6.孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,還含少量鐵的化合物和硅的化合物.以孔雀石為原料可制備CuCl2•3H2O及純堿,流程如下圖.

且知:溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三種金屬離子,且三種離子沉淀的pH如表所示.回答下列問題:
(1)圖中“試劑1”為C12或H2O2
(2)加入CuO作用是調(diào)節(jié)溶液pH,則pH的范圍為3.2≤pH<4.7.
金屬離子Fe3+Fe2+Cu2+
pH氫氧化物開始沉淀1.97.04.7
氫氧化物完全沉淀3.29.06.7
(3)氣體E、F與飽和食鹽水作用生成H和G時,E和F應按一定先后順序通人飽和食鹽水中.其中,應先通入氣體是F、NH3(填代號對應物質(zhì)的化學式).設計實驗檢驗氮肥H的主要成分:氮肥的主要成分為氯化銨.取氮肥少量溶于水,分于2試管中.向其中一試管加入濃氫氧化鈉并加熱,若產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍色的氣體,則氮肥中含有銨根離子;向另一試管中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則氮肥中含氯離子.寫出純堿溶液中元素守恒和電荷守恒的表達式:c(Na+)=2(c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)),c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-).
(4)由溶液C獲得CuCl2•3H2O,需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作.
(5)已知:常溫下Cu(OH)2的Ksp=2×10-20.計算Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+反應平衡常數(shù)5×10-9

分析 向孔雀石中加入足量稀鹽酸,發(fā)生的反應有Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑,溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三種金屬離子,鐵的氧化物溶于稀鹽酸生成鐵鹽、亞鐵鹽和水,然后過濾得到的濾渣中含有Si的氧化物,溶液A中含有含有鐵鹽和亞鐵鹽及CuCl2,氣體E為CO2,將氣體CO2、氣體F和飽和食鹽水混合得到氮肥H和物質(zhì)G,根據(jù)元素守恒知F為NH3,氮肥H為NH4Cl,加熱G得到純堿,則G為NaHCO3;
向溶液A中加入試劑1得到溶液B,向溶液B中加入CuO并過濾得到濾液C和沉淀D,從溶液C中能得到CuCl2.3H2O,則沉淀D應該含有鐵元素,CuO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe 3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,根據(jù)元素守恒知,B中含有Fe3+、Cu2+,則試劑1的目的是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+且不能引進雜質(zhì),應該選取雙氧水或氯水,據(jù)此分析解答.

解答 解:向孔雀石中加入足量稀鹽酸,發(fā)生的反應有Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑,溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三種金屬離子,鐵的氧化物溶于稀鹽酸生成鐵鹽、亞鐵鹽和水,然后過濾得到的濾渣中含有Si的氧化物,溶液A中含有含有鐵鹽和亞鐵鹽及CuCl2,氣體E為CO2,將氣體CO2、氣體F和飽和食鹽水混合得到氮肥H和物質(zhì)G,根據(jù)元素守恒知F為NH3,氮肥H為NH4Cl,加熱G得到純堿,則G為NaHCO3;
向溶液A中加入試劑1得到溶液B,向溶液B中加入CuO并過濾得到濾液C和沉淀D,從溶液C中能得到CuCl2.3H2O,則沉淀D應該含有鐵元素,CuO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe 3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,根據(jù)元素守恒知,B中含有Fe3+、Cu2+,則試劑1的目的是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+且不能引進雜質(zhì),應該選取雙氧水或氯水,
(1)“試劑1”的目的是將溶液中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,且不能引進雜質(zhì),可為Cl2或H2O2,故答案為:Cl2或H2O2;
(2)加入CuO作用是調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離,且不能沉淀氫氧化銅沉淀,所以pH取值范圍為3.2≤pH<4.7,故答案為:3.2≤pH<4.7;
(3)氣體E是二氧化碳、F是氨氣,碳酸酸性小于鹽酸,所以二氧化碳不溶于飽和氯化鈉溶液,氨氣極易溶于水,所以應該先通入F,為NH3,增大二氧化碳的溶解,從而生成碳酸氫鈉和氯化銨,取氮肥少量溶于水,分于2試管中.向其中一試管加入濃氫氧化鈉并加熱,若產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍色的氣體,則氮肥中含有銨根離子;向另一試管中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則氮肥中含氯離子,純堿溶液中元素守恒和電荷守恒的表達式:c(Na+)=2(c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3));c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),
故答案為:F、NH3;氮肥的主要成分為氯化銨.取氮肥少量溶于水,分于2試管中.向其中一試管加入濃氫氧化鈉并加熱,若產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍色的氣體,則氮肥中含有銨根離子;向另一試管中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則氮肥中含氯離子;c(Na+)=2(c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3));c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-).
(4)從溶液中獲取晶體,應該采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法得到較純凈的晶體,故答案為:蒸發(fā)濃縮;冷卻結(jié)晶;
(5)常溫下Cu(OH)2的Ksp=2×10-20,即c(Cu 2+).c(OH-2=Ksp=2×10-20,Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+反應平衡常數(shù)K=$\frac{c(H{\;}^{+}){\;}^{2}}{c(Cu{\;}^{2+})}$=$\frac{(\frac{K{\;}_{w}}{c(OH{\;}^{-})}){\;}^{2}}{c(Cu{\;}^{2+})}$=$\frac{K{\;}_{w}{\;}^{2}}{c(Cu{\;}^{2+}).c(OH{\;}^{-}){\;}^{2}}$=$\frac{{K}_{w}{\;}^{2}}{K{\;}_{sp}}$=$\frac{(10{\;}^{-14}){\;}^{2}}{2×10{\;}^{-20}}$=5×10-9,
故答案為:5×10-9

