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[化学—选修2:化学与技术] 工业炼铜的方法有由黄铜矿(主要成分是CuFeS2,...

[化学—选修2:化学与技术]

工业炼铜的方法有由黄铜矿主要成分是CuFeS2,杂质不含铜元素炼制精铜的工艺流程示意图如图:

1黄铜矿中铜的质量分数为0.4,生产1吨纯铜理论上需要这种黄铜矿____________吨。

2在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,_____________________。且部分Fe的硫化物转变为Fe的低价氧化物。

3从环保环境和充分利于原料角度看如何处理和利用产生的烟气?___________。

4在转炉中,冰铜中的Cu2S先被氧化成Cu2O,,生成的Cu2O再与Cu2S反应,两步反应的热化学方程式为:2Cu2Ss+3O2g═2Cu2Os+2SO2gH=-768.2kJ.mol-1

2Cu2Os+Cu2Ss═6Cus+SO2gH=+116.0kJ.mol-1

则反应Cu2S转化为铜的热化学方程式:­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_________________________。

将3molCu2S与一定量的空气氮气、氧气的体积比为4:1在密闭容器中充分反应假设各步反应都完全且Cu2S完全参与反应,得到单质铜3mol,所得气体中SO2的体积分数为_____________。

5电解精炼铜,电解质溶液为______________,电解一段时间后,电解质溶液的浓度_____________填“减少”、“不变”、或“增大”

6利于反应Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为__________________。

 

(1).2.5t(2分) (2).2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2(2分) (3).用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3,再让生成的(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应生成SO2,收集SO2用于生成H2SO4 (4).Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g)△H=-217.4kJ.mol-1(2分)16.7%(2分) (5).CuSO4Cu(NO3)2(1分),减少(2分)(6).H2O2+2H++2e-=2H2O(2分) 【解析】 试题分析:(1)黄铜矿中铜的质量分数为0.4,生产1吨纯铜理论上需要这种黄铜矿的质量为。 (2).在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,该硫化物是硫化亚铜、硫化亚铁,且部分Fe的硫化物转变为Fe的低价氧化物,即还有SO2生成,则反应的方程式为2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2; (3).烟气的主要成分是二氧化硫,则从环保环境和充分利于原料角度看处理的方法是用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3,再让生成的(NH4)2SO3或NH4HSO3。 (4)已知:①2Cu2S(s)+3O2(g)═2Cu2O(s))+2SO2(g)△H=-768.2kJ.mol-1 ②2Cu2O(s)+Cu2S(s)═6Cu(s)+SO2(g)△H=+116.0kJ.mol-1 则根据盖斯定律可知(①+②)÷3即得到反应Cu2S转化为铜的热化学方程式为Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g)△H=-217.4kJ.mol-1。 将3molCu2S与一定量的空气(氮气、氧气的体积比为4:1)在密闭容器中充分反应(假设各步反应都完全且Cu2S完全参与反应),得到单质铜3mol,则 2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2 2.5mol 3.75mol 2.5mol 2.5mol Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑ 0.5mol 1mol 3mol 0.5mol 则反应消耗氧气为3.75mol,氮气的物质的量是氧气的4倍,则氮气的物质的量为15mol,生成的二氧化硫为3mol,则所得气体中的二氧化硫的体积分数×100%=16.7%; (5)电解精炼铜时电解质溶液为CuSO4,由于粗铜中含有杂质,杂质也失去电子,因此电解一段时间后,电解质溶液的浓度减少。 (6)利于反应Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极是双氧水得到电子,则正极电极反应式为H2O2+2H++2e-=2H2O。 考点:考查工业炼铜的有关分析、判断与计算  
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考点分析:
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固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂,某学习小组以FeNO32为研究对象,通过实验探究其热分解的产物,查阅资料,根据硝酸盐受热分解的规律,提出如下4种猜想:

甲:Fe2O3、NO2乙:Fe2O3、NO2、O2丙:Fe3O4、NO2O2丁:FeO、NO2N2

1.实验前,小组成员经讨论认定猜想不成立,理由是__________________.

针对上述猜想,设计如图所示的实验装置图中加热、夹持仪器等均省略

2实验过程

器连接后,放人固体试剂之前,应______________

称取FeNO32固体3.6g置于A中,加热前先打开K,___________,后再关闭K,用酒精灯加热

观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化.

待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.6g

取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象.

