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:
Ⅰ. 将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ. 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。
Ⅲ. 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)R2Cu(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。
Ⅳ. 电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)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+
① 阳极区硫酸铁的主要作用是 。
② 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是 。
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。
写出上述现象对应的反应式 。
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是 ;加入有机萃取剂的目的是 。
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是 。
(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的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 。(忽略电解前后溶液体积的变化)
CO是现代化工生产的基础原料,下列有关问题都和CO的使用有关。
(1) 工业上可利用CO生产乙醇:
2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) ΔH1
又已知:H2O(l)=== H2O(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
工业上也可利用CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) ΔH
则:ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是:ΔH=_______________________。
(2)一定条件下,H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应:
4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),
下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有 。
A.2v(H2)= v(CO)
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率
C.容器内的压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应如下:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)
在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2,
在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(图1)所示。
①合成甲醇的反应为__ (填“放热”或“吸热”)反应。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为___ 。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,则在平衡状态B时容器的体积为 L。
④(图2)中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其条件完全相同时,用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图.
⑤CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(图3)所示,实际生产时条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是________。
部分弱酸的电离平衡常数如表:
弱酸 | HCOOH | HNO2 | H2S | H2SO3 | H2C2O4 |
电离平 衡常数 (25℃) | K=1.8×10﹣4 | K=5.1×10﹣4 | K1=9.1×10﹣8 K2=1.1×10﹣12 | K1=1.23×10﹣2 K2=6.6×10﹣8 | K1=5.4×10﹣2 K2=5.4×10﹣5 |
(1)请写出HNO2的电离方程式 。
(2)上表的5种酸进行比较,酸性最弱的是:_______________;HCOO-、S2-、HSO3- 3种离子中,最难结合H+的是 。
(3)在浓度均为0.1mol/L的HCOOH和H2C2O4混合溶液中,逐渐滴入0.1mol/L的NaOH溶液,被OH—先后消耗的酸及酸式酸根依次是:_______________________。
(4)已知HNO2具有强氧化性,弱还原性。将HNO2溶液滴加到H2S溶液中,同时有沉淀和无色气体生成,该气体遇空气立即变为红棕色,试写出两酸之间的化学反应方程式:__________________。
(5)下列离子方程式书写正确的是 。
A.HNO2 + HS— == NO2—+ H2S↑
B.2HCOOH+SO32— == 2HCOO—+H2O+SO2↑
C.H2SO3+2HCOO— == 2HCOOH+SO32—
D.H2SO3+ SO3 2— == 2HSO3—
E.H2C2O4+ NO2—== HC2O4—+ HNO2
(6)已知HX为一元弱酸。某混合溶液中含有4mol NaX、2mol Na2CO3和1mol NaHCO3。往溶液中通入3mol CO2气体,充分反应后,气体全部被吸收,计算某些物质的量:
Na2CO3 _。NaHCO3 。
滴定实验是化学学科中重要的定量实验。 请回答下列问题:
(1)酸碱中和滴定——用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列操作造成测定结果偏高的是______(填选项字母)
A、滴定终点读数时,俯视滴定管刻度,其他操作正确。
B、盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用未知液润洗
C、酸式滴定管用蒸馏水洗净后,未用标准盐酸润洗
D、滴定前,滴定管尖嘴有气泡,滴定后气泡消失
(2)氧化还原滴定——取草酸溶液置于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,用浓度为0.1mol·L-1的高锰酸钾溶液滴定,发生的反应为:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O。表格中记录了实验数据:
滴定次数 | 待测液体积(mL) | 标准KMnO4溶液体积(mL) | |
滴定前读数 | 滴定后读数 | ||
第一次 | 25.00 | 0.50 | 20.40 |
第二次 | 25.00 | 3.00 | 23.00 |
第三次 | 25.00 | 4.00 | 24.10 |
①滴定时,KMnO4溶液应装在 (填“酸”或“碱”)式滴定管中,滴定终点时滴定现象是 。
②该草酸溶液的物质的量浓度为_____________。
(3)沉淀滴定――滴定剂和被滴定物的生成物比滴定剂与指示剂的生成物更难溶。参考下表中的数据,若用AgNO3滴定NaSCN溶液,可选用的指示剂是 (填选项字母)。
难溶物 | AgCl | AgBr | AgCN | Ag2CrO4 | AgSCN |
颜色 | 白 | 浅黄 | 白 | 砖红 | 白 |
Ksp | 1.77×10-10 | 5.35×10-13 | 1.21×10-16 | 1.12×10-12 | 1.0×10-12 |
A.NaCl B.NaBr C.NaCN D.Na2CrO4
下表是不同温度下水的离子积常数:
温度/℃ | 25 | T2 |
水的离子积常数 | 1×10-14 | 1×10-12 |
试回答以下问题:
(1)T2℃时,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=__________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是________________ ____。
(2)25℃时,用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸,中和后加蒸馏水稀释到5mL,若滴定时终点判断有误差;①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶液(设1滴为0.05mL),则①和②溶液中c(OH-)之比是 。
(3)25℃时,0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH为8,同浓度的NaAlO2溶液的pH为11。将两种溶液等体积混合,可能发生的现象____________________________________,其主要原因是(用离子方程式表示) 。
(4)已知25℃时:
难溶物 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Zn(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 8.0×10-38 | 1.0×10-17 |
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需去除少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解。当加碱调节pH为 时,铁刚好完全沉淀而锌开始沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全;假定Zn2+浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2后果和原因是 。(lg2=0.3 lg3=0.48)
一定温度下,将0.1molAgCl固体加入1L 0.1mol·L-1Na2CO3溶液中,充分搅拌(不考虑液体体积变化),已知:Ksp(AgCl)=2×10-10;Ksp(Ag2CO3)=1×10-11,下列有关说法正确的是 ( )
A、沉淀转化反应2AgCl(s)+ CO32-(aq)Ag2CO3(s)+2Cl-(aq)的平衡常数为20mol·L-1
B、约有2×10-5mol AgCl溶解
C、反应后溶液中的:c(Na+)>c (CO32-) >c (Ag+)>c (Cl-) >c (H+)
D、反应后溶液中的:c(Na+)+ c (Ag+)+ c (H+)=c (CO32-)+ c (HCO3-)+ c (Cl-) +c (OH-)