题目内容
【题目】下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。
已知:①Fe3+ Cu2+ 开始沉淀的pH分别2.7、5.4,完全沉淀的pH分别为3.7、6.4;
②KSP[(Cu(OH)2]=2×10-20
(1)溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为 Kg。
(2)氧化步骤中发生的离子反应方程式为①
②AsO2— + H2O2+ H+=H3AsO4 ③ H3AsO4+ Fe3+=FeAsO4↓+ 3H+
(3)若要检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽,方法是 ;氧化后需要将溶液进行稀释,稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 mol·L-1。
(4)固体I的主要成分除 FeAsO4外还有 ,操作I为
(5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液,电解粗铜(含铁、银杂质)制备纯铜,写出阳极发生的电极反应方程式
【答案】(16分)
(1)16 (2分)
(2)H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O (2分)
(3)取少量溶液Ⅰ于试管, 加入几滴KSCN溶液,若溶液不出现红色,则说明Fe3+已经除尽;2×10-2
(各2分,共4分)
(4)Fe(OH)3、CaCO3(各1分,共2分);蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥(2分,答对两个给即可)
(5)Fe—2e—= Fe2+ ;Cu —2e—= Cu2+ (各2分,共4分)
【解析】
试题分析:(1)m(CuSO4)=64g/L×100L÷(64/160)=16000g=16Kg。
(2)溶液中含具有还原性的Fe2+,H2O2与Fe2+发生氧化还原反应,离子方程式为:H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O。
(3)Fe3+能与SCN反应,溶液变为红色,所以检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽,方法是:取少量溶液Ⅰ于试管, 加入几滴KSCN溶液,若溶液不出现红色,则说明Fe3+已经除尽;因为需要把溶液的pH调节至5,即c(OH)=10-9molL1,根据KSP[(Cu(OH)2]可得Cu2+恰好沉淀时的Cu2+浓度为:c(Cu2+)=2×10-20÷(10-9)2=2×10-2,稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过2×10-2molL1。
(4)加入Na2CO3后,CO32与Ca2+反应生成CaCO3沉淀,Fe3+开始沉淀的pH分别2.7,完全沉淀的pH分别为3.7,所以pH调节至5时,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,所以固体I的主要成分除 FeAsO4外还有Fe(OH)3、CaCO3;根据流程图可知经过操作I得到电镀硫酸铜和溶液II,则操作I为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥。
(5)电解粗铜(含铁、银杂质)制备纯铜,阳极为粗铜,粗铜中Fe与Cu在阳极失去电子,所以阳极发生的电极反应方程式为:Fe—2e—= Fe2+ ;Cu —2e—= Cu2+。
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【题目】工业上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=a kJ/mol 在温度T1和T2时,分别将0.50mol CH4和1.2mol NO2充入体积为1L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化数据如下表:下列说法不正确的是( )
温度 | 时间/min | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
T1 | n(CH4) | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
T2 | n(CH4) | 0.50 | 0.30 | 0.18 | … | 0.15 |
A.10 min内,T1时CH4的化学反应速率比T2时小
B.温度:T1<T2
C.a<0
D.平衡常数:K(T1)<K(T2)