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我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石品位的降低和环保要求的提高,湿法...

我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石品位的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。

Ⅰ.氧化浸出

1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有生成。

①该反应的离子方程式为____________________________________________

②该反应在2550℃下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分析其原因:_____________________________________________________

Ⅱ.配位浸出

反应原理为:(未配平)

2)为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有____________________(至少写出两点)。

3)为稳定浸出液的pH,生产中需要向氨水中添加NH4Cl,构成NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究:25℃时,向a mol·L-1的氨水中缓慢加入等体积0.02mol·L-1NH4Cl溶液,平衡时溶液呈中性。则NH3·H2O的电离常数Kb=________(用含a的代数式表示);滴加NH4Cl溶液的过程中水的电离平衡________(填正向”“逆向)移动。

Ⅲ.生物浸出

在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。

4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有________(填化学式),微生物参与反应的离子方程式为______________________(任写一个)。

5)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+,当有2mol 生成时,理论上消耗O2的物质的量为________

 

H2O2受热分解;产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解等 提高氨水的浓度、提高氧压 正向 Fe2(SO4)3,H2SO4 或(任写一个) 4.25mol 【解析】 (1)①CuFeS2中铜元素为+2价且为最高价态,铁元素为+2价,在酸性条件下能被双氧水氧化为Fe3+,S为-2价,可被氧化为SO42-,故反应的离子方程式为:2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O; ②过氧化氢受热分解,且生成的Cu2+、Fe3+可催化过氧化氢分解; (2)由反应原理可知,为提高浸出率,可将黄铜矿粉碎、增大氨水浓度、增大氧压等; (3)混合溶液中c(NH4+)=0.02/2=0.01mol/L,c(OH-)=10-7mol/L,;滴加氯化铵溶液促进水的电离,水的电离平衡正向移动; (4)由关系图可知,可以循环使用的物质为Fe2(SO4)3、H2SO4;由二价铁转化为三价铁有微生物参与,离子方程式为;S8与O2和H2O反应也有微生物参与,离子方程式为; (5)由题意知,当生成2mol SO42-时,有1mol Fe2+转化为Fe3+,Fe2+失去1mol电子,S2失去16mol电子,共失去17mol电子,则消耗氧气的物质的量为;
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碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,将其隔绝空气加热到200 ℃开始分解为FeOCO2,若将其在空气中高温煅烧则生成Fe2O3

1)已知25 ℃、101 kPa时:

Cs)+O2g=CO2g) ΔH=-393 kJ·mol1

②铁及其化合物反应的焓变示意图如图:

请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式:___________

2)据报道,一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为纳米级的金属铁。其化学方程式为Fe2O3s)+3CH4g2Fes)+3COg)+6H2g) ΔH

①反应在3 L的密闭容器中进行,2 min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少4.8 g,则该段时间内用H2表示该反应的平均反应速率为________________

②将一定量的Fe2O3s)和CH4g )置于恒温恒容密闭容器中,在一定条件下反应,能说明反应达到平衡状态的是____________

A COH2的物质的量之比为12

B 混合气体的密度不再改变

C 铁的物质的量不再改变

D vCO)=2vH2

③在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同的密闭容器中加入足量纳米级的金属铁,然后分别充入a mol CO2a mol H2,三个容器的反应温度分别为T1T2T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时,CO的体积分数如图所示,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定处于化学平衡状态的是________;上述反应的ΔH________0(填大于小于)。

3Fe2O3CO还原焙烧的过程中,反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。

(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的;ABCD四个区域分别是Fe2O3Fe3O4FeOFe稳定存在的区域)

若在800 ℃,混合气体中CO2体积分数为40%的条件下,Fe2O3CO还原焙烧,写出反应的化学方程式:__________

4Fe2O3还可以用来制备FeCl3,通过控制条件FeCl3可生成聚合物,其离子方程式为xFe3yH2OFexOHyH。下列措施不能使平衡正向移动的是________(填字母)。

A 加水稀释     B 加入少量铁粉

C 升温     D 加入少量Na2CO3

 

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过碳酸钠(Na2CO4) 是一种很好的供氧剂,其与稀盐酸发生反应的化学方程式为:2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。市售过碳酸钠一般都含有碳酸钠,为测定某过碳酸钠样品(只含Na2CO4Na2CO3)的纯度,某化学兴趣小组采用以下两种方案实施:

方案一:

(1)操作①和③的名称分别为_______________

(2)上述操作中,使用到玻璃棒的有________  (填操作序号)。

(3)请简述操作③的操作过程___________

方案二:按下图组装好实验装置,Q为一可鼓胀的塑料气袋,取适量样品于其中,打开分液漏斗活塞,将稀盐酸滴入气袋中至充分反应

(4)为测定反应生成气体的总体积,滴稀盐酸前必须关闭____打开____ (均填“K1”、“K2“K3”);导管A的作用是________

(5)当上述反应停止后,使K1、K3处于关闭状态,K2处于打开状态,再缓缓打开K1。B中装的固体试剂是_________,为什么要缓缓打开K1?_______________

(6)实验结束时,量筒1中有xmL水,量筒II中收集到了ymL气体,则样品中过碳酸钠的质量分数是________(用含有x、y的代数式表示)

 

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下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是(  )

A.NaH2PO4溶液pH7,则在溶液中: cNa)>cH2PO4-)>cH3PO4)>cHPO42-

B.0.1 mol·L1NH42SO4溶液与0.1 mol·L1NH3·H2O溶液等体积混合:cNH4+)+cH)=2cSO42-)+cOH

C.0.1 mol·L1CH3COONa溶液与0.1 mol·L1CH3COOH溶液等体积混合(pH7):cCH3COOH)>cNa)>cCH3COO)>cH

D.0.2 mol·L1NaHCO3溶液与0.1 mol·L1Na2CO3溶液等体积混合: 2cNa)=3cCO32-)+3cHCO3-)+3cH2CO3

 

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在一定条件下铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。实验中其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。根据图示判断下列说法不正确的是(  )

A.实验进行时试管A中应加入的试剂是铁粉

B.烧瓶B的作用是防止倒吸,烧瓶C的作用是产生水蒸气

C.试管D中收集到的是H2

D.AB装置都需要酒精灯加热

 

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我国对可呼吸的钠-二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为:4Na+3CO2 2Na2CO3+C,其工作原理如下图所示(放电时产生Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是

A.放电时钠金属片作负极,碳纳米管作正极

B.充电时,阳极反应为:2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+

C.放电时,Na+从负极区向正极区移动

D.该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液

 

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