(15分)某礦樣含有大量的CuS、少量鐵的氧化物及少量其它不溶于酸的雜質(zhì)。某化學(xué)課外小組設(shè)計以下流程,取該礦樣為原料生產(chǎn)CuC12·2H2O 晶體。
已知:常溫下,金屬離子開始沉淀和沉淀完全時的pH 見下表。
金屬離子 |
氫氧化物開始沉淀的pH |
氫氧化物沉淀完全的pH |
Fe2+ |
7.0 |
9.0 |
Fe3+ |
1.9 |
3.2 |
Cu2+ |
4.7 |
6.7 |
回答下列問題:
(l)步驟①的焙燒過程中需要通入氧氣。在實驗室中,可使用常見化學(xué)物質(zhì)利用上圖所示裝置制取氧氣,試寫出熟悉的符合上述條件的兩個化學(xué)方程式:______________________、______________________。
(2)焙燒產(chǎn)生的尾氣中含有的一種氣體是形成酸雨的污染物,若將尾氣通入氨水中,能發(fā)生多個反應(yīng),寫出其中可能發(fā)生的兩個氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________、__________________。
(3)步驟②酸浸過程中,需要用到3 mol · L-1的鹽酸100 mL,配制該鹽酸溶液時,除了用到燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還需要的儀器有_______________________________________。
(4)步驟④加入物質(zhì)X的目的是_________________________________________,物質(zhì)X 可以選用下列物質(zhì)中的______________________。
(A)氫氧化鈉 (B)稀鹽酸 (C)氨水 (D)氧化銅
(5)當溶液中金屬離子濃度低于1×10-5 mol · L-1時,認為該金屬離子沉淀完全,則Ksp[Fe(OH)2]=_____。
(1)2H2O2 === 2H2O + O2 ↑,2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2 ↑。
(2)2H2SO3+O2=2H2SO4,2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 ,2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4
(3)100 mL容量瓶、量筒。
(4)調(diào)控溶液的pH,使Fe3+以Fe(OH)3沉淀的形式析出,D。
(5)1×10-15。
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)裝置圖可知是固液不加熱制氣體,所以用H2O2和Na2O2來制取O2反應(yīng)方程式為:2H2O2 === 2H2O + O2 ↑,2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2 ↑。(2)尾氣中含有的是SO2,SO2沒有強氧化性不能與NH3反生氧化還原反應(yīng),SO2有較強的還原性,可以被空氣中的O2所氧化,所以可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為2H2SO3+O2=2H2SO4,2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 ,2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4(3)配制3mol · L-1的鹽酸100 mL除了用到燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還需要的儀器有100 mL容量瓶、量筒。(4)根據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH可知,只要調(diào)節(jié)pH值,就可以Fe3+以Fe(OH)3沉淀的形式析出,達到除雜的目的。為了不引入新雜質(zhì),還能調(diào)節(jié)pH值,所以選銅的難溶物,如CuO、Cu(OH)2、CuCO3等。(5)Fe(OH)2完全沉淀的pH是9.0,所以Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1×10-5×(1×10-5)2=1×10-15。
考點:沉淀的轉(zhuǎn)化
點評:本題屬于實驗與理論的結(jié)合,難度適中,高考中的熱門題。
科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年山東省濟南市高三3月模擬考試理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:實驗題
某礦樣含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的雜質(zhì)。實驗室中以該礦樣為原料制備CuCl2·2H2O晶體,流程如下:
(1)在實驗室中,欲用37%(密度為1.19 g·mL-1)的鹽酸配制500 mL 6 mol·L-1的鹽酸,需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外,還有? ?? ? 、?? ??? 。
(2)①若在實驗室中完成系列操作a。則下列實驗操作中,不需要的是??? (填下列各項中序號)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(藍色)+4Cl-CuCl42-(黃色)+4H2O。
欲用實驗證明濾液A(綠色)中存在上述平衡,除濾液A外,下列試劑中,還需要的是?? ??? (填下列各項中序號)。
a.FeCl3固體 ????? b.CuCl2固體 ???? c.蒸餾水
(3)某化學(xué)小組欲在實驗室中研究CuS焙燒的反應(yīng)過程,查閱資料得知在空氣條件下焙燒CuS時,固體質(zhì)量變化曲線及SO2生成曲線如下圖所示。
①CuS礦樣在焙燒過程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,轉(zhuǎn)化順序為:
第①步轉(zhuǎn)化主要在200~300oC范圍內(nèi)進行,該步轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式為??????????????????????????????????????????????????????????????? 。
②300~400oC范圍內(nèi),固體質(zhì)量明顯增加的原因是? ??????? ? ,上圖所示過程中,CuSO4固體能穩(wěn)定存在的階段是??? (填下列各項中序號)。
a.一階段??? b、二階段??? c、三階段? d、四階段
③該化學(xué)小組設(shè)計如下裝置模擬CuS礦樣在氧氣中焙燒第四階段的過程,并驗證所得氣體為SO2和O2的混合物。
a.裝置組裝完成后,應(yīng)立即進行的一項操作是? ???????????? 。
b.當D裝置中產(chǎn)生白色沉淀時,便能說明第四階段所得氣體為SO2和O2的混合物。你認為裝置D中原來盛有的溶液為? ??? ? 溶液。
c.若原CuS礦樣的質(zhì)量為l0.0 g,在實驗過程中,保持溫度在760oC左右持續(xù)加熱,待礦樣充分反應(yīng)后,石英玻璃管內(nèi)所得固體的質(zhì)量為8.0 g,則原礦樣中CuS的質(zhì)量分數(shù)為?? ?? 。
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