19.硫酸銅是一種重要的化工原料,工業(yè)上常以硫酸為原料來制備硫酸銅.
(1)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中,焙燒硫鐵礦時(shí)產(chǎn)生的廢渣是一種二次資源.
①為了從廢渣中磁選獲得品位合格的鐵精礦,可在高溫下利用CO使弱磁性Fe2O3轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性Fe3O4.寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2;實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),CO太多或太少都會(huì)導(dǎo)致磁鐵礦產(chǎn)率降低,原因是CO太多導(dǎo)致Fe3O4還原為鐵,CO太少,F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化成Fe3O4的轉(zhuǎn)化率不高.
②氯化焙燒工藝是將廢渣用氯化鈣水溶液調(diào)和、成球、高溫焙燒,廢渣中SiO2與CaCl2等在高溫下反應(yīng)放出HCl,HCl與金屬氧化物等反應(yīng)生成氯化物.反應(yīng)生成的各金屬氯化物以氣態(tài)形式逸出,進(jìn)而回收有色金屬和回返氯化鈣溶液.寫出氯化焙燒工藝中生成HCl的化學(xué)方程式:CaCl2+SiO2+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ CaSiO3+2HCl.
(2)測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)補(bǔ)充完整.
步驟1:準(zhǔn)確稱量一個(gè)潔凈、干燥的坩堝;
步驟2:將一定量的硫酸銅晶體試樣研細(xì)后,放入坩堝中稱重;
步驟3:將盛有試樣的坩堝加熱,待晶體變成白色粉末時(shí),停止加熱;
步驟4:將步驟3中的坩堝放入干燥器,冷卻至室溫后,稱重;
步驟5:將步驟4中的坩堝再加熱一定時(shí)間,放入干燥器中冷卻至室溫后,稱重,重復(fù)本操作,直至兩次稱量質(zhì)量差不超過0.1g;
步驟6:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算硫酸銅晶體試樣中結(jié)晶中的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(3)已知硫酸銅晶體受熱可以逐步失去結(jié)晶水,溫度升高還可以分解生成銅的氧化物.現(xiàn)取25.0gCuSO4•5H2O晶體均勻受熱,緩慢升溫至1200℃并恒溫1h,實(shí)驗(yàn)測(cè)得固體殘留率(剩余固體的質(zhì)量/原始固體質(zhì)量)與溫度的關(guān)系如圖所示:
在110℃時(shí)所得固體的成分為CuSO4•3H2O;升溫至1200℃并恒溫1h,反應(yīng)所得氣態(tài)產(chǎn)物除去水后,物質(zhì)的量的取值范圍是0.125mol<n(氣體)<0.175mol.

分析 (1)①根據(jù)高溫下利用CO使弱磁性Fe2O3轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性Fe3O4,利用質(zhì)量守恒確定產(chǎn)物并配平;CO太多導(dǎo)致Fe3O4還原為鐵,CO太少,F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化成Fe3O4的轉(zhuǎn)化率不高;
②由題意可知:廢渣中SiO2與CaCl2等在高溫下反應(yīng)放出HCl,所以水參加反應(yīng),所以化學(xué)方程式為CaCl2+SiO2+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ CaSiO3+2HCl;
(2)根據(jù)直至兩次稱量質(zhì)量差不超過0.1g確定完全失水;
 (3)由圖示數(shù)據(jù)可知,失去水的質(zhì)量為:25.0g×14.4%=3.6g,根據(jù)關(guān)系式:CuSO4•5H2O~CuSO4•XH2O利用差量法求出X,從而得出化學(xué)式;1 000℃并恒溫1小時(shí)左右,固體殘留率為:28.8%,所以剩余固體的質(zhì)量為:25g×28.8%=7.2g,根據(jù)Cu原子守恒可知Cu2O為0.05mol,所以固體反應(yīng)產(chǎn)物只有Cu2O,反應(yīng)方程式為:4CuO$\frac{\underline{\;1000℃~1200℃\;}}{\;}$ 2Cu2O+O2(g),則650℃~1000℃發(fā)生反應(yīng)方程式為:CuSO4 $\frac{\underline{\;650℃~1000℃\;}}{\;}$CuO+SO3(g),而0.1mol硫酸銅晶體分解后得到0.1mol SO3和0.025mol O2,如0.1mol SO3完全分解將得到0.15mol的混合氣體,然后計(jì)算.

