工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
⑴气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的____________吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3 c.NaOH溶液 d.氨水
⑵用稀H2SO4 浸泡熔渣B,取少量所得溶液,检验溶液中还存在Fe3+的方法是_______________________(注明试剂、现象)。
⑶由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__________________________________。
⑷以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是____________。
a.阴阳极的质量变化相等 b.电解质溶液的组成不发生变化
c.溶液中Cu2+向阳极移动 d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
⑸利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为________________________________________。
【化学-物质结构与性质】(13分)
物质结构理论有助于人们理解物质变化的本质,进行分子设计和研究反应规律。请回答下列问题:
(1)已知硒是一种非金属,可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂。
①Se是元素周期表中第34号元素,其基态原子的核外电子排布式为_________。
②根据价层电子对互斥理论,可以推知SeO3的分子空间构型为_________,其中Se原子采用的轨道杂化形式为__________。
③CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的,已知CSe2与CO2结构相似,则CSe2分子内σ键与π键个数之比为________。
(2)金属铜广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。
①CuO受热易分解为Cu2O和O2,请从铜的原子结构来说明CuO受热易分解的原因:____________。
②向氯化铜溶液中加入过量浓氨水,然后加入适量乙醇,溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体。上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有________和_____________。
(3)硼元素B在化学中有很重要的地位。硼的化合物在农业、医院、玻璃等方面用途很广。
①立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成,属于超硬材料,同属原子晶体的氮化硼(BN)比晶体硅具有更高硬度和耐热性的原因是_______________________。
②科学家发现硼化镁在39K时呈超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。如图是该晶体微观窨中取出的部分原子沿Z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为_________。
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的能溶于水的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
I.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。
Ⅱ.SnC12易水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl]。
回答下列问题:
(1)操作l的步骤为 ____、____、过滤、洗涤、干燥。对沉淀进行洗涤的方法是_____________。
(2)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,请结合必要的化学方程式用平衡移动原理解释原因:________。
(3)反应I得到沉淀是SnO,该反应的离子方程式是__________。
(4)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是:________________。
(5)该小组通过下列方法测定所制备的SnSO4固体的纯度(杂质不参与反应):
①取ag SnSO4固体溶于稀硫酸配制成100mL 溶液。
②取25.00mL溶液,向溶液中加入过量的FeCl3固体;
③再用cmol/L的K2Cr2O7标准溶液进行滴定(已知酸性环境下,Cr2O72-可被还原为Cr3+),达终点时记录消耗K2Cr2O7标准溶液的体积。
④重复进行②、③两步操作,测定消耗K2Cr2O7标准溶液的平均体积为VmL。
则SnSO4固体的纯度是________________。(用含a、c、V的代数式表示)
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
I.工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.1 kJ/mol。
(1)一定条件下,向一恒温恒容的密闭容器中充入2molH2和1molCO发生反应,则能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________(填序号)。
a.H2和CO的浓度比保持不变
b.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.2υ正(CO)= υ逆(H2)
(2)将一定量的H2和CO分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:
实验编号 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
H2 |
CO |
H2 |
CO |
|||
1 |
T1 |
2 |
1 |
0.4 |
5 |
|
2 |
T2 |
4 |
2 |
0.2 |
3 |
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(CH3OH)表示的反应速率为 ,该温度下的平衡常数K= 。
②T1 T2(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)下图是压强为P1时容器中甲醇含量的变化曲线,请在该图中补画出(不用计算,定性处理)该反应在P2(P2>P1)时甲醇含量的变化曲线。
Ⅱ.甲醇在一定条件下也能合成被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚(DME)。
(4)工业上制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H 1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H 2
③3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H3
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H 4
则△H 4= 。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快,效率高等优点,某科研小组研制出以二甲醚为燃料的新型燃料电池,电解质为熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O。该电池的正极通入O2和CO2,负极通入二甲醚,则负极的电极反应式为_________________。
只用一种试剂即可除去少量杂质。将其填在空格处。
编号 |
物质 |
试剂(化学式) |
操作方法 |
① |
除杂质:NaHCO3溶液(Na2CO3) |
||
② |
除杂质:SiO2(CaCO3) |
||
③ |
除杂质:FeCl2溶液(FeCl3) |
(15分)CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、4mol CH4,发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为:
物 质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
平衡浓度(mol·L-1) |
0.5 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
①在该条件下达平衡时,CH4的转化率为____________________。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2(g)△H2 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3 kJ·mol-1
求反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的 △H=_______________kJ·mol-1
(2)用Cu2Al2O4做催化剂,一定条件下,发生反应:CO2+CH4CH3COOH, 温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图,
请回答下列问题:
①250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____。
②为提高上述反应CH4的转化率,可采取的措施有(写2种)。
(3)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2,原理是: 500℃时,CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,将该原理用化学方程式表示(请注明正反应方向和逆反应方向的条件):。
(4)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如下图所示:
①根据下表数据,请你判断该电池工作的适宜温度应控制在范围内(填字母序号)。
物质 |
Na |
S |
Al2O3 |
熔点/℃ |
97.8 |
115 |
2050 |
沸点/℃ |
892 |
444.6 |
2980 |
a.100℃以下b.100℃~300℃ c.300℃~350℃ d.350℃~2050℃
②放电时,电极A为极。
③放电时,内电路中Na+的移动方向为(填“从A到B”或“从B到A”)。
④充电时,总反应为Na2Sx =" 2Na" + xS(3<x<5),则阳极的电极反应式为.