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11.工业上制备 Cu(NO32•6H2O的流程如下:

(1)步骤1中向装置内通入氧气可提高原料转化率、减少空气污染.用化学用语解释其原因氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,从而减少氮氧化物的排放,则降低空气污染
(2)步骤2中
①调节pH值为使Fe3+沉淀完全,可以向溶液中加入cd(填字母).
a.NaOH溶液            b.氨水           c.Cu(OH)2    d.CuO
②根据下表数据,溶液的 pH应保持在3.2≤pH值<4.7范围
氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+1.93.2
Cu2+4.76.7
(3)步骤3中,要用硝酸调节溶液的pH=1,应用平衡原理解释其原因为硝酸铜水解生成氢氧化铜和硝酸,加入硝酸抑制硝酸铜水解,得到较纯净的Cu(NO32•6H2O
(4)在硝酸铜溶液中,各种离子浓度由大到小的顺序是c(NO3-)>c(Cu2+)>c(H+)>c(OH-).
(5)步骤4的操作I应该为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.
根据不同硝酸铜晶体的溶解度曲线(如图所示)该操作温度应控制在 25~30℃,原因为温度高于30℃时,Cu(NO32•6H2O水生成Cu(NO32•3H2O.

分析 粗铜中含有Fe,将粗铜溶于硝酸,因为硝酸过量,粗铜和硝酸反应生成硝酸铜、硝酸铁和氮氧化物,调节溶液的pH,将铁离子转化为氢氧化铁沉淀,然后过滤得到的滤渣为Fe(OH)3,向滤液中加入稀硝酸并调节溶液的pH至1,硝酸铜水解生成氢氧化铜导致产率降低,为防止硝酸铜水解,所以调节溶液的pH至1,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到 Cu(NO32•6H2O;
(1)氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,从而减少氮氧化物的生成;
(2)①调节pH值为使Fe3+沉淀完全,加入的物质能和酸反应而调节溶液的pH值,且不能引进新的杂质;
②调节溶液的pH使铁离子完全转化为沉淀,而铜离子不能转化为沉淀;
(3)步骤3中,要用硝酸调节溶液的pH=1,硝酸具有酸性,能抑制硝酸铜水解;
(4)硝酸铜是强酸弱碱盐,铜离子水解导致溶液呈酸性,但其水解程度较小,硝酸根离子不水解,据此判断该溶液中各种离子浓度由大到小顺序;
(5)从溶液中得到晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,然后过滤、洗涤、干燥得到晶体;温度高于30℃时,Cu(NO32•6H2O水生成Cu(NO32•3H2O.

解答 解:粗铜中含有Fe,将粗铜溶于硝酸,因为硝酸过量,粗铜和硝酸反应生成硝酸铜、硝酸铁和氮氧化物,调节溶液的pH,将铁离子转化为氢氧化铁沉淀,然后过滤得到的滤渣为Fe(OH)3,向滤液中加入稀硝酸并调节溶液的pH至1,硝酸铜水解生成氢氧化铜导致产率降低,为防止硝酸铜水解,所以调节溶液的pH至1,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到 Cu(NO32•6H2O;
(1)氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,从而减少氮氧化物的生成,则减少空气污染,
故答案为:氮氧化物和氧气、水反应生成硝酸,从而减少氮氧化物的排放,则降低空气污染;
(2)①调节pH值为使Fe3+沉淀完全,加入的物质能和酸反应而调节溶液的pH值,且不能引进新的杂质,
ab都引进新的杂质,不符合;cd能和酸反应调节溶液的pH值,且不引进新的杂质,符合条件,
故选cd;
②调节溶液的pH使铁离子完全转化为沉淀,而铜离子不能转化为沉淀,根据表中数据知,则溶液的pH调节为3.2≤pH值<4.7,故答案为:3.2≤pH值<4.7;
(3)步骤3中,硝酸铜为强酸弱碱盐,铜离子水解生成氢氧化铜和硝酸,为防止铜离子水解,调节溶液的pH=1,
故答案为:硝酸铜水解生成氢氧化铜和硝酸,加入硝酸抑制硝酸铜水解,得到较纯净的Cu(NO32•6H2O;
(4)硝酸铜是强酸弱碱盐,铜离子水解导致溶液呈酸性,但其水解程度较小,硝酸根离子不水解,据此判断该溶液中各种离子浓度由大到小顺序为c(NO3-)>c(Cu2+)>c(H+)>c(OH-),故答案为:c(NO3-)>c(Cu2+)>c(H+)>c(OH-);
(5)从溶液中得到晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,然后过滤、洗涤、干燥得到晶体;温度高于30℃时,Cu(NO32•6H2O水生成Cu(NO32•3H2O,为了得到较多的Cu(NO32•6H2O,温度控制在 25~30℃,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;温度高于30℃时,Cu(NO32•6H2O水生成Cu(NO32•3H2O.

