專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)(九)突破點(diǎn)14[建議用時(shí)：45分鐘]1．以海綿銅(主要成分為銅和氧化銅)為原料采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)氯化亞銅的工藝流程如圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)溶解時(shí)硫酸濃度一般控制在0.25mol·L－1。配制1000mL此硫酸，需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%、密度為1.84g·cm－1的濃硫酸________mL(小數(shù)點(diǎn)后保留1位數(shù)字)。(2)溶解時(shí)需要控制溫度在60～70℃，原因是_________________。(3)操作X的名稱(chēng)是________。(4)還原、氯化過(guò)程的化學(xué)方程式是_____________________。亞硫酸銨要適當(dāng)過(guò)量，可能的原因是__________________________(答出一條即可)。(5)隨著氯化銨用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而減小，可能的原因是________________________(用化學(xué)方程式表示)。[解析](1)濃硫酸的濃度c＝eq\f(1000ρw,M)＝eq\f(1000×1.84×98%,98)mol·L－1＝18.4mol·L－1。由c(濃)·V(濃)＝c(稀)·V(稀)得：18.4mol·L－1×V(濃)＝0.25mol·L－1×1000mL，故V(濃)≈13.6mL。(2)由流程可以看出，溫度過(guò)低，銅的溶解速率慢；溫度過(guò)高，銨鹽會(huì)發(fā)生分解。(3)操作X是將不溶雜質(zhì)除去，故為過(guò)濾。(4)本題的目的是制取CuCl，故還原、氯化過(guò)程是將Cu2＋還原為CuCl。亞硫酸銨適當(dāng)過(guò)量，溶液中的離子濃度較大，可以提高反應(yīng)速率，同時(shí)亞硫酸銨具有還原性，可以防止空氣中的氧氣將CuCl中＋1價(jià)的Cu氧化。(5)氯化銨用量增加到一定程度后，CuCl沉淀率反而減小，說(shuō)明CuCl可能與氯化銨發(fā)生了反應(yīng)。[答案](1)13.6(2)溫度低，銅的溶解速率慢；溫度高，銨鹽會(huì)發(fā)生分解(3)過(guò)濾(4)2CuSO4＋(NH4)2SO3＋2NH4Cl＋H2O=2CuCl↓＋2(NH4)2SO4＋H2SO4可以提高反應(yīng)速率；防止生成的CuCl被空氣氧化(答出一條即可)(5)CuCl＋NH4Cl=NH4CuCl22．(2016·南京鹽城二模)以硅孔雀石[主要成分為CuCO3·Cu(OH)2、CuSiO3·2H2O，含SiO2、FeCO3、Fe2O3等雜質(zhì)]為原料制備CuCl2的工藝流程如圖：已知：SOCl2＋H2Oeq\o(=,\s\up14(△))SO2↑＋2HCl↑(1)“酸浸”時(shí)鹽酸與CuCO3·Cu(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________。為提高“酸浸”時(shí)銅元素的浸出率，可以采取的措施有：①適當(dāng)提高鹽酸濃度；②適當(dāng)提高反應(yīng)溫度；③_________________________________。(2)“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________。(3)“濾渣2”的主要成分為_(kāi)_______(填化學(xué)式)；“調(diào)pH”時(shí)，pH不能過(guò)高，其原因是____________________。(4)“加熱脫水”時(shí)，加入SOCl2的目的是_______________________。[解析](1)酸浸時(shí)，CuCO3·Cu(OH)2與鹽酸反應(yīng)生成CuCl2、H2O、CO2，提高浸出率可以通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間使反應(yīng)充分，還可以從加快反應(yīng)速率角度分析，如攪拌、粉碎等。(2)圖中氯氣主要與溶液中的Fe2＋反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為Fe3＋然后通過(guò)調(diào)節(jié)pH除去Fe3＋。(3)調(diào)節(jié)pH使Fe3＋水解完全形成沉淀分離除去，所以濾渣2是氫氧化鐵沉淀；pH不能過(guò)高，否則會(huì)使Cu2＋也形成沉淀。(4)“加熱脫水”時(shí)，Cu2＋會(huì)水解變質(zhì)，加入SOCl2與水反應(yīng)生成HCl，會(huì)抑制Cu2＋的水解。[答案](1)CuCO3·Cu(OH)2＋4HCl=2CuCl2＋CO2↑＋3H2O適當(dāng)加快攪拌速率(或適當(dāng)延長(zhǎng)酸浸時(shí)間)(2)Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－(3)Fe(OH)3防止Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀(4)SOCl2與水反應(yīng)生成的HCl抑制CuCl2的水解3．某礦石含碳酸鎂和石英，以此為原料制備高純硅和硅膠的工藝流程如下：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：14942058】(1)“硅膠”常用作________，也可以用作催化劑的載體。A的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_______。(2)制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)__________________。(3)操作Ⅰ的名稱(chēng)為_(kāi)_______，操作Ⅱ的名稱(chēng)為_(kāi)_______，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作Ⅱ所用儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈、________________等。(4)操作Ⅲ需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是_______________。(5)溶液G用E酸化的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)________________。[解析](1)“硅膠”多孔，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為O=C=O。