题目内容

某科研小组设计出利用工业废酸（10%H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿（主要成份：CuO ZnO）的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

请回答下列问题：
（1）操作1的名称是：            
（2）向溶液A中加入Fe粉发生的主要的反应离子方程式为：         、            。
（3）向溶液B中加入物质X的目的是      ，物质X可用下列物质中的       。(填字母)    

A．KMnO4 B．O2 C．H2O2 D．NaOH 
（4）向溶液B中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在         范围之间。
（5）溶液D中主要溶质的化学式是         。
（6）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp(CuS)      Ksp(ZnS)（选填“＞”“＜”或“＝”）。

（1）过滤（2分）
（2）Fe + 2H+＝Fe2+ + H2↑（2分 Fe + Cu2+＝Fe2+ + Cu（2分）
（3）将Fe2+氧化成Fe3+，以便除去 （2分）B C （2分）
（4）3.2 ＜PH＜ 6.2（2分）      
（5）(NH4)2SO4 （2分） （6）＜ （2分）

解析试题分析：（1）操作1为固液分离操作，所以名称为过滤。
（2）氧化铜锌矿加入硫酸后，氧化物溶解生成Cu2+、Zn2+，同时为了使矿物充分溶解，加入的酸要过量，所以酸浸后的滤液为酸性溶液，再加入Fe粉，发生反应Fe + 2H+＝Fe2+ + H2↑、 Fe + Cu2+＝Fe2+ + Cu。
（3）因为得到的B溶液要析出沉淀Fe（OH）3 ，所以须把二价铁氧化为三价铁以便更好的除去，所以除了加碱性氨水溶液外，还应该加入氧化剂，并且不引入杂质，所以可以选择O2、H2O2，故选BC。
（4）加入氨水主要是使Fe3+完全沉淀而不能使Zn2+沉淀，所以应该控制PH范围在3.2 ＜PH＜ 6.2之间
（5）由于过程中两次加入氨水，且C溶液中的Zn2+和碳酸根离子生成了沉淀碱式碳酸锌，所以剩余D溶液中含有的大量阳离子为NH4+，大量阴离子为SO42-，所以主要溶质为(NH4)2SO4 。
（6）在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，说明CuS更难溶，所以相同温度下，Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)。
考点：本题考查的是化工流程题。

练习册系列答案
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硼酸（H3BO3)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2Mg0.B203.H20、Si02及少量Fe304、CaCO3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：H3BO3在200C、400C、600C、1000C时的溶解度依次为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40. 2 g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、 5.2、9.7和 12.4。
（1）由于矿粉中含CaC03，为防止“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施是：                                                                                     。
（2）“浸出液”显酸性，含H3B03和Mg2+和SO42-，还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H202和Mg0,除去的杂质离子是_______。H2O2的作用是____________________________________________ (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是_____________________________________。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶 液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgS04·H20,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________
（5）硼酸（H3BO3）溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)+H2O(l)  [B(OH)4]－（aq）+H+(aq)   K＝5.7×10－10（298K）

计算25℃时0.7mol·L－1硼酸溶液中H＋的浓度。（写出计算过程）
（6）已知298K时：

化学式
 		碳酸
 		醋酸
 
电离常数
 		K1=4.4×10－7
K2=4.7×10－11
 		K＝1.75×10－5
 
 
下列说法正确的是               。
A．碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生
B．碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生 
C．等浓度的碳酸和硼酸溶液比较，pH：前者＞后者
D．等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，不溶于水、乙醇，熔点422 ℃，沸点1366 ℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂。以粗盐水(含Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质)、Cu、稀硫酸、SO2等为原料合成CuCl的工艺如下：

（1）在粗盐除杂的反应I中加Na2CO3溶液的作用是                                   ；
滤渣的主要成分：                                       。
（2）反应Ⅱ完成后溶液中主要溶质是                                     。
（3）反应IV和VI都是制备CuCl的化学过程：
①反应IV加入的Cu必须过量，其目的是                                      。
②写出反应VI的离子方程式                                                 。
（4）反应VI后，过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70 ℃干燥2小时，冷却，密封包装即得产品。于70℃真空干燥的目的是                           。

海水综合利用的工艺流程图如下：

（l）电解NaCl溶液，在电解槽中可直接得到的产品有H2            、          或H2、               。
（2）步骤I中已获得Br2，步骤II中又将Br2还原为Br-，其目的是             。
（3）步骤II用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为            ，反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是                         。
（4）分离出粗盐后的海水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从海水中提取镁的步骤为：
a．将海边大量存在的贝壳锻烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加人海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；
c．在Mg(OH)2沉淀中加人盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结品得到MgCl2· 6H2O;
d．将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2．电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是                      ，目的是               ;
②有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化生产步骤，体现简约性原则：你是否同意该同学的想法并说明理由：                    。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：

已知：①4FeO·Cr2O3+ 8Na2CO3+ 7O28Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8CO2↑；
②Na2CO3 + Al2O32NaAlO2 + CO2↑；③ Cr2O72－+ H2O2CrO42－ + 2H+
（1）固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是_________________________________。

物质
溶解度/(g/100g水)
0°C
40°C
80°C
KCl
28
40.1
51.3
NaCl
35.7
36.4
38
K2Cr2O7
4.7
26.3
73
Na2Cr2O7
163
215
376
 
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、              、
过滤、_______、干燥。
（4）右表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
（5）酸性溶液中过氧化氢能使Cr2O72-生成蓝色的过氧化铬（CrO5分子结构为), 该反应可用来检验Cr2O72-的存在。写出反应的离子方程式：                                                。
该反应                   (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
（6）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液,取出25mL与碘量瓶中,加入10mL2mol/ L  H2SO4和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32—＝2I-+S4O62—）。
①判断达到滴定终点的依据是                                           ；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为         。（保留3位有效数字, K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol）。

