题目内容

16．孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量铁的化合物和硅的化合物．以孔雀石为原料可制备CuCl2•3H2O及纯碱，流程如图．

且知：溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，且三种离子沉淀的pH如下表所示．回答下列问题：
金属离子Fe3+Fe2+Cu2+
PH氢氧化物开始沉淀1.97.04.7
氢氧化物完全沉淀3.29.06.7
（1）孔雀石研磨的目的是增大固体表面积，从而增大反应速率．
（2）孔雀石的主要成分与足量稀盐酸反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑．
（3）使用上图中“试剂1”的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，试剂B宜选用BD（填选项序号）．
A．酸性KMnO4溶液     B．双氧水             C．浓硝酸              D．氯水
（4）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe3+转化为沉淀予以分离．则pH的范围为3.2≤pH＜4.7．
（5）气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时，E和F应按一定先后顺序通入饱和食盐水中，其中，应先通入气体是F、NH3（填代号及对应物质的化学式）．
（6）由溶液C获得CuCl2•3H2O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作．
（7）已知：常温下Cu（OH）2的Ksp=2×10-20．计算Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+反应平衡常数5×10-9．

分析 向孔雀石中加入足量稀盐酸，发生的反应有Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑，溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，铁的氧化物溶于稀盐酸生成铁盐、亚铁盐和水，然后过滤得到的滤渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及CuCl2，气体E为CO2，将气体CO2、气体F和饱和食盐水混合得到氮肥H和物质G，根据元素守恒知F为NH3，氮肥H为NH4Cl，加热G得到纯碱，则G为NaHCO3；
向溶液A中加入试剂1得到溶液B，向溶液B中加入CuO并过滤得到滤液C和沉淀D，从溶液C中能得到CuCl2.3H2O，则沉淀D应该含有铁元素，CuO的目的是调节溶液的pH，使Fe 3+转化为Fe（OH）3沉淀，根据元素守恒知，B中含有Fe3+、Cu2+，则试剂1的目的是将Fe2+转化为Fe3+且不能引进杂质，应该选取双氧水或氯水，据此分析解答．

解答 解：向孔雀石中加入足量稀盐酸，发生的反应有Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑，溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，铁的氧化物溶于稀盐酸生成铁盐、亚铁盐和水，然后过滤得到的滤渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及CuCl2，气体E为CO2，将气体CO2、气体F和饱和食盐水混合得到氮肥H和物质G，根据元素守恒知F为NH3，氮肥H为NH4Cl，加热G得到纯碱，则G为NaHCO3；
向溶液A中加入试剂1得到溶液B，向溶液B中加入CuO并过滤得到滤液C和沉淀D，从溶液C中能得到CuCl2.3H2O，则沉淀D应该含有铁元素，CuO的目的是调节溶液的pH，使Fe 3+转化为Fe（OH）3沉淀，根据元素守恒知，B中含有Fe3+、Cu2+，则试剂1的目的是将Fe2+转化为Fe3+且不能引进杂质，应该选取双氧水或氯水，
（1）反应物的接触面积越大反应速率越大，所以孔雀石研磨的目的是增大固体表面积，从而增大反应速率，
故答案为：增大固体表面积，从而增大反应速率；
（2）孔雀石和稀盐酸反应生成氯化铜、二氧化碳和水，反应方程式为Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑，
故答案为：Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑；
（3）“试剂1”的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，且不能引进杂质，故选BD；
（4）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe3+转化为沉淀予以分离，且不能沉淀氢氧化铜沉淀，所以pH取值范围为3.2≤pH＜4.7，故答案为：3.2≤pH＜4.7；
（5）气体E是二氧化碳、F是氨气，碳酸酸性小于盐酸，所以二氧化碳不溶于饱和氯化钠溶液，氨气极易溶于水，所以应该先通入F，为NH3，增大二氧化碳的溶解，从而生成碳酸氢钠和氯化铵，故答案为：F、NH3；
（6）从溶液中获取晶体，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法得到较纯净的晶体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（7）常温下Cu（OH）2的Ksp=2×10-20，即c（Cu 2+）．c（OH-）2=Ksp=2×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+反应平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）^{2}}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{（\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}）^{2}}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{{{K}_{w}}^{2}}{c（C{u}^{2+}）．c（O{H}^{-}）^{2}}$=$\frac{{{K}_{w}}^{2}}{{K}_{sp}}$=$\frac{（1{0}^{-14}）^{2}}{2×1{0}^{-20}}$=5×10-9，
故答案为：5×10-9．

点评 本题考查物质制备及物质分离和提纯，为高考高频点，侧重考查学生分析、计算及实验操作能力，关键是明确实验原理及基本操作方法，知道流程图中发生的反应及操作方法，难点是（7）的计算，要进行微粒之间的转换，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．25℃时，弱酸的电离平衡常数如表：下列有关说法正确的是（　　）
 弱酸 CH3COOH HCN H2CO3
 Ka 1.8×10-8 4.9×10-10 K1；4.3×10-7
K2：5.6×10-11
A．等物质的量浓度的各溶液的pH关系为：pH（NaCN）＞pH（Na2CO3）＞pH（CH3COONa）
B．a mol/L HCN与b mol/L NaOH溶液等体积混合后所得溶液中c（Na+）＞c（CN-），则a一定小于b
C．往冰醋酸中逐滴加水，溶液导电能力先增大，后减小
D．NaHCO3和Na2CO3的混合液中：c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HCO3-）+c（CO32-）
7．长效碳酸氢铵是我国自主开发的一种新型化肥，工业生产碳酸氢铵的工艺流程如下所示：