解答 解:(1)①CO使弱磁性Fe2O3轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性Fe3O4和CO2,方程式為:3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2;CO太多導(dǎo)致Fe3O4還原為鐵,CO太少,F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化成Fe3O4的轉(zhuǎn)化率不高,所以CO太多或太少都會(huì)導(dǎo)致磁鐵礦產(chǎn)率降低,
故答案為:3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2;CO太多導(dǎo)致Fe3O4還原為鐵,CO太少,F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化成Fe3O4的轉(zhuǎn)化率不高;
②廢渣中SiO2與CaCl2等在高溫下反應(yīng)放出HCl,所以水參加反應(yīng),所以化學(xué)方程式為:CaCl2+SiO2+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ CaSiO3+2HCl,
故答案為:CaCl2+SiO2+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ CaSiO3+2HCl;
(2)將步驟4中的坩堝再加熱一定時(shí)間,放入干燥器中冷卻至室溫后,稱重,重復(fù)本操作,直至兩次稱量質(zhì)量差不超過0.1g,
故答案為:將步驟4中的坩堝再加熱一定時(shí)間,放入干燥器中冷卻至室溫后,稱重,重復(fù)本操作,直至兩次稱量質(zhì)量差不超過0.1g;
(3)CuSO4•5H2O~CuSO4•XH2O△m
        250                18(5-x)
       25.0g                 3.6g
則$\frac{250}{25g}=\frac{18(5-x)}{3.6g}$,
解得:X=3,所以在110℃時(shí)所得固體的成分為CuSO4•3H2O;
25.0g CuSO4•5H2O的物質(zhì)的量為:$\frac{25.0g}{250g/mol}$=0.1mol,則 CuSO4的物質(zhì)的量為0.1mol;
1 000℃并恒溫1小時(shí)左右,固體殘留率為:28.8%,所以剩余固體的質(zhì)量為:25g×28.8%=7.2g,根據(jù)Cu原子守恒可知Cu2O為0.05mol,所以固體反應(yīng)產(chǎn)物只有Cu2O,反應(yīng)方程式為:4CuO$\frac{\underline{\;1000℃~1200℃\;}}{\;}$ 2Cu2O+O2(g)和2SO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2SO2+O2,則650℃~1000℃發(fā)生反應(yīng)方程式為:CuSO4 $\frac{\underline{\;650℃~1000℃\;}}{\;}$CuO+SO3(g),而0.1mol硫酸銅晶體分解后得到0.1mol SO3和0.025mol O2,如0.1mol SO3完全分解將得到0.15mol的混合氣體,氣體的物質(zhì)的量在0.125mol~0.175mol之間,
故答案為:CuSO4•3H2O; 0.125mol<n(氣體)<0.175mol.

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測(cè)定、硫酸銅晶體分解產(chǎn)物的確定,注意差量法的使用和化學(xué)計(jì)算,難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列有關(guān)敘述:①非金屬單質(zhì)N能從M的化合物中置換出非金屬單質(zhì)M;②M原子比N原子容易得到電子;③Na-的還原性強(qiáng)于Mb-;④單質(zhì)熔點(diǎn)M>N.能說明非金屬元素M比N的非金屬性強(qiáng)的是( 。
A.①②B.②③C.②③④D.③④

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.某芳香烴A有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系,其中M是一種重要的有機(jī)合成的
按要求填空:
(l)寫出反應(yīng) ②的反應(yīng)條件:NaOH的醇溶液、加熱;反應(yīng)⑤的反應(yīng)類型:消去.
(2)寫出 A 和 F 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A,F(xiàn)
(3)寫出反應(yīng) ⑥的化學(xué)方程式:

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.X、Y、Z、Q、E五種元素中,X原子核外的L層中有一個(gè)空軌道,Y是地殼內(nèi)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))最高的元素,Z原子核外的M層電子數(shù)是K層的兩倍,Q的核電荷數(shù)是X與Z的核電荷數(shù)之和,E在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大.請(qǐng)回答下列問題:
(1)X、Z的元素符號(hào)依次為C、Si;
(2)XY與ZY2晶體類型分別是分子晶體和原子晶體,固體時(shí)二者硬度較大的是SiO2(寫化學(xué)式);
(3)XY2分子的中心原子的雜化方式是sp,空間構(gòu)型為直線形,Z和E兩元素所形成化合物分子的空間構(gòu)型為正四面體;
(4)Q的元素符號(hào)是Ca,它屬于第四周期,它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2
(5)Q和E形成的化合物的電子式是;Y和E兩元素中第一電離能較大的是(填元素符號(hào))F;X、Y、Q三元素可以形成一種化合物,它與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式是:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列各組混合物中,可以用分液漏斗分離的是( 。
A.乙酸和乙醇B.花生油和Na2CO3溶液
C.酒精和水D.溴和苯

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.發(fā)射嫦娥三號(hào)的長(zhǎng)征三號(hào)是三級(jí)捆綁式液體運(yùn)載火箭,其巨大的推力來源于下列反應(yīng):C2H8N2(偏二甲肼,)+N2O4→N2↑+CO2↑+H2O(未配平).下列說法錯(cuò)誤的是( 。
A.C2H8N2分子中既含有極性鍵,也含有非極性鍵
B.火箭發(fā)射前要低溫加注液態(tài)氧化劑N2O4,N2O4泄漏后可產(chǎn)生紅棕色氣體
C.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2:3
D.該反應(yīng)每消耗1mo N2O4時(shí)轉(zhuǎn)移8 mol e-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.下列各組離子中能大量共存,且溶液為無色透明的是( 。
A.K+、Cu2+、Cl-、AlO2-B.Na+、Al3+、NO3-、HCO3-
C.Na+、H+、NO3-、SO42-D.Ca2+、Cl-、CO32-、NH4+

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.在由Fe、FeO和Fe2O3組成的混合物中加入100mL2mol•L-1的鹽酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),此時(shí)溶液中無Fe3+離子.則下列判斷正確的是( 。
A.混合物里三種物質(zhì)反應(yīng)時(shí)消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為1:1:3
B.反應(yīng)后所得溶液中的Fe2+離子與Cl-離子的物質(zhì)的量之比為1:2
C.混合物里,F(xiàn)eO的物質(zhì)的量無法確定,但Fe和Fe2O3的物質(zhì)的量一樣多
D.混合物里,F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量無法確定,但Fe比FeO的物質(zhì)的量多

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

9.A、B、C和D代表原子序數(shù)依次增大的四種短周期非金屬元素,它們滿足以下條件:
①C的原子序數(shù)是A、B的原子序數(shù)之和,A、C、D的最外層電子數(shù)和為13;
②D的原子序數(shù)是C的2倍,D的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是二元強(qiáng)酸.
試根據(jù)以上敘述回答:
(1)B單質(zhì)的電子式為,畫出C元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖;
(2)下列環(huán)境問題與B與C形成的化合物有關(guān)的是BC;
A.溫室效應(yīng)      B.光化學(xué)煙霧       C.酸雨      D.PM2.5.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案