一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
已知:“反应Ⅱ”的离子方程式为Cu2++CuS+4C1-==2[CuCl2]-+S
回答下列问题:
(1)铁红的化学式为__________________;
(2)“反应Ⅱ”的还原剂是_______________(填化学式);
(3)“反应III”的离子方程式为____________________________________;
(4)辉铜矿的主要成分是Cu2S,可由黄铜矿(主要成分CuFeS2)通过电化学反应转变而成,有关转化如下如图 所示。转化时正极的电极反应式为___________________。
(5)从辉铜矿中浸取铜元素,可用FeCl3作浸取剂。
①反应Cu2S+4FeCl32CuCl2+4FeCl2+S,每生成1mol CuCl2,反应中转移电子的数目为______;浸取时,在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度。有关反应的离子方程式是__________。
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素的浸取率的变化如图,其原因是_______________。
(6)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq),该反应的平衡常数K =__________________[已知Ksp(CuCl)=1.2×10-6, Ksp(Cu2S)=2.5×10-43]。
氮化铝(AlN)是一种性能优异的新型材料,在许多领域有广泛应用,前景广阔。某化学小组模拟工业制氮化铝原理欲在实验室制备氮化铝并检验其纯度。查阅资料:
①实验室用饱和NaNO2溶液与NH4Cl溶液共热制N2:NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O。
②工业制氮化铝:Al2O3+3C+N2高温,2AlN+3CO,氮化铝在高温下能水解。
③AlN与NaOH饱和溶液反应:AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑。
Ⅰ.氮化铝的制备
(1)实验中使用的装置如上图所示,请按照氮气气流方向将各仪器接口连接:e→c→d→a→b→____________________(根据实验需要,上述装置可使用多次)。
(2)B装置内的X液体可能是_____________,E装置内氯化钯溶液的作用可能是_____。
Ⅱ.氮化铝纯度的测定
(方案ⅰ)甲同学用如图装置测定AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。
(3)为准确测定生成气体的体积,量气装置(虚线框内)中的Y液体可以是________。
a.CCl4 b.H2O
c.NH4Cl饱和溶液 d.植物油
(4)若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A连通,对所测AlN纯度的影响是________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(方案ⅱ)乙同学按以下步骤测定样品中AlN的纯度。
(5)步骤②通入过量________气体。
(6)步骤③过滤所需要的主要玻璃仪器有____________。
某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种,某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。
查阅资料:Cu2O在酸性溶液中会发生反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
探究一:用如图所示装置进行实验,回答下列问题:
(1)仪器组装完成后,夹好止水夹,_____,则说明装置A的气密性良好.
(2)装置A是氢气的发生装置,可以选用的药品是________(填选项)
A.稀硫酸和锌片 B.稀硝酸和铁片 C.氢氧化钠溶液和铝片 D.浓硫酸和镁片
(3)从下列实验步骤中,选择正确的操作顺序:①________③(填序号).
①打开止水夹 ②熄灭C处的酒精喷灯 ③C处冷却至室温后,关闭止水夹
④点燃C处的酒精喷灯 ⑤收集氢气并验纯 ⑥通入气体一段时间,排尽装置内的空气
探究二:
(4)甲同学取少量样品于试管中,加入适量的稀硫酸,若无红色物质生成,则说明样品中不含Cu2O;乙同学认为观点不正确,其原因是_____________;丙同学另取少量样品于试管中,加入适量的浓硝酸,产生红棕色的气体.证明样品中一定含有________,其反应的离子方程式为_____;丁同学预设计实验证明另一种物质是否存在,其方案为__________。
(5)取一定量样品于烧杯中,加入足量的稀硫酸,若反应后经过滤得到固体3.2g,滤液中Fe2+有1.0mol,则样品中n(Cu2O)=_________mol.