根据题意回答下列问题：
（1）操作Ⅰ有多步组成，包括冷却、过滤、洗涤、干燥；实验室进行过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）分离工序是将氨从反应混合物中分离出来，其分离原理利用了氨的易液化性质，设计循环Ⅰ的目的是提高原料气的利用率；
（3）造气工序包括脱硫过程，目的是除去气体中的SO2等气体，实验室进行此操作可选用的试剂是ad（填写编号）；
a．NaHCO3溶液  b．NaOH溶液c．Ca（OH）2溶液d．KMnO4酸性溶液
（4）实验室实现吸氨过程可以是下列装置中的cd（填写编号）；

（5）索尔维创建氨碱法不久后的1898年，施莱信（Schlosing）就提出用碳酸氢铵固体与氯化钠饱和溶液作用生成碳酸氢钠再加热制纯碱的方法．
①写出生成碳酸氢钠的化学方程式：NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
②测定施莱信法生成的碳酸氢钠样品中碳酸氢钠的质量分数，分别称取mg样品进行试验，下列方案中最合理的是b （填写编号）；
a．加入硫酸→气体通过排水量气装置→收集到气体n L（折算成标况）
b．加热→冷却→溶解→加入BaCl2→过滤、洗涤、干燥→称量固体为n g
c．溶解→加入酚酞作指示剂→用w mol/LNaOH溶液滴定，耗用NaOH n mL
d．加入盐酸→气体通过碱石灰→称量碱石灰增重n g
样品中碳酸氢钠的质量分数为$\frac{16800n}{197m}%$（用含m，n或w，n，m的代数式表示）．
4．硝酸是一种重要的化工原料，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某兴趣小组在实验室模拟氨氧化法制硝酸，实验装置如图所示，回答下列问题：（注：氯化钙可以与NH3反应生成八氨合氯化钙．）
（1）仪器a的名称为球形干燥管，其中加的试剂为碱石灰．
（2）实验时先点燃C中的酒精灯，当催化剂Cr2O3由暗绿色变为微红时通入空气，3min后Cr2O3出现暗红色，移去酒精灯，Cr2O3能保持红热状态的原因是该反应放热，装置C中发生反应的总反应化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;三氧化二铬\;}}{△}$4NO+6H2O．
（3）装置D的作用是除去氨气和水蒸气；装置G的作用是吸收尾气．
（4）反应开始后，在装置E中看到的现象是气体变为红棕色．
（5）实验结束后，证明有HNO3生成的操作是取少量F中的液体于试管中，滴加几滴紫色石蕊试液，溶液变红，证明有HNO3生产．
（6）为测定所制硝酸的浓度，反应结束后取20mL 装置F中的液体，加水稀释至1000mL后，取出20mL加入锥形瓶中，滴加指示剂，然后用0.100mol/L的NaOH溶液滴定，用去25mL的NaOH溶液，则反应制得的硝酸的浓度为6.25 mol/L．
11．CO是水煤气的主要成份之一，是一种无色剧毒气体，根据信息完成下列各题
Ⅰ、已知下列热化学方程式
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393kJ/mol
24g单质碳在不足量的O2中燃烧时，生成等物质的量的CO和CO2气体，则和24g单质碳完全燃烧生成CO2相比较，损失热量282.5kJ
Ⅱ、850℃时，在10L体积不变的容器中投入2molCO和3molH2O，发生如下反应：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）当CO的转化率达60%时，反应达平衡
（1）850℃时，该反应的平衡常数为1
（2）该条件下，将CO和H2O都改为投入2mol，达平衡时，H2的浓度为0.1mol/L，下列情况能说明该反应一定达平衡的是C，
A．CO和H2O蒸气的浓度之比不再随时间改变
B．气体的密度不再随时间改变
C．CO和CO2的浓度之比不再随时间改变
D．气体的平均摩尔质量不再随时间改变
Ⅲ、为防止CO使人中毒，一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇、氧化钠，其中
O2-可以在固体NASICON中自由移动，则：
（1）该原电池中通入CO的电极为负极，该电极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2
（2）通空气一极的电极反应式为O2+4e-=2O2-．
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电．电池负极反应为（　　）
A．H2+2OH-=2H2O+2e-B．O2+4H++4e-=2H2O
C．H2-2e-=2H+D．O2+2H2O+4e-=4OH-
8．向物质M的溶液中逐滴加入NaOH溶液，先产生白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解，则物质M可能是（　　）
A．MgSO4B．FeCl2C．AlCl3D．NaAlO2
5．下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是（　　）
A．C5H12有2种同分异构体
B．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得物质共有6种
C．C8H10中只有三种属于芳香烃的同分异构体
D．CH3CH2CH2CH3光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃
6．下列叙述正确的是（　　）
A．20g重水（D2O）含有的电子数为10 NA
B．46g NO2和N2O4的混合物中所含氧原子个数为6.02×1023
C．0.1mol过氧化钠与足量的水反应，转移的电子数为 0.2NA
D．1L 0.3 mol/LNa2SO4溶液中，含有Na+和SO42-总数为0.6 NA

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