题目内容

信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到主要含Cu、Al及少量Fc、Au、Pt等金属的混合物,设计了如下制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线:

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表

沉淀物
Fe( OH)2
Fe( OH)3
  Al( OH)3
Cu( OH)2
开始沉淀
5.8 
1.1
4.0
  5.4
完全沉淀
8.8
3.2
5.2 
  6.7
   
请回答下列问题:
(1)第①步操作前需将金属混合物进行粉碎,其目的是                             
(2)某学生认为用H2O2代替浓HNO3更好,理由是                                   
请写出Cu溶于H2O2与稀硫酸混合溶液的离子方程式是                                 
(3)第②步中应将溶液pH调至                 
(4)由滤渣2制取Al2( SO4)3.18H2O,探究小组设计了两种方案:

你认为        种方案为最佳方案,理由是                                   
(5)为了测定硫酸铜晶体的纯度,某同学准确称取4.0g样品溶于水配成l00mL溶液,取l0m溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用0.l000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,共消耗14. 00mL Na2S2O3标准溶液。上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2+ +4I=2CuI(白色)↓+I2    2S2O+I2= 2I+S4O
①样品中硫酸铜晶体的质量分数为____            
②另一位同学提出通过测定样品中硫酸根离子的量也可求得硫酸铜晶体的纯度,其他同学认为此方案不可行,理由是                         


(1)增大接触表面积,加快反应速率;
(2)不产生污染气体;
(3)5.2——5.4
(4)甲 产品纯度高   原子利用率高;
(5)0.875  杂质中含有硫酸根离子

解析试题分析:本工业流程中原料主要含Cu、Al及少量Fc、Au、Pt等金属的混合物,在为得到目标产物,需除去有关杂质,经系列变化才能得到。(1)将金属混合物进行粉碎,目的是增大接触表面积,加快反应速率;(2)H2O2是绿色氧化剂,不产生污染物。该流程中硝酸的作用是氧化剂,氧化铜的同时生成了污染气体氮的氧化物,故其优点是不产生污染气体;(3)要使Al3+、Fe3+等杂质离子沉淀出来从而除去,故pH控制在5.2——5.4间;(4)乙方案反应得到的溶液中含有Al2( SO4)3和Na2SO4,所以结晶出的晶体不纯,同时反应消耗的酸碱的量较少,原子利用率高;
(5)n(Cu2+)="2" n( I2)= n(S2O)=1.4×l0-3mol
硫酸铜晶体的质量分数为1.4×l0-3×250/4×10=0.875
杂质主要是Na2SO4,含有硫酸根离子,不能准确得到硫酸铜晶体的量。
考点:本题以工业流程为背景综合考查了流程过程中条件的控制、实验方案的选择、实验操作的目的、计算等知识。

练习册系列答案
相关题目

Ⅰ.(1)某化学兴趣小组欲从下列装置中选取必要的装置制取(NH42SO4溶液,连接的顺序(用接口序号字母表示)是:a                

(2)将装置C中两种液体分离开的操作名称是_________。装置D的作用是                   
Ⅱ.过氧化钙可以用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:

已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水。I2+2S2O32= 2I+S4O62
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是                   
(2)检验“水洗”是否合格的方法是                             
(3)测定产品中CaO2的含量的实验步骤是:
第一步:准确称取a g产品于锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol/L的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为c mol·L—1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
①判断此滴定实验达到终点的方法是:                                           
②CaO2的质量分数为                    (用字母表示);
③某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能
           (填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是                                

硫酸亚铁可与等物质的量的硫酸铵生成硫酸亚铁铵:(NH42SO4·FeSO4·6H2O,商品名称为莫尔盐,是一种复盐。一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化,形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐的溶解度都小,且几乎不溶于乙醇,利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体。三种盐的溶解度(单位为g/l00gH2O)见下表:

实验用品: Fe屑(含少量碳)、3mol/LH2SO4、( NH42SO4、蒸馏水、无水乙醇。
实验步骤流程图:

请完成以下实验记录:
(1)步骤I中用10% Na2CO3的热溶液处理铁屑的目的是               ,经处理后的干燥铁屑质量记为m1
(2)将称量好的Fe屑放入锥形瓶中,加入适量3mol/LH2SO4溶液,放在水浴中加热至气泡量产生较少时为止(有氢气生成,用明火加热注意安全)。趁热过滤,并用少量热水洗涤锥形瓶及滤纸,将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中。将滤纸上的固体常温干燥后称重,记为m2
(3)称取一定质量的(NH42SO4,加入______ g(用含m1和m2的代数式表示,要求化简,下同。)水配制成室温下(20℃)的饱和溶液,并将其加入到上面实验的蒸发皿中,缓缓加热,浓缩至表面出现结晶薄膜为止。放置冷却,得到硫酸亚铁铵的晶体,过滤后用____________洗涤晶体。
(4)产品纯度的测定
先称取产品1.600g,加水溶解,配成100ml溶液,移取25.00mL待测溶液与锥形瓶中,再用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO4标准溶液进行滴定其中的Fe2+,达到滴定终点时消耗标准液的平均值为20.00mL,则样品中的(NH42SO4·FeSO4·6H2O的质量分数?(列式计算)

