(15分)工業(yè)中利用廢銅(含有鋅、鋁等)制取硫酸銅,將適量硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中加熱,使之反應(yīng)完全,通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體。

下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L—1計(jì)算)。
 
開始沉淀的pH
沉淀完全的pH
沉淀溶解的pH
Cu2+
4.4
6.4
 
Al3+
3.0
5.0
10
Zn2+
5.9
8.9
11
(1)①為了節(jié)約原料,硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比最佳為    ;該反應(yīng)中產(chǎn)生尾氣污染空氣,請(qǐng)選擇下圖中合適的裝置吸收尾氣   。 

②由表可知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2—,請(qǐng)寫出金屬鋅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式    
(2)為了符合綠色化學(xué)的要求,某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下設(shè)計(jì):
第一組:空氣為氧化劑法
將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中,發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)。向反應(yīng)液中加少量FeSO4,即發(fā)生反應(yīng),生成硫酸銅。反應(yīng)完全后,加入物質(zhì)甲調(diào)節(jié)pH,鐵元素全部沉淀(一般認(rèn)為鐵離子的濃度下降到10-5 mol·L-1,就認(rèn)為沉淀完全。已知:Ksp[Fe((OH)3]≈10-38,然后過濾、濃縮、結(jié)晶。
請(qǐng)回答下列問題:
①方案為了使鐵離子全部沉淀,應(yīng)調(diào)節(jié)pH至少為    
②方案中甲物質(zhì)可選用的是     
A.CaO    B.NaOH     C.CuCO3      D.Cu2(OH) 2CO3    E.Fe2(SO4) 3
③方案中加入少量FeSO4可加速銅的氧化,用離子方程式解釋其原因    。
第二組:過氧化氫為氧化劑法
將銅粉放到 1.5 mol·L-1的足量稀硫酸中,控溫在50℃加入10%的足量H2O2反應(yīng)0.5 h,升溫到60℃,持續(xù)反應(yīng)1 h后,過濾、蒸發(fā)濃縮、減壓抽濾等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4·5H2O 。
請(qǐng)回答下列問題:
④用過氧化氫為氧化劑法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的優(yōu)點(diǎn)是   
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是    。
(3)廢銅溶解后經(jīng)過一系列操作得到硫酸銅溶液,補(bǔ)充完整由溶解液制備純凈硫酸銅溶液的實(shí)驗(yàn)步驟    。

(1) ①3∶2  B 
② Zn+2OH+2H2O=[Zn(OH)4]2—+H2
(2)①3   
②CD   
③4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O;2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
④減少硫酸銅晶體的溶解損失
⑤ 產(chǎn)物是水,無污染  
(3)向溶液中加氫氧化鈉溶液至pH為11,充分反應(yīng)過濾洗滌,向沉淀中加適量稀硫酸溶解,制的硫酸銅溶液。

試題分析:(1)①銅與稀硫酸不反應(yīng),加入硝酸做氧化劑使銅溶解,反應(yīng)為3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NO+4H2O,,由方程式知硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比最佳為3:2;NO不能被氫氧化鈉直接吸收,需先與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮,在與氫氧化鈉反應(yīng),故選B裝置。②鋅與強(qiáng)堿反應(yīng)生成[Zn(OH)4]2—同時(shí)應(yīng)生成氫氣;(2)①根據(jù)Ksp[Fe((OH)3]計(jì)算,pH至少為3;②加入甲物質(zhì)是使鐵離子沉淀出來,同時(shí)不能引入新的雜質(zhì),加入不溶于水但與酸反應(yīng)的銅的化合物,促進(jìn)鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀而除去,故選用CuCO3、Cu2(OH) 2CO3 、CuO、Cu(OH)2等。③通入的氧氣把亞鐵離子氧化為鐵離子,鐵離子能與銅反應(yīng)而使其溶解;④硫酸銅晶體溶于水,洗滌時(shí)需用飽和硫酸銅溶液或乙醇(鹽不易溶解于有機(jī)溶劑),降低其溶解損失;⑤雙氧水是綠色氧化劑,產(chǎn)物是水無污染;(3)根據(jù)信息可以根據(jù)鋁、鋅的氫氧化物溶解于強(qiáng)堿,調(diào)節(jié)pH得到氫氧化銅沉淀,然后加硫酸溶解制的硫酸銅溶液。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

為提純下列物質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)),所用的除雜試劑和分離方法都正確的是
序號(hào)
不純物
除雜試劑
分離方法
A
CH4(C2H4)
酸性KMnO4溶液
洗氣
B
溴乙烷(Br2)
NaOH溶液
分液
C
乙醇(乙酸)
飽和Na2CO3溶液
分液
D
C2H5OH(H2O)
新制生石灰
蒸餾
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

已知木炭在一定條件下與濃硝酸反應(yīng)生成兩種+4價(jià)的氧化物,為了探究一氧化氮(NO)能否與過氧化鈉反應(yīng),以及反應(yīng)后的產(chǎn)物中是否有亞硝酸鈉(NaNO2),某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置(夾持儀器和連接用的膠管已經(jīng)省略)。

(1)為了完成該實(shí)驗(yàn),虛線框內(nèi)還需要連接B~E四套裝置,按氣流方向連接的順序?yàn)椋?br />a→(       )(       )→(       )(       )→(       )(       )→ (       )(       )(填儀器接口的字母編號(hào))。連接好儀器,檢查氣密性,裝入藥品后,要通入一段時(shí)間的氮?dú),再滴加濃硝酸,點(diǎn)燃酒精燈,通入氮?dú)獾闹饕康氖?u>                  。
(2)裝置E中觀察到的主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有               。
(3)裝置C的作用是                                     。
(4)某同學(xué)經(jīng)查閱資料后發(fā)現(xiàn)亞硝酸是弱酸,性質(zhì)不穩(wěn)定,室溫下易分解生成一氧化氮。裝置D中充分反應(yīng)后,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明D中是否有亞硝酸鈉生成:                    。(寫出檢驗(yàn)步驟及現(xiàn)象)。
(5)亞硝酸鈉在酸性條件下可將I氧化為I2,同時(shí)生成NO,該反應(yīng)常用于亞硝酸鈉含量的測(cè)定,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式:       

