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一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图...

一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示:

1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:___

2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少,有研究指出CuCl2是该反应的催化剂,该过程的反应原理可用化学方程式表示为:①Cu2S +2CuCl2=4CuCl+S;②___

3)“回收S”过程中温度控制在5060℃之间,不宜过高的原因是___

4)向滤液M中加入(或通入)___(填字母),可得到一种可循环利用的物质。

a.    b.氯气    c.高锰酸钾    d.氯化氢

5)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是__;“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由_

6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成,有关转化见图,转化时转移0.2mol电子,生成Cu2S___mol

 

Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 温度高苯容易挥发 b 调节溶液的pH,使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2+的水解 0.2 【解析】 辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取,二氧化硅不反应,过滤得到矿渣用苯回收硫单质,说明Cu2S和FeCl3发生反应生成S单质,还生成氯化铜、氯化亚铁。在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子,然后过滤,滤液M主要含有氯化亚铁,保温除铁加入稀硝酸溶液将铁氧化为铁离子,氧化铜调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤分离,滤液中主要含有硝酸铜,加入硝酸抑制铜离子水解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硝酸铜晶体。 (1)浸取过程中Fe3+将Cu2S氧化,根据电子守恒和元素守恒可得其离子反应方程式,故答案为:; (2)根据Cu2S的最终产物CuCl2可得反应②,故答案为:; (3)回收硫时所用溶剂为苯,苯的熔沸点较低,故答案为:温度高苯容易挥发; (4)M中主要物质为氯化亚铁,通入氯气可生成氯化铁,实现循环使用,故答案为:b; (5)“保温除铁”过程要除去Fe3+,故需要加入氧化铜来调节pH值,使Fe3+生成氢氧化铁沉淀;铜离子会水解,故在蒸发浓缩冷却结晶过程中需要加入硝酸来抑制其水解,故答案为:调节溶液的pH,使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀;抑制Cu2+的水解; (6)该转化中Cu被氧化成Cu2S,化合价升高1价,CuFeS2被还原成Cu2S,化合价降低1价,根据电子守恒可知答案为:0.2。
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考点分析:
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机动车排放的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染。

(1)已知: C(s)+O2(g) = CO2(g)      H1 =− 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) = 2CO(g)     H2 =− 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) = 2NO(g)     H 3 +180.5 kJ·mol1

CONO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是_________________________

(2)研究CONO的催化反应,用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中,不同时间NOCO浓度如下表:

时间(s

0

1

2

3

4

5

c(NO)/______4mol·L1)

10.0

4.50

2.50

1.50

1.00

1.00

c(CO)/______3mol·L1)

3.60

3.05

2.85

2.75

2.70

2.70

 

 

4 s内的平均反应速率υ(CO) ______mol·L1·s1

LX可分别代表压强或温度。下图A表示L一定时,NO(g)的平衡转化率随X的变化关系。X代表的物理量是______。判断L1L2的大小关系,并简述理由:______________________________

(3)实验测得,v=k·c2(NO)·c2(CO)v=k·c(N2) ·c2(CO2)kk为速率常数,只与温度有关)。

①达到平衡后,仅升高温度,k增大的倍数______(填“>”、“<”或 =”)k增大的倍数。

②若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则kk =___________。(保留一位小数)

II. 有人利用反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)  ΔH = 34.0 kJ·mol1,用活性炭对NO进行吸附。现在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应,经相同时间测得NO的转化率随温度的变化如图B所示。由图可知最高转化率对应温度为450℃。低于450℃时,NO的转化率是不是对应温度下的平衡转化率及判断理由是________________________

 

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H2是一种重要的清洁能源。

1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH2=-49.0kJmol-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)    ΔH3=-41.1kJmol-1

H2还原 CO反应合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH1,则ΔH1___kJmol-1,该反应自发进行的条件为___

A.高温    B.低温    C.任何温度条件下

2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入 1molCO2.2mol H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。则P1__P2,判断的理由是_____

3)若反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如表所示:

时间/min

0

5

10

15

H2

4

 

2

 

CO

2

 

 

1

CH3OH(g)

 

0

0.7

 

 

 

 

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是____(填字母)

A.容器内压强保持不变      B2v(H2)=v(CH3OH)

C.混合气体的相对分子质量保持不变    D.混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P0 kPa,则在该温度下反应的平衡常数Kp=___(kPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

