(15分)氯化亚铜(CuCl)是一种白色固体,微溶于水,不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。(1)镁—氯化亚铜
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(15分)氯化亚铜(CuCl)是一种白色固体,微溶于水,不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。 (1)镁—氯化亚铜海水电池,可用于鱼雷上。该电池被海水激活时,正极导电能力增强,同时产生气泡,则正极上被还原的物质有 、 (填化学式)。 (2)工业上以铜作催化剂,氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣(主要成分为硅粉、铜、碳等)。某课外小组以该废渣为原料制CuCl,流程示意图如下:
回答下列问题: ①氯代甲烷有4种,其中属于重要工业溶剂的是 (写出化学式)。 ②“还原”阶段,SO32-将Cu2+还原得[CuCl2]-,完成下列离子方程式。 Cu2++Cl-+SO32-+ =[CuCl2]-+ + ③在稀释过程中存在下列两个平衡: ⅰ [CuCl2]-CuCl+Cl- K=2.32 ⅱ CuCl(s)Cu+(aq)+Cl- Ksp=1.2×10-6 当[CuCl2]-完成转化时(c([CuCl2]-)≤1.0×10-5 mol·L-1),溶液中c(Cu+)≥ 。 ④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时,常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是 (写一点)。 (3)工业生产CuCl过程中产生浓度为2~3 g·L-1的含铜废水,对人及环境都有较大的危害,必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜,过程如下:
①实验室完成步骤ⅰ时,依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂,经振荡并 后,置于铁架台的铁圈上静置片刻,分层。分离上下层液体时,应先 ,然后打开活塞放出下层液体,上层液体从上口倒出。 ②写出步骤ⅱ的离子方程式: 。 |
答案
(1)CuCl、H2O(或H+)(各1分,共2分) (2)①CHCl3或CCl4(任写一个就得分,1分) ②2Cu2++4Cl-+1SO32-+1 H2O =2[CuCl2]-+1 SO42- +2 H+(3分) ③5.17×10-2mol·L-1 (2分) ④避免CuCl溶于水而损失(或其他合理答案)(2分) (3)①放气(1分) 打开上口玻璃塞(或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔)(1分) ②R2Cu+2H+=Cu2++2RH(3分) |
解析
试题分析:(1)镁是活泼的金属,因此在镁—氯化亚铜海水电池中镁是负极,失去电子,正极得到电子,发生还原反应。该电池被海水激活时,正极导电能力增强,同时产生气泡,该气体应该是氢气,这说明正极上得到电子的物质有CuCl、H2O(或H+)。 (2)①氯代甲烷有4种,其中属于重要工业溶剂的是CHCl3或CCl4。 ②根据方程式可知,在反应中铜元素的化合价从+2价降低到+1价,得到1个电子。硫元素的化合价从+4价升高到+6价,失去2个电子,所以根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:1.根据原子守恒和电荷守恒可知,反应前还有水参加,反应后还有氢离子生成,因此配平后的离子方程式为2Cu2++4Cl-+SO32-+H2O =2[CuCl2]-+SO42- +2H+。 ③根据方程式可知K=、Ksp=c(Cu+)·c(Cl-),则c(Cu+)= ,因此(c([CuCl2]-)≤1.0×10-5 mol·L-1),溶液中c(Cu+)≥5.17×10-2mol·L-1。 ④CuCl在有机溶剂中的溶解度小能,用无水乙醇代替蒸馏水可以避免CuCl溶于水而损失。 (3)①在振荡过程中有关随时放气。分液时应该打开上口玻璃塞(或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔)。 ②铜离子与氢离子交换加入水层,因此反应的离子方程式为R2Cu+2H+=Cu2++2RH。 |
举一反三
用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A.燃料电池工作时,正极反应为:O2+ 2H2O + 4e- ="==" 4OH- | B.若a极是铁,b极是铜时,b极逐渐溶解,a极上有铜析出 | C.若a、b极都是石墨,在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等 | D.若a极是粗铜,b极是纯铜时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出 |
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下图是模拟电化学反应装置图。下列说法中错误的是
A.若X为碳棒,开关K置于N处,可以减缓铁的腐蚀 | B.若X为锌,开关K置于N处,则X极附近溶液的颜色会变黄色 | C.若X为碳棒,开关K置于M处,则X电极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH- | D.若X为锌,开关K置于M处,保护铁电极,则为牺牲阳极的阴极保护法 |
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全钒流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置, 其原理如图所示,其中H+的作用是参与正极反应,并通过交换膜定向移动使右槽溶液保持电中性。下列有关说法不正确的是( )
A.放电时当左槽溶液逐渐由黄变蓝,其电极反应式为:VO2+ +e一+2H+=VO2+ +H2O | B.充电时若转移的电子数为3.01×1023个,左槽溶液中n(H+)的变化量为l.0mol | C.充电时,H+由左槽定向移动到右槽 | D.充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 |
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铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示。下列说法正确的是
A.电池负极反应式2Ag+2OH--2e-=" Ag" 2O+H2O | B.放电时电池负极附近PH减小 | C.电池总反应式2Al+3Ag2O+6H+ =2Al3++6Ag+3H2O | D.电解液中Na+通过隔膜由右向左移动 |
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结合如图装置判断,下列叙述正确的是
A.若X为NaCI,K与M相连时,石墨电极反应为 | B.若X为硫酸,K与M相连时,Fe作负极受到保护 | C.若X为硫酸,K与N相连时,溶液中H+向Fe电极移动 | D.若X为NaCI,K与N相连时,溶液中加入少量K3[Fe(CN)6],有蓝色沉淀生成 |
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