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【题目】铜在自然界中常以多种形态存在,现以孔雀石矿石[成分为Cu2(OH)2CO3、CuFeS2、SiO2、Fe2O3等]为原料生产主产品胆矾和副产品铁红的工艺流程如图:

(1)气体1的成分除H2O(g)外,还有_______________,步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为 ___________________________________________________,滤液1的主要成分的用途之一为________________________________________。

(2)目前工业生产中步骤③酸浸的百分率为70%,为进一步提高酸浸的百分率可采取的措施有__________(答出两点)。

(3)步骤④调pH所用试剂为_____________ 。

(4)室温下滤液3的pH=4,Ksp[Fe(OH) 3]=4×10-38,则滤液3中c(Fe3+)=____________。

(5)步骤⑤操作为___________________________________________________________.。

(6)假设使用孔雀石质量为m kg,步骤③酸浸的百分率为70%,经滤渣2所得铁红的质量为n kg,则孔雀石矿石中铁元素的含量为______________________。

【答案】CO2、SO2 4CuFeS+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2 制备硅胶、木材防火剂等 升高温度、增大酸的浓度 CuO[或CuCO3、Cu(OH)2等] 4×10-8mol/L 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤 ×100%

【解析】

孔雀石矿石的成分为Cu2(OH)2CO3、CuFeS2、SiO2、Fe2O3,生产主产品胆矾和副产品铁红,由流程可知,①中Cu2(OH)2CO3灼烧生成CO2,且发生4CuFeS+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2,则气体1为CO2、SO2,熔块含CuO、Na2SiO3、Fe2O3,水浸后滤液1含Na2SiO3,滤渣1含CuO、Fe2O3,酸浸后滤液2含硫酸铁、硫酸铜,调节pH过滤分离出滤渣2为Fe(OH)3,Fe(OH)3加热生成铁红,滤液3中含硫酸铜,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤分离出胆矾。

(1)气体1的成分除H2O(g)外,还有CO2、SO2,步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为4CuFeS+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2,滤液1的主要成分的用途之一为制备硅胶、木材防火剂等;

(2)目前工业生产中步骤③酸浸的百分率为70%,为进一步提高酸浸的百分率可采取的措施有升高温度、增大酸的浓度;

(3)步骤④调pH所用试剂为CuO[或CuCO3、Cu(OH)2等],可促进铁离子水解转化为沉淀,且不引入新杂质;

(4)室温下滤液3的pH=4,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,则滤液3中c(Fe3+)=4×10-38/(10-10)3mol·L-1=4×10-8 mol·L-1;

(5)步骤⑤操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;

(6)假设使用孔雀石质量为m kg,步骤③酸浸的百分率为70%,经滤渣2所得铁红的质量为n kg,由铁元素守恒可知,孔雀石矿石中铁元素的含量为 =×100%。

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【题目】(1)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g);ΔH=-681.8kJ·mol1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:

时间/min

浓度/mol·L1

0

10

20

30

40

50

O2

1.00

0.79

0.60

0.60

0.64

0.64

CO2

0

0.42

0.80

0.80

0.88

0.88

①0~10min内,平均反应速率v(O2)=___________;②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是____________(填字母)。

A.加入一定量的粉状碳酸钙B.通入一定量的O2

C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂

(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:

由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为___________,在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________(已知:气体分压(P分)=气体总压(Pa)×体积分数)

(3)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.8kJ·mol1,生成无毒的N2和CO2。实验测得,v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。

①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数____________ (填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则= ____________。

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