17.銅及其化合物在工業(yè)上有許多用途.回答下列問題:
(1)某工廠以輝銅礦(主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如下:

①浸取反應(yīng)中氧化劑的化學(xué)式為MnO2;濾渣Ⅰ的成分為MnO2和S、SiO2(寫化學(xué)式)
②“除鐵”這一步反應(yīng)在25℃進(jìn)行,加入的試劑A為CuO、Cu(OH)2,若加A后溶液的PH調(diào)為4,溶液中Fe3+離子濃度為4.0×10-8 mol/L.(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38
③“沉錳”(除Mn2+)過程中反應(yīng)的離子方程式Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O.
④濾液Ⅱ經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽主要是(NH42SO4(寫化學(xué)式).
(2)某實驗小組同學(xué)用電化學(xué)原理模擬濕法煉銅,進(jìn)行了一系列探究活動.
①如圖1為某實驗小組設(shè)計的原電池裝置,鹽橋內(nèi)裝載的是足量用飽和氯化鉀溶液浸泡的瓊脂,反應(yīng)前電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差25.8g,則導(dǎo)線中通過了0.4mol電子,若不考慮甲、乙兩池電解質(zhì)溶液中的離子向鹽橋中移動,則乙池電解質(zhì)溶液的質(zhì)量與實驗前的電解質(zhì)溶液的質(zhì)量差△m=12.8g

②其他條件不變,若將鹽橋換成光亮的U形彎銅絲浸入甲池與乙池,如圖2所示,電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與先前一樣,但偏轉(zhuǎn)角度明顯減。欢螘r間后,乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一層紫紅色固體,則甲池銅絲附近溶液的pH增大(填“減小”、“增大”或“不變”),乙池中石墨為陰極(填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”)

分析 輝銅礦主要成分為Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì),加入稀硫酸和二氧化錳浸取,過濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質(zhì)S,濾液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+,調(diào)節(jié)溶液PH除去鐵離子,加入碳酸氫銨溶液沉淀錳過濾得到濾液趕出氨氣循環(huán)使用,得到堿式碳酸銅,
(1)①由濾渣1的成份可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,根據(jù)方程式判斷;
②加入的試劑A應(yīng)用于調(diào)節(jié)溶液pH,促進(jìn)鐵離子的水解,但不能引入雜質(zhì),根據(jù)Ksp=c(Fe3+)•[c(OH-)]3=4.0×10-38,根據(jù)OH-離子的濃度計算Fe3+離子的濃度;
③“沉錳”(除Mn2+)過程中,加入碳酸氫銨和氨氣,生成碳酸錳沉淀,以此可書寫反應(yīng)的離子方程式;
④濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到硫酸銨晶體;
(2)①圖2為原電池反應(yīng),Zn為負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Zn-2e-=Zn2-,石墨為正極,發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-=Cu;根據(jù)甲乙兩池得失電子相等計算乙池電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量與實驗開始前的電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量差;
②根他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,則乙裝置是電解池,甲裝置是原電池.

