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解答题-工业流程题 困难0.15 引用1 组卷806
铜是人类最早冶炼的金属之一、在地壳中,铜主要以硫化物、氧化物或碳酸盐形式存在,其主要矿石为黄铜矿()、辉铜矿()、铜矿()和孔雀石()。尽管地壳中铁的丰度高于铜,但人类发展炼铁技术的时间较晚。有关铜及其化合物转化的部分工业流程(或转化关系)如下:

青铜是铜与锡、铅等其他化学元素的合金,在古代也被称为“金”,因为新铸造的青铜器呈金色。然而,青铜器上覆盖着一层长期氧化产生的铜绿。由于埋藏青铜器所经历的地下条件,它们受到不同程度的腐蚀,自然形成了各种腐蚀涂层,包括(黑色)、(红棕色)、碱式硫酸铜(蓝绿色,如)等。生锈使青铜器的表面呈现出最显著的特征。这一层通常不会改变青铜器的形状,而且铜绿的性质相对稳定,因此通常不会损坏青铜器。然而,如果青铜与含氯物质接触,则可能会形成,这被称为“粉末锈病”,这种铜锈会通过以下反应引起“青铜病”:反应,产生(反应3)。形成的不是致密相,进而穿透松散相,与结合并侵蚀,从而形成(反应2)。这些反应反复发生,直到器皿完全损坏。
可以从废青铜(合金)中制备胆矾()。称取一定量的青铜废料,放入烧杯中,在通风橱中小心地向烧杯中加入浓硝酸。在反应过程中,释放出红棕色气体(B),形成蓝绿色溶液(C)与白色沉淀(D)的混合物。过滤后,向滤液中添加水溶液,然后形成蓝色溶液E和白色沉淀F。浓缩溶液E和蓝色微晶(晶粒),冷却溶液可获得粗产物(G)。
回答下面问题:
(1)写出反应2~3的化学方程式__________
(2)已知在反应1过程中所有元素化合价都发生了改变,写出固体A的化学式__________
(3)写出B、D、F和G的化学式__________
(4)分别写出溶液C和E中的主要阴离子和阳离子__________
(5)为了测试产品纯度,称量0.2765g样品至250mL碘量瓶中,并用缓冲溶液溶解。向烧瓶中添加1g,摇晃10秒后,将混合物在黑暗中保持10分钟。加水稀释后,用0.05036mol·L-1标准溶液滴定,滴定终点时消耗20.80mL标准溶液,求出产物的纯度(质量分数) __________
(6)对进行了热重分析,其重量随温度的变化如下图所示,求出过程中先后得到的三种固体的化学式__________

2023·辽宁·一模
知识点:无机综合推断物质含量的测定氧化还原原理滴定 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。某研究性学习小组的同学对铜常见化合物的性质和制备进行实验探究,研究的问题和过程如下:
I.探究不同价态铜的稳定性
进行如下实验:
(1)向中加适量稀硫酸,得到蓝色溶液和一种红色固体,该反应的离子化学方程式为:__________。由此可知,在酸性溶液中,价Cu比+1价Cu更_______(填“稳定”或“不稳定”)。
(2)将粉末加热至以上完全分解成红色的粉末,该反应说明:在高温条件下,+1价的Cu比+2价Cu更_______(填“稳定”或“不稳定”)。
II.探究通过不同途径制取硫酸铜
(1)途径A:如下图
   
①杂铜(含少量有机物)灼烧后的产物除氧化铜还含少量铜,原因可能是___________(填字母代号)
a.该条件下铜无法被氧气氧化                    b.灼烧不充分,铜未被完全氧化
c.氧化铜在加热过程中分解生成铜            d.灼烧过程中部分氧化铜被还原
②测定硫酸铜晶体的纯度:
某小组同学准确称取4.0g样品溶于水配成100mL溶液,取10mL溶液于锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用标准溶液滴定至终点,共消耗标准溶液。上述过程中反应的离子方程式如下:。则样品中硫酸铜晶体的质量分数为_________________
(2)途径B:如下图
   
①烧瓶内可能发生反应的化学方程式为_______________ (已知烧杯中反应:)
②下图是上图的改进装置,其中直玻璃管通入氧气的作用是_____________________
   
Ⅲ.探究用粗铜(含杂质Fe)按下述流程制备氯化铜晶体
   
(1)实验室采用如下图所示的装置,可将粗铜与反应转化为固体l(部分仪器和夹持装置已略去),
   
有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收的装置,你认为是否必要________(填“是”或“否”)
(2)将溶液2转化为的操作过程中,发现溶液颜色由蓝色变为绿色。
已知:在氯化铜溶液中有如下转化关系:[Cu(H2O)4]2+(aq,蓝色)+4Cl-(aq) CuCl42-(aq,黄色)+4H2O(l),该小组同学取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液Y,进行如下实验,其中能够证明溶液中有上述转化关系的是_____________(填序号)(已知:较高浓度的溶液呈绿色)。
a.将Y稀释,发现溶液呈蓝色
b.在Y中加入晶体,溶液变为绿色
c.在Y中加入固体,溶液变为绿色
d.取Y进行电解,溶液颜色最终消失
Ⅳ.探究测定铜与浓硫酸反应
铜片和12mL18mol/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,一段时间后停止反应,为定量测定余酸的物质的量浓度,某同学设计的方案是:在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL,取20mL至锥形瓶中,滴入2~3滴甲基橙指示剂,用标准氢氧化钠溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5),通过测出消耗氢氧化钠溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变,你认为该学生设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度____________(填“能”或“不能”),其理由是_____________
硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O]俗称摩尔盐,是一种蓝绿色固体,易溶于水,不溶于乙醇,在100℃~ 110℃时受热分解,可用于电镀。实验小组利用工业废铁屑制取摩尔盐、测定其纯度并探究其热分解产物。
回答下列问题:
I.摩尔盐的制备
实验室制取摩尔盐的实验过程如图所示:

