题目内容
【题目】化学选修:化学与技术某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收.其工业流程如图:
已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,
根据上面流程回答有关问题:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________
A.过滤 B.洗涤 C.干燥 D.蒸馏
(2)过量的还原剂应是________,溶液a中发生的反应的离子方程式为________;
(3)若用x mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液ymL,则最后所得红棕色固体C的质量为________g(用含x、y的代数式表示).
(4)将溶液c调节pH至2.9-3.2的目的是________;
(5)常温下,取0.2mol/L的CuCl2溶液,若要使Cu2+开始沉淀,应调节pH至________;
(6)工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是________
A.电解法 B.热还原法 C.热分解法
(7)用惰性电极电解溶液e制取固体B,所发生的化学反应方程式为________。
【答案】D 铜粉 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 0.4xy 保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀 4.5 B CuCl2Cu+Cl2↑
【解析】
(1)通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液,所用该操作是过滤,过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作,所以涉及过滤、洗涤、干燥,故选D;
(2)根据流程最后滤液中含铜,和电解得到B分析,加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁,故应加铜,FeCl3具有氧化性与还原剂铜发生氧化还原反应,离子方程为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故答案为铜粉; 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
(3)溶液b中含亚铁离子,会被酸性高锰酸钾氧化成铁离子,高锰酸钾被还原为锰离子,反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,
根据关系式计算:
2 MnO4-~10Fe2+~5Fe2O3
2 10 5×160g
0.001xy m
m==0.4xy,故答案为0.4xy;
(4)因Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,
溶度积常数越小,对应离子越易沉淀,所以沉淀顺序为:Fe3+>Cu2+>Mn2+,使氯化铁完全生成氢氧化铁,故答案为保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀;
(5)若要使Cu2+开始沉淀,Qc=Ksp,所以c(OH-)==10-9.5mol/L,所以pH=4.5,故答案为4.5;
(6)氧化铁与还原剂一氧化碳发生氧化还原反应得到单质铁,所以用热还原法,故选B;
(7)溶液e电解阳氯离子放电得到氯气,阴极铜离子放电得到单质铜,所以电极反应式为:CuCl2Cu+Cl2↑,故答案为CuCl2
Cu+Cl2↑。
【点晴】
本题考查了实验方案的设计,设计实验基本操作,物质的分离与除杂,离子方程式的书写,沉淀溶解平衡及电解原理,题目较难,要考虑整个流程,从实验目的出发围绕问题根据化学原理一步步解答。本题的主要流程是这样的:含有Cu、Fe、Si废旧合金中的铁与铜与过量的氯化铁溶液发生氧化还反应,得到固体硅和含氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液a,加入过量的还原剂铜粉,得到时氯化亚铁和氯化铜的混合溶液b,然后向溶液中加入酸性高锰酸钾将亚铁离子氧化成铁离子,得到含锰离子、铁离子和铜离子的混合溶液中滴加氢氧化钾调节溶液的pH使铁离子完全沉淀,然后过滤得到氢氧化铁固体,灼烧得到氧化铁,溶液e电解阳氯离子放电得到氯气,阴极铜离子放电得到单质铜。
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【题目】下列实验操作及现象能够达到对应实验目的是( )
选项 | 实验操作及现象 | 实验目的 |
A | 向溶液中加入盐酸无现象,再加入氯化钡溶液产生白色沉淀 | 检验溶液中有 |
B | 常温下,向饱和 | 证明常温下, |
C | 常温下,测定盐酸和醋酸溶液的pH:盐酸pH小于醋酸pH | 证明相同条件下,在水中HCl电离程度大于 |
D | 将浓硫酸与碳混合加热,直接将生成的气体通入足量的澄清石灰水,石灰水变浑浊 | 检验气体产物中 |
A.AB.BC.CD.D
【题目】“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
①SO2(g)+NH3·H2O(aq) = NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ·mol-1;
②NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq) = (NH4)2SO3(aq)+H2O(l)ΔH2=b kJ·mol-1;
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ·kJ·mol-1。
则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) 的ΔH=________kJ·mol-1
(2)燃煤发电厂常利用反应:2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g) = 2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8 kJ·mol-1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10min内,平均反应速率v(O2)=________mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②30in后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是________(填字母)。
A.加入一定量的粉状碳酸钙 B.通入一定量的O2
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0 kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压,测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为________;在1100K时,CO2的体积分数为________。
(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=________[已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数]。
(5)工业上常用高浓度的 K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:
①在阳极区发生的反应包括___________和H++HCO3- =CO2↑+H2O
②简述CO32-在阴极区再生的原理:______________。