【化学——选修化学与技术】现有一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
注:反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl—=2[CuCl2]-+S
请回答下列问题:
(1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜。这种方法的缺点是 _____________________ ________、___________________________________ 。
(2)反应Ⅰ的产物为(填化学式) ___________________ 。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为 ____________________________________________________ 。
(4)一定温度下,在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸,可以析出硫酸铜晶体,其原因是 ___________
(5)黄铜矿中Fe的化合价为+2,对于反应:8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,下列有关该反应的说法正确的是 ___________________ (填字母)。
A.反应中被还原的元素只有氧 | B.反应生成的SO2直接排放会污染环境 |
C.SO2既是氧化产物又是还原产物 | D.当有8mol铜生成时,转移电子数目为100NA |
(6)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数,取280mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000 mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL 。
已知:Cr2O72-+ Fe2++ H+→Cr3++ Fe3++ H2O(未配平)
①SO2通入Fe2(SO4)3溶液,发生反应的离子方程式为 ____________________________________ 。
②反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为________________________________________________ 。
(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(1)用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为。
(2)某温度下,向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C02和6mol CH4,发生反应(i),平衡体系中各组分的体积分数均为,则此温度下该反应的平衡常数K=,CH4的转化率为。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是(填“3.5× 106 Pa”“4.O×106 Pa”或“5.0× 106 Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:
①通入a气体的电极是电池的(填“正”或“负”)极,其电极反应式为 .
②常温下,用此电池以惰性电极电解O.5 L饱和食盐水(足量),若两极共生成气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为(忽略溶液的体积变化)。
立方烷()具有高度的对称性、高致密性、高张力能及高稳定性等特点,因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。下面是立方烷衍生物I的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)C的结构简式为,E的结构简式为。
(2)③的反应类型为,⑤的反应类型为。
(3)化合物A可由环戊烷经三步反应合成:
反应1的试剂与条件为:反应2的化学方程式为:反应3可用的试剂为。
(4)在I的合成路线中,互为同分异构体的化合物是(填化合物代号)。
(5)I与碱石灰共热可转化为立方烷,立方烷的核磁共振氢谱中有个峰。
(6)立方烷经硝化可得到六硝基立方烷,其可能的结构有种。
A、B、C、D、E五种化合物,均含有前18号元素中某种常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E则易溶于水,若取A溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式:A________,B________,C________,D________.
(2)写出下列反应的离子方程式:
B→D___________________,C→E_______________________
10 ℃时加热NaHCO3饱和溶液,测得该溶液的pH发生如下变化:
温度(℃) |
10 |
20 |
30 |
加热煮沸后冷却到50 ℃ |
pH |
8.3 |
8.4 |
8.5 |
8.8 |
(1)甲同学认为,该溶液的pH升高的原因是HCO3-的水解程度增大,故碱性增强,该反应的离子方程式为________________________________________________。
乙同学认为,溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解,生成了Na2CO3,并推断Na2CO3的水解程度________(填“大于”或“小于”)NaHCO3。
(2)丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为,只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂X,若产生沉淀,则__________(填“甲”或“乙”)的判断正确。试剂X是________。
A.Ba(OH)2溶液 B.BaCl2溶液C.NaOH溶液D.澄清的石灰水
(3) 查阅资料,发现NaHCO3的分解温度为150 ℃,丙断言________(填“甲”或“乙”)的判断是错误的,理由是________________________________________。
25 ℃时几种难溶电解质的溶解度如表所示:
难溶电解质 |
Mg(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
溶解度/g |
9×10-4 |
1.7×10-6 |
1.5×10-4 |
3.0×10-9 |
沉淀完全时的pH |
11.1 |
6.7 |
9.6 |
3.7 |
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果,Fe2+、Fe3+都被转化为__________(填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应该选择__________。
(3)②中除去Fe3+所发生的离子方程式为________________________________。
(4)下列与方案③相关的叙述中,正确的是________(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在