题目内容

11．黄铜灰渣（含有Cu、Zn、Ni、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3等）可用于制取金属铜、锌盐和硫酸镍铵，其生产工艺如下：

回答下列问题：
（1）浸取时，Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，加入Zn粉，主要被还原的阳离子有H+、Fe3+，Cu2+
（2）加入浓硫酸二次浸取可能产生的有毒气体是SO2净化的方法是用氨水吸收
（3）除铁时，需要加入双氧水，发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，再调节溶液时的pH使铁以Fe（OH）3（填化学式）的形式被除去
（4）电解时，阴极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu回收利用电解后溶液中硫酸的方法是加入ZnO反应掉酸后与过滤2的滤液合并制备ZnSO4•7H2O
（5）硫酸镍铵[（NH4）xNiy（SO4）m•nH2O]是常用的化学分析试剂，某同学为测定硫酸镍铵的组成，进行如下实验①准确称取1.9750g　样品，配制成100.00mL　溶液A；②准确量取25.00mL　溶液A，用0.04000mol•L-1的EDTA（Na2H2Y）标准溶液滴定其中的Ni2+（离子方程式为Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+），消耗EDTA　标准溶液31.25mL；③另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH　溶液并充分加热，生成NH3　56.00mL（标准状况）．
①硫酸镍铵的化学式为（NH4）2Ni（SO4）2•6H2O
②若测定管在使用前未有EDTA标准溶液刷洗，则测得的N2+含量将偏高（填“偏高”“偏低”或“不变”）

分析 黄铜灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe2O3反应，滤渣1为铜和少量的SiO2，滤液1主要含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，加入锌粉，锌粉可与Cu2+、Fe2+、H+反应生成铜和铁单质，滤渣2主要为铜和铁单质和过量的锌，焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；电解硫酸铜溶液可得到铜单质，锌离子在溶液不放电，加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O，
（1）浸取时，Fe2O3与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，加入锌粉还原铁离子和铜离子；
（2）浓硫酸被还原生成有毒气体二氧化硫，利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
（3）过氧化氢在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀除去；
（4）电解时溶液中铜离子在阴极得到电子生成铜，回收利用电解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反应掉酸后与过滤2的滤液合并制备硫酸锌晶体，充分利用原料；
（5）①根据反应和滴定数据计算出镍离子的物质的量；根据氨气的体积计算出氨气的物质的量；根据正负电荷相等求算出硫酸根的物质的量，再利用质量计算出水的物质的量，最后求出硫酸镍铵的化学式．
②滴定管没有润洗，导致标准液浓度减小，测定结果会偏高．

解答 解：黄铜灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe2O3反应，滤渣1为铜和少量的SiO2，滤液1主要含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，加入锌粉，锌粉可与Cu2+、Fe2+、H+反应生成铜和铁单质，滤渣2主要为铜和铁单质和过量的锌，焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；电解硫酸铜溶液可得到铜单质，锌离子在溶液不放电，加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO4•7H2O，
（1）浸取时，Fe2O3与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，加入锌粉还原溶液中铁离子和铜离子，
故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe3+，Cu2+；
（2）浓硫酸被还原生成有毒气体二氧化硫，净化方法是利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
故答案为：SO2，用氨水吸收；
（3）过氧化氢在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节溶液PH使铁离子形成氢氧化铁全部沉淀除去；
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe（OH）3；
（4）电解时溶液中铜离子在阴极得到电子生成铜，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，回收利用电解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反应掉酸后与过滤2的滤液合并制备硫酸锌晶体，充分利用原料，
故答案为：Cu2++2e-=Cu，加入ZnO反应掉酸后与过滤2的滤液合并制备ZnSO4•7H2O；
（5）①25mL溶液中镍离子的物质的量是：n（Ni2+）=n（H2Y2-）=0.04000 mol•L-1×0.03125L=1.250×10-3 mol，
氨气的物质的量等于铵离子的物质的量，n（NH4+）=$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=2.500×10-3 mol
根据电荷守恒，硫酸根的物质的量是：n（SO42-）=$\frac{1}{2}$×[2n（Ni2+）+n（NH4+）]=2.500×10-3 mol，
所以：m（Ni2+）=59 g•mol-1×1.250×10-3 mol=0.07375 g
m（NH4+）=18 g•mol-1×2.500×10-3 mol=0.04500 g
m（SO42-）=96 g•mol-1×2.500×10-3 mol=0.2400 g
n（H2O）=$\frac{1.9750g×\frac{25}{100}-（0.07375g+0.04500g+0.2400g）}{18g/mol}$=7.250×10-3 mol
x：y：m：n=n（NH4+）：n（Ni2+）：n（SO42-）：n（H2O）=2：1：2：6，
硫酸镍铵的化学式为（NH4）2Ni（SO4）2•6H2O，
答：硫酸镍铵的化学式是（NH4）2Ni（SO4）2•6H2O；
②由于没有用标准液润洗滴定管，使得滴定管中的标准液浓度减小，滴定是消耗的标准液体积增大，测定结果偏高，
故答案是：偏高；

