(16分)铜与浓硫酸反应,实验装置如图所示。(1) 装置A中发生反应的化学方程式为: ,反应过程中试管B中的现象是
题型:不详难度:来源:
(16分)铜与浓硫酸反应,实验装置如图所示。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003853-52988.png) (1) 装置A中发生反应的化学方程式为: ,反应过程中试管B中的现象是 ,试管C的作用是 。 (2) 导管D的下端(虚线段)应位于 (液面上、液面下),导管D的作用有:①实验结束后排除装置中的SO2;② 。 实验中发现试管内除了产生白色固体外,在铜丝表面还有黑色固体甲生成,甲中可能含有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S。为探究甲的成分,进行了以下的实验。 查阅资料可知:Cu2O + 2HCl =CuCl2+ Cu + H2O, 2Cu2O + O2煅烧 4CuO,2CuS+3O2煅烧2CuO+2SO2,Cu2S+2O2煅烧2CuO+SO2。CuS、 Cu2S和稀HCl不反应。
(3) 固体乙在空气中煅烧时,使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外,还必须有: 。 (4) 煅烧过程中,除上述反应外,还可能发生反应的方程式为 。 (5)结论:甲中有CuO,还肯定含有的物质是 。 |
答案
33.(16分)(1)Cu +2H2SO4(浓) △CuSO4+SO2↑+2H2O (2分)、品红溶液褪色(2分)、吸收多余的SO2,防止污染空气(2分) (2)液面下;防倒吸 (4分) (3)泥三角、坩埚(坩埚钳)(2分,坩埚钳不写不扣分) (4)2Cu+O2△2CuO (2分) (5)CuS(2分) |
解析
试题分析: (1) 该实验研究的是铜与浓硫酸的反应,因此在A装置中发生的反应方程式为Cu +2H2SO4(浓) △CuSO4+SO2↑+2H2O。反应中有SO2生成,因此B中的品红溶液被漂白褪色,C试管起到吸收过量SO2的目的,防止SO2污染空气。 (2) 由于A装置是制备SO2的发生装置,所以导管D的下端必须插入溶液中,才能防止产生的SO2不会从导管D中逸出来;而导管D的作用是在实验结束后用于排除A装置的SO2,同时能够平衡A和B中气压,防止B中液体倒吸。具体操作就是把D下端从溶液中提起。 (3) 煅烧的实验用具必须使用耐高温的坩埚,而与坩埚配套使用的还有泥三角、坩埚钳等。 (4)根据题中的判断,该固体甲可能是CuO、Cu2O、CuS、Cu2S,因此用稀盐酸溶解,根据已知的反应,反应得到的固体乙可能是Cu、CuS、Cu2S,对固体乙进行煅烧,因此除了已知的几个煅烧反应外,还可能发生的反应为单质铜的煅烧2Cu+O2△2CuO。 (5) 根据(4)的分析,利用反应的方程式对各种成分煅烧结果进行推断分析,若Cu煅烧,煅烧生成CuO使质量增重;若CuS煅烧,煅烧产生CuO使质量减小;若Cu2S煅烧,煅烧生成CuO是质量不变。因此要满足流程中煅烧前后质量减小,则固体中必须还含有能使煅烧前后质量减小的CuS。 |
举一反三
利用硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003849-11832.png) (1)“酸浸”中硫酸要适当过量,目的是:①提高铁的浸出率,② 。 (2)“还原”是将Fe3+转化为Fe2+,同时FeS2被氧化为SO42-,该反应的离子方程式为 。 (3)为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3+的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为: 准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中,加入HCl、稍过量SnCl2,再加HgCl2除去过量的SnCl2,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用K2Cr2O7标准溶液滴定,有关反应方程式如下: 2Fe3++Sn2++6Cl-=2Fe2++SnCl62-, Sn2++4Cl-+2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2↓, 6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。 ①若SnCl2不足量,则测定的Fe3+量 (填“偏高”、“偏低”、“不变”,下同)。 ②若不加HgCl2,则测定的Fe3+量 。 (4)①可选用 (填试剂)检验滤液中含有Fe3+。产生Fe3+的原因是 (用离子反应方程式表示)。 ②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
| Fe(OH)3
| Al(OH)3
| Fe(OH)2
| Mg(OH)2
| Mn(OH)2
| 开始沉淀
| 2.7
| 3.8
| 7.5
| 9.4
| 8.3
| 完全沉淀
| 3.2
| 5.2
| 9.7
| 12.4
| 9.8
| 实验可选用的试剂有:稀HNO3、Ba(NO3)2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液,要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤: a. 氧化: ; b. 沉淀: ; c. 分离,洗涤; d. 烘干,研磨。 |
(10分)下图是研究铜与浓硫酸的反应装置:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003845-15277.jpg) (1)A试管中发生反应的化学方程式为 。 (2)反应一段时间后,可观察到B试管中的现象为 。 (3)C试管口浸有NaOH溶液的棉团作用是 。 (4)实验结束后,证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。 (5)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,经查阅文献获得下列资料。
资料1
| ![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003846-16417.jpg) 附表铜与浓硫酸反应产生黑色物质的相关性质
| 资料2
| X射线晶体分析表明,铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。
| 仅由上述资料可得出的正确结论是 。 A.铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个 B.硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质;C.该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L D.硫酸浓度越大,黑色物质越快出现、越难消失 |
氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003830-41192.png) 请回答下列问题: (1)氯化铁有多种用途: ①氯化铁做净水剂。请用离子方程式表示其原理____________ __________; ②工业上常用FeCl3溶液腐蚀铜印刷线路板。这是利用了FeCl3较强的__________性。 (2)吸收剂X的化学式为 。为检验吸收剂是否已完全转化为FeCl3溶液,有人设计用酸性高锰酸钾溶液,但很快被否定,理由是(用离子方程式表示) 。正确的检验方法是:取少量待测液,加入 (写化学式)溶液,若无深蓝色沉淀产生,则证明转化完全。 (3)碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。 (4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 K2FeO4+2NaOH,请根据相关反应原理分析反应能发生的原因 。 (5)将粗K2FeO4产品经重结晶、过滤、 、 ,即得较纯净的K2FeO4。 |
(15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不同的原料制取硫酸铜。 方式一:一种含铜的矿石(硅孔雀石矿粉),含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003826-76177.jpg) 请回答下列问题: ⑴完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式 CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O; ⑵步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________ A. CuO B. MgO C. FeCO3 D NH3·H2O ⑶有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
氢氧化物
| Al(OH)3
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Cu(OH)2
| 开始沉淀的pH
| 3.3
| 1.5
| 6.5
| 4.2
| 沉淀完全的pH
| 5.2
| 3.7
| 9.7
| 6.7
| 由上表可知:当溶液pH=4时,不能完全除去的离子是________。 ⑷滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正确”或“错误”)。 方式二:以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示: Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎 Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验,将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112003826-95433.png) Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应: 2RH(有机相)+ Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+ 2H+(水相) 分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。 Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。 (5)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应: CuFeS2 + 4H+ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H+ 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是____________________(用电极反应式表示)。 (6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________ 。 (7)步骤Ⅳ,若电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ____ 。 |
(本题共13分)甲、乙两同学研究Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况。
步骤
| 操作
| 现象
| Ⅰ
| 向2mL 1 mol·L-1FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液
| 溶液由棕黄色变为红褐色,并有少量刺激性气味的气体逸出
| (1)常温下,FeCl3溶液的pH_______7(填“<”、“>”或“=”)。 (2)分析红褐色产生的原因。 ① 甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3,请用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因:________。 ② 乙同学认为可能是发生了氧化还原反应,其中Fe3+ →Fe2+ ;请写出Fe3+ 跟SO32-反应的离子方程式 ______________。 乙同学查阅资料得知: 1.Fe2+与SO32-反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO3; 2.墨绿色的FeSO3与黄色的FeCl3溶液混合后,溶液呈红褐色。 (3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了Fe(OH)3,设计并完成了如下实验:
步骤
| 操作
| 现象
| Ⅱ
| 用激光笔照射步骤I中的红褐色溶液
| 出现“丁达尔效应”
| 甲同学因此得出结论:溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足,乙同学的理由是________。 (4)为进一步确认Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况,乙同学设计并完成了如下实验:
步骤
| 操作
| 现象
| Ⅲ
| 向1 mol•L-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2
| 溶液由黄色变为红褐色
| Ⅳ
| 用激光笔照射步骤Ⅲ中的红褐色溶液
| 没有出现“丁达尔效应”
| ① 经检验步骤Ⅲ中红褐色溶液含有Fe2+,检验Fe2+选用的试剂是_________(填字母)。 a.K3[Fe(CN)6] 溶液 b.KSCN溶液 c.KMnO4溶液 ② 请用离子方程式和必要的文字说明步骤Ⅲ中出现红褐色的原因 。 (5)结论:由上述实验得知,甲、乙两同学所持观点均正确。 |
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