點評 本題考查物質(zhì)制備及物質(zhì)分離和提純,為高考高頻點,側(cè)重考查學生分析、計算及實驗操作能力,關(guān)鍵是明確實驗原理及基本操作方法,知道流程圖中發(fā)生的反應及操作方法,難點是(5)的計算,要進行微粒之間的轉(zhuǎn)換,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.下列反應的離子方程式正確的是( 。
A.鐵與鹽酸溶液:2Fe+6H+=2Fe3++3H2
B.銅與硝酸銀溶液:Cu+Ag+=Cu2++Ag
C.碳酸鈣加入稀鹽酸:CO32-+2H+=H2O+CO2
D.氫氧化鈉溶液加入稀硫酸:H++OH-=H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

13.酒后駕車已成為一個社會問題.2013年1月1日起執(zhí)行的新交通法規(guī)對酒后駕車作出嚴厲的處罰規(guī)定,檢測駕駛?cè)藛T呼氣中酒精濃度(BrAC)的方法有多種.
(1)早期是利用檢測試劑顏色變化定性判斷BrAC,曾用如下反應檢測BrAC:
3CH3CH2OH+2KMnO4→3CH3CHO+2MnO2+2KOH+2H2O.請配平上述方程式
(2)已知KMnO4在酸性條件下氧化性增強,能得到更多的電子,若在稀硫酸中反應的氧化產(chǎn)物為乙酸,則還原產(chǎn)物為MnSO4;若反應產(chǎn)生了12.0mg乙酸,則轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量是0.0008mol.
(3)受上述方法啟發(fā),后來用五氧化二碘的淀粉溶液檢測BrAC,乙醇被氧化為乙醛,該反應的化學方程式為I2O5+5CH3CH2OH→I2+5CH3CHO+5H2O.
(4)如圖是一種酸性燃料電池酒精檢測儀,具有自動吹氣、流量偵測與控制的功能,非常適合進行現(xiàn)場酒精檢測.則該電池的負極反應式為CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+,正極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O.
(5)1994年美國首次批準使用唾液酒精含量檢測方法,成為血液、呼氣之后的第三種檢測手段.其原理是在乙醇氧化酶作用下,乙醇與氧氣反應生成乙醛和過氧化氫,判斷該條件下乙醇、氧氣、乙醛和過氧化氫四種物質(zhì)中氧化性最強的物質(zhì)是O2(填寫化學式).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

10.鐵是應用最廣泛的金屬,其化合物種類豐富;
(1)已知Fe(CrO22中鉻元素是+3價,則其中鐵元素是+2價.CrO2-是一種酸根離子,則Fe(CrO22屬于鹽(填“酸”、“堿”、“鹽”或“氧化物”).
(2)氫氧化鐵膠體和K2SO4溶液共同具備的性質(zhì)是c.
a.都不穩(wěn)定,密封放置沉淀      b.兩者均有丁達爾現(xiàn)象    c.分散質(zhì)粒子可通過濾紙
(3)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品,經(jīng)實驗測得n(Fe):n(Cl)=1:2.1,則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分數(shù)為10%.在實驗室中,F(xiàn)eCl2可用鐵粉和鹽酸反應制備,F(xiàn)eCl3可用鐵粉和氯氣反應制備;FeCl3與氫碘酸反應時可生成棕色物質(zhì),該反應的離子方程式為2Fe3++2I-=2Fe2++I2
(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料.FeCl3和KClO在強堿性條件下反應可制取K2FeO4,其反應的離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.過氧化鈣可以用于改善地表水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮,也可用于應急供氧等.工業(yè)上生產(chǎn)過氧化鈣的主要流程如下:

已知CaO2•8H2O呈白色,微溶于水,加熱至350℃左右開始分解放出氧氣.
(1)用上述方法制取CaO2•8H2O的化學方程式是CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;
(2)檢驗“水洗”是否合格的方法是可取最后一次洗滌液少許于試管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸銀溶液,看是否產(chǎn)生白色沉淀;
(3)沉淀時常用冰水控制溫度在0℃左右,其可能原因是(寫出兩種):
①溫度低可減少過氧化氫的分解,提高過氧化氫的利用率;②該反應是放熱反應,溫度低有利于提高CaO2•8H2O產(chǎn)率.
(4)測定產(chǎn)品中CaO2的含量的實驗步驟是:
第一步:準確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中,加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體,再滴入少量2mol/L的H2SO4溶液,充分反應.
第二步:向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液.
第三步:逐滴加入濃度為c mol•L-1的Na2S2O3溶液至反應完全,消耗Na2S2O3溶液V mL.
已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
①CaO2的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{36cV×1{0}^{-3}}{a}$ (用字母表示);
②某同學第一步和第二步的操作都很規(guī)范,第三步滴速太慢,這樣測得的CaO2的質(zhì)量分數(shù)可能偏高(填“不受影響”、“偏低”或“偏高”),原因是在酸性條件下空氣中的O2也可以把KI氧化為I2,使消耗的Na2S2O3增多,從而使測得的CaO2的質(zhì)量分數(shù)偏高.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

