以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,含少量杂质SiO2)为原料炼铜的方法有不同的冶炼方法。火法炼铜:将辉铜矿(Cu2S)在空气中高温焙烧即可得到铜和一种还原性的气体。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。某工厂运用该原理生产铜和绿矾(FeSO4•7H2O)的工艺如下:
回答下列问题:
(1)火法炼铜发生的化学方程式:_________________________;
(2)湿发炼铜工艺流程中,为了提高酸浸时的进取率,本流程可采取的措施是________,试剂X为__________,其作用是_____________。
(3)试剂a为______________,试剂b为______________;
(4)配平反应1的化学方程式:____CuFeS2+___H2SO4+____O2=____CuSO4+____Fe2(SO4)3+____H2O
(5)已知:常温下Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。加入过量的试剂X调节pH=4时,可使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,则溶液中的c(Fe3+)=___________。若要此时不出现Cu(OH)2沉淀,则溶液中的Cu2+浓度最大不超过_________________。
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化学是一门以实验为基础的学科,试回答以下问题。
(1)实验室中制取并收集少量氨气,可选用上述_____(填装置序号)装置,氨气应从收集装置的_____(填字母序号)导管进气。
(2)选用装置乙、丙、戊制备、收集一氧化氮气体,乙中塑料板上若放置石灰石,戊中盛满稀NaOH溶液,正确的连接顺序为___________________(用接口字母表示),装置乙的作用是____________,丙中产生NO的离子方程式为______________________。
(3)二氧化氯(C1O2)是一种常用高效消毒剂,某研究小组利用丁装置制备C1O2。
①在烧瓶中放入KClO3和草酸(H2C2O4),然后加入足量的稀硫酸,水浴加热。反应生成ClO2、CO2和K2SO4,则该反应中氧化产物与还原产物物质的量之比为_________。
②温度过高时,二氧化氯的水溶液有可能发生爆炸。在反应开始前将烧杯中的水加热到80%,然后停止加热,并使其保持在60℃~80℃之间,丁装置中缺少的一种必需的玻璃仪器名称是____________。
③将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中,然后加入少量的稀盐酸酸化过的氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成。写出二氧化氯与硫化氢溶液反应的离子方程式________________。
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硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下:①配制混酸:组装如下图反应装置。
取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与浓硝酸18 mL配制混和酸,加入漏斗中。把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混和均匀。
③在50-60℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混和酸后,粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知(1)
(2)可能用到的有关数据列表如下
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度(20 ℃) / g·cm-3 | 溶解性 |
苯 | 5.5 | 80 | 0.88 | 微溶于水 |
硝基苯 | 5.7 | 210.9 | 1.205 | 难溶于水 |
1,3-二硝基苯 | 89 | 301 | 1.57 | 微溶于水 |
浓硝酸 | 83 | 1.4 | 易溶于水 | |
浓硫酸 | 338 | 1.84 | 易溶于水 |
请回答下列问题:
(1)配置混酸应先在烧杯中先加入________。
(2)恒压滴液漏斗的优点是________。
(3)实验装置中长玻璃管可用________代替(填仪器名称)。
(4)反应结束后产品在液体的________层(填“上”或者“下”),分离混酸和产品的操作方法为________。
(5)用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净?________。
(6)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入________除去水,然后蒸馏,
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(共14分)乳酸亚铁([CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O,Mr=288)是一种常用的补铁剂,可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得:CH3CH(OH)COOH+FeCO3+2H2O→[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O+CO2↑。
已知FeCO3易被氧化:4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2
某兴趣小组用FeCl2(用铁粉和稀盐酸制得)和NH4HCO3制备FeCO3的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)NH4HCO3盛放在装置 中(填字母),该装置中涉及的主要反应的离子方程式 _
(2)将生成的FeCl2溶液和NH4HCO3溶液混合时的操作是 _
(3)将制得的FeCO3加入到足量乳酸溶液中,再加入少量铁粉,75℃下搅拌反应。铁粉的作用是 。反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 _
(4)该兴趣小组用KMnO4法测定样品中亚铁含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数,发现产品的质量分数总是大于100%,其原因可能是 。
经查阅文献后,该兴趣小组改用铈(Ce)量法测定产品中Fe2+的含量。取2.880g产品配成100mL溶液,每次取20.00mL,进行必要处理,用0.1000mol·L-1Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点,平均消耗Ce(SO4)2 19.70mL。滴定反应如下:
Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+
则产品中乳酸亚铁的质量分数为 _
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(12分)为探究亚硫酸钠的热稳定性,某研究性学习小组将无水亚硫酸钠隔绝空气加热,并利用受热后的固体试样和下图所示的实验装置进行实验。请回答下列有关问题:
(1)查阅资料:无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解,且分解产物只有硫化钠和另外一种固体。如果加热温度低于600℃,向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量, 在滴加稀盐酸的整个过程中HSO3—的物质的量浓度变化趋势为 ;
(2)如果加热温度为700℃,向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量,观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀,且有大量气泡产生,则反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为 ;此时在B、C两装置中可能观察到的现象为 。
