题目内容

某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质.某化学课外小组设计以下流程,以该矿样为原料生产CuCl2?2H2O晶体.

已知:在20℃时,氯化铜的溶解度是73g;常温下,金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表.
金属离子开始形成氢氧化物沉淀的pH完全形成氢氧化物沉淀的pH
Fe2+7.09.0
Fe3+1.93.2
Cu2+4.76.7
回答下列问题:
(1)步骤①的焙烧过程中需要通入氧气.在实验室中使用中学化学常见物质用图1所示装置制取氧气,试写出你熟悉的、符合上述条件的两个化学方程式______ 2H2O+O2 ↑、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
【答案】分析:(1)步骤①的焙烧过程中需要通入氧气,装置是快速制氧气的装置,所以分液漏斗中加入锥形瓶中发生反应生成氧气;
(2)处理过程中主要是防止液体倒吸,A、B、C装置中防倒吸的是AB;若选用甲装置,则烧杯中的下层液体可以是不溶于水的溶剂,防止倒吸,下层液体为CCl4;
(3)配制该盐酸溶液时,除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的仪器依据配制溶液的步骤;
(4)步骤④加入物质X的目的是控制溶液的PH,使Fe3+以沉淀的形式全部沉淀,物质X是和溶液中酸反应调节溶液PH,但不能引入新的杂质;
(5)在整个生产流程中,过滤的是③⑤⑥,需要进行三次过滤.
解答:解:(1)步骤①的焙烧过程中需要通入氧气,装置是快速制氧气的装置,所以分液漏斗中加入锥形瓶中发生反应生成氧气,反应的化学方程式为:
2H2O22H2O+O2 ↑、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,故答案为:2H2O22H2O+O2 ↑、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(2)在焙烧过程中还有废气产生,其中一种是主要的大气污染物.若在实验室中以碱液吸收处理之,处理过程中主要是防止液体倒吸,下列A、B、C装置中防倒吸的是AB;若选用甲装置,则烧杯中的下层液体可以是不溶于水的溶剂,防止倒吸,所以下层液体为CCl4,故答案为:AB;CCl4;
(3)配制该盐酸溶液时,除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的仪器有100ml的容量瓶,量筒;故答案为:100ml的容量瓶,量筒;
(4)步骤④加入物质X的目的是控制溶液的PH,使Fe3+以沉淀的形式全部沉淀,物质X是和溶液中酸反应调节溶液PH,但不能引入新的杂质,所以:
A、氧化铜难溶于水,加入到溶液中和酸反应调节pH,使三价铁离子全部沉淀,且不引入杂质,故A符合;
B、稀盐酸引入了氯离子,故B不符合;
C、氨水加入引入铵根离子,故C不符合;
D、氧化亚铁,加入后形成的亚铁离子沉淀的PH大于比铜离子沉淀的PH,引入亚铁离子,故D不符合;
故选A.
故答案为:控制溶液的pH,使Fe3+以沉淀的形式全部沉淀;A;
(5)在整个生产流程中,过滤的是③⑤⑥,需要进行三次过滤;故答案为:3.
点评:本题考查了物质转化关系和物质性质的应用,主要考查物质分离的流程分析和原理利用,溶液配制,防倒吸的选择,实验基本操作的判断.
练习册系列答案
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某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:

(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有? ?? ? 、?? ??? 。

(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是??? (填下列各项中序号)。

②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O。

欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是?? ??? (填下列各项中序号)。

a.FeCl3固体 ????? b.CuCl2固体 ???? c.蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。

①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为:

第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为??????????????????????????????????????????????????????????????? 。

②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是? ??????? ? ,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是??? (填下列各项中序号)。

a.一阶段??? b、二阶段??? c、三阶段? d、四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a.装置组装完成后,应立即进行的一项操作是? ???????????? 。

b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为? ??? ? 溶液。

c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g,在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.0 g,则原矿样中CuS的质量分数为?? ?? 。

 

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