【化学选修2：化学与技术】（15分）（1）一种从废的镀金黄铜零件中回收金的方法...

【化学选修2：化学与技术】（15分）

（1）一种从废的镀金黄铜零件中回收金的方法：先将零件磨碎，将粉末加入H2SO4和KNO3的混合溶液中，浸泡数小时后，使其完全溶解，然后将沉淀物滤出。上述方法中，将废料磨碎的目的是_________，溶出铜的离子方程式为____________________。

（2）工业上采用电解法处理NO制备NH4NO3。工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为________，通入的物质X的化学式为____________，若电路中通过15mol电子，则理论上最多可制备NH4NO3的物质的量为_________。

（3）如图是从含有CuCl2的酸性蚀刻液中制取无机催化剂CuCl的流程：

①反应I进行时，反应体系的pH与Na2SO3溶液的添加量的关系如图所示，则反应I的离子方程式为________。

②过滤后的物质用含乙醇的洗涤液洗涤，原因是_________________。

③准确称取0.25gCuCl样品置于一定量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水至20mL，用0.050mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗8.12mLK2Cr2O7溶液，则该样品中CuCl的质量分数为_________。

（1）增大反应物的接触面积，加快反应速率和提高铜、锌的浸出率(1分) ； 3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(2分)；（2）NO-3e-+2H2O=4H++NO3-(2分)；NH3(2分)；5mol(2分)；（3） ①2Cu2++2Cl-+SO32-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+ (2分)；②减少CuCl的溶解，降低损耗(2分)；③ 97.0%(2分)。【解析】试题分析：（1）将矿石研磨粉碎目的是增大反应物的接触面积，加快化学反应速率，提高铜、铁的浸出率；加入H2SO4和KNO3的混合溶液中，相当于加入了稀硝酸，硝酸具有强的氧化性，与Cu发生氧化还原反应，方程式是3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ；（2）根据图示可知阳极的电极反应式是：NO-3e-+2H2O=4H++NO3-；阴极的电极反应式是：NO+5e-+6H+=NH4++H2O；根据电子转移守恒可知当电路中通过15mol电子时，生成5molNO3-、3molNH4+，若将氮元素全部转化为硝酸铵，则需要补充2molNH3,可制备5mol硝酸铵。（3） ① Cu2+具有氧化性，SO32-具有还原性，它们在水溶液中发生氧化还原反应2Cu2++2Cl-+ SO32-+ H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+，②过滤后的物质用含乙醇的洗涤液洗涤，原因是CuCl在水中溶解度比在乙醇中的小，用乙醇溶解就可以减少CuCl的的溶解，降低损耗；③溶解CuCl的反应方程式是：CuCl+Fe3+=Cu2++Cl-+Fe2+，滴定时反应为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，根据方程式可得关系式：6CuCl～K2Cr2O7,则样品中CuCl的质量是m(CuCl)=0.050mol/L×0.00812L×6×99.5g/mol=0.24238g,则其质量分数是(0.24238g÷0.25g)×100%=97.0%。考点：考查工艺流程的知识，包括化学方程式和离子方程式的书写、电解池反应原理等。

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考点分析：

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(15分)研究证明，高铁酸钾不仅能在饮用水源和废水处理过程中去除污染物，而且不产生任何诱变致癌的产物，具有高度的安全性。湿法制备高铁酸钾是目前最成熟的方法，实验步骤如下：

A．直接用天平称取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。

B．在冰冷却的环境中向NaClO溶液中加入固体NaOH并搅拌，又想其中缓慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O，并不断搅拌。C．水浴温度控制在20℃，用电磁加热搅拌器搅拌1.5h左右，溶液成紫红色时，即表明有Na2FeO4生成。

D．在继续充分搅拌的情况下，向上述的反应液中加入固体NaOH至饱和。

e.将固体KOH加入到上述溶液中至饱和。保持温度在20℃，并不停的搅拌15min，可见到烧杯壁有黑色沉淀物生成，即K2FeO4.

（1）①步骤b中不断搅拌的目的是_______。②步骤c中发生反应的离子方程式为______。③由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠_______(填“大”或“小”)。

（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。① 该反应的离子方程式为______。②高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_______。③ 在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_______。

A．H2O B．稀KOH溶液、异丙醇 C．NH4Cl溶液、异丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（3）高铁酸钠还可以用电解法制得，其原理可表示为Fe+2NaOH+2H2O3H2↑+Na2FeO4，则阳极材料是____，电解液为______。

（4）25℃时，Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀，理论上要加入Ca(OH)2的物质的量为_____mol。

（5）干法制备高铁酸钾的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成黑色高铁酸钾和KNO2等产物。则该方法中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。

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(14分)某种废锂电池正极材料的主要成分是LiCoO2，含少量Al、Fe等，LiCoO2不溶于水。实验室回收废锂电池制备锂单质的流程如图所示：

（1）正极材料酸浸时发生主要反应的化学方程式为_______。某同学从环境保护的角度考虑上述做法不合理，理由是_______，于是提出可用酸化的双氧水代替盐酸，则反应的离子方程式为______。

（2）Li2CO3在高温焙烧时发生反应的化学方程式为______。

（3）固体C与焦炭的反应需在真空条件下进行的原因是_______。

（4）工业上采用熔融盐电解法制备金属锂，电解质为熔融的LiCl-KCl，采用石墨阳极和低碳钢阴极，则阴极的电极反应式为______。如果用LiCl的水溶液代替熔融的LiCl-KCl，则其后果是_____。

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(14分)安对于工农业生产及国防等都具有重要意义。

（1）工业上以CO2和NH3为原料在一定条件下合成尿素的化学方程式为CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2|(s)+H2O(g)，随温度升高，尿素的产率降低。则该反应的△H____0(填“>”或“<”)；若反应体系的容积为1L，某温度下通入1molCO2和2molNH3，2min时达到平衡，H2O(g)的物质的量为0.8mol，则0～2min时间段内反应速率v(NH3)=______mol/(L·min)，该反应的平衡常数可表示为K=_______。

（2）合成氨的原料之一为氢气，以天然气为原料制备氢气的原理如下：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H>0

下列措施一定能使平衡体系中氢气百分含量增大的是______

A．升高温度 B．增大水蒸气浓度 C．加入催化剂 D．减小压强

（3）T℃时，将1molCO和H2的混合气体与0.2molH2O(g)混合，发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，测得CO的转化率为90%,则原混合气体中CO和H2的体积比为_______，若容器的容积为2L，该温度下平衡常数K=_______。