题目内容
(15分)氯化亚铜(CuCl)是一种白色固体,微溶于水,不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
(1)镁—氯化亚铜海水电池,可用于鱼雷上。该电池被海水激活时,正极导电能力增强,同时产生气泡,则正极上被还原的物质有 、 (填化学式)。
(2)工业上以铜作催化剂,氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣(主要成分为硅粉、铜、碳等)。某课外小组以该废渣为原料制CuCl,流程示意图如下:
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回答下列问题:
①氯代甲烷有4种,其中属于重要工业溶剂的是 (写出化学式)。
②“还原”阶段,SO32-将Cu2+还原得[CuCl2]-,完成下列离子方程式。
Cu2++
Cl-+
SO32-+
=
[CuCl2]-+
+
③在稀释过程中存在下列两个平衡:
ⅰ [CuCl2]-
CuCl+Cl- K=2.32
ⅱ CuCl(s)
Cu+(aq)+Cl- Ksp=1.2×10-6
当[CuCl2]-完成转化时(c([CuCl2]-)≤1.0×10-5 mol·L-1),溶液中c(Cu+)≥ 。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时,常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是 (写一点)。
(3)工业生产CuCl过程中产生浓度为2~3 g·L-1的含铜废水,对人及环境都有较大的危害,必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜,过程如下:
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①实验室完成步骤ⅰ时,依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂,经振荡并 后,置于铁架台的铁圈上静置片刻,分层。分离上下层液体时,应先 ,然后打开活塞放出下层液体,上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式: 。
(1)CuCl、H2O(或H+)(各1分,共2分) (2)①CHCl3或CCl4(任写一个就得分,1分)
②2Cu2++4Cl-+1SO32-+1 H2O =2[CuCl2]-+1 SO42- +2 H+ (3分)
③5.17×10-2mol·L-1 (2分) ④避免CuCl溶于水而损失(或其他合理答案)(2分)
(3)①放气(1分) 打开上口玻璃塞(或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔)(1分)
②R2Cu+2H+=Cu2++2RH(3分)
【解析】
试题分析:(1)镁是活泼的金属,因此在镁—氯化亚铜海水电池中镁是负极,失去电子,正极得到电子,发生还原反应。该电池被海水激活时,正极导电能力增强,同时产生气泡,该气体应该是氢气,这说明正极上得到电子的物质有CuCl、H2O(或H+)。
(2)①氯代甲烷有4种,其中属于重要工业溶剂的是CHCl3或CCl4。
②根据方程式可知,在反应中铜元素的化合价从+2价降低到+1价,得到1个电子。硫元素的化合价从+4价升高到+6价,失去2个电子,所以根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:1.根据原子守恒和电荷守恒可知,反应前还有水参加,反应后还有氢离子生成,因此配平后的离子方程式为2Cu2++4Cl-+SO32-+H2O =2[CuCl2]-+SO42- +2H+。
③根据方程式可知K=
、Ksp=c(Cu+)·c(Cl-),则c(Cu+)=
,因此(c([CuCl2]-)≤1.0×10-5 mol·L-1),溶液中c(Cu+)≥5.17×10-2mol·L-1。
④CuCl在有机溶剂中的溶解度小能,用无水乙醇代替蒸馏水可以避免CuCl溶于水而损失。
(3)①在振荡过程中有关随时放气。分液时应该打开上口玻璃塞(或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔)。
②铜离子与氢离子交换加入水层,因此反应的离子方程式为R2Cu+2H+=Cu2++2RH。
考点:考查原电池应用、氧化还原反应配平、溶解平衡、萃取分液以及离子方程式的书写
(16分)X、Y、Z三种短周期元素,其单质在常温下均为无色气体,它们的原子序数之和为16。在适当条件下三种单质两两化合,可发生如右图所示变化。己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个。请回答下列问题:
(1)由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为 ,相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H+)最小的是 (填写化学式)。
(2)Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料,以氢氧化钾溶液为介质,反应生成对环境无污染的常见物质,试写出该电池负极的电极反应式 ,溶液中OH-向 极移动(填“正”或“负”)。
(3)Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙,其分子中只存在共价单键,常温下甲、乙均为无色液体,甲随着温度升高分解速率加快。
①乙能够将CuO还原为Cu2O,已知每lmol乙参加反应有4mole- 转移,该反应的化学方程式为 。
②将铜粉末用10%甲和3.0mol?L-1H2SO4混合溶液处埋,测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表:
温度(℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
铜的平均溶解速率 (×10-3mol?L-1·min-1) | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
由表中数据可知,当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降,其主要原因是
_____________________________________________________。
③实验室可用甲作试剂取X的单质,发生装置可选用下图中的 (填装置代号)。
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Ⅰ. A、B、C、D、E、F、G七种元素,试按下列所给条件推断,
①A、B、C是同一周期的金属元素,原子核外有三个电子层,A的原子半径在所属周期中最大,且原子半径A>B>C;
②D、E是非金属元素,它们跟氢气化合可生成气态氢化物HD和HE,室温时,D的单质是液体,E的单质是固体
③F在常温下是气体,性质稳定,是除氢气外最轻的气体
④G是除氢外原子半径最小的元素
(1)A 的名称是 ,B位于周期表中第 周期第 族。
(2)C的原子结构示意图是 ,
A元素与D元素形成化合物的电子式是 。
(3)F的元素符号是 。
(4)在上述七种元素中,最高价氧化物对应的水化物碱性最强的化学式是 ,酸性最强的化学式是 ,气态氢化物最稳定的化学式是 。
(5)将C的氧化物对应的水化物投入到A的氧化物对应的水化物中,反应的化学方程式是
。
Ⅱ、(1)下表中的实线表示元素周期表部分边界,请用实线画出周期表未完成的边界及金属元素与非金属元素的分界线。
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(2)把符合下列要求的元素的元素符号标在表中对应位置处。
① 最高价氧化物的水化物碱性最强(放射性元素除外)
② 气态氢化物最稳定的非金属元素