、“=”)

该温度下此反应的平衡常数K=___________

其他条件不变,再充入0.1mol CO和0.1mol H2O(g),平衡时CO的体积分数___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。

 

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10.4g Fe3O4、Fe2O3、Cu的混合物中加入1 mol·L1的硫酸溶液140mL时,固体恰好完全溶解,所得溶液中不含Fe3+,若用过量的H2在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量为(   )

A.1.12g    B.2.24g    C.3.24g   D.6.42g

 

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下列比较中,正确的是(     )

A.同温度同物质的量浓度时,HF比HCN易电离,则NaF溶液的pH比NaCN溶液大

B.物质的量浓度相等的NH4Cl和 NaOH溶液等体积混合后:

c(NH满分5 manfen5.com)>c(Cl满分5 manfen5.com)>c(Na满分5 manfen5.com)>c(OH满分5 manfen5.com)>c(H满分5 manfen5.com

C.物质的量浓度相等的H2S和NaHS混合溶液中:

c(Na满分5 manfen5.com)+ c(H满分5 manfen5.com)=c(S满分5 manfen5.com)+ c(HS满分5 manfen5.com)+ c(OH满分5 manfen5.com

D.同物质的量浓度的下列溶液中,NH4Al(SO42NH4Cl、CH3COONH4NH3·H2O;c(NH满分5 manfen5.com)由大到小的顺序是:>>>

 

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用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是(    )

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A a为负极,b为正极

Ba极是铁,b极是铜,b极逐渐溶解,a极上有铜析出

Cab极都是石墨,在相同条件下,理论上a极产生的气体与电池中消耗的O2体积相等

D若电解精炼粗铜时,b极是粗铜a极是纯铜

 

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