解答 解:(1)①由濾渣1的成份可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O,反應(yīng)中Mn元素化合價降低,被還原,MnO2為氧化劑,因二氧化硅與酸不反應(yīng),則濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和SiO2,
故答案為:MnO2;S、SiO2;
②加入的試劑A應(yīng)用于調(diào)節(jié)溶液pH,促進(jìn)鐵離子的水解,但不能引入雜質(zhì),因最后要制備堿式碳酸銅,則可加入氧化銅、氫氧化銅等,溶液pH=4,c(OH-)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38),則溶液中鐵離子濃度:$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{(1{0}^{-10})^{3}}$mol/L=4.0×10-8 mol/L,
故答案為:CuO、Cu(OH)2;4.0×10-8
③“沉錳”(除Mn2+)過程中,加入碳酸氫銨和氨氣,生成碳酸錳沉淀,反應(yīng)的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O,
故答案為:Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O;
④濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到硫酸銨晶體,
故答案為:(NH42SO4;
(2)①圖2為原電池反應(yīng),Zn為負(fù)極,發(fā)生:Zn-2e-=Zn2-,石墨為正極,發(fā)生Cu2++2e-=Cu,總反應(yīng)式為Zn+Cu2+═Zn2++Cu,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差25.8g,
則Zn+Cu2+═Zn2++Cu  兩極質(zhì)量差△m  轉(zhuǎn)移電子
 65g   64g         65g+64g=129g    2mol
                        25.8g      n
則:n=0.4mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol;
乙池中析出銅的質(zhì)量為:$\frac{0.4}{2}$×64g/mol=12.8g,溶液減少12.8g,乙池電解質(zhì)溶液的質(zhì)量與實驗前的電解質(zhì)溶液的質(zhì)量差12.8g,
故答案為:0.4g;12.8;
②其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,則乙裝置是電解池,甲裝置是原電池,Zn為負(fù)極,發(fā)生:Zn-2e-=Zn2-,Cu絲是正極,正極發(fā)生 O2+2H2O+4e-═4OH-,呈堿性,則甲池銅絲附近溶液的pH增大,乙池中與銅線相連石墨電極是陽極,該極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑,與鋅相連石墨電極是陰極,發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-=Cu,
故答案為:增大;陰.

點評 本題考查了制備方案的設(shè)計,題目難度中等,物質(zhì)分離提純的方法和流程分析應(yīng)用、原電池、電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫和電子守恒的應(yīng)用知識,為高頻考點,屬于綜合知識的考查,側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰、電化學(xué)原理應(yīng)用能力的考查,解答該類題目,注意把握實驗、反應(yīng)原理和操作流程的目的,主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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7.某同學(xué)利用下列實驗裝置圖探究銅與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物并進(jìn)行噴泉實驗(假設(shè)藥品足量),請回答下列問題:
(1)實驗室用金屬銅和稀硝酸制取NO氣體的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)實驗開始時,該同學(xué)進(jìn)行了如下的操作步驟,正確的順序是③①④⑤②(填選項序號).
①打開活塞與止水夾
②U形管右側(cè)酸液與銅絲分離后,打開活塞
③檢查氣密性,組裝好其它部分儀器
④從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平
⑤關(guān)閉活塞與止水夾
(3)第(2)題中操作④的目的是將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡,避免NO和O2反應(yīng)生成NO2對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾.
(4)上述實驗過程中長頸漏斗所起的作用是接收被氣體壓出U形管的液體,防止稀硝酸溢出.
(5)能證明稀硝酸與銅反應(yīng)還原產(chǎn)物是NO氣體的實驗現(xiàn)象是B(填選項字母).原因是2NO+O2=2NO2(用化學(xué)方程式表示).
A.U形管右側(cè)中收集到無色氣味
B.U形管右側(cè)產(chǎn)生的無色氣體進(jìn)入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色
C.U形管中溶液顏色變成藍(lán)色
(6)為了進(jìn)行噴泉實驗,該同學(xué)又進(jìn)行了如下操作:關(guān)閉活塞,反應(yīng)繼續(xù),當(dāng)酸液與銅絲分離,再打開活塞,如此連續(xù)反復(fù)幾次,直到把燒瓶中的氧氣盡可能消耗干凈,關(guān)閉活塞.此時若要在燒瓶中進(jìn)行噴泉實驗,可進(jìn)行的操作是用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部,打開止水夾,當(dāng)看到燒杯中導(dǎo)管口有氣泡冒出一會兒后,再移開熱毛巾.