经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示:
离子 | Fe3+ | Cu2+ | SO42- | Na+ | H+ |
浓度/(mol/L) | 2×10-3 | 1×10-3 | 1×10-2 | 2×10-3 |
|
(1)c(H+)=___________mol/L。
(2)为了减少污染并变废为宝,工程师们设计了如下流程,回收铜和绿矾(FeSO4·7H2O)。
① 工业废水中加入铁粉后,反应的离子方程式为:
Fe + Cu2+= Fe2++ Cu、____________、____________。
② 试剂B是__________。
③ 操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、___________,最后用少量冷水洗涤晶体,在低温下干燥。
④ 通过检验溶液D中Fe3+来判断废水中Fe3+是否除尽,实验方法是____________。
⑤ 获得的FeSO4·7H2O需密闭保存,原因是___________。
⑥ 上述1000 L废水经处理,可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是________mol。
化学与人类社会可持续发展密切相关,能源、环境、材料以及日常生活等离不开化学。
(1)普通玻璃是常见的硅酸盐产品,其主要成分的化学式为Na2CaSi6O14,以氧化物形式可表示为______。
(2)缺铁性贫血患者补充的铁,通常为硫酸亚铁的形式,而硫酸铁则没有这种药效.当用硫酸亚铁制成药片时外表要包有一层特殊的糖衣,这层糖衣的作用是______.若在酸性的硫酸亚铁溶液中通入氧气,也能得到棕黄色溶液,请写出此反应的离子方程式______.检验棕黄色溶液是否有Fe2+,可选用的试剂为______(填字母)。
A.稀硝酸B.浓硫酸C.KSCN溶液D.酸性高锰酸钾溶液
(3)从降低成本和减少环境污染的角度考虑,制取硫酸铜最好的方法是______(填字母)。
A.铜和浓硫酸反应 B.铜和稀硫酸反应
C.氧化铜和硫酸反应 D.铜与Fe2(SO4)3溶液反应
(4)实验室用硫酸铜晶体配制一定物质的量浓度的硫酸铜溶液,下列操作将使所配溶液物质的量浓度偏高的是______(填字母)。
A.所用的硫酸铜晶体已经部分风化失水
B.移液时不小心溅出少许溶液
C.容量瓶查漏后未经干燥就直接使用
D.定容时俯视容量瓶刻度线
E.未洗涤烧杯和玻璃棒
室温下(20oC))课外小组用下列装置探究铁和硝酸反应情况,过程如下图所示:
将Ⅲ中液面上的气体排入小试管中点燃,有尖锐爆鸣声,小试管壁出现液滴。取反应后溶液,加入足量NaOH 溶液得到灰绿色沉淀。煮沸时,蒸气带有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝。
(1)X气体是______ (填化学式),证据是________。
(2)实验中硝酸被还原成另一种产物的化学方程式_____。
(3)甲同学对产生的气体原因提出假设并设计方案:
假设1:该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3-
假设2:H+还原反应速率大于NO3-的还原反应速率
I. 验证假设1:可用____(选 “ Cu” 或“Zn”)粉与同浓度硝酸反应,依据 ____________ ,则假设1不成立。
II. 验证假设2:改变条件重复上图过程实验,结果如下:(所用试剂的量、气体成分与实验上图相同)
序号 | 反应温度 | 实验结果 |
a | 40oC | 溶液浅绿色,收集气体为3.4mL |
b | 60oC | 溶液浅绿色,收集气体为2.6mL |
上表实验结果_____(填“能”或“否”)判断假设2成立。由实验数据结果分析温度对铁粉与硝酸反应时对生成X体积的影响的原因___________。
(4)常温下(20℃),乙同学改用3mol·L–1 HNO3 进行图1过程实验,Ⅱ中仍为无色气体,在Ⅲ中气体变红色。由此得出的相关结论正确的是______ 。
a. 该实验产生的无色气体只有NO
b. 若改用浓硝酸时,反应会更剧烈还原产物为NO2
c. 硝酸的浓度不同时,其主要还原产物不同
(5)综上所述,金属与硝酸生成X气体,需要控制的条件是___________ 。