工业中利用废铜(含有锌、铝等)制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热,使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L—1计算)。
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开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
沉淀溶解的pH |
Cu2+ |
4.4 |
6.4 |
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Al3+ |
3.0 |
5.0 |
10 |
Zn2+ |
5.9 |
8.9 |
11 |
(1)①为了节约原料,硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为 ;该反应中产生尾气污染空气,请选择下图中合适的装置吸收尾气 。
②由表可知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2—,请写出金属锌与氢氧化钠溶液反应的离子方程式
(2)为了符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
第一组:空气为氧化剂法
将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加入物质甲调节pH,铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1,就认为沉淀完全。已知:Ksp[Fe((OH)3]≈10-38,然后过滤、浓缩、结晶。
请回答下列问题:
①方案为了使铁离子全部沉淀,应调节pH至少为 。
②方案中甲物质可选用的是
A.CaO B.NaOH C.CuCO3 D.Cu2(OH) 2CO3 E.Fe2(SO4) 3
③方案中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,用离子方程式解释其原因 。
第二组:过氧化氢为氧化剂法
将铜粉放到 1.5 mol·L-1的足量稀硫酸中,控温在50℃加入10%的足量H2O2反应0.5 h,升温到60℃,持续反应1 h后,过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4·5H2O 。
请回答下列问题:
④用过氧化氢为氧化剂法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的优点是 。
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是 。
(3)废铜溶解后经过一系列操作得到硫酸铜溶液,补充完整由溶解液制备纯净硫酸铜溶液的实验步骤 。
(16分)某混合金属粉末,铝处还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/LNaOH溶液、20%KSCN溶液。完成以下实验探究过程:
[提出假设]假设1该混合金属粉末中除铝外还含有元素;
假设2该混合金属粉末中除铝外还含有元素;
假设3该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素;
[设计实验方案]基于假设3,设计出实验方案(不要在答题卡上作答)。
[实验过程]根据上述实验方案,完成实验的相关操作、预期现象和结论。
编号 |
实验操作 |
实验现象 |
结论 |
① |
用药匙取少许样品,加入试管A中,再用滴管取过量![]() |
有固体剩余,并有气泡产生 |
合金中除铝外还含有Fe、Cu 元素 |
② |
往试管A的剩余固体中加过量 ________,充分反应后,静置,取上层清液于试管B中 |
固体部分溶解,并有气体放出,溶液呈浅绿色 |
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③ |
往试管B中加入少量 _____,再滴加KSCN溶液 |
_____ |
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④ |
往②剩余固体中加入稀硝酸;再滴加 ____________ 溶液. |
固体溶解,有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色,溶液显蓝色;再加某溶液后有蓝色沉淀产生 |
[反思】写出在实验①中发生反应的离子方程式: ___________ 。
(22分) I.下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。
根据上图回答问题:
(1)D的化学名称是_____________;B的结构简式是______________________;
(2)反应④的化学方程式是___________________________________________;
(3)G是重要的工业原料,用化学方程式表示G的一种重要的工业用途。________________________________________________________________。
II. 一种高分子化合物(Ⅵ)是目前市场上流行的墙面涂料之一,其合成路线如下(反应均在一定条件下进行):
回答下列问题:
(1)目前工业上生产乙烯主要是以石油为原料通过________反应来实现。
(2)化合物Ⅲ生成化合物Ⅳ的副产物为________________________;
(3)写出合成路线中从化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应方程式:
___________________________________________________________________;
(4)下列关于化合物Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的说法中,正确的是 __
__________(填字母)。
A.化合物Ⅲ可以发生氧化反应 B.化合物Ⅳ和Ⅴ均可以使溴的四氯化碳溶液褪色
C.化合物Ⅳ能与氢气发生加成反应 D.化合物Ⅴ可以发生水解反应
E化合物Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ均可与金属钠反应生成氢气 F.化合物Ⅲ不可以与NaOH 溶液反应
将2.5g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶解于水,制成稀溶液,然后向该溶液中逐滴加入1mol·L-1的盐酸,所加入盐酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如下图所示:
请回答下列问题:
(1)写出OA段所发生反应的离子方程式
________________________________________________
__________________________________________。
(2)当加入35mL盐酸时,产生CO2的体积为___________mL(标准状况)。
(3)计算原混合物中NaOH的质量及碳酸钠的质量分数。
下图中各方框中的字母表示有关的一种反应物或生成物(某些物质略去)其中常温下B、D、G、I、J为气体,其中B可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A~N的所有物质中只有G为单质,其余为化合物。N为不溶于水的无机酸。
请回答下列问题:
(1) 写出下列物质的化学式
A:_______________F:____________L:________________
(2) 写出G的一种同素异形体的化学式:
(3)已知工业上生产0.1molB放出4.62kj热量,写出该反应的热化学方程式:
(4)在反应C+E→G+F中,每生成1molG转移 mol电子。
在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图:
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数K表达式为______________________;
升高温度K值(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)根据上图,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(H2)为____________。
(3)判断该反应达到平衡状态的标志是(填字母);
a.N2和NH3浓度相等b.NH3百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变 d.NH3的生成速率与H2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(4)反应达到平衡后,第5分钟末,保持其它条件不变,若改变反应温度,则NH3的物质的量浓度不可能为_______________。
a. 0.20 mol/L b. 0.12 mol/L c. 0.10 mol/L d.0.08 mol/L
(5)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后,若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol/L),请在上图中画出第5分钟末达到此平衡时NH3浓度的变化曲线。