下列各组物质的分离或提纯，应选用下述方法的哪一种？（填选项字母）

A．分液 B．过滤 C．萃取 D．蒸馏　　E．蒸发结晶　　F．高温分解
①分离CCl4和H2O：　　   　    　　；
②除去澄清石灰水中悬浮的CaCO3：　　   　    　　；
③除去CaO固体中少量的CaCO3固体：　　   　    　　；
④从碘水中提取碘：　　   　    　　； 
⑤分离CCl4（沸点为76.75℃）和甲苯（沸点为110.6℃）的液体混合物：　　   　    　　。

下图所示是分离混合物时常用的仪器，回答下列问题:

（1）写出仪器C、E的名称                 、                
（2）分离以下混合物应该主要选用上述什么仪器？（填字母符号）
①NaCl固体和泥沙：                  ②花生油和水：             
（3）下列关于仪器的使用说法正确的是                              
A．A仪器可以用酒精灯直接加热
B．B仪器可以用于向酒精灯中添加酒精ks5u
C．C仪器在放出液体时应打开上边的瓶塞
D．在实验室应用D仪器进行实验时要不断用玻璃棒搅拌
E．制蒸馏水时E仪器中水的流向是上进下出
（4）若向C装置中加入碘水和足量CCl4，充分振荡后静置，会观察到什么现象？
                                                                               
（5）碘单质和溴单质有相类似的性质，都可以用有机溶剂萃取水溶液中的单质，若利用C仪器提取溴水中的溴单质，下列有机溶剂中不能选用的是：           
A．汽油          B．CCl4           C．酒精          D．醋酸

铁酸锌（ZnFe2O4）是对可见光敏感的半导体催化剂，其实验室制备原理为：
Zn2++2Fe2++3C2O42－+6H2O ZnFe2(C2O4)3·6H2O↓……………(a)
ZnFe2(C2O4)3·6H2O  ZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O ……………(b)
（1）上述制备原理中属于氧化还原反应的是         （选填：“a”或“b”）。
（2）制备ZnFe2(C2O4)3·6H2O时，可选用的药品有：
Ⅰ、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，Ⅱ、ZnSO4·7H2O及Ⅲ、(NH4)2C2O4·7H2O。
①称量药品时，必须严格控制n(Fe2+)/n(Zn2+)=   。
②选用的加料方式是           (填字母)。
a．按一定计量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌，然后升温至75℃。
b．按一定计量比，Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液，然后加入Ⅱ，然后升温到75℃。
c．按一定计量比，将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成配制溶液乙，甲、乙同时加热到75℃，然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中，并持续搅拌。
（3）从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O需过滤、洗涤。已洗涤完全的依据是         。
（4）ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解需用酒精喷灯，还用到的硅酸盐质仪器有          和        。
（5）某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮（含杂质铁），结合下图信息利用实验可提供的试剂制取纯净的ZnSO4溶液。

实验中可选用的试剂如下：
（a）30%H2O2；（b）新制氯水；
（c）1.0 mol·L－1NaOH溶液；
（d）3mol·L-1稀硫酸；
（e）纯ZnO粉末；
（f）纯锌粉。
实验步骤依次为：①将锌片完全溶于稍过量的3mol·L－1稀硫酸，加入     （选填字母，下同）；②加入    ；③加热到60℃左右并不断搅拌；
④过滤得ZnSO4溶液。其中步骤③加热的主要目的有       。

（16分）某同学从网络上了解到菠菜中富含可溶性的两类正盐：草酸盐和碳酸盐。该同学欲用实验验证这一事实并检测其中草酸盐的含量。查阅资料得知草酸（H2C2O4）是一种二元有机弱酸，具有较强的还原性；草酸钙（CaC2O4）不溶于水能溶于稀硫酸。请回答下列问题：
（1）该学生将菠菜研磨成粉末、热水浸泡、过滤得到澄清溶液A。研磨菠菜使用的实验仪器的名称为            。
（2）设计实验方案验证菠菜中含有草酸盐和碳酸盐，补充完成预期现象和结论。

实验步骤
预期现象和结论
步骤1：调节溶液A至弱碱性，滴加足量CaCl2溶液。
①出现白色沉淀，说明菠菜中     
                         。
步骤2：取步骤1的沉淀于试管中，加入足量的稀硫酸，沉淀完全溶解，并将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中。
②                        。
步骤3：向步骤2得到的溶液中滴加几滴高锰酸钾溶液。
③                        。
（3）欲准确测定菠菜中草酸盐的含量
①操作：取m g菠菜样品，将其中草酸盐全部转化为CaC2O4沉淀分离出来置于烧杯中，用过量的稀硫酸完全溶解后，溶液转入     中并加水配制成250mL溶液。每次移取25．00mL该溶液于锥形瓶中，用0．0100mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，平均消耗标准溶液V mL。KMnO4滴定实验时发生的离子方程式为    。
②计算：菠菜中草酸盐（以C2O42－计算）的质量分数为（可以只列式不化简）      。
③误差分析: 下列操作会使测定结果偏高的是       。
A．配制溶液时未洗涤烧杯和玻璃棒就加水定容
B．锥形瓶未干燥就加入待测液进行滴定
C．未用标准液润洗就加入标准液开始滴定
D．滴定前尖嘴处有气泡滴定后气泡消失
E．滴定后俯视读数

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