题目内容

(11分)硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料;以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4·5H2 O)和副产物石膏(CaSO4·2H2O)的生产流程示意图:

胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表。

温度(C)
20
40
60
80
100
石膏
0.32[来源:Z|xx|k.Com]
0.26
0.15
0.11
0.07
胆矾
32
44.6
61.8
83.8[来源:学*科*网]
114
请回答下列问题:
(1)红棕色滤渣的主要成分是           
(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的离子方程式                         
(3)操作I包括蒸发浓缩、    等操作,温度应该控制在    C左右;
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为         、洗涤、干燥;晶体用无水乙醇作洗涤液而不用蒸馏水的原因是    ;干燥时采用晾干,不用加热烘干的原因是                           
(5)取样检验是为了确认Fe3+是否除净。有同学设计了以下两种方案,在实验室分别对所取样品按下列方案进行操作:
方案一:取样于试管→滴加KSCN溶液;  方案二:纸层析→喷KSCN溶液;
①你认为上述两种方案设计更合理的是         
②指出你认为不合理方案存在的问题是          

(1)Fe(OH)3
(2)3Cu+8H++2NO3    3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)趁热过滤 100 (4)冷却结晶 过滤 减少因晶体溶解而造成的损失 避免加热过程中晶体受热分解
(5)①方案二  ②Cu2+的蓝色对检验有干扰

解析

练习册系列答案
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(I)按照如图1所示装置进行有关实验,拔掉分液漏斗玻璃塞,将A逐滴加入B中.

若A是浓盐酸,B为二氧化锰,当将A滴入B中时发生反应的离子方程式为:
MnO2+4H++2Cl-
 △ 
.
 
Mn2++Cl2↑+2H2O
MnO2+4H++2Cl-
 △ 
.
 
Mn2++Cl2↑+2H2O

当实验一段时间后,发现C、D中有红棕色烟,则C的化学式为:
Fe
Fe

(II)硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料,可通过多种途径制取硫酸铜晶体.铜不能与稀硫酸直接反应,本实验中将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图2所示).
请回答相关问题:
(1)图2分液漏斗中装的液体是
浓硝酸
浓硝酸

(2)本实验中若硝酸过量,造成的结果是
制得的硫酸铜晶体不纯
制得的硫酸铜晶体不纯

(3)图3是图2的改进装置,其优点是①
有利于氮氧化合物的吸收
有利于氮氧化合物的吸收
,②
防止倒吸
防止倒吸

(4)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
方案1:将铜粉在某仪器中反复灼烧,使铜粉与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应.
方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应.向混合物中加入Fe2(SO4)3,即发生反应.反应完全后向其中加物质甲调节pH到3~4,产生Fe(OH)3沉淀,过滤、蒸发、结晶,得硫酸铜晶体,滤渣循环使用〔已知Fe(OH)3和Cu(OH)2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4〕.
①方案1中用于灼烧铜粉的仪器名称是
坩埚
坩埚

②方案2中甲物质可以是
ab
ab
(填字母序号);
a.CuO              b.CuCO3 c.CaCO3             d.NaOH
③方案2中发生反应的总化学方程式为(注明反应条件)
2Cu+O2+2H2SO4
 △ 
.
 
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4
 △ 
.
 
2CuSO4+2H2O
I.硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料.以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4?5H2O)的生产流程示意图:
胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表.
温度(℃) 20 40 60 80 100
石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07
胆矾 32 44.6 61.8 83.8 114
请回答下列问题:
(1)红棕色滤渣的主要成分是
Fe(OH)3
Fe(OH)3

(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式
3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O

(3)操作I的操作温度应该控制在
100
100
℃左右;
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作II应为
冷却结晶、过滤
冷却结晶、过滤
、洗涤、干燥;
(5)取样检验是为了确认Fe3+是否除净.有同学设计了以下两种方案,在实验室分别对所取样品按下列方案进行操作:
方案一:取样于试管→滴加KSCN溶液;
方案二:径向层析→喷KSCN溶液
①你认为上述两种方案设计更合理的是
方案二
方案二

②指出你认为不合理的方案存在的问题
Cu2+的蓝色对检验有干扰
Cu2+的蓝色对检验有干扰

(6)反应产物中的NO可以循环使用,用化学方程式表示循环使用的方案
4NO+3O2+H2O=4HNO3
4NO+3O2+H2O=4HNO3

II.(12分)复印机使用的墨粉主要成份是Fe3O4,图是氧化沉淀法生产Fe3O4的工艺:
已知:
①工业绿矾中FeSO4的含量为52.5%,其中的杂质不参与反应;
②Fe(OH)2+2Fe(OH)3═Fe3O4?4H2O
请回答下列问题:
(1)铁的常见氧化物有
FeO、Fe2O3、Fe3O4
FeO、Fe2O3、Fe3O4

