经多年勘测，2018年11月23日省自然资源厅发布消息称在皖江地区发现特大铜矿床，具有重大...

经多年勘测，2018年11月23日省自然资源厅发布消息称在皖江地区发现特大铜矿床，具有重大实际意义。以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有少量PbS、Al2O3、SiO2)为原料制取胆矾的流程如下图：

已知：常温下Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38, Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-33，Ksp[Cu(OH)2]=3.0×10-20。

（1）CuFeS2中硫元素的化合价为______，硫元素在周期表中的位置是______________。写出上述流程中生成亚硫酸铵的离子方程式：_______________________________。

（2）最适合的试剂A是________（写化学式）溶液，固体2的成份为PbSO4和_______。当试剂A的浓度为6mol·L-1时 ，“浸出”实验中，铜的浸出率结果如图所示。所采用的最佳实验条件(温度、时间)为_______________。

（3）最适合的试剂B是_______(填序号)，最适合的试剂C是______（填序号），固体3的成份为_________________________。

a．Cl2 b．CuO　　 　　 c．酸性高锰酸钾溶液　　 d．NaOH　　 　　 e．H2O2 溶液　　 f．K2CO3

（4）操作1如在实验室中进行，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_______，操作2的步骤为________________过滤、洗涤。

（5）根据已知信息，请计算：当Fe3+完全沉淀时，溶液中Al3+理论最大浓度为______。（提示：当离子浓度≤1×10-5mol·L时，认为该离子沉淀完全）

高三化学工业流程中等难度题查看答案及解析

经多年勘测，2018年11月23日省自然资源厅发布消息称在皖江地区发现特大铜矿床，具有重大实际意义。以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有少量PbS、Al2O3、SiO2)为原料制取胆矾的流程如图：

已知：常温下Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38, Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-33，Ksp[Cu(OH)2]=3.0×10-20。

（1）CuFeS2中硫元素的化合价为______，硫元素在周期表中的位置是______________。

写出上述流程中生成亚硫酸铵的离子方程式：____________。

（2）最适合的试剂A是________（写化学式）溶液，固体2的成份为PbSO4和_______。当试剂A的浓度为6mol·L-1时 ，“浸出”实验中，铜的浸出率结果如图所示。所采用的最佳实验条件(温度、时间)为_______________。

（3）最适合的试剂B是_______(填序号)，最适合的试剂C是______（填序号），固体3的成份为_________________________。

a．Cl2 b．CuO　　 　　 c．酸性高锰酸钾溶液　　 d．NaOH　　 　　 e．H2O2 溶液　　　　 f．K2CO3

（4）操作1如在实验室中进行，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_______，操作2的步骤为_______________，_______________，过滤、洗涤。

（5）根据已知图像信息，请计算：当Fe3+完全沉淀时，溶液中Al3+理论最大浓度为______。

（提示：当离子浓度≤1×10-5mol·L时，认为该离子沉淀完全）

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(16分)运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大。

（1）工业上以黄铜矿(主要成分：CuFeS2，其中S为-2价)为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜。CuFeS2中Fe的化合价为_____，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe2O3、SiO2，Al2O3等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是_____(填写字母代号)。

A．溶解　　　　 B．过滤　　　　 C．蒸发结晶　　　　 D．灼烧

（2）Mg(OH)2是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg(OH)2，请结合平衡移动原理解释其原因_____。

（3）研究发现CuCl2溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H2O)42+、CuCl42-，电解CuCl2溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子____mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入________。

（4）以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO2。其工作原理如图所示。电池放电时Na+由____(填写“a”或“b”，下同)极区移向___________极区，该电池的负极反应式为__________________________________。

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运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大。

（1）工业上以黄铜矿(主要成分：CuFeS2，其中S为-2价)为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜。CuFeS2中Fe的化合价为_________，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe2O3、SiO2，Al2O3等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是_________(填写字母代号)。

A．溶解　　　　 B．过滤　　　　 C．蒸发结晶　　　　 D．灼烧

（2）Mg(OH)2是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg(OH)2，请结合沉淀溶解平衡移动原理解释其原因________________。

（3）研究发现CuCl2溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H2O)42+、CuCl42-，电解CuCl2溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子__________mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入（填化学式及物质质量）_______________。

（4）Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂。电解法制备Na2FeO4的装置如右图所示：

请根据图示回答：电解过程的化学方程式为___________；电路中每通过0.6 mol电子在Ni电极上产生的气体在标况下的体积为___________；

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黄铁矿（主要成分FeS2）、黄铜矿(主要成分CuFeS2)均是自然界中的常见矿物资源。

（1）Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如题20图-1所示：

① a反应中每生成1molFeSO4转移电子的物质的量为___mol。

② d反应的离子方程式为_______________。

（2）用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如题20图-2

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH___（选填：“增大”、“减小”或“不变”）

②负极产生单质硫的电极反应式为___。

（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如题20图－3。

①上述反应中，ΔH1___0（选填：“＞”或“＜”）。

②提高硫的脱除率可采取的措施有___（举1例）。

③1000K时，平衡常数的对数lgK1、lgK2和lgK3之间的关系为___。

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（14分）黄铁矿（主要成分FeS2）、黄铜矿(主要成分CuFeS2)均是自然界中的常见矿物资源。

