题目内容
【题目】水泥是重要的建筑材料。水泥热料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
已知下列氢氧化物沉淀完全的pH:
Fe(OH)3 3.0 Fe(OH)2 8.35 Al(OH)3 4.7 Mg(OH)2 10.87
回答下列问题:
(1) 在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______，还可使用______代替硝酸。
(2) 沉淀A 的主要成分是_______，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为__________________。
(3) 加氨水过程中加热的目的是_________.沉淀B 的主要成分为_______(写化学式)。
【答案】 将样品中可能存在的Fe2+氧化成Fe3+ H2O2 SiO2 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 防止胶体生成，易沉淀分离 Fe(OH)3、Al(OH)3
【解析】水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物，加入氯化铵、盐酸和硝酸，由于二氧化硅与酸不反应，则得到的沉淀A为SiO2，滤液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+等离子，加入氨水调节pH到4-5之间，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，滤液主要含有Ca2+，加入草酸铵可生成草酸钙沉淀，加入硫酸酸化，然后用高锰酸钾测定。
(1)铁离子在pH较小时易生成沉淀，加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子，比避免引入新杂质，也可用过氧化氢代替硝酸，故答案为：将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；H2O2；
(2)由以上分析可知沉淀A为SiO2，不溶于强酸但可与一种弱酸——氢氟酸反应，反应的方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：SiO2；SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
(3)滴加氨水，溶液呈碱性，此时不用考虑盐类水解的问题，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为：防止胶体生成，便于沉淀分离；Al(OH)3、Fe(OH)3。
【题目】某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中，观察到铜片表面变黑，于是对黑色物质的组成进行实验探究。
（1）用如右图所示装置进行实验1。（加热和夹持仪器已略去）
实验1：铜片与浓硫酸反应
操作 | 现象 |
加热到120℃~250℃ | 铜片表面变黑，有大量气体产生，形成墨绿色浊液 |
继续加热至338℃ | 铜片上黑色消失，瓶中出现“白雾”，溶液略带蓝色，瓶底部有较多灰白色沉淀 |
①装置B的作用是________；装置C中盛放的试剂是_______。
②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，实验操作及现象是___________。
（2）探究实验1中120℃~250℃时所得黑色固体的成分。
【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu2S中的一种或几种。
【查阅资料】
资料1：亚铁氰化钾[K4Fe(CN）6]是Cu2+的灵敏检测剂，向含有Cu2+的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，生成红棕色沉淀。
资料2：
CuS | Cu2S |
黑色结晶或粉末 | 灰黑色结晶或粉末 |
难溶于稀硫酸；可溶于硝酸；微溶于浓氨水或热的浓盐酸 | 难溶于稀硫酸和浓盐酸；可溶于硝酸；微溶于浓氨水 |
【设计并实施实验】
实验2.探究黑色固体中是否含CuO
操作 | 现象 |
i.取表面附着黑色固体的铜片5片，用清水洗干净，放入盛有10mL试剂A的小烧杯中，搅拌 | 黑色表层脱落，露出光亮的铜片 |
ii.取出铜片，待黑色沉淀沉降 | 上层溶液澄清、无色 |
①试剂A是_________。
②甲认为ii中溶液无色有可能是Cu2+浓度太小，于是补充实验确认了溶液中不含Cu2+，补充的实验操作及现象是______。
实验3.探究黑色固体中是否含CuS、Cu2S
操作 | 现象 |
i.取实验2中黑色固体少许，加入适量浓氨水，振荡后静置 | 有固体剩余，固液分界线附近的溶液呈浅蓝色 |
ii.另取实验2中黑色固体少许，加入适量浓盐酸，微热后静置 | 有固体剩余，溶液变成浅绿色 |
【获得结论】由实验2和实验3可得到的结论是：实验1中，120℃~250℃时所得黑色固体中_______。
【实验反思】
分析实验1中338℃时产生现象的原因，同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反应造成。已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学方程式为_____________。
【题目】从废电池外壳中回收锌（锌皮中常有少量铁、外表沾有NH4Cl、ZnCl2、MnO2等杂 质），制取ZnSO4·7H2O可以采取如下工艺流程：
已知：①Zn(OH)2和Al(OH)3化学性质相似；②金属氢氧化物沉淀的pH：
氢氧化物 | 开始沉淀的pH | 完全沉淀的pH |
Zn(OH)2 | 5.7 | 8.0 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
请回答下列问题：
（1） “酸溶”时，为了提高酸溶速率，可采取的的措施有：______________(任答一点)。
（2）“氧化”时，酸性滤液中加入NaNO2反应的离子方程式为______________。
（3） “氧化”时，为了减少污染，工业上常用H2O2替代NaNO2。
①若参加反应的NaNO2为0.2 mol，对应则至少需要加入10%H2O2溶液_______________mL(密度近似为1g·cm-3)。
②该过程中加入的H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是_____________。
（4） “调节pH”时，若pH＞8则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是________________。
（5）将滤渣A溶于适量稀硫酸，调节溶液pH，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶析出ZnSO4·7H2O晶体。则该过程中需调节溶液pH的范围为_____________。
【题目】25℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下：
弱酸 | CH3COOH | H2CO3 | H2SO3 |
电离平衡常数 | K=1.8×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | K1=1.5×10-2 K2=1.02×10-7 |
（1）CH3COOH、H2CO3、H2SO3三种酸中酸性最弱的是__________(填化学式)。
（2）CH3COOH的电离平衡常数表达式为K=__________。
（3）写出H2CO3的第二步电离方程式：_____________。
（4）写出H2SO3溶液和CH3COONa溶液反应的离子方程式：____________________。
（5）将体积均为10mL、pH均为2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL，稀释过程中pH的变化如图所示，则HX的电离平衡常数____________(填“大于”“ 小于”或“等于”)醋酸的电离平衡常数，理由是__________________。
