【題目】氧化亞銅(Cu2O)是一種用途廣泛的光電材料,某工廠以硫化銅礦石(含CuFeS2、Cu2S等)為原料制取Cu2O的工藝流程如下:
常溫下幾種物質(zhì)開始形成沉淀與完全沉淀時的pH如下表:
Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | |
開始沉淀 | 7.5 | 2.7 | 4.8 |
完全沉淀 | 9.0 | 3.7 | 6.4 |
(1)爐氣中的有害氣體成分是__________,Cu2S與O2反應時,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。
(2)若試劑X是H2O2溶液,寫出相應反應的離子方程式:________。當試劑X是______時,更有利于降低生產(chǎn)成本。
(3)加入試劑Y調(diào)pH時,pH的調(diào)控范圍是___________。
(4)寫出用N2H4制備Cu2O的化學方程式:________,操作X包括_________、洗滌、烘干,其中烘干時要隔絕空氣,其目的是____________。
(5)以銅與石墨作電極,電解濃的強堿性溶液可制得納米級Cu2O,寫出陽極上生成Cu2O的電極反應式:__________。
【答案】SO2 2∶1 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 空氣或氧氣 3.7≤pH<4.8 4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O 過濾 防止Cu2O被空氣中氧氣氧化 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O
【解析】
(1)金屬硫化物焙燒時轉(zhuǎn)化為金屬氧化物與二氧化硫,Cu2S與O2反應時,根據(jù)得失電子守恒,分析氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比;
(2)酸性條件下,H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,本身被還原為H2O,酸性條件下O2也可以將Fe2+氧化為Fe3+;
(3)調(diào)整pH的目的是使鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去,而銅離子不能形成沉淀;
(4)N2H4將Cu2+還原為Cu2O,自身被氧化為N2;Cu2O不溶于水,且有較強的還原性,在加熱條件下易被空氣氧化;
(5)因Cu2O是在陽極上生成的,陽極材料是銅,銅失去電子轉(zhuǎn)化為Cu2O,據(jù)此解答。
(1)金屬硫化物焙燒時轉(zhuǎn)化為金屬氧化物與二氧化硫,故爐氣中的有害氣體成分是SO2,Cu2S與O2反應時,氧化劑為O2,還原劑為Cu2S,1molO2得4mol電子,Cu的化合價從+1價升高為+2價,S的化合價從-2價升高為+4價,故1molCu2S失8mol電子,根據(jù)得失電子守恒,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1,故答案為:SO2;2∶1;
(2)酸性條件下,H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,本身被還原為H2O,離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;酸性條件下O2也可以將Fe2+氧化為Fe3+,而氧氣或空氣價格遠低于H2O2,所以用氧氣替代雙氧水,可以有效降低生產(chǎn)成本,故答案為:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;空氣或氧氣;
(3)調(diào)整pH的目的是使鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去,而銅離子不能形成沉淀,故pH調(diào)控范圍是3.7≤pH<4.8,故答案為:3.7≤pH<4.8;
(4)N2H4將Cu2+還原為Cu2O,自身被氧化為N2,化學方程式為4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O;由于Cu2O不溶于水,故操作X為過濾、洗滌、烘干;因Cu2O有較強的還原性,在加熱條件下易被空氣氧化,故烘干過程中要隔絕空氣,故答案為:4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2↑+4K2SO4+6H2O;過濾;防止Cu2O被空氣中氧氣氧化;
(5)因Cu2O是在陽極上生成的,陽極材料是銅,銅失去電子轉(zhuǎn)化為Cu2O,相應的電極反應式為2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O,故答案為:2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。
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【題目】某小組同學為了獲取在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色的改變與氧氣有關的實驗證據(jù),用下圖所示裝置進行了如下實驗(夾持裝置已略去,氣密性已檢驗)。
(進行實驗)
實驗步驟:Ⅰ.向瓶中加入飽和FeSO4溶液,按圖1所示連接裝置;
Ⅱ.打開磁力攪拌器,立即加入10% NaOH溶液;
Ⅲ.采集瓶內(nèi)空氣中O2含量和溶液中O2含量(DO)的數(shù)據(jù)。
實驗現(xiàn)象:生成白色絮狀沉淀,白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,一段時間后部分變?yōu)榧t褐色。
實驗數(shù)據(jù):
(解釋與結論)
(1)攪拌的目的是__________________________。
(2)生成白色沉淀的離子方程式是____________。
(3)紅褐色沉淀是__________________________。(填化學式)
(4)通過上述實驗,可得到“在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色改變與氧氣有關”的結論,其實驗證據(jù)是______________________。
