【题目】某化学兴趣小组利用下图装置探究验证黄铜矿(主要成分CuFeS2)在空气中的氧化产物并测定CuFeS2的纯度(杂质为SiO2)。
实验步骤:①组装好仪器,检查装置的气密性良好。②加入药品,打开弹簧夹,从左口不断鼓入空气。③点燃B处的酒精喷灯,高温灼烧石英管中黄铜矿的样品。
请回答下列问题。
(1)仪器A中的试剂是________,其作用为________。
(2)为检验灼烧氧化黄铜矿产生的气体,则C、D中的试剂可选择________(多选)。
a.Na2S溶液、NaOH溶液
b.BaCl2溶液、NaOH溶液
c.品红溶液、NaOH溶液
d.KMnO4溶液、NaOH溶液
(3)查阅资料:
①样品经煅烧后得到的固体可能为泡铜(Cu、Cu2O)和熔渣(Fe2O3、FeO)。
②Cu2O与稀H2SO4的反应为:Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O
探究Ⅰ:为验证熔渣的成分,取分离出的熔渣少许于试管中,加入适量的稀硫酸溶解,取两份所得液。完成下表中横线上的内容。
试样 | 加入试剂及操作 | 实验现象 | 得出结论 |
第一份 | 滴入几滴K3Fe(CN)6]溶液 | ________ | 含FeO |
第二份 | 滴入几滴________溶液 | 溶液变为血红色 | 含Fe2O3 |
探究Ⅱ:设计实验方案验证泡铜中是否含有Cu2O?________。
(4)为测定CuFeS2的纯度,称取a g的黄铜矿样品充分燃烧后,甲、乙两组同学设计如下两个不同的实验方案(以下纯度结果均用含相应字母的代数式表示)。
甲方案:若C试管中为足量的H2O2和NaOH的混合溶液,吸收完气体后向C中加入过量的BaCl2溶液振荡且静置,经过滤后处理得到固体为w g,则CuFeS2的纯度为________。写出C试管中吸收气体时的总反应的离子方程式________。
乙方案:从上述煅烧产物中分离出泡铜,使其完全溶于稀硝酸并配成250mL的溶液,取出25.00mL该溶液用c mol·L-1的标准液EDTA(用H2Y2-表示)滴定至终点(滴定荆不与杂质反应),消耗EDTA标准液V mL,则CuFeS2的纯度为________。(滴定时的反应为:Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+)
【题目】CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,还可利用CO2据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。
(1)利用CO2和H2反应合成甲醇的原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内,催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示:
ω(CuO)/% | 10 | 20 | 30 | 4b | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的产率 | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的转化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知,CuO的质量分数为________催化效果最佳。
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是(______)
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)①在1L的恒定密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示,则压强P2________P1(填“>”、“<”或“=”);平衡由A点移至C点、D点移至B点,分别可采取的具体措施为________、________;在c点时,CO的转化率为________。
②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则L、M两点容器内压强:P(M)________2P(L);平衡常数:K(M)________K(L)。(填“>”、“<”或“=”)
(4)以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO2。