题目内容

4．某同学拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，流程如图所示：

（1）步骤①中氧化铜与盐酸反应的离子方程式：CuO+2H+=Cu2++H2O．
（2）步骤②中加入H2O2的是为了将Fe2+氧化成Fe3+，Fe2+与H2O2在酸性溶液中反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（3）已知：
氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+1.93.2
Cu2+4.76.7
Fe2+7.09.0
步骤③中调节pH的最佳范围为3.2-4.7，
步骤③中可以用于调节溶液pH的试剂X是bc：
a．NaOH        b．CuO        c．  Cu（OH）2     d．NH3•H2O
（4）步骤⑤中要得到无水CuCl2，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl2•2H2O，原因是在干燥的HCl气流中抑制Cu2+的水解，且带走CuCl2•xH2O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜．

分析 粗CuO中含有FeO和不溶于酸的杂质，将粗CuO溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl2+H2O、CuO+2HCl=CuCl2+H2O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl2、CuCl2和HCl，向溶液I中加入X、Y然后调节pH过滤，得到沉淀II，溶液II，除去FeCl2、CuCl2和HCl中的FeCl2，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl2氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl2或H2O2，然后向溶液中加入CuO调节溶液的pH，所以Y可以是CuO，则沉淀II为Fe（OH）3，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl2.2H2O，最后在HCl氛围中加热CuCl2.2H2O得到CuCl2；
（1）碱性氧化物和酸反应生成盐和水；
（2）步骤②加入氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，然后调节溶液的pH除去铁离子；
（3）当铁离子完全沉淀时溶液的pH为3.2，当铜离子出现沉淀时溶液的pH为4.7，调节溶液的pH要除去铁离子而不能除去铜离子．
（4）氯化氢抑制氯化铜的水解，以便达到氯化铜晶体．

解答 解：粗CuO中含有FeO和不溶于酸的杂质，将粗CuO溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl2+H2O、CuO+2HCl=CuCl2+H2O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl2、CuCl2和HCl，向溶液I中加入X、Y然后调节pH过滤，得到沉淀II，溶液II，除去FeCl2、CuCl2和HCl中的FeCl2，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl2氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl2或H2O2，然后向溶液中加入CuO调节溶液的pH，所以Y可以是CuO，则沉淀II为Fe（OH）3，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl2.2H2O，最后在HCl氛围中加热CuCl2.2H2O得到CuCl2．
（1）通过以上分析知，CuO和酸反应生成铜盐和水，离子方程式为CuO+2H+=Cu2++H2O，故答案为：CuO+2H+=Cu2++H2O； 
（2）步骤②加入氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，然后调节溶液的pH除去铁离子，选取双氧水时发生的离子反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）当铁离子完全沉淀时溶液的pH为3.2，当铜离子出现沉淀时溶液的pH为4.7，调节溶液的pH要除去铁离子而不能除去铜离子，所以溶液的pH范围为3.2-4.7，调节溶液pH时不能引入新的杂质，则可以加入CuO或 Cu（OH）2，可选择bc；故答案为：3.2-4.7；bc；
（4）氯化铜水解，在干燥的HCl气流中抑制Cu2+的水解，且带走CuCl2•xH2O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜，
故答案为：在干燥的HCl气流中抑制Cu2+的水解，且带走CuCl2•xH2O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜；

点评 本题考查混合物的分离和提纯，涉及除杂剂的选取、氧化还原反应、仪器的选取等知识点，侧重考查整体分析解答能力，会根据仪器的作用选取仪器，难点是确定调节溶液的pH时pH的取值范围，题目难度中等．