（1）Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如题20图-1所示：

① a反应中每生成1molFeSO4转移电子的物质的量为　　 mol。

② d反应的离子方程式为　　　　　　　　　　 。

（2）用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如题20图-2

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH　　 （选填：“增大”、“减小”或“不变”）

②负极产生单质硫的电极反应式为　　 。

（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如题20图－3。

①上述反应中，ΔH1　　 0（选填：“＞”或“＜”）。

②提高硫的脱除率可采取的措施有　　 （举1例）。

③1000K时，平衡常数的对数lgK1、lgK2和lgK3之间的关系为　　 。

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利用化学反应原理研究碳、硫及其化合物的性质具有重要意义。

（1）工业上用炭还原辉铜矿(主要成分是Cu2S) ,可制取金属铜。

己知反应的热化学方程式如下:

C(s)+S2(g)=CS2(g)　　 △H1=150 kJ/mol

Cu2S(s)+H2(g)=2Cu(s)+H2S(g)　 △H2=59.5kJ/mol

2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)　　　 △H3 =170kJ/mol

通过计算,可知用炭还原Cu2S 制取金属铜和CS2(g) 的热化学方程式为_________。

（2）为研究反应2H2S(g)2H2(g) +S2(g)对上述工业过程的影响,兴趣小组进行如下探究:

①向三个体积均为1L的恒容密闭容器中分别加入1molH2S,进行H2S分解实验。不同温度下测得H2S 的转化率与时间的关系如下图所示:

T1温度下,0～5min S2(g)的平均反应速率v(S2)= _____mol.L-1.min-1,反应平衡常数K=_____mol.L-1。温度T1、T2、T3 由高到低的顺序是________。

②T4 温度时,向1L的恒容密闭容器中加入1.8molH2(g)、1.2molS2(g),达到平衡后测得S2(g)和H2S(g)的浓度相等，则T4______ T1 (填“<”、“=”或“>”)。

（3）T℃时，向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH 溶液，所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2O4-、C2O42- 的物质的量分数(δ) 与pH的关系如下图所示:

①草酸的电离常数分别为K1与K2,则=______。

②按投料比n(Na2C2O4):n(NaHC2O4)=2:1配成溶液，下列有关该溶液的叙述正确的是____(填序号)。

A. 该溶液的pH为4.2

B. 3c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-)

C. 3c(Na+)=5[c(HC2O4-)+c(C2O42-) +c(H2C2O4)]

D. 3c(OH-)+c(C2O42-)=3c(H+)+2c(HC2O4-)+5c(H2C2O4)

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(16分) 研究发现铜具有独特的杀菌功能, 能较好地抑制病菌的生长。现有工业上由辉铜矿石(主要成分Cu2S)的冶炼铜两种方案：

Ⅰ 火法炼铜在1200℃发生的主要反应为:

①2Cu2S+3O2＝2Cu2O+2SO2　　　　　　 ②2Cu2O+Cu2S＝ 6Cu+SO2↑

此方案的尾气可以用表中方法处理

Ⅱ“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿(主要成分FeS2)氧化为Fe2(SO4)3，并使溶液酸性增强；利用Fe2(SO4)3作氧化剂溶解辉铜矿石，溶液酸性又进一步增强，过滤未溶解完的辉铜矿石，在滤液中加入足量的铁屑，待反应完全后过滤出铜和剩余的铁屑，得溶液Xml（设整个过程中其它杂质不参与反应，不考虑溶液离子水解）。其流程如图：

（1）Ⅱ相对于Ⅰ的优点是______________________________。(说一点即可)

（2）Ⅰ中反应2Cu2O+Cu2S＝ 6Cu+SO2↑氧化剂是________

（3）已知CO的燃烧热283. 0 kJ·mol-1，写出S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式___________。

（4）若用Ⅰ中方法2吸收尾气，则开始时阳极的电极反应式为________________。

（5）写出Ⅱ中黄铁矿氧化过程的化学反应方程式______________________________

（6）假设Ⅱ中每一步都完全反应，消耗掉标况下空气5×22.4VL（氧气体积分数为20%），则所得c(Fe2+)=________________（可以写表达式）。

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（12分）如下表所示为自然界中的多种铜矿石的主要成分：

请回答：

（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是　　　　　　 　　（填化学式）；

（2）工业上以黄铜矿为原料。采用火法溶炼工艺生产铜。该工艺的中间过程包含反应：

2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比是　　　　 　；

（3）火法溶炼工艺生产铜的尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是　　　　　　　 　　；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中一种酸和一种盐的名称或化学式　　 　　 　、　 　 　。

（4）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是　　　　（填字母）。

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我国黄铜矿的储量比较丰富，主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部、甘肃的河西走廊以及西藏高原等地。黄铜矿是一种铜铁硫化物矿物，外观黄铜色，主要成分是CuFeS2，还含有少量的SiO2和Ni、Pb、Ag、Au等元素。为实现黄铜矿的综合利用，设计了如下的工艺流程。

已知：①a、b、c均为整数；②CuCl+2Cl-CuCl32-。

（1）CuFeS2中S的化合价为___。铁红的主要成分是___(填化学式)。

（2）实验测得“反应I”中有SO42-生成，该反应离子方程式为___，选H2O2溶液优于HNO3的原因是___。

（3）“反应II”中NaCl浓度过大，碱式氯化铜产率较低，其原因是____。

（4）写出“焙烧I”发生反应的化学方程式___。

（5）废电解液中含有少量的Pb2+，从废电解液中除去Pb2+的方法是往其中通人H2S至饱和，使Pb2+转化为硫化物沉淀，若废电解液的pH=4，为保证不生成NiS沉淀，Ni2+浓度应控制在___以下。(已知：饱和H2S溶液中c(H2S)为0.1mol/L，H2S的电离常数Ka1=1.0×10-7，Ka2=2.0×10-15，Ksp(NiS)=1.4×10-16)

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