3.实验结果分析讨论:

根据实验现象和剩余固体的质量经分析,可初步确认分解产物中有____________

根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中溶液颜色会退去;另一个同学认定分解产物中有O2存在,未检侧到的原因是_________________

③为了验证是否有O2,某同学另称FeNO32固体3.6g,充分加热,收集气体,假设产生的气体全部收集,将集满气体的试管倒放在水槽中,观察到的现象是红棕色消失,液面上升,进入试管中的溶液大于2/3,通入一定量的O2后,气体全部被吸收,请写出FeNO32受热分解的化学方程式______________,通入O2的物质的量为_____________。

④小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步研究。写一点不足之处:__________________________。

 

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二水合重重铬酸钠Na2Cr2O7.2H2O,[已知MNa2Cr2O7.2H2O=298g/mol]俗称红矾钠,在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿主要成份为FeO.Cr2O3,还含有A1203、MgO、Si02等杂质为主要原料生产,其主要工艺流程如图:

已知信息:

Ⅰ.“①”中涉及的主要反应是:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

Ⅱ.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的PH如下:

沉淀物

AlOH3

FeOH3

MgOH2

CrOH3

完全沉淀时溶液PH

4.7

3.7

11.2

5.6

1杂质A12O3、SiO2与纯碱反应转变为可溶性盐,写出A12O3纯碱反应的化学方程式为:______________,滤渣1的主要成分为__________________。

2“③”中通过调节PH除去杂质,调节PH至___________。

3“⑤”中向滤液中加入物质A,得到Na2Cr2O3和Na2SO4的混合溶液,物质A为__________,简述原因:______________________________。用离子方程式及文字加以说明

4图是Na2Cr2O3.2H2O和Na2SO4的溶解度曲线。提纯的实验操作:将Na2Cr2O3和Na2SO4的混合溶液______________________,得到Na2SO4固体和较纯净的Na2Cr2O3溶液。

5实验室测定所得产品中红矾钠的纯度,称取产品3.2g,配成250mol溶液,取出25.00mL于锥形瓶中,加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾,放于暗处5min,写出离子方程式:________________。然后加水100mL,加入3mL淀粉指示剂,用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定I2+2S2O32-=2I-+S4O62-若达到滴定终点时,共用去Na2S2O3标准溶液60mL,所得产品的纯度是_________结果保留小数点后1位

 

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根据要求回答下列问题:

1制取MgCl2的过程中涉及反应:MgCl2.6H2OMgCl2+6H2O,该反应要在HCl气氛中进行,原因是____________________。

2在实验室模拟氯碱工业电解饱和食盐水,用玻璃棒蘸浓氨水检验阳极产生的气体,生成大量白烟。写出化学方程式____________________。直接电解氯化钠稀溶液可制备“84”消毒液,所得消毒液仅含一种溶质,写出相应的化学方程式:___________________,下列措施能增强“84”消毒液杀菌能力的是___________填序号

A.加入适量醋酸b.加入适量亚硫酸

c.加入少量NaOH粉末D.加入适量的稀盐酸

3生活中常用ClO2净化自来水,将SO2通入硫酸酸化的KClO3可以制备ClO2,氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。有效氯含量可以来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为__________结果保留小数点后1位

4某学习小组探究过氧化钠和二氧化硫的化学反应,有同学认为类似于过氧化钠和二氧化碳的反应,有同学认为二氧化硫全被氧化,现向过氧化钠中通入足量的二氧化硫,请设计实验证明二氧化硫部分被氧化:___________________。

 

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将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸溶液中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为2mol/LNaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加3.4g,则下列有关叙述中正确的是

A.开始加入合金的质量可能为5.6g

B.参加反应的硝酸的物质的量为0.2mol

C.沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为200mL

D.标况下产物NO体积为4.48L

 

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固体粉未X可能含有Fe、Fe3O4、CuO、MnO2、Na2SO4和NaSO3中的若干种,为确定该固体粉末的成分,某同学依次进行了以下实验:①将X加人足量水中,得到不溶物Y和溶液Z;②取少量Y加人足最浓盐酸,加热,产生黄绿色气体.并有少量红色不溶物;③向Z溶液中滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,再加足量稀硝酸沉淀不溶解。分析以上实验现象,下列结论正确的是

A.X中一定不存在Fe3O4

RY中不一定存在MnO2

CZ溶液中一定含有Na2SO4

D.不溶物Y中一定含有FeCuO

 

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