(12分) 从回收的含铜电缆废料中提取铜时,假若设计如下两种方案,回答有关问题。
方案甲:
方案乙:
(1)两个方案中,符合当前生产中绿色化学理念的是方案 ,理由是 。
(2)方案乙中铜溶解生成蓝色溶液时发生反应的离子方程式为________________________,
若不考虑绿色化学要求,溶解铜生成硫酸铜时,还可将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使铜溶解完全,则理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为: ︰ 。
(3)为了提高原料的利用率,最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥可得到一种结晶水合物的晶体。获得晶体后对其进行检测:
①先取a g的晶体进行脱水实验,获得无水固体为(a—1.26)g
②将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1.00mol/L的氯化钡溶液,当滴加10.00mL溶液时,沉淀恰好完全。
通过计算测知该晶体的化学式是 。
(4)氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.5% 。工业上用硫酸铜等原料常通过下列反应制备CuCl :
2CuSO4+ Na2SO3 + 2 NaCl + Na2CO3 =" 2" CuCl ↓+ 3 Na2SO4 + CO2↑
测定CuCl质量分数时先准确称取所制备的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L-1 FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水20mL,用0.1000mol·L-1 Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mL Ce(SO4)2溶液。有关反应的离子方程式为:
Fe 3++CuCl=Fe 2++Cu2++Cl-,Ce4+ + Fe 2+ = Fe 3+ + Ce3+
通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。
(15分)高纯MnCO3是制备电讯器材、颜料、催化剂及高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下:
(1)制备MnSO4溶液:在三颈烧瓶中加入一定量MnO2和水,搅拌,通入SO2和N2混合气体,反应3h,停止通入SO2,继续反应片刻,过滤。
①依次写出烧瓶中和烧杯中反应的化学方程式为 、 。
②反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在通入SO2和N2比例一定,不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有 。
③若实验中将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、SO42-的浓度随反应时间t变化如图。导致溶液中Mn2+、SO42-的浓度变化产生明显差异的主要原因是 。
(2)制备高纯MnCO3固体:已知MnCO3难溶于水和乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7。由(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤如下[实验中可选用的试剂限制为:Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。
步骤①中为防止生成Mn(OH)2沉淀,注意 ;选择步骤②中所用试剂的理由是 ;步骤③是 。
(3)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,其固体残留率随温度的变化如图所示。
则加热至300℃时,发生反应的化学方程式为 ;图中点D对应固体的成分为 (填化学式)。
(15分)某同学利用下列装置实现铜与浓硝酸、稀硝酸反应,过程如下:
I.取一段铜丝,用稀硫酸除去铜锈[主要成分是Cu2(OH)2CO3]。
Ⅱ.将洗涤后的铜丝做成匝数较多的螺旋状。
III.按如图所示装置连接仪器、检查气密性、装入化学试剂。
(1)写出Cu丝在空气中形成铜绿的化学反应方程式 。
(2)将铜丝绕成螺旋状的原因是__________写出过程III中检查气密性的方法 。
(3)过程III的后续操作如下:
①打开止水夹a和b,轻推注射器,使浓硝酸与铜丝接触,观察到的现象是 ,一段时间后使反应停止的操作是 ,关闭a,取下注射器。
②打开b和分液漏斗活塞,当玻璃管充满稀硝酸后,关闭b和分液漏斗活塞,打开a,观察到有气泡产生。稀硝酸充满玻璃管的实验目是 ,该反应的离子方程式是 。
(4)另取3支盛满NO2气体的小试管分别倒置在盛有常温水、热水和冰水的3只烧杯中,发现液面上升的高度明显不一致。结果如下表所示(忽略温度对气体体积的影响):
| 实验编号 |
水温/℃ |
液面上升高度 |
| 1 |
25 |
超过试管的2/3 |
| 2 |
50 |
不足试管的2/3 |
| 3 |
0 |
液面上升超过实验1 |
①根据上表得出的结论是温度越 (填“高”或“低”),进入试管中的溶液越多。
②假设反应在标准状况下进行,小试管的容积为VL,将小试管倒立在盛有足量水的水槽中,若溶液溶质不扩散,则得到的溶液的物质的量浓度是__________________mol/L,若使液体充满试管,应该充入氧气的体积是______。
(选做)【化学——选修2:化学与技术】
下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。
根据上述产业流程回答下列问题:
(1)该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送,请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式:① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。
(2)沸腾炉发生反应的化学方程式: 。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙),写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式 。
(3)用1吨硫铁矿(FeS2的质量分数为36%)接触法制硫酸,制硫酸的产率为65%,则最后能生产出质量分数为98%的硫酸 吨。
(4)热电厂的冷却水是 ,该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 (写出一种即可)。
(5)根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
, (写出两点即可)。
(13分)某学习小组利用下列装置进行CO2与饱和Na2CO3溶液反应制备NaHCO3实验
(1)选取必要的实验装置,正确的连接顺序为______(填序号)
(2)为确定制得的固体样品是纯净的NaHCO3 小组同学提出下列实验方案:
甲方案:将样品溶液与饱和澄清石灰水反应,观察现象。
乙方案:将样品溶液与BaCl2 观察现象。
丙方案:测定PH法
丁方案:热重分析法
①判定甲方案______(填“可行”或“不可行”)
②为判断乙方案的可行性,某同学用分析纯的NaHCO3配制的溶液,与BaCl2溶液等体积混合进行实验,结果如下。
| NaHCO3溶液 BaCl2溶液 |
0.2mol/L |
0.1mol/L |
0.02mol/L |
| 0.2mol/L |
浑浊 |
浑浊 |
少许浑浊 |
| 0.1mol/L |
浑浊 |
少许浑浊 |
无现象 |
| 0.02mol/L |
少许浑浊 |
无现象 |
无现象 |
(i)此实验可说明乙方案是不可行的。请结合以下数据,并通过计算说明产生浑浊的原因。答:______。[已知:0.1 mol·L-1NaHCO3溶液电离出的c(CO32-)为0.0011 mol·L-1,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]
(ⅱ)产生浑浊的离子方程式为_________________。
③使用pH计进行测定的丙方案是______________。
④进行丁方案实验,测得样品在不同升温速率下 的热重曲线如图。
请填空:
(i)样品的纯度为___________。
(ⅱ)升温速率对实验结果_______(填“有较大”、“有较小”或“没有”)影响。
(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:

现称取研细的黄铜矿样品1.150 g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe2O3、FeO和SO2气体,实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05000mol·L-1标准碘溶液进行滴定,初读数为0.10 mL,末读数如右图所示。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2 + 21O2
8Cu + 4FeO + 2Fe2O3 + 16SO2,若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。
(2)装置a的作用是 。
| A.有利于空气中氧气充分反应 | B.除去空气中的水蒸气 |
| C.有利于气体混合 | D.有利于观察空气流速 |
(3)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是 。
(4)滴定时,标准碘溶液所耗体积为 mL。用化学方程式表示滴定的原理: 。
(5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。