某同学进行试验探究时,欲配制1.0molL-1Ba(OH)2溶液,但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂(化学式量:315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解,烧杯中存在大量未溶物。
为探究原因,该同学查得Ba(OH)2·8H2O 部分溶解度数据,见下表:

温度
283K
293K
303K
溶解度(g/100g H2O)
2.5
3.9
5.6
 
(1)烧杯中未溶物仅为BaCO3,理由是                                    
(2)假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成,设计试验方案,进行成分检验,在答题纸上写出实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验;室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6)
限选试剂及仪器:稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:取适量试剂于洁净烧杯中,加入足量蒸馏水,充分搅拌,静置,过滤,得滤液和沉淀。
######
步骤2:取适量滤液于试管中,滴加稀硫酸。
_______________________ 
步骤3:取适量步骤1中的沉淀于试管中,
                   ,连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中。   
_______________________
______________________
步骤4:取步骤1中的滤液于烧杯中,______________________________ 
_______________________,说明该试剂中含有Ba(OH)2
 
(3)将试剂初步提纯后,准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。
实验如下:①配制250 mL 约0.1mol·L-1Ba(OH)2·8H2O溶液:准确称取w克试样,置于烧杯中,加适量蒸馏水,搅拌,将溶液转入         ,洗涤,定容,摇匀.
②滴定:准确量取25.00ml所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中,滴加指示剂,将         (填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”)molL-1盐酸装入50ml酸式滴定管,滴定至终点,记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸Vml。
(4)室温下,       (填“能”或“不能”) 配制1.0 mol·L-1Ba(OH)2溶液,说明理由________________________________________________________________________________________.

废旧物的回收利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料,将废旧电池含锌部分转化成ZnSO4·7H2O,含锰部分转化成纯度较高的MnO2,将NH4Cl溶液应用于化肥生产中,实验流程如下:

(1)操作②中所用的加热仪器应选          (选填“蒸发皿”或“坩埚”)。
(2)将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9,使其中的Fe3+和Zn2+沉淀,请写出氨水和Fe3+反应的离子方程式                        
(3)操作⑤是为了除去溶液中的Zn2+。已知25℃时,

NH3·H2O的Kb
Zn2+完全沉淀的pH
Zn(OH)2溶于碱的pH
1.8×10-5
8.9
>11
 
由上表数据分析应调节溶液pH最好为            (填序号)。
a.9                 b.10               c.11
(4) MnO2精处理的主要步骤:
步骤1:用3%H2O2和6.0mol/L的H2SO4的混和液将粗MnO2溶解,加热除去过量H2O2,得MnSO4溶液(含少量Fe3+)。反应生成MnSO4的离子方程式为              
步骤2:冷却至室温,滴加10%氨水调节pH为6,使Fe3+沉淀完全,再加活性炭搅拌,抽滤。加活性炭的作用是                         
步骤3:向滤液中滴加0.5mol/L的Na2CO3溶液,调节pH至7,滤出沉淀、洗涤、干燥,灼烧至黑褐色,生成MnO2。灼烧过程中反应的化学方程式为               
(5) 查文献可知,粗MnO2的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡,然后制取MnCO3固体。
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下,浸泡温度对MnCO3产率的影响如图4,由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在         ℃左右;

②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下,酸的浓度对MnCO3产率的影响如图5,由图看出硝酸的最佳浓度应选择            mol/L左右。

重铬酸钠(Na2Cr2O7?2H2O)俗称红矾钠,在工业方面有广泛用途.我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为FeO?Cr2O3,还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:

中涉及的主要反应有:
主反应:4FeO?Cr2O3+8Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
副反应: SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑       Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:

沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Mg(OH)2
Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH
4.7
3.7
11.2
5.6
 
试回答下列问题:
(1)“①”中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是             
(2)“③”中调节pH至4.7,目的是                    
(3)“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72,请写出该平衡转化的离子方程式:                    
(4)称取重铬酸钠试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL 2mol?L-1H2SO4和足量碘化钠(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?L-1Na2S2O3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,所得产品的中重铬酸钠的纯度      (设整个过程中其它杂质不参与反应) 。

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