16.氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑,在空氣中迅速被氧化成綠色;見光則分解,變成褐色.如圖是工業(yè)上用制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生產(chǎn)CuCl的流程:

根據(jù)以上信息回答下列問題:
(1)生產(chǎn)過程中X的化學(xué)式為Fe.
(2)寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
(3)在CuCl的生成過程中理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體,結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明理由Cu+2 H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體.實(shí)際生產(chǎn)中SO2要適當(dāng)過量,原因可能是提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化(答一點(diǎn)即可).
(4)實(shí)驗(yàn)探究pH對CuCl產(chǎn)率的影響如下表所示:
pH1234567
CuCl產(chǎn)率/%70908278757270
析出CuCl晶體最佳pH為2,當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低原因是Cu2+水解程度增大,反應(yīng)生成CuCl減少,產(chǎn)率減。{(diào)節(jié)pH時,不能(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由是硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng).
(5)氯化亞銅的定量分析:
①稱取樣品0.25g和過量的FeCl3溶液于錐形瓶中,充分溶解.
②用0.10mol•L-1硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定.已知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+.三次平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過1%):
平行實(shí)驗(yàn)次數(shù)123
0.25g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)24.3524.0523.95
則樣品中CuCl的純度為95.5%(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

分析 要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅,首先應(yīng)制備并分離出銅,向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入過量的鐵粉,三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子,銅離子與鐵反應(yīng)生成銅,然后過濾,濾渣為過量的鐵和生成的銅,依據(jù)銅與鐵活潑性,將濾渣溶于鹽酸,銅與鹽酸不反應(yīng),過濾得到濾渣即為銅,然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫,銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅,硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅,
(1)印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入鐵,三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子,銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅;
(2)依據(jù)圖示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應(yīng)生成H2SO4、CuCl,依據(jù)得失電子守恒配平方程式;
(3)依據(jù)圖示可知:銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫的物質(zhì)的量之比為1:1,而產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式中硫酸銅、二氧化硫物質(zhì)的量之比恰好為1:1;
(4)依據(jù)圖表CuCl產(chǎn)率可知PH=2產(chǎn)率最大,當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低,Cu2+水解程度增大,生成的氯化亞銅少;根據(jù)稀硝酸具有強(qiáng)氧化性分析;
(5)依據(jù)方程式中各反應(yīng)物量之間的關(guān)系計(jì)算CuCl的純度,CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,F(xiàn)e2++Ce4+=Fe3++Ce3+,CuCl~Ce4+,所給數(shù)據(jù)及平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過1%,體積為24.35mL,誤差大舍去,據(jù)此進(jìn)行解答.

解答 解:向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入過量的鐵粉,三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子,銅離子與鐵反應(yīng)生成銅,然后過濾,濾渣為過量的鐵和生成的銅,依據(jù)銅與鐵活潑性,將濾渣溶于鹽酸,銅與鹽酸不反應(yīng),過濾得到濾渣即為銅,然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫,銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅,硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅,
(1)印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入鐵,三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子,銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅,過濾后濾渣中含有銅和鐵,加入鹽酸,鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵,銅與鹽酸不反應(yīng),將銅分離出來,則X為Fe、Y為HCl,
故答案為:Fe;
(2)依據(jù)圖示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應(yīng)生成H2SO4、CuCl,依據(jù)得失電子守恒其方程式為:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4,
故答案為:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
(3)由反應(yīng)方程式Cu+2 H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O可知Cu與濃硫酸反應(yīng)的過程中有SO2生成,且生成的CuSO4和SO2的物質(zhì)的量之比為1:1,生產(chǎn)CuCl的過程中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量之比也為1:1,所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體;
實(shí)際生產(chǎn)中要保持適當(dāng)過量的SO2,目的是提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化,
故答案為:Cu+2 H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和SO2為1:1,所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體;提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化;
(4)由表中數(shù)據(jù)可知,pH=2時,CuCl產(chǎn)率最高;pH較大時,Cu2+水解程度增大,導(dǎo)致反應(yīng)生成CuCl減少;硝酸具有強(qiáng)氧化性,能將產(chǎn)品CuCl氧化生成Cu2+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸,
故答案為:2;Cu2+水解程度增大,反應(yīng)生成CuCl減少,產(chǎn)率減小;硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng);
(5)根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不能超過1%,體積為24.35mL,誤差大舍去,則滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為:$\frac{24.05+23.95}{2}$=24mL,結(jié)合方程式可知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,F(xiàn)e2++Ce4+=Fe3++Ce3+
CuCl~Ce4+,
CuCl的純度為:$\frac{24×1{0}^{-3}L×0.1mol/L×99.5g/mol}{0.25g}$×100%=95.5%,
故答案為:95.5%.