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

(15分)銅的氯化物是重要的化工原料,廣泛地用作有機(jī)合成催化劑。
實(shí)驗(yàn)室中以粗銅(含雜質(zhì)Fe)為原料,某種制備銅的氯化物的流程如下。

按要求回答下列問題:
(1)操作①的玻璃儀器有________________________,檢驗(yàn)溶液2中是否含有雜質(zhì)離子的操作是                  。
(2)上述流程中,所得固體1需要加稀鹽酸溶解,其理由是                       ;
溶液1可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì),X可選用下列試劑中的(填序號(hào))___________。
a.NaHCO3     b.NH3·H2O     c.CuO     d.Cu2(OH)2CO3
(3)反應(yīng)②是向溶液2中通入一定量的SO2,加熱一段時(shí)間后生成CuCl白色沉淀。寫出   
制備CuCl的離子方程式:                                                   
(4)現(xiàn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品來制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應(yīng)(鐵架臺(tái)、鐵夾省略)。

①按氣流方向連接各儀器接口順序是:a→  、             。實(shí)驗(yàn)大試管加熱前要進(jìn)行一步重要操作,其操作是                          。
②反應(yīng)時(shí),盛粗銅粉的試管中的現(xiàn)象是                              。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

工業(yè)碳酸鈉(純度約為98%)中含有Mg2、Fe2、Cl和SO42等雜質(zhì),提純工藝流程如下:

已知:碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如下圖所示:

回答下列問題:
(1)溶解時(shí)通入熱空氣的作用有                 (寫出兩條即可);生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為                                  
(2)“趁熱過濾”時(shí)的溫度應(yīng)控制在                ;簡述過濾后洗滌固體的操作                      。
(3)為檢驗(yàn)?zāi)敢褐惺欠窈蠧l-,必須加入的試劑為                     。
(4)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“灼燒”的陶瓷儀器有                      
(5)室溫下用石墨電極電解飽和Na2CO3溶液(裝置如圖),寫出Y電極反應(yīng)式:                         ;一段時(shí)間后X電極可收集到的氣體一定有         ,可能有           。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

已知四種鹽的溶解度(S)曲線如下圖所示,下列說法不正確的是
A.將NaCl溶液蒸干可得NaCl固體
B.將MgCl2溶液蒸干可得MgCl2固體
C.Mg(ClO3)2中混有少量NaCl雜質(zhì),可用重結(jié)晶法提純
D.可用MgCl2和NaClO3制備Mg(ClO3)2

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如圖所示:

(1)若在空氣中加熱MgCl2·6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式:                                               
用電解法制取金屬鎂時(shí),需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時(shí),能得到無水MgCl2,其原因是                                          。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去?寫出實(shí)驗(yàn)步驟:                                        。
(3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中,在溶解、過濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒,分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。
溶解時(shí):                               ;
過濾時(shí):                               ;
蒸發(fā)時(shí):                               

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

2-苯基-2-丁醇是重要的有機(jī)合成中間體,以溴苯為原料合成該中間體的反應(yīng)原理如下:

【實(shí)驗(yàn)裝置】
      
裝置Ⅰ                          裝置Ⅱ
【實(shí)驗(yàn)步驟】
步驟1:將鎂條置于裝置Ⅰ的三頸燒瓶中,加入100 mL乙醚(ρ=0.71g·cm-3),在冷卻條件下緩緩滴入溴苯,微熱并加入一小塊碘引發(fā)反應(yīng)①。
步驟2:滴加14.2 mL丁酮和30 mL乙醚混合物,發(fā)生反應(yīng)②;滴加入20%的NH4Cl水溶液,發(fā)生反應(yīng)③。
步驟3:分出油層,用水洗滌至中性,用無水CaCl2干燥。
步驟4:用裝置Ⅱ先蒸出乙醚,再蒸餾出產(chǎn)品。
⑴步驟1中加入碘的作用是     。
⑵裝置Ⅰ中滴加液體所用的儀器的名稱是     ,反應(yīng)②需將三頸燒瓶置于冰水中,且逐滴加入丁酮和乙醚,其目的是     。
⑶步驟三中分離出油層的具體實(shí)驗(yàn)操作是     。
⑷裝置Ⅱ采用的是減壓蒸餾,實(shí)驗(yàn)時(shí)需將吸濾瓶需連接     ;采用這種蒸餾方式的原因是     

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑,用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)。一種制備草酸(含2個(gè)結(jié)晶水)的工藝流程如下:

回答下列問題:
(1)CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式分別為                             。
(2)該制備工藝中有兩次過濾操作,過濾操作①的濾液是       ,濾渣是      ;過濾操作②的濾液是          和         ,濾渣是        。 
(3)工藝過程中③和④的目的是                                。
(4)有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點(diǎn)是產(chǎn)品不純,其中含有的雜質(zhì)主要是            。
(5)結(jié)晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測(cè)定。稱量草酸成品0.250g溶于水中,用0.0500 mol/L的酸性KMnO4溶液滴定,至粉紅色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00mL,反應(yīng)的離子方程式為                 ;列式計(jì)算該成品的純度               。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案