9.據(jù)報(bào)道,有一種細(xì)菌在氧氣存在下的酸性溶液中,能將黃銅礦(CuFeS2)氧化成硫酸鹽.發(fā)生的反應(yīng)為:4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O.
(1)CuFeS2中Fe的化合價(jià)為+2,上述反應(yīng)中被氧化的元素是Fe和CuFeS2中的S,檢驗(yàn)反應(yīng)后溶液中含有Fe3+的試劑是KSCN溶液.
(2)工業(yè)生產(chǎn)中利用上述反應(yīng)后的溶液,按如圖1的流程可制備膽礬(CuSO4•5H2O):

①步驟二的操作名稱是過濾.
步驟三的操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌.
②請(qǐng)解釋步驟一加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因:加入CuO與H+反應(yīng),使c(H+)減小,c(OH-)增大,使溶液中Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去.
(3)有人提出可以利用如圖2的裝置從溶液B中提煉金屬銅.該過程中右側(cè)電極的反應(yīng)式是4OH--4e-═2H2O+O2↑.若溶液B為200mL,電解一段時(shí)間后,測(cè)得某電極增重0.64g.停止通電,此時(shí)溶液pH=1(溶液體積不變).
(4)Fe(OH)3在堿性條件下可被氯酸鉀氧化為K2FeO4,K2FeO4有很強(qiáng)的氧化性,由Cu、K2FeO4和KOH溶液可形成堿性電池,Cu和K2FeO4分別是電池的負(fù)極和正極材料.
①該電池正極的電極反應(yīng)是FeO42-+3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-
②該電池總反應(yīng)的離子方程式是2FeO42-+3Cu+8H2O═2 Fe(OH)3+3Cu(OH)2+4OH-

分析 (1)在氧化還原反應(yīng)中,化合價(jià)升高的元素在反應(yīng)中被氧化;鐵離子遇到KSCN溶液會(huì)變紅色;
(2)①根據(jù)分離液體和固體的操作解答;溶解度受溫度影響較大的物質(zhì)從溶液中結(jié)晶析出的方法是冷卻熱飽和溶液;
②運(yùn)用沉淀溶解平衡移動(dòng)的原理進(jìn)行解答;
(3)溶液B為硫酸銅,從溶液B中提煉金屬銅,實(shí)質(zhì)是2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+2H2SO4+O2↑;根據(jù)電解后所得到的硫酸的量確定氫離子的量,并計(jì)算濃度得到溶液pH;
(4)①由Cu、K2FeO4和KOH溶液可形成堿性電池,K2FeO4在正極上得電子生成Fe(OH)3;
②堿性條件下,Cu與K2FeO4反應(yīng)生成Fe(OH)3和Cu(OH)2

解答 解:(1)在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O反應(yīng)中,CuFeS2中Fe從+2價(jià)變?yōu)楫a(chǎn)物中的+3價(jià),硫從-2價(jià)變?yōu)楫a(chǎn)物中的+6價(jià),F(xiàn)e和CuFeS2中的S化合價(jià)升高,在反應(yīng)中被氧化;鐵離子遇到KSCN溶液會(huì)變紅色,所以檢驗(yàn)反應(yīng)后溶液中含有Fe3+的試劑是KSCN溶液;
故答案為:Fe和CuFeS2中的S;KSCN溶液;
(2)①步驟二的操作是分離固體和液體混合物,采用過濾操作;CuSO4溶解度受溫度影響較大,將硫酸銅溶液蒸發(fā)濃縮后,將熱的硫酸銅溶液靜置并慢慢降溫,得到硫酸銅晶體,
故答案為:過濾;冷卻結(jié)晶;
②加入CuO,CuO與H+反應(yīng)使c(H+)減小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],導(dǎo)致Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去,
故答案為:加入CuO與H+反應(yīng),使c(H+)減小,c(OH-)增大,使溶液中Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去;
(3)CuSO4溶液中銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力,所以銅離子先放電;氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力,氫氧根離子先放電,陽極上失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),所以該過程中右邊電極氫氧根離子在陽極上失電子生成氧氣4OH--4e-=O2↑+2H2O;陰極的電極反應(yīng)方程式是Cu2++2e-═Cu,當(dāng)生成金屬銅為0.64g時(shí),即生成金屬銅的物質(zhì)的量是0.01mol,此時(shí)生成硫酸的物質(zhì)的量是0.01mol,氫離子濃度是$\frac{0.01mol×2}{0.2L}$=0.1mol/L,所以溶液pH=1;
故答案為:4OH--4e-=O2↑+2H2O;1;
(4)①由Cu、K2FeO4和KOH溶液可形成堿性電池,K2FeO4在正極上得電子生成Fe(OH)3,則正極的電極方程式為:FeO42-+3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-;
故答案為:FeO42-+3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-
②堿性條件下,Cu與K2FeO4反應(yīng)生成Fe(OH)3和Cu(OH)2,該電池總反應(yīng)的離子方程式是2FeO42-+3Cu+8H2O═2 Fe(OH)3+3Cu(OH)2+4OH-
故答案為:2FeO42-+3Cu+8H2O═2 Fe(OH)3+3Cu(OH)2+4OH-

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)、電解原理和原電池原理的應(yīng)用、方程式的書寫等,題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多,側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查,題目難度中等,注意把握電解池中離子的放電順序和電極方程式的書寫方法.