點(diǎn)評 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì),題目難度中等,根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康、?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵,試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng),充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.甲醇和乙烯都是重要的基礎(chǔ)化工原料,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理回答下列相關(guān)問題.
(1)工業(yè)上可用合成氣制備甲醇.反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CH3OH(g)某溫度下,在容積為2L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),其相關(guān)數(shù)據(jù)見圖1:

①從反應(yīng)開始至平衡時,用CO表示化學(xué)反應(yīng)速率為0.03mol/(L.min),該溫度下的平衡常數(shù)為k=9.375.
②5min至10min時速率變化的原因可能是使用了催化劑或增大壓強(qiáng).
③15min 時對反應(yīng)體系采取了一個措施,至20min時CO的物質(zhì)的量為0.5mol,請?jiān)趫D2中畫出CO的變化曲線.
(2)一定條件下可通過如下方式合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CH2=CH2(g)+4H2O(g)△H1=-40kJ•mol-1,溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖3所示:

①據(jù)圖分析下列說法正確的是AB.
A.生成乙烯的速率:v(M)有可能小于v(N)
B.平衡常數(shù):KM>KN
C.催化劑會影響CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
②若投料比n(H2):n(CO2)=3:1,則圖中M點(diǎn)時,乙烯的體積分?jǐn)?shù)為7.7%(保留兩位有效數(shù)字).
③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施有增大壓強(qiáng)、或提高氫氣和二氧化碳物質(zhì)的量的比值.(任寫兩條)
④電解法也可制取乙烯,裝置如圖4,其中電極a接電源的負(fù)極,該電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-→CH2=CH2+4H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.自然界存在的元素中,金屬元素種類更多,非金屬元素豐度更大.
I.80%左右的非金屬元素在現(xiàn)代技術(shù)包括能源、功能材料等領(lǐng)域占有極為重要的地位.
(1)氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān),基態(tài)N原子的價電子排布圖是,N2F2分子中N原子的雜化方式是sp2,1mol N2F2含有1.806×1024個σ鍵.
(2)高溫陶瓷材料Si3N4晶體中鍵角N-Si-N>Si-N-Si(填“>”“<”或“=”),原因是Si3N4晶體中Si原子周圍有4個N原子,Si原子為sp3雜化,N-Si-N鍵角為109°28′,N原子周圍連接3個Si原子,含有1對孤對電子,N原子為sp3雜化,但孤對電子對成鍵電子對的排斥作用更大,使得Si-N-Si鍵角小于109°28′.
II.金屬元素在現(xiàn)代工業(yè)中也占據(jù)極其重要的地位.其中鈦也被稱為“未來的鋼鐵”,具有質(zhì)輕,抗腐蝕,硬度大,是宇航、航海、化工設(shè)備等的理想材料,是一種重要的戰(zhàn)略資源,越來越受到各國的重視.
(1)基態(tài)鈦原子核外共有22種運(yùn)動狀態(tài)不相同的電子.金屬鈦晶胞如下圖1所示,為六方最密堆積(填堆積方式).
(2)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,其催化的一個實(shí)例如圖2.化合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲,主要原因是化合物乙分子間形成氫鍵.化合物乙中采取sp3雜化的原子的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺>N>C.

(3)鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖3所示.假設(shè)把氧離子看做硬球接觸模型,鈣離子和鈦離子填充氧離子的空隙,氧離子形成正八面體,鈦離子位于正八面體中心,鈣離子位于立方晶胞的體心,一個鈣離子被12個氧離子包圍.鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為CaTiO3.若氧離子半徑為a pm,則鈣鈦礦晶體中兩個鈦離子間最短距離為2$\sqrt{2}$apm.