③反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10minH2的反应速率v(H2)=___kPamin-1

 

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研究CO2的综合利用对促进低碳经济的发展有重要意义。

(1)工业上以CO2NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],反应实际为两步进行:

I2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)            H1=-272kJ·mol-1

IIH2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)    H2=+138kJ·mol-1

已知:H2O(l)==H2O(g)    H3=+44kJ·mol-1

①请写出以NH3CO2为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式______________

T1℃时,在1L的密闭容器中充入CO2NH3模拟工业生产,n(NH3)/n(CO2)=x,如图是CO2平衡转化率()x的关系。求图中ANH3的平衡转化率=________%。

③当x=1.0时,若起始的压强为p0kPa,水为液态,平衡时压强变为起始的1/2。则该反应的平衡常数Kp=_______(kPa)-3(KP为以分压表示的平衡常数)

(2)CO2H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=49.0kJ·mol-1。在T℃时,甲、乙、丙三个2L的恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得平衡时有关数据如下:

①甲容器10s达到平衡时测得x=39.2,则甲中CO2的平均反应速率____________

②下列说法正确的是________(填字母编号)

A2c1<c3         Bz<2y            Cp3>2p2        Dα13>1

(3)NaOH溶液做碳捕捉剂可获得化工产品Na2CO3。常温下若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(CO32-)c(HCO3-)=_____[K1(H2CO3)=4.4×10-7K2(H2CO3)=5×10-11],溶液中c(Na+)_____c(HCO3-)+2c(CO32-)(“>”“=””)

 

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冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。

1)使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在200℃和10MPa的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇,已知一定条件下,CH4CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol628kJ/mol2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)  H=___

 

2)二甲醚也是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g)  H<0

①某温度下,将2.0molCO(g)6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是____

A.P3>P2T3>T2

B.P1>P3T1>T3

C.P1>P4T2>T3

D.P2>P4T4>T2

②在恒容密闭容器里按体积比为13充入一氧化碳和氢 气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是___

A.氢气的转化率减小         B.逆反应速率先增大后减小

C.化学平衡常数K值增大     D.反应物的体积百分含量增大

3)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

200KpPa时,在一个容积为2L的恒温密闭容器中充入1.5molNO2.0molCO,开始反应至2min时测得CO转化率为30%,则用N2表示的平均反应速率为υ(N2)=___;反应达到平衡状态时,测得二氧化碳为0.8mol,则平衡时的压强为起始压强的__(保留两位小数)

②该反应在低温下能自发进行,该反应的ΔH__0(“>”“<”)

③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NOCO发生上述反应,测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知:t2-t1=t3-t2)则下列说法不正确的是__(填编号)

 

A.反应在c点未达到平衡状态

B.反应速率a点小于b

C.反应物浓度a点大于b

D.NO的转化率:t1~t2 > t2~t3

 

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CNS的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

1)研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:

反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)  △H1=-49.6 kJ/mol

反应CH3OCH3(g)H2O(g)2CH3OH(g)  △H2=+23.4 kJ/mol

反应2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)  △H3

①△H3____kJ/mol

在恒定压强、T1温度下,将6 mol CO212 mol H2充入3 L的密闭容器中发生I反应,5 min后反应达到平衡状态,此时CH3OH(g) 物质的量为2molCH3OCH3(g)的物质的量为0.5mol;则T1温度时反应I的平衡常数Kc的计算式为______

恒压下将CO2H2按体积比13混合,在不同催化剂作用下发生反应I和反应III,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图 。其中:CH3OH的选择性=×100%

在上述条件下合成甲醇的工业条件是_____________

A210℃   B 230℃   C.催化剂CZT   D.催化剂CZ(Zr1)T

2)一定条件下,可以通过COSO2反应生成S和一种无毒的气体,实现燃煤烟气中硫的回收,写出该反应的化学方程式___________。在不同条件下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO1molSO2,反应体系总压强随时间的变化如图所示:

图中三组实验从反应开始至达到平衡时,反应速率v(CO)最大的为_____(填序号)。

与实验a相比,c组改变的实验条件可能是___________

3亚硫酸盐法吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示,b点时溶液pH=7,则n(NH4+)n(HSO3)=________

4)间接电化学法可除NO。其原理如图所示,写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)_____

 

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