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

1.X、Y、Z、W、Q是原子序數(shù)依次增大的5種短周期主族元素,X、Z同主族,Y、Q同主族,X是周期表中所有元素原子半徑最小的,Y是所有元素中非金屬性最強(qiáng)的元素.W元素所處周期的序數(shù)等于其族序數(shù).下列說法正確的是( 。
A.離子半徑:Q>W(wǎng)>Z>Y
B.元素Y、Q的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:Q>Y
C.元素Z、W、Q的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物相互間能發(fā)生反應(yīng)
D.Y與X、Y與Z形成的化合物化學(xué)鍵類型相同.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

20.下列關(guān)于CO2和SO2氣體的說法不正確的是( 。
A.與足量的澄清石灰水反應(yīng)的現(xiàn)象不同
B.通入BaCl 2溶液時(shí)現(xiàn)象相同
C.通入Ba(NO3)₂溶液時(shí)現(xiàn)象相同
D.通入石蕊溶液時(shí)現(xiàn)象相同

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.紐扣電池可用于計(jì)算器、電子表等的電源.有一種紐扣電池,其電極分別為Zn和Ag2O,以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,電池的總反應(yīng)為Zn+Ag2O═2Ag+ZnO.關(guān)于該電池的敘述不正確的是( 。
A.作用時(shí)電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極,Zn是負(fù)極
B.使用時(shí)電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極,Ag2O是負(fù)極
C.正極的電極反應(yīng)為Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-
D.Zn極發(fā)生氧化反應(yīng),Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.下列選項(xiàng)描述的過程能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是(  )
A.
電解冶煉鋁
B.
電動(dòng)車行駛中
C.
火箭升天
D.
風(fēng)力發(fā)電

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是( 。
A.
鐵片鍍鋅
B.
模擬吸氧腐蝕
C.
銅鋅原電池
D.
電解法制氯氣

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.甲醇(CH3OH)是一種重要的化工原料,也是一種比較理想的燃料.甲醇在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.
(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1275.6kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566.0kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H3=-44.0kJ•mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-266.8kJ•mol-1
(2)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池.如圖是一個(gè)化學(xué)過程的示意圖:
2CH3OH+3O2+4KOH$?_{充電}^{放電}$ K2CO3+6H2O
①A(石墨)電極的名稱是陽極
②通入O2的電極的電極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-=4OH-
③乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3
④當(dāng)電路中通過0.01mol電子時(shí),丙池溶液的pH=1(忽略電解過程中溶液體積的變化).
(3)合成甲醇的主要反應(yīng)是:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
①在恒溫恒容條件下,充入一定量的H2和CO,發(fā)生反應(yīng)2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g).則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有bcd
a.混合氣體的密度保持不變        b.混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變
c.CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變         d.甲醇的濃度保持不變
e.v(H2)=v(CH3OH)         f.v(CO)=v(CH3OH)
②要提高反應(yīng)2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)中CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是:df
a.升溫    b.加入催化劑c.增加CO的濃度d.加入H2 e.加入惰性氣體     f.分離出甲醇
(4)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a.則T1<T2(填“<”“>”或“=”).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

18.將Zn棒和Cu棒用導(dǎo)線連接后,放入某電解質(zhì)溶液中,構(gòu)成如圖所示裝置.試回答下列問題:
(1)若電解質(zhì)溶液為稀硫酸,則Zn棒為原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)式:Zn-2e-=Zn2+
(2)若電解質(zhì)為硫酸銅溶液,則Cu棒上發(fā)生還原反應(yīng)(填“氧化”“還原”).
(3)若在上述兩個(gè)過程中,Zn棒減少的質(zhì)量相等,則Cu棒上(1)和(2)所析出物質(zhì)的質(zhì)量之比為:1:32.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值.下列敘述正確的是( 。
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2LSO3所含的分子數(shù)為0.5NA
B.12g石墨和C60的混合物中質(zhì)子總數(shù)一定為6 NA個(gè)
C.25℃時(shí),1L0.1mol•L-1FeCl3溶液中含有0.1 NA 個(gè)Fe(OH)3膠體粒子
D.氫氧燃料電池正極消耗22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),電路中通過的電子數(shù)目為2 NA

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案