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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17．下列物质：①干燥Cl2   ②NaClO   ③SO2  ④活性炭  ⑤O3，能使品红褪色的是（　　）
A．③④⑤B．②③④C．①②⑤D．①②③④⑤
18．迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质，其结构如图．下列叙述正确的是（　　）
A．迷迭香酸属于芳香烃
B．1mol迷迭香酸最多能和含6mol H2发生加成反应
C．迷迭香酸可以发生水解反应、消去反应和酯化反应
D．1mol迷迭香酸最多能和含6mol NaOH的水溶液完全反应
15．碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病．碘酸钾（KIO3）是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水．碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘．以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示．请回答下列问题：
（1）碘是紫黑色（填颜色）固体物质，实验室常用升华方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘．
（2）写出碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢反应的离子方程式：2IO3-+2H++5H2O2=I2↓+5O2↑+6H2O
（3）电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区．另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却．图中的序号3应为阴离子交换膜（填“阳”或“阴”）；电解时，阳极上发生反应的电极反应式为I-+6OH--6e-=IO3-+3H2O．
（4）教材中利用KI与空气的反应来探究反应速率与温度的关系，现有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液、淀粉溶液，则实验时这几种试剂的加入顺序为：KI溶液、淀粉溶液、0.1mol/LH2SO4溶液；反应的离子方程式为4H++4I-+O2=2I2+2H2O．
（5）已知KI+I2?KI3，将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3•H2O．该物质作为食盐加碘剂是否合适？否（填“是”或“否”），并说明理由低温制备的KI3受热易分解为I2，而I2受热易升华．为了提高加碘盐（添加KI）的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失．下列物质中有可能作为稳定剂的是AC．
A．Na2S2O3B．AlCl3C．Na2CO3D．NaNO2．
6．五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒铁．用作合金添加剂，占五氧化二钒总消耗量的80%以上，其次是用作有机化工的催化剂．为了增加V2O5的利用率，我们从废钒催化剂（主要成分V2O5，VOSO4，K2SO4，SiO2和Fe2O3等）中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）①中废渣的主要成分是SiO2．
（2）②，③中的变化过程可简化为（下式中的R表示VO2+或Fe3+，HA表示有机萃取剂的主要成分）：R2（SO4）n（水层）+2nHA（有基层）?2RA（有基层）+nH2SO4（水层）．②中萃取时必须加入适量碱，其原因是加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取，提高钒的萃取率；实验室进行萃取操作主要使用的玻璃仪器为分液漏斗和烧杯．
（3）完成④中反应的例子方程式：1ClO3-6VO2++6H+=6VO3+1Cl-+3H2O
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表：
pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1
钒沉淀率/%88.194.896.598.098.898.696.493.189.3
试判断在实际生产时，⑤中加入氨水调节溶液的最佳pH为1.7；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3，沉淀，则此时溶液中c（Fe3+）=2.6×10-3mol/L．（已知：25℃时k[Fe（OH）3]=2.6×10-39．）
16．在“部分酸碱盐溶解性表”中存在“碳酸亚铁”．某学习小组设计实验探究碳酸亚铁的性质．
（一）制备碳酸亚铁．
将一定量新制备的硫酸亚铁溶液和过量的碳酸氢铵溶液混合产生大量沉淀和气体．
（1）写出离子方程式：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O．
（二）探究碳酸亚铁的热稳定性（加热仪器省略）