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為：SiO2eq\o(→,\s\up14(C))粗硅eq\o(→,\s\up14(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up14(H2))純硅，用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ的名稱(chēng)為過(guò)濾，操作Ⅱ的名稱(chēng)為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶所用儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等。(4)MgCl2·6H2O加熱脫水制得MgCl2，要在氯化氫氣流中進(jìn)行，氯化氫氛圍是為了抑制鎂離子水解。(5)Na2SiO3與HCl反應(yīng)，生成NaCl和H2SiO3膠體。[答案](1)干燥劑O=C=O(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up14(高溫))Si＋2CO↑(3)過(guò)濾蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)皿、玻璃棒(4)抑制鎂離子水解(5)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)4．(2016·西城區(qū)高三期末)富鐵鋁土礦(主要含有Al2O3、Fe2O3、FeO和SiO2)可制備新型凈水劑液體聚合硫酸鋁鐵[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)a＝b時(shí)凈水效果最好。工藝流程如下(部分操作和產(chǎn)物略)：(1)Al2O3與H2SO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______________________。(2)測(cè)得濾液中eq\f(cAl3＋,cFe3＋)>1。加入FeSO4·7H2O和H2O2的作用是_______(結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)說(shuō)明)。(3)將溶液A電解得到液體聚合硫酸鋁鐵。裝置如圖所示(陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，電極為惰性電極)①陰極室的電極反應(yīng)式是___________________________。②電解過(guò)程陽(yáng)極室溶液pH的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”)。③簡(jiǎn)述在反應(yīng)室中生成液體聚合硫酸鋁鐵的原理：______________。[解析](1)Al2O3屬于氧化物，不可拆寫(xiě)成離子形式。(2)根據(jù)題意可知當(dāng)a＝b時(shí)凈水效果最好，由于H2O2可將Fe2＋氧化為Fe3＋，所以加入兩種物質(zhì)的目的是補(bǔ)充Fe3＋。(3)①陰極室是陽(yáng)離子(H＋)放電：2H＋＋2e－=H2↑；②陽(yáng)極室是陰離子(OH－)放電，所以隨著不斷放電，堿性逐漸減弱，即pH減??；③電解質(zhì)溶液中通過(guò)離子的定向移動(dòng)、選擇通過(guò)陰、陽(yáng)離子交換膜最終形成聚合硫酸鋁鐵。[答案](1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，補(bǔ)充Fe3＋(3)①2H＋＋2e－=H2↑②減?、垭娊膺^(guò)程中反應(yīng)室中的SOeq\o\al(2－,4)通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，陰極室中的OH－通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入反應(yīng)室，生成聚合硫酸鋁鐵5．(2016·淄博市高三摸底)某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O)。(1)濾液A中鐵元素的存在形式為_(kāi)____________________(填離子符號(hào))，生成該離子的離子方程式為_(kāi)________________________________________，檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為_(kāi)___________________(填試劑名稱(chēng))。(2)金屬E與固體F發(fā)生的某一反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________________________，在實(shí)驗(yàn)室中完成此實(shí)驗(yàn)還需要的試劑是________。a．KClO3 b．KClc．Mg d．MnO2(3)為使固體混合物D在空氣中灼燒完全分解，應(yīng)________________________，直至連續(xù)兩次測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同(或質(zhì)量相差小于0.1g)時(shí)為止；灼燒時(shí)必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器是________。(4)溶液G與固體混合物B反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________。(5)將Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽(不含結(jié)晶水)，該鹽受熱分解產(chǎn)生三種氧化物，則該鹽的化學(xué)式是________________。[解析](1)根據(jù)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，且銅礦石的主要成分為Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2＋。檢驗(yàn)Fe2＋，可以用鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液、雙氧水和KSCN溶液)。(2)E為Al，F(xiàn)中含有Fe2O3，Al與Fe2O3可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up14(高溫))Al2O3＋2Fe，該反應(yīng)可用于焊接鋼軌。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，還需要Mg和KClO3。(3)灼燒固體混合物D需要的儀器為坩堝，為使其完全分解，應(yīng)灼燒至質(zhì)量不變，因此應(yīng)灼燒、冷卻至室溫后稱(chēng)重，重復(fù)多次。(4)固體混合物B的主要成分為SiO2和Cu，溶解SiO2可用NaOH溶液。(5)結(jié)合題中信息知綠色的不溶于水的鹽為Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。