题目内容
【题目】某工厂排放的废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子,某化学小组为了充分利用资源和保护环境,准备回收废水中的铜和汞,同时得到绿矾。他们设计了如下实验方案:
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(1)现有仪器:酒精灯、玻璃棒、坩埚、蒸发皿、蒸馏烧瓶、烧杯、铁架台等,完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的仪器是________(填序号);
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(2)步骤Ⅰ中加入过量铁粉的目的是________;步骤Ⅱ中________(填“能”或“不能”)用盐酸代替硫酸。
(3)步骤Ⅲ的实验装置如图所示,加热装置应与装置________(填“甲”“乙”或“丙”)连接,理由是_____________
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(4)利用氧化铜制取铜有如下四种方案:
方案甲:利用氢气还原氧化铜;
方案乙:利用一氧化碳还原氧化铜;
方案丙:利用炭粉还原氧化铜;
方案丁:先将氧化铜溶于稀硫酸,然后加入过量的铁粉,过滤,再将滤渣溶于过量的稀硫酸,再过滤、洗涤、烘干。从安全角度考虑,方案________(填“甲”“乙”或“丙”,下同)不好;从产品纯度考虑,方案________不好。
(5)写出步骤Ⅰ中涉及反应的离子方程式:________________
【答案】B、C 将铜离子、汞离子全部转化成铜和汞 不能 乙 汞易挥发且有剧毒,汞的密度比水大且不溶于水,也不与水反应 甲、乙 丙 Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Hg2++Fe=Hg+Fe2+、2H++Fe=Fe2++H2↑
【解析】
工厂排放的废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子,加入过量铁粉,可将Cu2+ Hg2+全部置换出来,则滤渣含有Fe、Cu、Hg等金属,滤液中含有Fe2+,滤渣加入稀硫酸,滤液含有Fe2+,滤渣为Cu、Hg,灼烧得到CuO,可分离出Hg,CuO还原可得到Cu,滤液经蒸发浓缩,结晶可得到绿矾,以此解答该题。
(1)步骤Ⅳ由滤液得到晶体,可进行蒸发、结晶以及过滤等操作,需要酒精灯、玻璃棒、蒸发皿、坩埚钳、烧杯、铁架台、三角漏斗等,则完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的仪器是三角漏斗和坩埚钳,故答案为BC;
(2)步骤Ⅰ中加入过量铁粉,可将Cu2+ Hg2+全部置换出来;步骤Ⅱ中不能用盐酸代替硫酸,否则引入新杂质。
(3)步骤Ⅱ过滤得到Cu和Hg的混合物,加热灼烧生成CuO,可分离出Hg,因汞易挥发且有剧毒,汞的密度比水大且不溶于水,也不与水反应,则加热装置应与乙相连;
(4)氢气易爆炸,CO有毒,用二者还原铜不安全,用碳粉还原铜,可能混有碳杂质,故从安全角度考虑,方案甲、乙不好;从产品纯度考虑,方案丙易混有碳杂质,故丙不好;
(5)废水中含有Cu2+、Fe2+、Hg2+、H+等离子,加入过量铁粉,可将Cu2+ 、Hg2+全部置换出来,同时还生成氢气,涉及反应的离子方程式有Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Hg2++Fe=Hg+Fe2+、2H++Fe=Fe2++H2↑。
【题目】纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到科学家的不断关注,下列为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ | 用碳粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ | 电解法,原理为2Cu+H2O |
方法Ⅲ | 用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2 |
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是_________________________ 。
(2)方法Ⅱ利用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极反应式为______________________________ ;电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时,停止电解,通过离子交换膜的阴离子的物质的量为________mol。(离子交换膜只允许OH-通过)
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(3)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。生成1molN2时,生成Cu2O的物质的量为________________。
(4)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。写出肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式:___________________________。