练习册系列答案
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15．下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是（　　）
A．通入CO2气体产生蓝色沉淀
B．该溶液中Na+、NH4+、NO3-、Mg2+可以大量共存
C．与H2S反应的离子方程式：Cu2++S2-=CuS↓
D．与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2++2NH3•H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+
16．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）．某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．
步骤一：电解精制：
请回答以下问题：
电解时，阴极上的电极反应式为Cu2++2e=Cu；
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O．
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：
序号反应平衡常数
1Au+6HNO3（浓）═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O＜＜1
2Au3++4Cl-═AuCl4-＞＞1
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1：3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中
（2）滤液含量的测定：
以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100ml滤液中Fe2+的浓度为0.1mol•L-1．
13．下列有关实验原理或实验操作正确的是（　　）
A．
此图表示可用蒸馏法分离X、Y		B．
SO2气体通入溴水中
C．
氨气通入醋酸溶液中		D．
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92KJmol
20．某烃A是有机化学工业的基本原料，其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平，A还是一种植物生长调节剂，A可发生如图所示的一系列化学反应，其中①②③属于同种反应类型．
根据图示回答下列问题：
（1）写出A、B、C、D、E的结构简式：
ACH2=CH2，BCH3CH3，CCH3CH2Cl，DCH3CH2OH，E；
（2）写出②、④两步反应的化学方程式，②CH2=CH2+HCl$→_{△}^{催化剂}$CH3CH2Cl，④．
9．甲醇是一种优质燃料，在工业上常用CO和H2合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
已知：
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H1=-283.0kJ/mol
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H2=-241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=-192.2kJ/mol
回答下列问题：
（1）计算CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的反应热△H4=-574.4KJ/mol．
（2）若在绝热、恒容的密闭容器中充入1mol CO、2mol H2，发生CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）反应，下列示意图（a-d）正确且能说明反应在进行到t1时刻为平衡状态的是d（填选项字母）．

（3）T1℃时，在一个体积为5L的恒容容器中充入1mol CO、2mol H2，经过5min达到平衡，CO的转化率为0.8，则5min内用H2表示的反应速率为v（H2）=0.064mol/（L•min）．T1℃时，在另一体积不变的密闭容器中也充入1mol CO、2mol H2，达到平衡时CO的转化率为0.7，则该容器的体积＞5L（填“＞”“＜”或“=”）；T1℃时，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的平衡常数K=625．
（4）在T1℃时，在体积为5L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n（H2）/n（CO）的关系如图e所示．温度不变，当$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图象中的F点．
（5）为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，写出KOH作电解质溶液时，甲醇燃料电池的负极反应式：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O．该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种电化学保护方法叫做外加电源的阴极保护法．
（6）含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用ClO2将其氧化为CO2，然后再加碱中和即可．写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO2与甲醇反应的离子方程式：6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O．
16．氨在生活、生产、科研中有广泛用途．
（1）已知反应Ⅰ：2NH3（g）+CO2（g）═NH2CO2NH4（s）△H=-159.5kJ/mol
反应Ⅱ：NH2CO2NH4（s）═CO（NH2）2 （s）+H2O（g）△H=+116.5kJ/mol
反应Ⅲ：H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ/mol
则工业上以CO2、NH3为原料合成尿素和液态水的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-87kJ/mol，该反应在低温条件下可以自发进行（填“高温”、“低温”或“任何温度下”）；
（2）用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染．如有反应4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H＜0，相同条件下在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示．
①0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率υ（N2）=0.3125mol•L-1•min-1；
②下列说法正确的是CD；
A．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＞Ea（B）＞Ea （C）
B．使用催化剂A达平衡时，N2最终产率更大
C．单位时间内氢氧键与氮氢键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当平衡常数不变时，说明反应已经达到平衡
（3）查阅资料可知：常温下，K稳[Ag（NH3）2+]=1.00×107，Ksp[AgCl]=2.50×10-10．
①银氨溶液中存在平衡：Ag+（aq）+2NH3（aq）?Ag（NH3）2+ （aq），该反应平衡常数的表达式为
K稳=$\frac{c[Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}]}{c（A{g}^{+}）．{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；
②计算得到可逆反应AgCl （s）+2NH3（aq）?Ag（NH3）2+ （aq）+Cl-（aq）的化学平衡常数K=2.5×10-3，1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.045mol（保留2位有效数字）；
（4）工业上以氨、丙烯和空气为原料，一定条件下合成丙烯腈（CH2=CH-CN），该反应的化学方程式为2CH2=CH-CH3+2NH3+3O2$\stackrel{一定条件下}{→}$2CH2=CH-CN+6H2O．
13．设NA为阿伏伽德罗常数，下列叙述正确的是（　　）
A．标准状况下，11.2L苯中含有分子数目为0.5NA
B．常温下，1.8g水中含有的电子数为NA
C．0.1 mol Cl2与足量氢氧化钠溶液反应，转移的电子数为0.2NA
D．1L0.1mol/L的NH4CL溶液中含NH4+的数目为0.1NA
14．某羧酸酯的分子式为C18H26O5，1mol该酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇，该羧酸的分子式为（　　）
A．C16H22O5B．C14H16O4C．C14H18O5D．C14H20O5

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