某化學(xué)興趣小組用含鋁.鐵.銅的合金廢料制取純凈的氯化鋁溶液.綠礬晶體(FeSO4•7H2O)和膽礬晶體(CuSO4•5H2O).方案如下: 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

(15分)硫酸銅在化工和農(nóng)業(yè)方面有很廣泛的用處,某化學(xué)興趣小組查閱資料,用兩種不同的原料制取硫酸銅。
方式一:一種含銅的礦石(硅孔雀石礦粉),含銅形態(tài)為CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì))。以這種礦石為原料制取硫酸銅的工藝流程如下圖:

請(qǐng)回答下列問題:
⑴完成步驟①中稀硫酸與CuSiO3·2H2O發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O;
⑵步驟②調(diào)節(jié)溶液pH選用的最佳試劑是__________________
A. CuO            B. MgO       C. FeCO3              D NH3·H2O
⑶有關(guān)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氫氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
開始沉淀的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:當(dāng)溶液pH=4時(shí),不能完全除去的離子是________。
⑷濾液B通過蒸發(fā)濃縮(設(shè)體積濃縮為原來的一半)、冷卻結(jié)晶可以得到CuSO4·5H2O晶體。某同學(xué)認(rèn)為上述操作會(huì)伴有硫酸鋁晶體的析出。請(qǐng)你結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)該同學(xué)的觀點(diǎn)予以評(píng)價(jià)(已知常溫下,Al2(SO4)3 飽和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)。
方式二:以黃銅礦精礦為原料,制取硫酸銅及金屬銅的工藝如下所示:
Ⅰ.將黃銅礦精礦(主要成分為CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下裝置進(jìn)行電化學(xué)浸出實(shí)驗(yàn),將精選黃銅礦粉加入電解槽陽(yáng)極區(qū),恒速攪拌,使礦粉溶解。在陰極區(qū)通入氧氣,并加入少量催化劑。

Ⅲ.一段時(shí)間后,抽取陰極區(qū)溶液,向其中加入有機(jī)萃取劑(RH)發(fā)生反應(yīng):
2RH(有機(jī)相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有機(jī)相)+ 2H(水相)
分離出有機(jī)相,向其中加入一定濃度的硫酸,使Cu2+得以再生。
Ⅳ.電解硫酸銅溶液制得金屬銅。
(5)黃銅礦粉加入陽(yáng)極區(qū)與硫酸及硫酸鐵主要發(fā)生以下反應(yīng):
CuFeS2 + 4H = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S     2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H
電解過程中,陽(yáng)極區(qū)Fe3+的濃度基本保持不變,原因是____________________(用電極反應(yīng)式表示)。
(6)步驟Ⅲ,向有機(jī)相中加入一定濃度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________ 。
(7)步驟Ⅳ,若電解0.1mol CuSO4溶液,生成銅3.2 g,此時(shí)溶液中離子濃度由大到小的順序是 ____ 。

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鋁熱反應(yīng)是鋁的一個(gè)重要性質(zhì),該性質(zhì)用途十分廣泛,不僅被用于焊接鋼軌,而且還常被用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬如釩、鉻、錳等。
                
(1)某;瘜W(xué)興趣小組同學(xué),取磁性氧化鐵按教材中的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖甲)進(jìn)行鋁熱反應(yīng),現(xiàn)象很壯觀。取反應(yīng)后的“鐵塊”溶于鹽酸,向其中滴加KSCN溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變血紅色。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因,除了可能混有沒反應(yīng)完的磁性氧化鐵外,還有一個(gè)原因是                 。
(2)若證明上述所得“鐵塊”中含有金屬鋁,可選擇        (填試劑名稱),所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為               。
(3)為克服圖甲的缺陷改用圖乙裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。取反應(yīng)后的“鐵塊”溶于鹽酸,向其中滴加KSCN溶液,溶液沒有出現(xiàn)血紅色。為測(cè)定該實(shí)驗(yàn)所得 “鐵塊”的成分,實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。

幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

 
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
開始沉淀時(shí)的pH
7.5
2.8
4.2
9.6
沉淀完全時(shí)的pH
9.0
4.0
5
11
 
① 試劑A應(yīng)選擇       ,試劑B應(yīng)選擇        。(填序號(hào))
A.稀鹽酸  B.氧化鐵  C.H2O2溶液  D.氨水  E.MgCO3固體
② 已知常溫下Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36,則反應(yīng)Ⅲ后溶液中c(Fe3+)=        mol·L-1。
③ 灼燒完全的標(biāo)志是      
④ 若最終紅色粉未M的質(zhì)量為12.0 g,則該“鐵塊”的純度是       。如果對(duì)所得過濾固體直接洗滌、烘干、稱量,計(jì)算“鐵塊”的純度,則計(jì)算結(jié)果會(huì)        (填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”),原因是                        。

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某化學(xué)興趣小組以含鐵的廢鋁為原料制備硫酸鋁晶體,設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)方案:請(qǐng)回答以下問題:

(1)上述實(shí)驗(yàn)中多次用到過濾操作,該操作中要用到的玻璃儀器有
燒杯、漏斗、玻璃棒
燒杯、漏斗、玻璃棒
;
(2)步驟②中有洗滌沉淀的操作,如何判斷沉淀已洗滌干凈:
取最后一次洗滌液,加入幾滴BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀生成則洗滌干凈
取最后一次洗滌液,加入幾滴BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀生成則洗滌干凈


(3)評(píng)價(jià)步驟②的操作中難以控制之處
使溶液的pH=8~9難以控制
使溶液的pH=8~9難以控制
,請(qǐng)你提出一個(gè)合理而比較容易操作的實(shí)驗(yàn)方案(藥品可任選)
通入過量CO2氣體
通入過量CO2氣體
,該反應(yīng)的分子方程式為:
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(4)步驟①中使用的NaOH溶液以4mol/L為宜.某同學(xué)稱量mgNaOH固體配制V m L 4mol/L的NaOH溶液,下面是該同學(xué)配制過程的示意圖,其操作中錯(cuò)誤的是(填操作序號(hào))
①④⑤
①④⑤

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(2009?宿遷二模)實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣,因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅.同時(shí),由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì),使得溶液中混有一定量的硫酸亞鐵,為了充分利用制氫廢液,常用其制備皓礬(ZnSO4?7H2O).某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)以制氫氣的廢液為原料來制取皓礬并探究其性質(zhì).
(1)制備皓礬的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示.

已知:開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為:
Fe(OH)3:2.7一3.7
Fe(OH)2:7.6一9.6
Zn(OH)2:5.7一8.0 
試回答下列問題:①加入的試劑①,供選擇使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、濃硫酸、濃硝酸等,應(yīng)選用
20%的H2O2
20%的H2O2
,其理由是
將制氫廢液中的Fe2+氧化成Fe3+,同時(shí)避免引入新的雜質(zhì)
將制氫廢液中的Fe2+氧化成Fe3+,同時(shí)避免引入新的雜質(zhì)

②加入的試劑②,供選擇使用的有:Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等,應(yīng)選用
ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3
ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3
,其理由是
調(diào)節(jié)溶液PH到3.7,使鐵離子沉淀,同時(shí)不引入新的雜質(zhì)
調(diào)節(jié)溶液PH到3.7,使鐵離子沉淀,同時(shí)不引入新的雜質(zhì)
 
③從晶體1→晶體2,該過程的名稱是
重結(jié)晶
重結(jié)晶

④在得到皓礬時(shí),向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是
為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子;防止晶體溶解,影響產(chǎn)率
為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子;防止晶體溶解,影響產(chǎn)率

(2)探究ZnSO4?7H2O的性質(zhì)
⑤稱取28.7g ZnSO4?7H2O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱,測(cè)得殘留固體的質(zhì)量與溫度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)見下表:
溫度(℃) 60 240 930 1000
殘留固體質(zhì)量(g) 19.7 16.1 8.1 8.1
試寫出ZnSO4?7H2O加熱到1000℃時(shí)的反應(yīng)方程式
ZnSO4?7H2O
 1000℃ 
.
 
ZnO+SO3+7H2O
ZnSO4?7H2O
 1000℃ 
.
 
ZnO+SO3+7H2O
. 
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)先產(chǎn)生白色沉淀后又逐漸溶解;若改用氨水得到相同的現(xiàn)象.查資料知,氫氧化鋅與氫氧化鋁均有兩性,且鋅離子可與氨水形成絡(luò)合離子[Zn(NH34]2+.則Zn(OH)2沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到無(wú)色溶液的離子反應(yīng)方程式為:
Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O
Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O
(任寫一個(gè)).

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實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣,因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅.同時(shí),由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì),使得溶液中混有一定量的硫酸亞鐵,為了充分利用制氫廢液,常用其制備皓礬(ZnSO4?7H2O).某;瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)以制氫氣的廢液為原料來制取皓礬并探究其性質(zhì).
(1)制備皓礬的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示.

已知:開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為:
Fe(OH)3:2.7一3.7
Fe(OH)2:7.6一9.6
Zn(OH)2:5.7一8.0
試回答下列問題:①加入的試劑①,供選擇使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、濃硫酸、濃硝酸等,應(yīng)選用______,其理由是______
②加入的試劑②,供選擇使用的有:Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等,應(yīng)選用______,其理由是______
③從晶體1→晶體2,該過程的名稱是______.
④在得到皓礬時(shí),向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是______.
(2)探究ZnSO4?7H2O的性質(zhì)
⑤稱取28.7g ZnSO4?7H2O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱,測(cè)得殘留固體的質(zhì)量與溫度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)見下表:
溫度(℃)602409301000
殘留固體質(zhì)量(g)19.716.18.18.1
試寫出ZnSO4?7H2O加熱到1000℃時(shí)的反應(yīng)方程式______.
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)先產(chǎn)生白色沉淀后又逐漸溶解;若改用氨水得到相同的現(xiàn)象.查資料知,氫氧化鋅與氫氧化鋁均有兩性,且鋅離子可與氨水形成絡(luò)合離子[Zn(NH34]2+.則Zn(OH)2沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到無(wú)色溶液的離子反應(yīng)方程式為:______(任寫一個(gè)).

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