(15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不同的原料制取硫酸铜。

方式一:一种含铜的矿石(硅孔雀石矿粉),含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图:

请回答下列问题:

⑴完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式

CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O;

⑵步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________

A. CuO B. MgO C. FeCO3 D NH3·H2O

⑶有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氢氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cu(OH)2

开始沉淀的pH

3.3

1.5

6.5

4.2

沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.7

6.7

由上表可知:当溶液pH=4时,不能完全除去的离子是________。

⑷滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正确”或“错误”)。

方式二:以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验,将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:

2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)

分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(5)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:

CuFeS2 + 4H+ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H+

电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是____________________(用电极反应式表示)。

(6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________ 。

(7)步骤Ⅳ,若电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ____ 。

 

【化学—选修2:化学与技术】(15分)

化学是人类进步的关键,化学为人类的生产、生活提供了物质保证。

Ⅰ.氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在逐渐改进中,各国科学家均在为提高其产量,降低能耗做各种有益的探究。

(1)25℃时合成氨反应热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)==2NH3(g),ΔH=-92.4kJ/mol 。 在该温度时,取1molN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是_________________________________。

(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是 ;与传统的合成氨的方法比较,该方法的优点是 。

Ⅱ.(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源,经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤为:

a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰,并将石灰制成石灰乳;

b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀;

c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O;

d.将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2;

e.电解熔融的氯化镁可得到Mg。

①步骤d中的“一定条件”指的是 。

②有同学认为:步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你同意该同学的想法吗?为什么?

(4) 铀是核反应最重要的燃料,已经研制成功一种螫合型离子交换树脂,它专门吸附海水中 的U4+,而不吸附其他元素。其反应原理为 (树脂用HR代替),发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液,其反应原理为: 。

 

 0  125348  125356  125362  125366  125372  125374  125378  125384  125386  125392  125398  125402  125404  125408  125414  125416  125422  125426  125428  125432  125434  125438  125440  125442  125443  125444  125446  125447  125448  125450  125452  125456  125458  125462  125464  125468  125474  125476  125482  125486  125488  125492  125498  125504  125506  125512  125516  125518  125524  125528  125534  125542  203614 

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