题目内容
【题目】辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S),还含有FeO、CaO、SiO2等。以辉铜矿石为原料制备CuCl2·2H2O的工艺流程如图所示:
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已知:Ⅰ.金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
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Ⅱ.NaCl易溶于水,不溶于酒精,随温度变化溶解度变化不明显;CuCl2·H2O易溶于水,酒精,浓氨水,随温度升高溶解度变化明显增大。
Ⅲ.Ksp(CaF2)=4.0×10-11
(1)为了提高“溶浸”效率,可采取的措施是___。写出“溶浸”过程中Cu2S溶解时离子方程式:___。
(2)“脱硫”时,随着温度的升高,脱硫率呈上升趋势(如图),原因是___。
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(3)写出“脱氟”时HF发生反应的化学方程式:___。
(4)“沉铁”过程中,加入NaClO的两个作用是___。
(5)“操作X”的具体操作是___。
(6)经过“操作X”后,母液经过一系列操作可得到另外一种物质,要得到这种纯净物,最好选用下列试剂洗涤___。
A.浓盐酸 B.水 C.酒精 D.浓氨水
(7)向“浸出液”中加入NaF除去溶液中Ca2+(浓度为1.0×10-3mol·L-1),当溶液中c(F-)=2.0×10-3mol·L-1时,除钙率为___。
【答案】将矿石细磨(搅拌、升温或其它合理答案) Cu2S+4Fe3+=S+4Fe2++2Cu2+ 温度升高,单质硫在煤油中的溶解度增加 4HF+H2SiO3=SiF4↑+3H2O NaClO将Fe2+氧化Fe3+,消耗H+,使H+浓度减小,促使水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+向右移动,生成Fe(OH)3沉淀 蒸发浓缩 冷却结晶 C 99%
【解析】
辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤,得到矿渣加入煤油回收硫单质;加入NaF除去钙离子,生成CaF2沉淀,加盐酸和硅酸钠生成H2SiO3除去多余的氟离子,再用NaClO将Fe2+氧化Fe3+,消耗H+,使H+浓度减小,促使水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+向右移动,生成Fe(OH)3沉淀;过滤后在滤液中加入盐酸调节pH,蒸发浓缩 冷却结晶,得到CuCl2·H2O。
(1)为了提高“溶浸”效率,可采取的措施是将矿石细磨(搅拌、升温或其它合理答案);“溶浸”过程中Cu2S溶解时,被Fe3+氧化,离子方程式:Cu2S+4Fe3+=S+4Fe2++2Cu2+。
故答案为:将矿石细磨(搅拌、升温或其它合理答案);Cu2S+4Fe3+=S+4Fe2++2Cu2+;
(2)“脱硫”时,随着温度的升高,脱硫率呈上升趋势,温度升高,单质硫在煤油中的溶解度增加;
故答案为:温度升高,单质硫在煤油中的溶解度增加;
(3)加盐酸和硅酸钠生成H2SiO3除去多余的氟离子,“脱氟”时HF发生反应的化学方程式:4HF+H2SiO3=SiF4↑+3H2O。
故答案为:4HF+H2SiO3=SiF4↑+3H2O;
(4)“沉铁”过程中,加入NaClO的两个作用是NaClO将Fe2+氧化Fe3+,消耗H+,使H+浓度减小,促使水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+向右移动,生成Fe(OH)3沉淀;
故答案为:NaClO将Fe2+氧化Fe3+,消耗H+,使H+浓度减小,促使水解平衡Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+向右移动,生成Fe(OH)3沉淀;
(5)氯化铜溶于水,则“操作X”的具体操作是蒸发浓缩 冷却结晶。
故答案为:蒸发浓缩 冷却结晶
(6)经过“操作X”后,母液经过一系列操作可得到另外一种物质,这种物质是NaCl,NaCl易溶于水,不溶于酒精,随温度变化溶解度变化不明显;CuCl2·H2O易溶于水、酒精、浓氨水,随温度升高溶解度变明显增大。所以要得到这种纯净物,最好选用洗涤剂酒精,而A.浓盐酸、B.水、D.浓氨水三个选项中提供的物质均能溶解NaCl,故答案为:C。
(7)当溶液中c(F-)=2.0×10-3mol·L-1时,Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=c(Ca2+)(2.0×10-3)2= 4.0×10-11,c(Ca2+)=1.0×10-5mol·L-1,则除钙率为
×100%=99%。
故答案为:99%。
【题目】镁、铝、铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
(1)镁铝合金用在飞机制造业,现有3.90克镁铝合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0.2mol氢气,计算并确定镁铝合金中物质的量n(Mg): n(Al)=________。
(2)硫铁矿的主要成分为FeS2(假设杂质只含SiO2)是生产硫酸的原料。取某硫铁矿10g在足量的空气中煅烧(4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2),充分反应后冷却,称得固体质量为7.4g(杂质SiO2不反应)。该硫铁矿中FeS2的质量分数为_____。
(3)现有一定量的铁粉和铝粉组成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反应,反应过程中无任何气体放出,往反应后的澄清溶液中逐渐加入4.00 mol·L-1的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积与产生沉淀的质量的关系如图所示(必要时可加热,忽略气体在水中的溶解),纵坐标中A点的数值是________。
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(4)炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C),在氧气流中充分反应,得到CO2气体224mL(标准状况下)。
①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为________________(最简单的整数比)。
②再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中,充分反应后,测得的实验数据如下表所示:
实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
加入钢样粉末的质量(g) | 2.812 | 5.624 | 8.436 |
生成气体的体积(L)(标准状况) | 1.120 | 2.240 | 2.800 |
则该硫酸溶液的物质的量浓度为__________________。
③若在上述实验Ⅱ中继续加入m克钢样粉末,计算反应结束后剩余的固体质量为___g(保留3位小数)。