摘要: 某化学兴趣小组用含铝.铁.铜的合金废料制取纯净的氯化铝溶液.绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体(CuSO4•5H2O).方案如下:

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(15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不同的原料制取硫酸铜。
方式一:一种含铜的矿石(硅孔雀石矿粉),含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图:

请回答下列问题:
⑴完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O;
⑵步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________
A. CuO            B. MgO       C. FeCO3              D NH3·H2O
⑶有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
4.2
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
6.7
由上表可知:当溶液pH=4时,不能完全除去的离子是________。
⑷滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正确”或“错误”)。
方式二:以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验,将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:
2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H(水相)
分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(5)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2 + 4H = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S     2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H
电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是____________________(用电极反应式表示)。
(6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________ 。
(7)步骤Ⅳ,若电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ____ 。

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铝热反应是铝的一个重要性质,该性质用途十分广泛,不仅被用于焊接钢轨,而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等。
                
(1)某校化学兴趣小组同学,取磁性氧化铁按教材中的实验装置(如图甲)进行铝热反应,现象很壮观。取反应后的“铁块”溶于盐酸,向其中滴加KSCN溶液,发现溶液变血红色。出现这种现象的原因,除了可能混有没反应完的磁性氧化铁外,还有一个原因是                 
(2)若证明上述所得“铁块”中含有金属铝,可选择        (填试剂名称),所发生反应的离子方程式为               
(3)为克服图甲的缺陷改用图乙装置进行铝热反应。取反应后的“铁块”溶于盐酸,向其中滴加KSCN溶液,溶液没有出现血红色。为测定该实验所得 “铁块”的成分,实验流程如图所示。

几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

 
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
开始沉淀时的pH
7.5
2.8
4.2
9.6
沉淀完全时的pH
9.0
4.0
5
11
 
① 试剂A应选择       ,试剂B应选择        。(填序号)
A.稀盐酸  B.氧化铁  C.H2O2溶液  D.氨水  E.MgCO3固体
② 已知常温下Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36,则反应Ⅲ后溶液中c(Fe3+)=        mol·L-1
③ 灼烧完全的标志是      
④ 若最终红色粉未M的质量为12.0 g,则该“铁块”的纯度是       。如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量,计算“铁块”的纯度,则计算结果会        (填“偏大”“偏小”或“无影响”),原因是                        

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(2009?宿迁二模)实验化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌.同时,由于粗锌中还含有铁等杂质,使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁,为了充分利用制氢废液,常用其制备皓矾(ZnSO4?7H2O).某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾并探究其性质.
(1)制备皓矾的实验流程如图所示.

已知:开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为:
Fe(OH)3:2.7一3.7
Fe(OH)2:7.6一9.6
Zn(OH)2:5.7一8.0 
试回答下列问题:①加入的试剂①,供选择使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等,应选用
20%的H2O2
20%的H2O2
,其理由是
将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质
将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质

②加入的试剂②,供选择使用的有:Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等,应选用
ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3
ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3
,其理由是
调节溶液PH到3.7,使铁离子沉淀,同时不引入新的杂质
调节溶液PH到3.7,使铁离子沉淀,同时不引入新的杂质
 
③从晶体1→晶体2,该过程的名称是
重结晶
重结晶

④在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是
为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率
为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率

(2)探究ZnSO4?7H2O的性质
⑤称取28.7g ZnSO4?7H2O研细后置于坩埚中小心加热,测得残留固体的质量与温度的对应数据见下表:
温度(℃) 60 240 930 1000
残留固体质量(g) 19.7 16.1 8.1 8.1
试写出ZnSO4?7H2O加热到1000℃时的反应方程式
ZnSO4?7H2O
 1000℃ 
.
 
ZnO+SO3+7H2O
ZnSO4?7H2O
 1000℃ 
.
 
ZnO+SO3+7H2O
. 
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液,发现先产生白色沉淀后又逐渐溶解;若改用氨水得到相同的现象.查资料知,氢氧化锌与氢氧化铝均有两性,且锌离子可与氨水形成络合离子[Zn(NH34]2+.则Zn(OH)2沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到无色溶液的离子反应方程式为:
Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O
Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O
(任写一个).
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实验化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌.同时,由于粗锌中还含有铁等杂质,使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁,为了充分利用制氢废液,常用其制备皓矾(ZnSO4?7H2O).某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾并探究其性质.
(1)制备皓矾的实验流程如图所示.

已知:开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为:
Fe(OH)3:2.7一3.7
Fe(OH)2:7.6一9.6
Zn(OH)2:5.7一8.0
试回答下列问题:①加入的试剂①,供选择使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等,应选用______,其理由是______
②加入的试剂②,供选择使用的有:Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等,应选用______,其理由是______
③从晶体1→晶体2,该过程的名称是______.
④在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是______.
(2)探究ZnSO4?7H2O的性质
⑤称取28.7g ZnSO4?7H2O研细后置于坩埚中小心加热,测得残留固体的质量与温度的对应数据见下表:
温度(℃)602409301000
残留固体质量(g)19.716.18.18.1
试写出ZnSO4?7H2O加热到1000℃时的反应方程式______.
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液,发现先产生白色沉淀后又逐渐溶解;若改用氨水得到相同的现象.查资料知,氢氧化锌与氢氧化铝均有两性,且锌离子可与氨水形成络合离子[Zn(NH34]2+.则Zn(OH)2沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到无色溶液的离子反应方程式为:______(任写一个).

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