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铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍...

铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(BeO 25%、CuS71%、少量FeS SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

已知:Ⅰ.铍、铝元素处于周期表中的对角线位置,化学性质相似

Ⅱ.常温下: Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38

Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13

(1)原子序数为29 Cu 的原子结构示意图为______________________

(2)滤渣B的主要成分为___________________( 填化学式)。写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式___________________________________________

(3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择合理步骤并排序。

a.加入过量的NaOH          b.过滤                    c.加入适量的HCl

d.加入过量的氨水            e.通入过量的CO2          f.洗涤

②从BeCl2溶液中得到BeCl2 固体的操作是___________________________________

(4)①MnO2 能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式________________________________

②若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________(任写一条)。

(5)溶液D 中含c(Cu2+)=2.2 mol·L-1、c( Fe3+)=0.008 mol·L-1、c( Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH 可依次分离,首先沉淀的是___________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH 大于________

(6)取铍铜元件1000g,最终获得Be 的质量为72 g,则Be 的产率是________

 

CuS、FeS Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O dbfc 蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体( 或在HCl 气流中加热蒸干) MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O 产生污染环境的气体 Fe3+ 4 【解析】(1)根据电子排布规律可得Cu 的原子结构示意图为。 (2)根据旧铍铜原件的成分BeO、CuS、FeS 和SiO2的性质,结合已知Ⅰ铍、铝两元素的化学性质相似,BeO属于两性氧化物,SiO2属于酸性氧化物,二者都能溶于NaOH溶液中,生成Na2BeO2和Na2SiO3,而不溶物为CuS和FeS, 所以滤渣B的主要成分为CuS和FeS ;滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2,所以反应Ⅰ中含铍化合物即Na2BeO2,与过量盐酸反应的化学方程式为Na2BeO2+4HCl =BeCl2+2NaCl+ 2H2O。 (3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,根据Be与Al的性质相似,可得BeCl2可与氨水反应生成Be(OH)2沉淀,经过虑,洗涤后再与适量的盐酸反应即可提纯BeCl2,所以提纯BeCl2合理的步骤是dbfc;②为防止Be2+水解,要在HCl 气流中加热蒸干。 (4) ①根据叙述即可写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式为MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++ Cu2++ 2H2O;②用浓HNO3溶解金属硫化物时,浓硝酸被还原为氮的氧化物,污染环境(浓硝酸腐蚀性强,氧化性强,可能把S氧化为SO2,污染环境)。 (5)根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13,可知Cu2+转化成沉淀时,c(OH-)= mol/L,同理计算出Fe3+转化成沉淀时,c(OH-)=mol/L,Mn2+转化成沉淀时,c(OH-)=mol/L,因此首先沉淀的是Fe3+,为使Cu2+沉淀,此时c(OH-)=1×10-10 mol/L,则pH=4,当pH>4时,Cu2+出现沉淀。 (6) 已知旧铍铜原件中含BeO 25%,所以BeO的质量为1000×25%=250g,理论上得到Be的物质的量为250g/25g/mol=10mol,即90g,但实际得到Be的质量为72g,所以Be 的产率是72g/90g×100% =80%。
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铁的化合物在生产生活和科学实验中应用广泛:

(1)一定条件下Fe2O3与甲烷反应制取纳米级铁,同时生成CO H2。已知:

Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)  △H=-27.6 kJ/mol

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2( g) △H=+206.4 kJ/mol

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0 kJ/mol

①反应Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)的△H=________

②若该反应在5 L的密闭容器中进行,5 min后达到平衡,测得体系中固体质量减少0.96g,则该段时间内CO 的平均反应速率为________

③若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是________( 选填序号)。

a.c(CH2)=c(CO)                              b.固体的总质量不变

c.v(CO)v(H2)的比值不变                  d.混合气体的平均相对分子质量不变

④该反应的化学平衡常数的负对数pK 随反应温度T的变化曲线如下图。

试用平衡移动原理解释该曲线的变化规律________________。若700℃时测得平衡时,H2 浓度为1.0mol·L-1,CH4的平衡转化率为_________

(2)菱铁矿的主要成分是FeCO3,实验室中可以通过FeSO4与足量NaHCO3 溶液混合制得FeCO3,有关反应的离子方程式为________________________。已知Ksp[FeCO3]=3.2×10-11,H2CO3 Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.61×10-11。试通过以上数据简要计算说明该反应能进行的原因_______________________________

(3)Na2FeO4是一种高效净水剂,工业上以Fe 为阳极,NaOH 为电解质溶液进行电解制备,写出阳极的电极反应式_________________________________________

 

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硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体( Na2S2O3·5H2O)。查阅资料知:

①Na2S2O3·5H2O 是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。

②向Na2CO3Na2S 混合溶液中通入SO2 可制得Na2S2O3

③BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。

实验装置如图所示(省略夹持装置)

(1)仪器a的名称是_________;C 中的试剂可以是______ (选填下列字母编号) 

A.稀H2SO4 B.酸性KMnO4溶液     C.饱和NaHSO3 溶液   D.NaOH 溶液

(2)此实验装置设计有缺陷,其改进方法是_________________________

(3)写出B 中反应的离子方程式_________________________________________

(4) A、B 中反应完后,在拆装置前,应将其中污染空气的有毒气体除去,采用的方法和具体操作是________________________________________

(5)该法所得产品中常含有少量Na2SO3 Na2SO4。为验证产品中含有Na2SO3Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。( 所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)

取适量产品配成稀溶液,加足量BaCl2 溶液,有白色沉淀生成,_______________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3Na2SO4

(6)测定产品纯度:准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,0.1000mol/L碘的标准溶液滴定。(反应原理为:2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)

①滴定至终点时,溶液颜色的变化是_______________________

②滴定记录数据如下表:

 

滴定前读数/mL

滴定后读数/mL

第一次

0.10

16.12

第二次

1.10

17.08

第三次

1.45

19.45

第四次

0.00

16.00

 

③产品的纯度为(Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)______________

 

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常温下,二元弱酸H2A 溶液中滴加NaOH 溶液,所得混合溶液pH 与离子浓度变化如图所示,下列说法正确的是(    )

A. 直线M 表示pH lg的变化关系

B. Ka2( H2A) =10-4.3

C. 交点e的溶液中:c(H2A)=c(A2- )>c( HA-)>c(H+)>c(OH-)

D. f点溶液中:c(H+)-c(OH-)=c(HA-)+c(A2-)-c(Na+)

 

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聚合物锂离子电池是以Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。如图为一种聚合物锂离子电池示意图,其工作原理为LiNiO2+6CLi1-xNiO2+LixC6。下列说法不正确的是(    )

A. 电池放电或充电时,通过胶态高分子电解质的微粒是Li+

B. 一段时间内Li0.4C6转化为Li0.9C6发生的是放电过程

C. 充电时,阳极反应为LiNiO2-xe-=Li1-xNiO2+x Li+

D. 该电池过充电可能引起电池负极发生金属锂沉积

 

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X、Y、Z、W、R 为原子序数依次增大的短周期元素。化合物甲由X、Z、W 三种元素组成,常温下0.1mol·L-1甲溶液的pH =13。工业上常通过电解饱和WR溶液制得甲。Y 的单质与由Y、Z组成的化合物之间的转化关系如图所示。下列叙述正确的是(    )

A. 简单离子的半径:W>Z>R    B. 化合物W2Z2中既含离子键又含极性键

C. 化合物YZ2溶于足量甲溶液中,存在的微粒有6     D. 图中转化过程发生的反应均为化合反应

 

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