[答案](1)Fe2＋2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液、雙氧水和KSCN溶液等，合理即可)(2)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up14(高溫))Al2O3＋2Feac(3)灼燒，冷卻至室溫后稱(chēng)重，重復(fù)多次坩堝(4)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(5)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]6．(2016·合肥市第一次質(zhì)量檢測(cè))高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級(jí)氧化鋅(含F(xiàn)e2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下：已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫(xiě)兩種)：__________。(2)氧化時(shí)，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn元素全部轉(zhuǎn)化為MnO2)，請(qǐng)配平下列除去Fe2＋的離子方程式：MnOeq\o\al(－,4)＋Fe2＋＋________=MnO2↓＋Fe(OH)3↓＋H＋(3)加入鋅粉的目的是____________________________________。(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65mg·L－1。①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56mg·L－1，若溶液pH＝3，則此時(shí)Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。②若要除盡1m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________gKMnO4[解析](1)為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)Mn元素由＋7價(jià)降低到＋4價(jià)，而鐵元素由＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H＋，調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等生成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝eq\f(0.56×10－3g·L－1,56g·mol－1)＝1.0×10－5mol·L－1，此時(shí)溶液中c(OH－)＝1.0×10－11mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38<Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。②加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4被還原為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為：eq\f(\f(5.04×10－3g·L－1,56g·mol－1)×1000L＋\f(1.65×10－3g·L－1,55g·mol－1)×2×1000L,3)×158g·mol－1＝7.9g。[答案](1)將工業(yè)級(jí)氧化鋅粉碎、攪拌(其他合理答案均可)(2)137H2O135(3)調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等(4)①不能②7.97．(2016·福建調(diào)研)某鉻鹽廠凈化含Cr(Ⅵ)廢水并提取Cr2O3的一種工藝流程如圖所示。已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10－17(1)步驟Ⅰ中，發(fā)生的反應(yīng)為：2H＋＋2CrOeq\o\al(2－,4)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O，B中含鉻元素的離子有______________________(填離子符號(hào))。(2)步驟Ⅱ中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________。(3)當(dāng)清液中Cr3＋的濃度≤1.5mg·L－1時(shí)，可認(rèn)為已達(dá)鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)。若測(cè)得清液的pH＝5，則清液尚不符合鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榇藭r(shí)Cr3＋的濃度＝________mg·L－1。(4)所得產(chǎn)品中除Cr2O3外，還含有的主要雜質(zhì)是__________________。(5)步驟Ⅱ還可用其他物質(zhì)代替NaHSO3作還原劑。①若用FeSO4·7H2O作還原劑，步驟Ⅲ中參加反應(yīng)的陽(yáng)離子一定有_____(填離子符號(hào))。②若用鐵屑作還原劑，當(dāng)鐵的投放量相同時(shí)，經(jīng)計(jì)算，C溶液的pH與c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。pH3456c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))/mol·L－17.02×10－217.02×10－71.25×10－32.12×10－34有人認(rèn)為pH＝6時(shí)，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))變小的原因是Cr2Oeq\o\al(2－,7)基本上都已轉(zhuǎn)化為Cr3＋。這種說(shuō)法是否正確，為什么？答：______________________________________________________________。③用鐵屑作還原劑時(shí)，為使所得產(chǎn)品中含鐵元素雜質(zhì)的含量盡可能低，需要控制的條件有_____________________________________。[解析](1)步驟Ⅰ的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故B中含有CrOeq\o\al(2－,4)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)。(2)步驟Ⅱ中Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