(2)Fe3O4与盐酸反应的化学方程式是:
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
,检验反应后的溶液中含Fe3+的方法:
取待测液少许于试管中,加入适量的KSCN溶液,若溶液显血红色,则证明含Fe3+
取待测液少许于试管中,加入适量的KSCN溶液,若溶液显血红色,则证明含Fe3+

(3)在工艺流程中,通入适量空气“氧化”时的化学方程式是:
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(4)生产中可获得的副产品是
Na2SO4?10H2O
Na2SO4?10H2O
,提取该副产品的操作顺序是:
bcdae
bcdae
(填写序号)
a.过滤    b.加热浓缩    c.冷却    d.结晶    e.洗涤
(5)在生产过程中,若工业绿矾的投料速率是12.16kg/h,为使产品较纯,鼓入空气的速率应为
0.784
0.784
m3/h(假设反应在标准状态下进行,空气中O2占20%).
硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料;以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4?5H2 O)和副产物石膏(CaSO4?2H2O)的生产流程示意图:

胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表.
温度(℃) 20 40 60 80 100
石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07
胆矾 32 44.6 61.8 83.8 114
请回答下列问题:
(1)红棕色滤渣的主要成分是
Fe(OH)3
Fe(OH)3

(2)写出浸出过程中生成硫酸铜的离子方程式
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O

(3)操作I包括蒸发浓缩、
趁热过滤
趁热过滤
等操作,温度应该控制在
100
100
℃左右;
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为
冷却结晶
冷却结晶
过滤
过滤
、洗涤、干燥;晶体用无水乙醇作洗涤液而不用蒸馏水的原因是
减少因晶体溶解而造成的损失
减少因晶体溶解而造成的损失
;干燥时采用晾干,不用加热烘干的原因是
避免加热过程中晶体受热分解
避免加热过程中晶体受热分解

(5)取样检验是为了确认Fe3+是否除净.有同学设计了以下两种方案,在实验室分别对所取样品按下列方案进行操作:
方案一:取样于试管→滴加KSCN溶液;   方案二:纸层析→喷KSCN溶液;
①你认为上述两种方案设计更合理的是
方案二
方案二

②指出你认为不合理方案存在的问题是
Cu2+的蓝色对检验有干扰
Cu2+的蓝色对检验有干扰
硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料.铜不能与稀硫酸直接反应,本实验中将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图所示).
(1)写出烧瓶中发生反应的化学方程式为:
Cu+H2SO4+2HNO3=CuSO4+2NO2↑+2H2O
或3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO↑+4H2O
Cu+H2SO4+2HNO3=CuSO4+2NO2↑+2H2O
或3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO↑+4H2O

(2)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
第一组:以空气为氧化剂法
方案1:以空气为氧化剂.将铜粉在仪器B中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应.
方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应.向反应液中加FeSO4或Fe2(SO43,即发生反应.反应完全后向其中加物质甲调节pH 3~4,产生Fe(OH)3沉淀,过滤、浓缩、结晶,滤渣作催化剂循环使用.已知:
沉淀物 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 2.7 4.8 7.6 完全沉淀pH 3.7 6.4 9.6
请回答下列问题:
①方案1中的B仪器名称是
坩埚
坩埚

②方案2中甲物质是
C
C
,最后所得晶体中可能含有
F
F
 (填字母序号)
A、CaO    B、NaOH   C、CuCO3   D、FeSO4   E、Fe2(SO43  F、FeSO4?7H2O
第二组:过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol?L-1的稀硫酸中,控温在50℃.加入18mL 10%的H2O2,反应0.5h后,升温到60℃,持续反应1h后,过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4?5H2O 10.5g.
请回答下列问题:
③加热时温度不宜过高的原因是
防止双氧水分解
防止双氧水分解
,写出组装减压抽滤装置的注意点
滤纸不得大于布氏漏斗底且覆盖所有小孔;橡皮塞插入部分不超过三分之二;布氏漏斗颈口斜面与吸滤瓶支管口相对;安全瓶中导管与吸滤瓶相连短与抽滤泵相连长
滤纸不得大于布氏漏斗底且覆盖所有小孔;橡皮塞插入部分不超过三分之二;布氏漏斗颈口斜面与吸滤瓶支管口相对;安全瓶中导管与吸滤瓶相连短与抽滤泵相连长
.(至少二点)
④本实验CuSO4?5H2O的产率为
84%
84%

上述两种氧化法中,更符合绿色化学理念的
第二组
第二组
(填“第一组”或“第二组”),理由是
第一组方案1需要灼烧,多消耗能源
第一组方案1需要灼烧,多消耗能源

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