(3)在(2)中滴加足量盐酸后,烧瓶内除Cl—外,还存在另一种浓度较大的阴离子(X)。为检验该阴离子(X),先取固体试样溶于水配成溶液,然后按以下两种实验方案检验阴离子(X),你认为合理的方案是 (填“甲”或“乙”),请说明另一方案不合理的原因 。
方案甲:取少量试样溶液于试管中,先加稀HNO3,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明该离子存在。
方案乙:取少量试样溶液于试管中,先加稀HCl,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明该离子存在。
(4)写出Na2SO3固体加热到600℃以上分解的化学方程式 。
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碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域,以锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知①2LiAlSi2O6+H2SO4Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O
②Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、4.7、9.0和11.1
③某些物质的溶解度(S)如下表
请回答下列问题:
(1)锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是 。
(2)滤液a中含有Li+、SO42-,另含有Fe3+、Al3+、Fe2+、 Mg2+ 、Ca2+ 、Na+等杂质,步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0—6.5,此时沉淀的杂质离子有 ;石灰石调节溶液pH的原理的离子方程式为 。
(3)步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H2O2溶液,石灰乳和Na2CO3溶液,发生氧化还原反应的离子方程式为 。
(4)步骤Ⅲ中加入饱和Na2CO3溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是 。
(5)从滤液c中可回收的主要物质是 。
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某研究小组利用下图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应。已知:1.0 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液的pH=1
请回答:
(1)装置A中反应的化学方程式是______________________________;
(2)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是_______________________________;
(3)装置B中产生了白色沉淀,其成分是________;
(4)分析B中产生白色沉淀的原因:
猜想1:SO2与Fe3+、酸性条件下NO3-都反应;
猜想2:SO2与Fe3+反应;
猜想3:在酸性条件下SO2与NO3-反应;
①按猜想2,装置B中反应的离子方程式是_________,证明该猜想正确应进一步确认生成了________;
②按猜想3,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液,在相同条件下进行实验。应选择的试剂是________(填字母)。
a.0.1 mol·L-1稀硝酸
b.1.5 mol·L-1Fe(NO3)2溶液
c.6.0 mol·L-1 NaNO3和0.2 mol·L-1盐酸等体积混合的溶液
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(15分)某兴趣小组利用以下实验装置模拟工业炼铁的主要过程:
(1)装置甲中发生的反应为:HCOOH(甲酸)CO↑+H2O。已知甲酸是一种无色有刺激性气味的液体。制取一氧化碳时应该 (填字母)。
a.将甲酸滴入浓硫酸
b.将浓硫酸滴入甲酸
c.将甲酸与浓硫酸混合后加入
(2)请按合适的顺序连接好以下装置:甲→( )→( )→( )
(3)丙装置中碱石灰的作用是 。
(4)实验将近完成时,熄灭装置甲、乙、丁中酒精灯的先后顺序为 。
(5)为了探究影响反应产物的外界因素,在Fe2O3与CO反应部位,该小组同学分别用酒精灯和酒精喷灯进行了两次实验,结果如下:
加热方式 | 通CO加热 时间/min | 澄清石灰水变 浑浊时间/min | 产物颜色 | 产物能否全部被磁铁吸引 |
酒精灯 | 30 | 5 | 黑色 | 能 |
酒精喷灯 | 30 | 1 | 黑色 | 能 |
①甲同学猜想黑色产物中可能含有碳单质。乙同学排除了该可能,他提出的两种理由是 、 。
②丙同学查找资料发现,Fe3O4也能被磁铁吸引,对黑色产物成分提出以下三种假设:
i.全部为铁;
ii. ;
iii. 。
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(16分)某化学兴趣小组用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物。
查阅资料得知:
I.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度的降低,其生成的产物有+4、+2、﹣3价等氮的化合物。
II.常温时,NO2与N2O4同时存在;在低于0℃时,几乎只有无色的N2O4的晶体存在。
请回答下列问题:
(1)装置中各仪器装入试剂后,接下来由先至后的操作顺序为 。
A.通入N2 B.滴入浓HNO3 C.打开活塞K1 D.关闭活塞K1
(2)装置A中,滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是 。
(3)反应结束后,打开装置D中的活塞K2,并通入氧气,铁完全溶解于浓硝酸后生成的NO2气体中含有NO的现象为 。
装置D中发生的反应的化学方程式为 。
(4)C装置的作用是 。
(5)反应停止后,装置A中无固体剩余。证明装置A的溶液中是否含有Fe2+,选择的药品是 (填序号)。
a.铁粉 b.氯水 c.KMnO4溶液 d.硫氰化钾溶液
(6)检验是否生成﹣3价氮的化合物,应进行的实验操作、现象及结论是 。
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(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用,某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾:
(1)聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂,微溶于乙醇,其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷,请提出改进意见: ;
浓缩时向其中加入一定量的乙醇,加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH,所加试剂Y为 ;溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响(如图1所示),试分析pH过小(pH<3)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因: 。
(2)明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料,试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线,补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂:废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精):向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生, ,得到明矾晶体。
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