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25~50℃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-1的NH4Cl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”或“不”)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________。
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FeO和CO2,若将其在空气中高温煅烧则生成Fe2O3。
(1)已知25 ℃、101 kPa时:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393 kJ·mol-1
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Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) 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Fe2O3(s)和CH4(g )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 CO和H2的物质的量之比为1∶2
B 混合气体的密度不再改变
C 铁的物质的量不再改变
D v正(CO)=2v逆(H2)
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 CO和2a mol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3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”或“小于”)。
(3)Fe2O3用CO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;A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe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,Fe2O3用CO还原焙烧,写出反应的化学方程式:__________。
(4)Fe2O3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xFe3++yH2OFex(OH)+yH+。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
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Na2CO4和Na2CO3)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”或“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)
下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.NaH2PO4溶液pH<7,则在溶液中: c(Na+)>c(H2PO4-)>c(H3PO4)>c(HPO42-)
B.0.1 mol·L-1(NH4)2SO4溶液与0.1 mol·L-1NH3·H2O溶液等体积混合:c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)
C.0.1 mol·L-1CH3COONa溶液与0.1 mol·L-1CH3COOH溶液等体积混合(pH<7):c(CH3COOH)>c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.0.2 mol·L-1NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1Na2CO3溶液等体积混合: 2c(Na+)=3c(CO32-)+3c(HCO3-)+3c(H2CO3)
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.A、B装置都需要酒精灯加热
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