(12分)【化学——化学与技术】黄铜矿在我国储量丰富,主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。这种铜矿石所含主要成分为CuFeS2,某企业以其为原料炼制精铜的工艺流程示意图如下:
请回答下列问题:
(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃,矿砂与空气反应生成冰铜(由Cu2S和FeS互相熔合而成)和大气污染物A,该过程中发生主要反应的化学方程式为_________________;A可用于海水提溴,在粗溴提纯环节中,A参与反应的化学方程式为__________________;利用反射炉中产生的矿渣可生产一种良好的无机高分子絮凝剂——聚硅酸铁,其具有净水作用。将下列各项中物质加入水中后,不具有类似聚硅酸铁的净水作用的是_____________(填下列序号字母)
a.明矾 b.硫酸镁 c.硫酸铁 d.硫酸铝
(2)冰铜所含铜元素的质量分数为20%~50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的部分Cu2S被氧化成Cu2O,生成的Cu2O再与Cu2S反应,得到粗铜,用一个反应的化学方程式表示利用冰铜生产粗铜的过程________,利用这种工艺生产2 t含铜量为98%的粗铜,至少需要铜元素含量为40%的冰铜_______t。
(3)以CuSO4溶液为电解液,电解精炼铜(粗铜中含Fe、Ag、Pt、Au等杂质)。下列说法中,正确的是______(填下列序号字母)。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.电解液中Cu2+向阳极移动
d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
已知反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)在一定温度下达到平衡,该反应的平衡常数表达式为 。
若各物质的平衡浓度分别为c(A)="2.0" mol/L、c(B)="2.0" mol/L、c(C)="1.0" mol/L,则K= 。
在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g)ΔH<0。
(1)保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2,反应速率加快吗? 理由是 。
(2)保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率也加快吗? 理由是 。
(3)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率 ,理由是 。
(4)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),反应速率 ,理由是 。
(5)提高起始的反应温度,反应速率 ,理由是 。
有一白色固体粉末可能是碳酸钠、亚硫酸钠、硫酸钠中的一种或二种,某兴趣小组拟对该样品进行探究。
(1)取少量样品溶解于水。溶解所用的玻璃仪器有 ;
(2)如果要检验该样品是否含有硫酸钠,检验的方法如下:取少量(1)的溶液加 ;(写出试剂、现象、结论)
(3)取适量固体样品加入过量盐酸中,有气体放出。若要检验放出气体的组成,从以下限定试剂中选择合适的试剂设计一个组合实验分析该混合气体的组成,简要写出实验方案、现象和结论。
限定试剂:品红溶液、澄清石灰水、酸性KMnO4溶液、氢氧化钠浓溶液、饱和NaHCO3溶液。
将混合气体依次通过盛有 、 、 、 __的洗气瓶。(可不填满空)
(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为 。
若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。
离子 |
Cu2+ |
H+ |
Cl- |
SO42- |
c/mol·L-1 |
1 |
4 |
4 |
1 |
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气标况下的体积为 L。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式 ;
②除去甲醇的离子反应为 ,该过程中被氧化的元素是_____ ,当产生标准状况下2.24 L CO2时,共转移电子 mol。
全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题,温家宝总理在“哥本哈根会议”上承诺到2020年中国减排温室气体40%.
(1)降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为2L的恒容密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示.
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___mol/(L•min);
②氢气平衡时的物质的量浓度为___________;
③下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________.
A.升高温度 |
B.充入He(g),使体系压强增大 |
C.将H2O(g)从体系中分离出去 |
D.再充入1mol CO2和3mol H2 |
④当反应达到平衡时, H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入1mol CH3OH和1mol H2O,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2.则c1______c2的关系(填>、<、=).
(2)减少温室气体排放的关键是节能减排,大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标.如图2所示甲烷燃料电池就是将电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定.将其插入KOH溶液从而达到吸收CO2的目的.请回答:
①通入甲烷一极的电极反应式为___________;
②随着电池不断放电,电解质溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”).
③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率___________(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率.