连接仪器、装药品．打开K，先通入一段时间氮气，然后，用酒精喷灯在A处加热玻璃管，观察B瓶溶液变浑浊．待固体分解完后，继续通入氮气至玻璃管冷却．
（2）先通入氮气的目的是排尽装置内空气，避免氧气干扰．B瓶现象能说明分解产物有二氧化碳．
（3）停止加热之前，是否拆开A、B之间橡胶管？答：否；理由是通入氮气，玻璃管内气压不会减小．
（三）探究碳酸亚铁还原性
【查阅资料】
①氧化亚铁是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁．
②碳酸亚铁在空气中灼烧生成氧化铁．
（4）探究碳酸亚铁和氧气反应的固体成分：
①【提出设想】
假设1  固体成分是氧化铁；
假设2  固体成分是四氧化三铁；
假设3氧化铁和四氧化三铁．
②【实验验证】连接仪器、装药品，打开止水夹K，通入氧气，加热玻璃管．Y瓶中澄清石灰水不产生沉淀时，停止加热，继续通入氧气至玻璃管冷却．
取少量玻璃管里固体于试管，滴加稀硫酸，微热，固体完全溶解．将溶液分成甲、乙两份溶液，进行后续实验．
实验编号实验步骤实验现象
i向甲溶液滴加KSCN溶液溶液变红色
ii向乙溶液滴加酸性高锰酸钾溶液溶液不褪色
【实验评价】③上述实验i（填：i或ii）不能确定样品成分．
【实验结论】根据上述实验结果，该小组得到碳酸亚铁在氧气中高温灼烧得到产物是溶液变红色，只证明有+3价铁，固体可能是氧化铁、四氧化三铁、氧化铁和四氧化三铁混合物．
（5）定量探究：取23.2g纯净固体碳酸亚铁，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减7.2g．通过计算确定固体成分是氧化铁．
3．如图各有机物相互转化关系中，无色气体A为石油裂解的产品之一，A的产量可以用来衡量一个国家石油化工水平．B、D均为日常生活中常见的有机物．

回答下列问题：
（1）由F生成乙二醇的反应条件为氢氧化钠的水溶液．
（2）A生成B的反应方程式为CH2=CH2+H2O$→_{△}^{催化剂}$CH3CH2OH；B生成C的反应方程式为2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu/Ag}$2CH3CHO+2H2O．
（3）将加热到红热的铜丝插入B中，反复几次，观察到的现象为铜丝表面由黑变红，有刺激性气味产生．
20．下列叙述中正确的是（　　）
A．化学反应中物质变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成
B．离子化合物中一定有金属元素和非金属元素
C．全部由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
D．共价化合物中各原子都一定满足最外层8电子稳定结构
1．在指定环境中，下列各组离子一定能够大量共存的是（　　）
A．在pH=1的无色溶液中：SO42-、Cu2+、Na+、Cl-
B．使pH试纸呈红色的溶液中：Fe2+、NO3-、SO42-、Na+
C．加入铝粉后产生大量氢气的溶液中：NH4+、Na+、NO3-、SO42-
D．在$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$=1×1013的溶液中：NH4+、Ca2+、C1-、K+

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