题目内容

以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,含少量杂质SiO2)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐:4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下:

回答下列问题:
(1)下列物质中可以用于上述流程中调节溶液pH的是　　　　(填序号)。
A．Cu；B．Cu2(OH)2CO3；C．H2SO4；D．Fe；E.CuO
(2)滤渣A的主要成分为　                    (写化学式)。
(3)写出反应Ⅰ的化学方程式:　                    。
(4)试剂a为　　　                             　。
(5)欲从溶液中获得绿矾晶体,分离操作Ⅰ应为　　　　(写操作名称)。
(6)生产过程中,除了试剂a、H2O可以循环使用外,还可循环使用的物质有　　　　(写化学式)。
(1)BE
(2)Fe(OH)3
(3)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑
(4)铁粉
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(6)H2SO4、O2
(1)流程图中的混合溶液为CuSO4和Fe2(SO4)3。调节pH的目的是除去Fe3+,Fe3+水解的方程式为:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。要求加入的试剂能与H+反应,不能引入除Cu2+、Fe3+外的其他杂质离子,不能与Fe3+反应,故供选试剂中只有B、E适合。(3)电解CuSO4溶液,其产物为Cu、O2和H2SO4。(4)Fe(OH)3与H2SO4反应生成Fe3+,最终要得到绿矾,故试剂a应为铁粉。(5)绿矾含有结晶水,从溶液中分离的操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,最后过滤即可。(6)电解生成的H2SO4和O2也可循环
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练习册系列答案
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下图所示的是一些常见的单质、化合物之间的转化关系图，有些反应中的部分物质和反应条件被略去。化合物A是家庭生活中常用的一种调味品，反应①称之为“氯碱工业”。D是黄绿色气体，H的水溶液具有漂白、杀菌性，J为红褐色沉淀。

（1）H的化学式为            。
（2）写出I与Fe反应生成G的离子方程式为                             。
（3）反应①的化学方程式为                                             。
（4）反应②的离子方程式为                                            。
某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体，流程如下：

（1）在实验室中，欲用37％(密度为1．19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有      、       。
（2）①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中，不需要的是   (填下列各项中序号)。

②CuCl2溶液中存在如下平衡：Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡，除滤液A外，下列试剂中，还需要的是      (填下列各项中序号)。
a．FeCl3固体        b．CuCl2固体       c．蒸馏水
（3）某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程，查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时，固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。

①CuS矿样在焙烧过程中，有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成，转化顺序为：

第①步转化主要在200～300oC范围内进行，该步转化的化学方程式为                                                               。
②300～400oC范围内，固体质量明显增加的原因是           ，上图所示过程中，CuSO4固体能稳定存在的阶段是   (填下列各项中序号)。
a．一阶段    b、二阶段    c、三阶段  d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程，并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a．装置组装完成后，应立即进行的一项操作是                。
b．当D装置中产生白色沉淀时，便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为       溶液。
c．若原CuS矿样的质量为l0．0 g，在实验过程中，保持温度在760oC左右持续加热，待矿样充分反应后，石英玻璃管内所得固体的质量为8．0 g，则原矿样中CuS的质量分数为      。
工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板，现有一块重250g的印刷线路板投入到500mL 2mol/L FeCl3溶液，一段时间后，取出干燥后称重218g，假设溶液体积不变，则下列说法正确的是（  ）
A．在反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈红色
B．反应后溶液中c(Cl-)=6mol/L
C．反应后溶液中加入铁屑不溶解
D．反应后溶液中c(Cu2+): c(Fe2+)=1:1
工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，其中一部分铁元素在风化过程中会转化为＋3价。

已知：TiOSO4遇水会水解。
(1)步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的离子方程式为_______________________
(2)步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的________(填字母序号)。
a．熔、沸点差异　     b．溶解性差异　   c．氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中，均需要进行的操作是________(填操作名称)。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2＋转化为H2TiO3的原理：
____________________________________________________________。
(5)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应可生产硫酸锰(MnSO4，易溶于水)，该反应的离子方程式为__________________________________
(6)研究发现，用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置可获得金属钙，并可以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。
写出阳极的电极反应式：_________________________

在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是______________________________________(请结合化学用语解释)。
菱锌矿的主要成分是碳酸锌，还含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。

请结合下表数据，回答问题：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
6.3
9.7
Fe3＋
1.5
3.2
Zn2＋
6.2
8.0
 
（1）下列试剂中，________（填代号）可作为试剂甲的首选。
A．KMnO4　     B．Cl2　      C．H2O2　     D．浓硝酸
根据所选试剂写出与之反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）氢氧化铁固体会吸附一些SO42-，如何洗涤Fe（OH）3固体以及如何判断是否洗涤干净？
洗涤方法：______________________________________________________________，判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。
（3）除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是______________；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的________。
a．Zn　    b．ZnO　   c．Zn（OH）2　   d．CuO
（4）经测定乙溶液中仍含有少量的Fe3＋和Zn2＋。若c（Fe3＋）为4.0×10－17  mol·L－1，则c（Zn2＋）为______________ mol·L－1。（已知Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×10－17）。
利用制取硫酸产生的矿渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3及SiO2等）制备高纯氧化铁（α-Fe2O3）的工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为______________________________。为提高“酸浸”中铁元素的浸出率，除了采用合适的液固比和循环浸取外，适宜的条件还有____________________、____________________。（任举两例）
（2）调节pH至5.5的目的是______________________________________。
（3）滤液②中加入NH4HCO3时需要控制反应温度不能过高，原因是__________________________________________________。（答一点即可）
（4）在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式为_______________________________________________________。
2013年2月15日早晨,一块陨石坠落在俄罗斯乌拉尔山脉地区,引发爆炸,造成1 000余人受伤,专家化验陨石碎片含铁10%。下列有关铁及其化合物的叙述中正确的是(　　)
A．1 mol Fe分别与足量的盐酸或氯气反应电子转移数相等
B．水蒸气与铁在常温下反应生成Fe3O4和H2
C．Fe2O3和Al2O3都能溶解于NaOH溶液中
D．生铁中的含碳量高于钢中的含碳量
工业制钛白粉产生的废液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可利用酸解法生产补血剂乳酸亚铁。其生产流程如下：

已知：TiOSO4可溶于水，在水中电离为TiO2+和SO42-。请回答下列问题：
（1）写出TiOSO4水解生成钛酸H4TiO4的离子方程式                          。步骤①中加入足量铁屑的目的是              。
（2）工业上由H4TiO4可制得钛白粉TiO2。TiO2直接电解还原法（剑桥法）生产钛 是一种较先进的方法，电解质为熔融的CaCl2，原理如图所示，阴极的电极反应为_______________。

（3）步骤②的离子方程式是                            ，所得副产品主要 是__________（填化学式）。
（4）步骤④的结晶过程中必须控制一定的真空度，原因是                     。
（5）乳酸可由乙烯经下列步骤合成：

上述合成路线的总产率为60%，乳酸与碳酸亚铁反应转化为乳酸亚铁晶体的产率为90%，则生产468 kg乳酸亚铁晶体（M＝234 g/mol）需要标准状况下的乙烯        m3。

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