题目内容
【题目】氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染等行业。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺如图:
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已知CuCl难溶于醇和水,溶于c(Cl-)较大的体系[CuCl(s)+Cl-
CuCl2-],潮湿空气中易水解氧化。
(1)“氧化酸浸”前先将铜矿粉碎的目的是__。该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,则反应的化学反应方程式为__;
(2)“溶解”时所用硫酸浓度为0.3mol·L-1,配制1L此硫酸溶液,需要98%、1.84g·mL-1浓硫酸__mL(保留1位小数)。溶解时反应的离子方程式__;
(3)“反应”时,Cu+的沉淀率与加入的NH4Cl的量关系如图所示。
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①反应的氧化产物是___,n(氧化剂):n(还原剂)=___;
②比较c(Cu+)相对大小:A点___C点(填“>”、“<”或“=”)。
③提高处于C点状态的混合物中Cu+沉淀率措施是___;
(4)“过滤”所得滤液中溶质主要成分的化学式为__;
(5)不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是__。
【答案】增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等 CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O 16.3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O SO42-或(NH4)2SO4 2:1 > 加水稀释 (NH4)2SO4 HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化
【解析】
利用H2O2在酸性条件下将CuS中的-2价S元素氧化成S单质,同时释放Cu2+,经过系列处理得到Cu单质,然后利用NO3-在酸性条件下的强氧化性将Cu氧化成Cu2+,接下来用SO32-将Cu2+还原成Cu+,同时利用Cl-将Cu+沉淀生成CuCl,用稀硫酸洗去CuCl表面的(NH4+)2SO4等杂质,接下来用醇洗去表面的硫酸分子,而醇本身易挥发而除去,得到干燥的CuCl,据此回答。
(1)工艺流程前,一般将固体矿物粉碎,目的是增大矿物与酸的解除面积,一方面可以加快反应速率,另一方面使矿物中的CuS尽可能转化,提高浸取率;根据程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀可知,本反应生成了CuSO4和S,发生了CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O,故答案为:增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等;CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O;
(2)根据c=
得,浓硫酸浓度=
=18.4mol·L-1,根据C1V1=C2V2得:18.4mol·L-1
V=0.3mol·L-1×1L,解得V≈16.3mL;根据反应物为NH4NO3和硫酸,可知,利用NO3-在酸性条件下的氧化性将Cu氧化溶解,发生的反应为Cu和稀硝酸反应,故离子方程式为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:16.3;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)①流程可知,“反应”利用SO32-将Cu2+还原成Cu+,SO32-自身被Cu2+被氧化成SO42-,SO42-为氧化产物;SO32-被氧化S化合价由+4升高到+6,升高了2,每个Cu2+被还原,化合价从+2降低到+1,降低了1,根据氧化还原反应中化合价升高总数=化合价降低总数得,所以Cu2+和SO32-的物质的量之比为2:1,即氧化剂:还原剂=2:1;故答案为:SO42-或(NH4)2SO4;2:1;
②B点之前Cu+和Cl-形成CuCl沉淀,B点时建立了CuCl(s)
Cu+(aq)+ Cl-(aq),B点之后,Cl-浓度增大,有一部分CuCl溶解[CuCl(s)+Cl-
CuCl2-],由CuCl(s)
Cu+(aq)+ Cl-(aq)可知,CuCl虽然被溶解了一部分,但是平衡并没有发生移动,所以C点和B点Cu2+的浓度是相等的,由于B点之前CuCl(s)
Cu+(aq)+ Cl-(aq)平衡一直向左移动,所以B点的Cu2+的浓度小于A点,综上所述答案为:>;
③既然B点之后是由于发生了CuCl(s)+Cl-
CuCl2-使沉淀减少了,所以我们可以减小Cl-浓度,具体做法是反其道而行之,加适量水稀释,所以答案为:加水稀释;
(4)由上可知,“过滤”所得滤液中溶质主要成分为(NH4)2SO4,所以答案为:(NH4)2SO4;
(5)硝酸有强氧化性,将CuCl氧化,所以不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,故答案为:HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化。
【题目】已知醋酸、醋酸根离子在溶液中存在下列平衡:
CH3COOH+H2O | K1=1.75×10-5mol·L-1 |
CH3COO-+H2O | K2=5.71×10-10mol·L-1 |
现将 50 mL 0.2 mol·L-1醋酸与 50 mL 0.2 mol·L-1醋酸钠溶液混合制得溶液甲,下列叙述正确的是
A.溶液甲的pH>7
B.对溶液甲进行微热,K1、K2同时增大
C.若在溶液甲中加入少量的 NaOH 溶液,溶液的 pH 明显增大
D.若在溶液甲中加入 5 mL 0.1 mol·L-1的盐酸,则溶液中醋酸的 K1 会变大
【题目】现甲、乙两化学小组安装两套如图所示的相同装置,用以探究影响H2O2分解速率的因素。
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(1)仪器a的名称___。
(2)MnO2催化下H2O2分解的化学方程式是___。
(3)甲小组有如下实验设计方案,请帮助他们完成表格中未填部分。
实验编号 | 实验目的 | T/K | 催化剂 | 浓度 |
甲组实验Ⅰ | 作实验参照 | 298 | 3滴FeCl3溶液 | 10mL2%H2O2 |
甲组实验Ⅱ | ①__ | 298 | ②__ | 10mL5%H2O2 |
(4)甲、乙两小组得出如图数据。
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①由甲组实验数据可得出文字结论__。
②由乙组研究的酸、碱对H2O2分解影响因素的数据相同条件下,Na2O2和K2O2溶于水放出气体速率较快的是__;乙组提出可以用BaO2固体与H2SO4溶液反应制H2O2,其化学反应方程式为_;支持这一方案的理由是_。