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8.常溫下,向100mL 0.01mol•L-1HA溶液中逐滴加入0.02mol•L-1MOH溶液,圖中所示曲線表示混合溶液的pH變化情況(溶液體積變化忽略不計).下列說法中錯誤的是( 。
A.HA為一元強酸
B.MOH為一元弱堿
C.N點水的電離程度大于K點水的電離程度
D.K點對應(yīng)的溶液中:c(MOH)+c(OH-)-c(H+)=0.01 mol•L-1

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5.下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是( 。
A.石灰石與鹽酸反應(yīng):CO32ˉ+2H+═H2O+CO2
B.稀硫酸溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng):Ba2++SO42-═BaSO4
C.鐵粉與稀鹽酸反應(yīng):2Fe+6H+═2Fe3++3H2
D.稀硫酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng):H++OHˉ═H2O

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12.古代的很多成語、諺語都蘊含著很多科學(xué)知識,下列對成語、諺語的解釋正確的是( 。
A.“爆竹聲中除舊歲,春風(fēng)送暖入屠蘇”.爆竹爆將炸發(fā)生的是分解反應(yīng)
B.“甘之如飴”說明糖類均有甜味
C.“玉不琢不成器”,“百煉方能成鋼”發(fā)生的均為化學(xué)變化
D.“火樹銀花”中的焰火實質(zhì)上是金屬元素的焰色反應(yīng)

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2.現(xiàn)榨的蘋果汁在空氣中會由淡綠色變?yōu)樽攸S色,其原因可能是( 。
A.蘋果汁中的Fe2+變成Fe3+B.蘋果汁中含有Cu2+
C.蘋果汁含有OH-D.蘋果汁含有Fe3+

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9.太陽能的開發(fā)利用在新能源研究中占據(jù)重要地位.單晶硅太陽能電池片在加工時,一般摻雜微量的銅、硼、鎵、硒等.
請回答:
(1)基態(tài)Cu2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9;已知高溫下Cu20比Cu0更穩(wěn)定,試從銅原子核外電子結(jié)構(gòu)角度解釋其原因亞銅離子價電子排布式為3d10,亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài).
(2)銅與類鹵素(CN)2、(SCN)2反應(yīng)生成Cu( CN)2、Cu( SCN)2.已知(CN)2分子中各原子最外層均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則l mol (CN)2中含有π鍵的數(shù)目為4NA;
類鹵素( SCN)2對應(yīng)的酸有兩種,理論上硫氰酸(H-S-C≡N)的沸點低于異硫氰酸(H-N=C=S)的沸點,其原因為異硫氰酸分子間可形成氫鍵,而硫氰酸不能.
(3)氮化硼(BN)晶體有多種結(jié)構(gòu).六方氮化硼是通常存在的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),與石墨相似,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤滑劑;立方氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性.它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示.

①關(guān)于兩種晶體,下列說法正確的是bc(填選項字母).
a.立方氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大
b.六方氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟
c.兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵
d.兩種晶體均為分子晶體
②立方氮化硼晶體中,硼原子的雜化軌道類型為sp3
③立方氮化硼晶胞邊長為acm,則其密度為$\frac{100}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm3(用含a的代數(shù)式表示).
④如圖1是金剛石的晶胞圖和投影圖,圖2是立方氮化硼晶胞的投影圖,請在圖2中圓球上涂“●”和畫“×”分別標(biāo)明B與N的相對位置.

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6.a(chǎn)、b、c、d四種短周期元素在周期表中分布如圖所示,下列說法正確的是( 。
A.若四種元素均為主族元素,則d元素的原子半徑最大
B.若b最外層電子占據(jù)三條軌道,則a的單質(zhì)可用于冶煉金屬
C.若a為非金屬元素,則c的氣態(tài)氫化物的水溶液可能呈堿性
D.若a最外層有兩個未成對電子,則d的單質(zhì)常溫下不可能為氣體

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7.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
A.0.2molNa202和Na2S的混合物中共含有離子數(shù)目為0.6NA
B.2.24LNz和足量Hz充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.6NA
C.含氫原子1.806×l024的甲基中含有的質(zhì)子數(shù)為10NA
D.1.0L1.0mol/LFeCI3溶液全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵膠體所得膠粒數(shù)目為NA

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