(1)Na2CO3饱和溶液能除去废铁屑表面的油污,是因为该溶液显_______(填“酸性”“碱性” 或“中性”)。“酸溶” 时需加入过量废铁屑,目的是_______。 最后制得产品的“ 操作a”包括加热浓缩、_______、过滤、洗涤、干燥等步骤。
II.摩尔盐的纯度测定
称取4.0g上述实验所得产品,在烧杯中加适量蒸馏水溶解后再加入适量稀硫酸,配制成100 mL溶液,取25.00 mL所配溶液,用0.05 mol/L KMnO4溶液重复滴定三次,平均消耗KMnO4溶液10.00 mL。
(2)滴定时发生反应的离子方程式是_______,该产品的纯度为_______%(结果保留至小数点后1位)。
III.探究摩尔盐的热分解产物
[查阅资料]相关物质的熔、沸点如下表: 。
物质SO2SO3NH3
熔点/℃-7616.8-77.8
沸点/℃-1044.8-33.5
三个实验小组分别按下图装置进行相关实验(部分夹持仪器已略去) :

各小组在E装置中盛装不同溶液,实验现象如下:
小组编号溶液实验现象
1BaCl2溶液产生白色沉淀
2HCl和BaCl2混合溶液不产生白色沉淀
3H2O2和BaCl2混合溶液产生白色沉淀
此外,均观察到A中固体变为红棕色,C中固体颜色不变,D中得到无色固体。
(3)C中无水硫酸铜的作用是_______
(4)E中进气管只浸入液面少许,其目的是_____。第1组实验,E中产生的白色沉淀为_____(填化学式) ;第3组实验,E中产生白色沉淀的离子方程式为_______
(5)根据上述实验现象,推测摩尔盐受热分解反应的化学方程式为_______
Ⅰ.请根据下列实验装置图回答问题。

(1)写出标号仪器的名称:②是___。能用装置E收集的气体应具有的性质是___
(2)实验室用过氧化氢溶液和MnO2混合制O2时MnO2的作用是___。收集较纯净的氧气,装置可用____(填字母)。
(3)实验室可用铜片与浓硝酸在常温下反应制取少量二氧化氮(NO2)。通常状况下,二氧化氮是红棕色气体,溶于水时与水反应生成硝酸和一氧化氮(NO)。
①制取NO2的发生装置可用___(填字母)。
②收集NO2不用装置F的原因是___(用化学方程式表示)。
Ⅱ.铜及其化合物在生产生活中有重要应用。某同学对铜及某些含铜物质进行探究。
【温故知新】
(4)在①CuO②Cu(OH)2③CuCl2④Cu2(OH)2CO3[也可表示为CaCO3·Cu(OH)2]这4种物质中,属于碱的有___(填序号);除①CuO外,其余3种物质在常温下易溶于水有___(填序号)。
(5)考古出土的春秋末期制造的青铜剑,历经2500余年,其表面且有一层薄锈,但仍寒光逼人,剑刃锋利。由此可知,铜器表面的薄锈是铜与空气中的氧气、水、___等物质发生反应所形成。
【提出问题】
除H2、CO能还原CuO外,是否还有其他气体能够还原CuO得到金属铜?怎样从含CuCl2、FeCl3的某工业废液中回收金属铜和FeCl2溶液?
【查阅资料】
a.通常状况下,氨气极易溶于水形成溶液;加热时,氨气能与CuO反应生成氮气和金属铜等,可用如图所示装置验证。
b.在溶液中能发生反应2FeCl3+Fe=3FeCl2
【进行实验1】
(6)按图示连接装置,检查气密性后,加(通)入相关药品,后续操作均按规范要求进行,完成实验。

①实验时,在试管B中能够观察到的现象是有液体出现,该液体是__(填“纯净物”或“混合物”)。
②从环保角度看该装置的不足之处是___
【进行实验2】
(7)取适量含CuCl2、FeCl3的某工业废液样品,向其中加入过量铁粉并充分反应后,过滤,将滤渣和足量___(填“稀盐酸”或“稀硫酸”)充分反应,再过滤、洗涤、干燥即可回收得到金属铜;所得滤液中含有需要回收的FeCl2
【拓展延伸】
(8)已知:加热时,葡萄糖溶液与氢氧化铜悬浊液能发生反应。实验室可用CuSO4溶液等物质检验葡萄糖的存在,具体实验过程为:在试管中加入2mL10%NaOH溶液,滴加5%CuSO4溶液5滴(每滴溶液按0.04mL计算。两种溶液的密度均按1g/mL计算),混合均匀,充分反应,得混合物A。再向上述试管中加入几滴10%葡萄糖溶液,并在酒精灯上加热至沸腾,片刻后生成红色沉淀B。检验完成。则混合物A显___(填“中性”或“碱性”);红色沉淀B是____[填“CuO”或“Cu2O”或“Cu(OH)2”]。

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