题目内容
【题目】我国“蛟龙号多次刷新“中国深度”,为我国深海矿物资源的开发奠定了坚实的基础。黄铜矿(主要成分为CuReS2)是海洋矿物中的一种,它是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫及铁的化合物。请回答下列问题:
(1)“蛟龙”号外壳用特殊的钛合金材料制成,它可以在7000米的深海中承受710吨的重量。下列说法正确的是___。
A.金属钛属于主族元素
B.钛合金强度不是很大
C.制备钛铝合金时可在空气中将两种金属熔化后混合而成
D.已知金属钛能与H2O反应,可用电解熔融二氧化钛冶炼金属钛
(2)利用黄铜矿冶炼铜的反应为8CuReS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2若CuReS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是___。(填元素符号),生成1molFe2O3时转移电子的物质的量为___。
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3,方法为①用过量稀盐酸浸取炉渣,过滤。②先将滤液氰化,再向其中加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煆烧得Fe2O3。据以上信息回答下列问题:
a.①中过滤的目的是___,过滤需要的仪器有___。
b.除去A13+的化学方程式为___。
c.②中将滤液氧化常常选用H2O2,其反应的离子方程式为___。
(4)将Cu放入0.1molL-1FeCl3溶液中,反应一定时间后取出Cu片,溶液中c(Fe3+):c(Fe2+)=2:3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为___。
【答案】D Cu、O 50 除去SiO2 铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒 AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 3:4
【解析】
(1)A.金属钛的原子序数为22,位于第四周期第IIB族;
B.钛合金强度很大,可以在深海中承受700个大气压的压力;
C.在空气中加热金属易被氧化;
D.钛性质较活泼,可以采用电解熔融二氧化钛的方法冶炼金属钛;
(2)8CuReS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2中部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、Cu元素化合价由+2价变为0价、S元素化合价由-2价变为+4价,得电子化合价降低的元素被还原,根据氧化铁和转移电子之间的关系式计算;
(3)用过量稀盐酸浸取炉渣,发生的反应有Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、FeO+2HCl=FeCl2+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,过滤后的滤渣是SiO2,滤液先氧化,将亚铁离子氧化为铁离子,然后再加入过量NaOH溶液,发生反应Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,过滤,将沉淀Fe(OH)3洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3;
(4)设原FeCl3溶液的体积为1L,参加反应的Fe3+为xmol,由方程式Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,知(0.1-x):x=2:3,解得:x=0.06,则生成的Cu2+为0.03mol,剩余的Fe3+为0.04mol,据此计算Cu2+与Fe3+的物质的量之比。
(1)A.金属钛的原子序数为22,位于第四周期第IIB族,属于过渡元素,故A错误;
B.钛合金可以在深海中承受700个大气压的压力,钛合金强度很大,故B错误;
C.在空气中加热熔化,金属易与氧气发生反应,所以不能直接在空气中制备钛铝合金,故C错误;
D.由于金属钛金属性较强,所以可以用电解法冶炼,故D正确;
故答案为:D;
(2) 8CuReS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2中部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、Cu元素化合价由+2价变为0价、S元素化合价由-2价变为+4价,得电子化合价降低的元素被还原,所以Cu、O元素被还原;21mol氧气反应时得到84mol电子,而铁元素失去4mol电子,硫元素失去96mol电子,根据得失电子守恒,铜元素应得到16mol电子,所以生成1mol氧化铁时转移50mol电子,故答案为:Cu、O;50;
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3.方法如下:
用过量稀盐酸浸取炉渣,发生的反应有Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、FeO+2HCl=FeCl2+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,过滤后的滤渣是SiO2,滤液先氧化,将亚铁离子氧化为铁离子,然后再加入过量NaOH溶液,发生反应Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,过滤,将沉淀Fe(OH)3洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3;
a.①通过以上分析知,a中过滤为除去SiO2,过滤需要的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒;故答案为:除去SiO2;铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒;
b.Al3+与过量NaOH反应生成NaAlO2,然后通过过滤除去,反应方程式为AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O,故答案为:AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O;
c.②双氧水具有强氧化性,亚铁离子具有还原性,二者发生氧化还原反应生成铁离子和水,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
(4)设原FeCl3溶液的体积为1L,参加反应的
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