点评 本题考查物质制备,为高频考点,侧重考查学生对化学工艺流程的理解和分析,明确流程图中发生的反应、基本操作、物质的成分及其性质是解本题关键,难点是(2)题pH值的调节范围判断,只要调节溶液的pH值大于铁离子完全沉淀而小于铜离子产生沉淀的即可.

练习册系列答案
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10.NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A.1 mol任何气体的体积都约是22.4 L
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C.NA个H2SO4分子的质量等于H3PO4的摩尔质量
D.标准状况下,相同体积的O2、HCl含有的分子数都为NA

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11.NH4+的检验:加入浓NaOH溶液,加热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体.离子方程式为NH4++OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O.

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8.为了探究溶液导电性与离子浓度的关系,某课题小组设计了如下实验:
取一定量Ba(OH)2溶液做导电性实验,往烧杯中滴加稀硫酸,装置如图1.测得溶液导电程度如图2所示.
(1)根据组成分类,将盐分为正盐(如Na2SO4)、酸式盐(如NaHCO3)、碱式盐[如碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3等].NaHSO4属于AC(填字母).
A.钠盐            B.含氧酸
C.酸式盐        D.氧化物
(2)往烧杯中滴加稀硫酸的过程中,观察到灯泡变化:亮→暗→熄→亮,还可观察到的现象有出现白色沉淀.
(3)图2中,AB段变化的原因是硫酸和氢氧化钡之间反应生成难电离的硫酸钡和水,使溶液中自由离子浓度逐渐减小,直到反应完全,溶液中几乎没有自由离子;BC段变化的原因是加硫酸时,溶液中自由离子浓度又开始逐渐增大.
(4)写出A→B过程中发生反应的离子方程式Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O.

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(1)搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;2Al+6H+=2Al3++3H2↑.
(2)生产过程中操作B和D的名称均为过滤(B和D为简单操作).
(3)反应中副产品a是H2(用化学式表示).
(4)生产过程中可循环使用的物质是HCl(用化学式表示).
(5)调节pH至4.0~4.5的目的是促进AlCl3水解,使晶体析出.
(6)实验室要测定水处理剂产品中n和x的值.为使测定结果更准确,需得到的晶体较纯净.生产过程中C物质可选用BD.
A.NaOH  B.Al  C.氨水  D.Al2O3   E.NaAlO2

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16.按要求完成下列填空:
(1)在元素周期表中电负性最大的元素符号F;短周期中第一电离能最小的元素基态原子核外电子排布式1s22s22p63s1;第三周期原子半径最小的元素的价电子排布式3s23p5
(2)已知下列化学键的键能:Si-O:46OkJ/mo1,Si-Si:175kJ/mo1,O═O:498k1/mol,则反应Si+O2═SiO2的反应的△H=-992KJ/mol.
(3)N≡N的键能为942kJ/mo1,N-N单键的键能为247kJ/mo1,通过计算说明N2中的π键更稳定(填“σ”或“π”).
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(5)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β-射线吸收法,β-射线放射源可用85Kr.已知Kr晶体的晶胞结构如图2所示,该晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个,晶胞中含Kr原子为n个,则$\frac{m}{n}$=4.

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