题目内容
为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,甲同学设计的实验方案如下:![]()
请回答:
(1)绿矾的化学式为 。
(2)写出反应①的化学方程式 ,反应②生成沉淀的离子反应方程式 。
(3)为了检测滤液D中含有的金属离子,可设计实验方案为(试剂自选): 。
(4)在滤渣B中滴加稀硫酸时,发现反应速率比一般的铁粉反应要快,其原因是 。
(5)若考虑绿色化学工艺,在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体,试剂Y为无色液体,则反应④的总化学方程式为 ;若不考虑绿色化学工艺,所选试剂Y为1mol/L的硝酸,欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4,则需该硝酸的体积 L。
(1)(2分) FeSO4·7H2O
(2)(4分)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-) [未写离子方程式扣1分,不配平扣1分,离子符号错0分]
(3)(3分) 用试管取少量滤液D(1分),向滤液中滴加KSCN(或NaSCN、或NH4SCN)]
溶液无明显现象(1分),再滴入氯水(或双氧水,或通入Cl2)若变成血红色,则溶
液则中存在Fe2+(1分)。
(4)(2分)铜、铁与稀硫酸形成了原电池(或发生了电化腐蚀,或有电流产生)
(5)(5分) Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O(2分。配平1分,化学式错0分)
2(3分)[说明:反应式为3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4++2NO↑+4H2O]
解析试题分析:(1)绿矾为硫酸亚铁晶体,化学式为:FeSO4·7H2O
(2)反应①为Al与NaOH溶液的反应,离子方程式为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;反应②中通入的气体气体X为CO2,CO2、H2O与AlO2-反应生成的沉淀为Al(OH)3,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- (或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-)
(3)滤液D的溶质为FeSO4,检验Fe2+的原理为:Fe2+不能使KSCN变为血红色,但加入氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,溶液变为血红色,所以实验方案为:用试管取少量滤液D,向滤液中滴加KSCN(或NaSCN、或NH4SCN)],溶液无明显现象,再滴入氯水(或双氧水,或通入Cl2)若变成血红色,则溶液则中存在Fe2+。
(4)滤渣B中含有铁、铜金属,滴加稀硫酸后,铜、铁与稀硫酸形成了原电池,使反应速率加快。
(5)滤渣E为Cu,加入稀硫酸和试剂Y生成CuSO4,考虑绿色化学工艺,Y为无色液体,则试剂Y为H2O2,则反应④的总化学方程式为:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O;Cu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4,则化学方程式为:3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4++2NO↑+4H2O,Cu为3mol,则消耗的HNO3为2mol,需该硝酸的体积为:2mol÷1mol?L?1=2L。
考点:本题考查化学流程的分析、化学方程式与离子方程式的书写、离子的检验、原电池原理、化学计算。
(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 |
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)
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 ____ 。
利用硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下:![]()
(1)“酸浸”中硫酸要适当过量,目的是:①提高铁的浸出率,② 。
(2)“还原”是将Fe3+转化为Fe2+,同时FeS2被氧化为SO42-,该反应的离子方程式为
。
(3)为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3+的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为:
准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中,加入HCl、稍过量SnCl2,再加HgCl2除去过量的SnCl2,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用K2Cr2O7标准溶液滴定,有关反应方程式如下:
2Fe3++Sn2++6Cl-=2Fe2++SnCl62-,
Sn2++4Cl-+2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2↓,
6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
①若SnCl2不足量,则测定的Fe3+量 (填“偏高”、“偏低”、“不变”,下同)。
②若不加HgCl2,则测定的Fe3+量 。
(4)①可选用 (填试剂)检验滤液中含有Fe3+。产生Fe3+的原因是
(用离子反应方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Mn(OH)2 |
| 开始沉淀 | 2.7 | 3.8 | 7.5 | 9.4 | 8.3 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 | 9.8 |
a. 氧化: ;
b. 沉淀: ;
c. 分离,洗涤; d. 烘干,研磨。