题目内容
绿色化学的目标是 ( )
A.减少对环境的污染 B.防患于未然,最终杜绝化学污染源
C.设计对人类健康和环境更安全的化合物
D.研究变换基本原料和起始化合物
B
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:
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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 ____ 。
将1.00 mol二氧化硫和1.00 mol氧气通入1.00 L的密闭容器中,分别在500 K,600 K,700 K三个不同的温度下进行2SO2+O2
2SO3反应,反应过程中SO3浓度随时间的变化如下面表格所示:
表一:500 K
| 时间(min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| SO3浓度(mol·L-1) | 0 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 |
| 时间 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
| SO3浓度(mol·L-1) | 0.35 | 0.40 | 0.50 | 0.55 | 0.60 | 0.60 |
表二:600 K
| 时间(min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| SO3浓度(mol·L-1) | 0 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.50 |
表三:700 K
| 时间(min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| SO3浓度(mol·L-1) | 0 | 0.25 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
(1)从上面三个表的数据可以判断该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”),利用表一计算0~40 min内用SO2表示该反应的化学反应速率v(SO2)=__________mol·L-1·min-1。
(2)对该反应,下面的说法正确的是__________。
A.当容器中的压强不再变化时,该反应就达到平衡
B.达到平衡时v正(SO2)=v逆(SO3)
C.平衡时c(SO2)=c(SO3)
D.当由500 K平衡状态时升高温度至600 K时,重新达到平衡状态时,容器的压强减小
(3)从上面三个表的数据,温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_____________________________________________________________________。
(4)计算在600 K时的平衡常数(写出计算过程,最后结果取两位有效数字)。
(5)下图曲线(Ⅰ)是在500 K时SO3浓度的变化曲线,请你在图中画出在550 K进行上述反应的曲线,并标明曲线(Ⅱ)。
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