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4.根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象級及相應(yīng)結(jié)論都正確的是( 。
選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論
A向1mL 0.1mol/LAgNO3溶液中滴加2滴0.1mol/LNaCl溶液,振蕩后,再滴加2滴0.1mol/LKI溶液先產(chǎn)生白色沉淀,后產(chǎn)生黃色沉淀Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
B加熱盛有濃硫酸和可抽動銅絲的試管,并將產(chǎn)生的氣體通入到品紅溶液中品紅溶液褪色,且試管中只產(chǎn)生藍(lán)色溶液濃硫酸具有強(qiáng)氧化性
C向丙烯醇(HOCH2CH=CH2)中滴入少量酸性高錳酸鉀溶液溶液紫紅色褪去丙烯醇中含有碳碳雙鍵
D碳酸鈉溶液中滴加稀硫酸后,將產(chǎn)生的氣體通入到硅酸鈉溶液中產(chǎn)生白色沉淀非金屬性:S>C>Si
A.AB.BC.CD.D

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11.X、Y、Z均為短周期元素,其中兩種為金屬元素,一種為非金屬元素,其原子半徑分別為
XYZ
原子半徑/nm0.1540.1300.071
X、Y處于同一周期,三種元素形成的簡單離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu).下列說法正確的是( 。
A.原子最外層電子數(shù):Z>X>YB.三種元素可能為同周期元素
C.原子序數(shù):Y>X>ZD.離子半徑:X>Y>Z

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1.化學(xué)與科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、日常生活等方面有廣泛聯(lián)系.下列有關(guān)說法中正確的是( 。
A.石灰石可用于煉鐵、制水泥、制玻璃
B.使用苯代替酒精擦拭手機(jī)屏幕
C.同位素示蹤法、紅外光譜法都是科學(xué)家經(jīng)常使用的研究化學(xué)反應(yīng)歷程的手段之一
D.針對H7N9禽流感的擴(kuò)散情況,要加強(qiáng)環(huán)境、個人等的消毒預(yù)防,可選用含氯消毒劑、酒精、雙氧水等作為消毒劑,這種處理方法符合綠色化學(xué)的核心

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8.下列化學(xué)用語正確的是( 。
A.比例模型可以表示二氧化碳分子
B.S2-的結(jié)構(gòu)示意圖
C.電子式可以表示羥基,也可以表示氫氧根離子
D.光氣((COCl2)結(jié)構(gòu)式:

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5.下列離子方程式正確的是( 。
A.NaHCO3溶液與稀H2SO4反應(yīng):CO32-+2H+═H2O+CO2
B.向20mL1mol/L的FeBr2溶液中通入0.02molCl2:2Fe2++2Br-+2Cl2═2Fe3++Br2+4Cl-
C.向漂白粉溶液中通入少量的SO2:SO2+Ca2++2ClO-+H2O═CaSO3↓+2HClO
D.單質(zhì)鈉與CuSO4溶液反應(yīng):2Na+Cu2+═Cu+2Na+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗蕴柲転闊嵩,熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法.其反應(yīng)過程如圖1所示:

(1)寫出反應(yīng)I、II的化學(xué)方程式(不必寫反應(yīng)條件):
I、SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI;II2H2SO4=2SO2+O2+2H2O;III、2HI?H2+I2
(2)整個過程中起到了催化作用的物質(zhì)是SO2、I2(寫化學(xué)式).
(3)一定溫度下,向2L密閉容器中加入1molHI(g),發(fā)生反應(yīng)III,生成的I2為氣體,H2物質(zhì)的量隨時間的變化如圖2所示.則0-2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)=0.05mol/(L•min),、
能作為該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)判斷依據(jù)的是④⑤
①n(H2)=n(I2
②壓強(qiáng)不再變化
③氣體密度不再變化
④2個H-I斷裂的同時,有1個H-H斷裂
⑤各組分濃度保持不變
⑥c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1
(4)已知有關(guān)鍵能數(shù)據(jù):I2-151kJ/mol、H2-436kJ/mol、HI-298kJ/mol,則當(dāng)有0.2molHI分解時的能量變化是吸收(填“吸收”或“放出”)0.9kJ的熱量.

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同步練習(xí)冊答案