(5)寫出白色沉淀最終生成紅褐色轉(zhuǎn)化的方程式:___________________________。
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【題目】實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持、加熱和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關實驗,最合理的選項是
選項 | a中的物質(zhì) | b中的物質(zhì) | c中收集的氣體 | d中的物質(zhì) |
A | 濃硝酸 | Cu | NO2 | NaOH溶液 |
B | 濃氨水 | CaO | NH3 | H2O |
C | 稀硝酸 | Cu | NO | H2O |
D | 濃硫酸 | Cu | SO2 | 飽和NaHSO3溶液 |
A.AB.BC.CD.D
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【題目】阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,下列敘述中錯誤的是( )
①標準狀況下,2.24L水中含有0.1 NA個水分子
②常溫常壓下,32gSO2 含有的分子數(shù)約為3.01×1023
③2 molNaOH的摩爾質(zhì)量為80g/mol
④H2的氣體摩爾體積約為22.4L/mol
⑤室溫下,32gO2和O3的混合氣體中含有的氧原子數(shù)為2NA
⑥2mol/L的CaCl2溶液中Cl-的數(shù)目為4NA
⑦常溫常壓下,1mol氦氣含有的原子數(shù)為NA
⑧11.2L氯氣中含有 NA個氯原子
⑨在標準狀況下,22.4L由N2和N2O組成的混合氣體中,所含有的氮原子的物質(zhì)的量為2mol
⑩標準狀況下14gCO含有的核外電子數(shù)為10NA
A.①③④⑥⑧⑩B.①④⑤⑥⑧⑨
C.①②④⑥⑧⑨D.②③④⑤⑦⑩
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【題目】己知A、B、C、D、E五種元素的核電荷數(shù)依次增大,A原子中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的一半;C、D同主族,且D的原子序數(shù)是C的2倍;E是第四周期ds區(qū)不活潑金屬元素。根據(jù)以上信息用相應的元素符號填空:
(1)E+核外電子排布式為_______________,DC42-離子的空間構型為_____________________。
(2)ABC三元素第一電離能大小順序為________________。
(3)D元素在周期表中的位置_______________,能導電的A單質(zhì)與B、D、E的單質(zhì)形成的晶體相比較,熔點由高到低的排列順序是__________________(填化學式)。
(4)已知EDC4溶液中滴入氨基乙酸鈉即可得到配合物G。其結構如圖所示:
配合物G中碳原子的軌道雜化類型為_________________________________。
(5)(AB)2的電子式為____________________________。
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【題目】將鋁粉和四氧化三鐵粉末混合成鋁熱劑,平均分成兩份。第一份在高溫下二者恰好完全反應將生成物與足量的鹽酸充分反應;第二份直接加入足量的氫氧化鈉溶液使之充分反應。前后兩種情況生成氣體的物質(zhì)的量之比
A.1:1B.3:2C.2:3D.3:4
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【題目】幾種中學常見物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關系如圖所示(部分反應條件已省略)。已知:E為常見金屬;在標準狀況下氣體R的密度為。下列推斷合理的是( )
A.X—定是H2O2
B.在反應①②中都作催化劑
C.常溫下,溶液的pH=2
D.上述轉(zhuǎn)化涉及的反應都是氧化還原反應
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【題目】25℃和101kPa時,乙烷、乙炔和丙烯組成的混合烴20mL,與過量氧氣混合并完全燃燒,除去水蒸氣,恢復到原來的溫度和壓強,氣體總體積縮小了40mL,原混合烴中乙炔的體積分數(shù)為 ( )
A. 12.5%B. 25%C. 50%D. 75%
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【題目】我國科學家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表);卮鹣铝袉栴}:
(1)氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為_____________。
(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是__________。
(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結構,其局部結構如圖(b)所示。
①從結構角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為_________,不同之處為__________。(填標號)
A.中心原子的雜化軌道類型 B. 中心原子的價層電子對數(shù)
C.立體結構 D.共價鍵類型
②R中陰離子N5中的σ鍵總數(shù)為________個。分子中的大π鍵可用符號表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為),則N5—中的大π鍵應表示為____________。
③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為(NH4+)NH…Cl、____________、____________。
(4)R的晶體密度為d g·cm3,其立方晶胞參數(shù)為a nm,晶胞中含有y個單元,該單元的相對質(zhì)量為M,則y的計算表達式為______________。
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