11.銀銅合金廣泛用于航空工業(yè).從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如圖:

(注:Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃)
(1)電解精煉銀時,陽極反應式為Ag-e-=Ag+;濾渣A與稀HNO3反應,產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色,該紅棕色氣體與水反應的化學方程式為3NO2+H2O=2HNO3+NO.
(2)固體混合物B的組成為Al(OH)3和CuO;在生成固體B的過程中,必須控制NaOH的加入量,若NaOH過量,則因過量引起的反應的離子方程式為:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O.
(3)完成煅燒過程中一個反應的化學方程式:4CuO+2Al2O3 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CuAlO2+O2
煅燒過程中生成的氧化產(chǎn)物與NH3在催化劑條件下反應的化學方程式為4NH3+5O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H2O.這個反應中會有白煙產(chǎn)生,該白煙為NH4NO3
(4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為64%,理論上6.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為60 mol CuAlO2,至少需要1.0mol•L-1的Al2(SO43溶液30 L.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.Na2S2O3是化學定量實驗中的常用物質(zhì),用Na2SO3和硫粉在水溶液中加熱反應,可以制得Na2S2O3.已知10℃和70℃時,Na2S2O3在100g水中的溶解度分別為60.0g和212g.常溫下,從溶液中析出的晶體是Na2S2O3•5H2O.
現(xiàn)實驗室欲制取Na2S2O3•5H2O晶體,步驟如下:
①稱取12.6g Na2SO3于燒杯中,溶于80.0mL水.
②另取4.0g硫粉,用少許乙醇潤濕后,加到上述溶液中.
③用小火加熱至微沸,反應約1小時后過濾.
④濾液在經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶后析出Na2S2O3•5H2O晶體.
⑤進行減壓過濾并干燥.
(1)加入的硫粉用乙醇潤濕的目的是增加反應物接觸面積,提高反應速率.
(2)步驟④應采取的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶.
(3)濾液中除Na2S2O3和可能未反應完全的Na2SO3外,最可能存在的無機雜質(zhì)是Na2SO4.它是由由于Na2SO3被空氣氧化而產(chǎn)生的.如果濾液中該雜質(zhì)的含量不很低,其檢測的方法是:取出少許溶液,加稀鹽酸至酸性,靜置后,取上層清液或過濾除去S,再加BaCl2溶液,若出現(xiàn)渾濁則含Na2SO4,反之不含.
(4)若要計算在100℃下將溶液蒸發(fā)至體積為30.0mL,再冷卻至10℃時所能得到的Na2S2O3•5H2O的質(zhì)量,你認為B.
A.前面提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠
B.還需要提供100℃時溶液的密度(1.14g/cm3
C.還需要提供結(jié)晶后剩余溶液的體積(10.0mL)
(5)為了測產(chǎn)品的純度,稱取7.440g產(chǎn)品,配制成250mL溶液,用移液管移取25.00mL于錐形瓶中,再用濃度為0.0510mol/L的I2水進行滴定(2S2O32-+I2═S4O62-+2I-),平行3次實驗,消耗I2的體積為30.88mL.則所得產(chǎn)品的純度為105%.你認為影響純度的主要因素是其含有的Na2SO3也會和I2發(fā)生反應,從而影響純度.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.某有機物A化學式為CxHyOz,15g A完全燃燒可生成22g CO2和9g H2O.試求:
(1)該有機物的最簡式CH2O;
(2)若A的相對分子質(zhì)量為60且和Na2CO3混合有氣體放出,A和醇能發(fā)生酯化反應,則A的結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOH;
(3)若A的相對分子質(zhì)量為60且是易揮發(fā)有水果香味的液體,能發(fā)生水解反應,則其結(jié)構(gòu)簡式為HCOOCH3
(4)若A分子結(jié)構(gòu)中含有6個碳原子,具有多元醇和醛的性質(zhì),則其結(jié)構(gòu)簡式為

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.某溫度下,體積一定的密閉容器中進行如下可逆反應:X(g)+Y(g)?Z(g)+W(g)-Q;(Q>0 )下列敘述正確的是( 。
A.升高溫度,平衡逆向移動
B.當容器中氣體壓強不變時,反應達到平衡
C.平衡后加入X,上述平衡正向移動,X的平衡轉(zhuǎn)化率增大
D.平衡后加入少量W,逆反應速率增大

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