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我国是世界上发现和使用铜及铜器最早的国家之一,直到现在铜及其化合物在工农业生产中仍然有着广泛的应用.
(1)工业上可以用黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料冶炼铜.主要反应如下:
①2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO      ②2Cu2S+3O2=2SO2+2Cu2O
③Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2
在③中被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为
 
;若由3mol CuFeS2生成3molCu,理论上消耗O2 的物质的量为
 
.
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,可以利用该性质检验工业上冶炼铜得到的粗铜中是否含有Cu2O,写出此反应的离子方程式
 
.
(3)刻蚀印刷电路的废液中含有大量的CuCl2、FeCl2、FeCl3,任意排放将导致环境污染和资源的浪费,为了使FeCl3循环利用和回收CuCl2,现设计如图生产过程:
①试剂Y的名称
 
;物质X最好是
 
(填化学式).
②若常温下1L废液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物质的量浓度均为0.5mol?L-1,则加入Cl2气和物质X使溶液的pH在
 
 范围时(设溶液体积保持不变),铁元素完全转化为Fe(OH)3,而CuCl2 不产生沉淀.
( KSP[Fe(OH)3]=1.0×10-38、KSP[Cu(OH)2]=2.0×10-20、lg5=0.7)
考点:氧化还原反应的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铜金属及其重要化合物的主要性质
专题:计算题,元素及其化合物
分析:(1)反应③:Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2,Cu元素化合价由Cu2S、Cu2O中+1价降低为Cu中0价,Cu原子被氧化,S元素化合价由Cu2S中-2价升高为SO2中+4价,S原子被氧化,结合方程式判断;
由整个过程可知,Cu元素化合价由+2价降低为0价、Fe元素化合价不变、S元素化合价由-2价升高为+4价,O元素化合价由0价降低为-2价,根据电子注意守恒计算氧气的物质的量;
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,生成硫酸铜与Cu,根据元素守恒可知,还生成水,配平书写离子方程式;
(3)①W中含有CuCl2、FeCl3,加入X使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,加入的X由于调节溶液pH值,且不引入杂质,X为CuO等,氢氧化铁与Y转化为氯化铁而重复利用,Y为盐酸;
②根据铜离子浓度计算溶液的最大pH值,当溶液中铁离子浓度为10-5mol/L时沉淀完全,溶液的最小pH值,据此根据溶度积计算溶液中氢氧根浓度,进而计算溶液pH值.
解答: 解:(1)反应③:Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2,Cu元素化合价由Cu2S、Cu2O中+1价降低为Cu中0价,Cu原子被氧化,S元素化合价由Cu2S中-2价升高为SO2中+4价,S原子被氧化,故被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为1:6,
由3mol CuFeS2生成3molCu,由整个过程可知,Cu元素化合价由+2价降低为0价、Fe元素化合价不变、S元素化合价由-2价升高为+4价,O元素化合价由0价降低为-2价,根据电子注意守恒可知,4n(O2)+3mol×2=6mol×[4-(-2)],解得n(O2)=7.5mol,
故答案为:1:6;7.5mol;
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,生成硫酸铜与Cu,根据元素守恒可知,还生成水,反应离子方程式为:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,
故答案为:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;
(3)①W中含有CuCl2、FeCl3,加入X使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,加入的X由于调节溶液pH值,且不引入杂质,X为CuO等,氢氧化铁与Y转化为氯化铁而重复利用,Y为盐酸,
故答案为:盐酸;CuO;
②铜离子开始沉淀时,溶液中c(OH-)=
Ksp[Cu(OH)2]
c(Cu2+)
=
2×10-20
0.5
=2×10-10mol/L,c(H+)=
10-14
2×10-10
=5×10-5mol/L,故溶液的最大pH=-lg5×10-5=4.3,铁离子浓度开始沉淀时,溶液中c(OH-)=
3
Ksp[Fe(OH)3]
c(Fe3+)
=
3
1.0×10-38
1×10-5
=10-11mol/L,c(H+)=
10-14
10-11
=10-3mol/L,故溶液的最小pH=-lg10-3=3.0,故溶液pH应控制在3.0~4.3之间,
故答案为:3.0~4.3.
点评:本题考查氧化还原反应计算及基本概念、工艺流程与条件控制、无机物推断、溶度积的有关计算等,难度中等,(1)计算注意利用始态、终态法整体思考,再根据电子转移守恒计算,为易错点、难点.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

学校化学课外活动小组进行科学实验,它们取用100mL含AlCl3 0.2mol的溶液与100mL氢氧化钠溶液充分反应,产生7.8克Al(OH)3,请计算:
(1)AlCl3完成生成Al(OH)3的质量是
 

(2)该氢氧化钠的溶液的物质的量浓度是
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列离子方程式书写正确的是(  )
A、用惰性电极电解AgNO3溶液:Ag++2H2O═Ag↓+4H++O2↑
B、氯气溶于水:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
C、铵明矾(AlNH4(SO4)2?12H2O)溶液中加入过量氢氧化钡溶液:Al3++NH4++SO42-+Ba2++5OH-═AlO2-+BaSO4↓+NH3?H2O+2H2O
D、碳酸钙溶于过量醋酸:CaCO3+2CH3COOH═Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:

阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol-1,下列说法中正确的是(  )
A、1molNH3催化氧化完全转变为NO时,转移5×6.02×1023e-
B、-140℃下,92g四氧化二氮晶体,恢复到标准状况时,N2O4分子数为6.02×1023个
C、3.9g过氧化钠中含有6.02×1023个O2-离子
D、1mol
 
235
92
U核素,含有235×6.02×1023个中子

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某气态不饱和链烃与适量氢气混合后,恰好与之反应,转化为烷烃,且生成的烷烃体积为原混合气体体积的
1
3
.4g该不饱和链烃能与含32gBr2的溴水完全反应.则此不饱和链烃是(  )
A、丙炔B、乙炔C、乙烯D、环丙烯

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科目:高中化学 来源: 题型:

A、B、C、D、E、H、I均是由短周期元素组成的中学常见物质,B、D、E、G为单质,F是一种常见的金属氧化物.A为氯碱工业的产物之一,B元素是地壳中含量最高的金属元素,C是一种无色无味的液体,D是一种新型能源物质,这些物质的转化关系如下(反应条件已略去,反应物与生成物都已保留在图中).
请回答下列问题:
(1)A中所含化学键的名称为
 
;物质I的电子式为
 
.
(2)写出①的离子反应方程式
 
.
(3)若G为实验室中常用来催化乙醇氧化为乙醛的物质,则F为
 
(写化学式).
(4)若G为第四周期过渡元素,F与B的混合物常用于铁路上焊接铁轨.写出G与C在一定条件下反应的化学方程式
 
.
(5)①25℃时,pH均为10的A、H两瓶溶液中,由水电离出来的氢氧根离子浓度之比为
 
.
②氯碱工业中两种产物可同时与KI溶液反应制得一种化工原料,若消耗0.1mol KI转移电子的物质的量为0.6mol,则这三种物质间反应的离子方程式是
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

有关物质存在如下图所示的转化关系(部分产物已省略).通常C为气体单质,G为紫黑色固体单质.实验室中,常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H.

请回答下列问题;
(1)反应①的化学方程式为
 
;
(2)反应②的离子方程式为
 
;
(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式
 
;
(4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀.此沉淀的Ksp=7.1×10-9mol?L-3.将0.01mol?L-1的D溶液与0.001mol?L-1的Pb(NO3)2溶液等体积混合,你认为能否形成沉淀
 
(填“能”或“不能”),请通过计算说明.

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科目:高中化学 来源: 题型:

硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气.一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应.若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的
15
16
,则N2的转化率a1=
 
;若容器压强恒定,达到平衡状态时,N=的转化率为a2,则a2
 
a1(‘填“>”、“<”或“=”).
(2)用氨催化氧化法可生产硝酸,其生产过程可表示为:
4NH3+5O2
催化剂
.
△
 4NO+6H2O    4NO+3O2+2H2O=4HNO3
现以3.4吨液氨为原料来生产质量分数为50%的硝酸,理论上需要加水的质量为
 
吨.(假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)
(3)硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为:
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2,NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2.若在标准状况下有NO、NO2的混合气体(不考虑N2O4)恰好与50mL 1. 0mol?L-1的Na2CO3溶液反应完全,且生成NaNO2和NaNO3的物质的量的比为4:1,则在混合气体中NO气体的体积分数为多少?(请写出计算过程)
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图甲所示:
请回答下列问题:
I.合成氨
(1)已知在一定的温度下进入装置①的氮、氢混合气体(按理论计量比混合)与从装置①出来的混合气体压强之比为5:4,则氮气的转化率为
 
.
II.氨的接触氧化原理
已知1:在900℃时,装置②中反应有:
4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905.5kJ?mol-1(900℃)
4NH3(g)+4O2(g)?2N2O(g)+6H2O(g);△H=-1103kJ?mol-1(900℃)
4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g);△H=-1267kJ?mol-1(900℃)
除了上列反应外,氨和一氧化氮相互作用:
4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(g);△H=-1804kJ?mol-1,还可能发生氨、一氧化氮的分解.
已知2:铂一铑合金催化剂的催化机理为离解和结合两过程,如图乙所示:由于铂对NO和水分子的吸附力较小,有利于氮与氧原子结合,使得NO和水分子在铂表面脱附,进入气相中.请回答第(2)(3)小题:
(2)完成热化学方程式:2NO(g)?N2(g)+O2(g);△H=
 
.
(3)若没有使用钼一铑合金催化剂,氨氧化结果将主要生成
 
.说明催化剂对反应有
 

(4)温度对一氧化氮产率的影响(图丙)
当温度大于900℃时,NO的产率下降的原因
 
(选填序号).
A.促进了一氧化氮的分解   B.促进了氨的分解
C.使氨和一氧化氮的反应平衡移动,生成更多N2.

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