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11.硅孔雀石是一种含铜的矿石,含铜形态为 CuCO3•Cu(OH)2和CuSiO3•2H2O,同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质.以硅孔雀石为原料直接制取硫酸铜产品的工艺流程如图1所示:

请回答下列问题:
(1)写出氯渣A成份中除SiO2外还有H2SiO3(填化学式);
(2)步骤①中加入双氧水的作用是(用离子方程式表示)2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
(3)步骤②调节溶液pH约为4,可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的,调节溶液pH可选用的最佳试剂是C
A.Fe(OH)3    B.NH3•H2O      C.CuO     D.NaOH
(4)已知常温下,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34,测得滤液A中Al3+的浓度为1×10-2mol/L,则在滤渣B中有(填“有”或“没有”)Al(OH)3
(5)为充分利用母液,某学生设计二种方案回收铜.
甲方案:如图2所示.
乙方案:按如图3所示装置进行电解.
乙方案中铜将在A(填“A”或“B”)极析出,为保持乙方案中电流恒定,B极应该使用铁(填“铁”或“石墨”)作电极材料.该方案和甲相比较,最大的缺点是耗能.

分析 硅孔雀石是一种含铜矿石,含铜形态为CuCO3•Cu(OH)2和CuSiO3•2H2O,同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、A12O3等杂质,硅孔雀石矿粉加入稀硫酸溶解,加入过氧化氢氧化亚铁离子浸取后过滤,得到滤渣A主要为SiO2、H2SiO3,滤液A含有Cu2+、Fe3+、Al3+、H+,加入铜的化合物调节溶液PH=4使铁离子全部沉淀,这样能不引入新杂质此时铝离子有部分沉淀,过滤得到滤液B主要是硫酸铜溶液,含有少量硫酸铝和硫酸溶液,通过蒸发浓缩蒸发,冷却结晶得到硫酸铜晶体,母液中加入铁粉,过滤可得铜,滤液中硫酸亚铁等,加入消石灰沉淀后排放,据此答题.

解答 解:硅孔雀石是一种含铜矿石,含铜形态为CuCO3•Cu(OH)2和CuSiO3•2H2O,同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、A12O3等杂质,硅孔雀石矿粉加入稀硫酸溶解,加入过氧化氢氧化亚铁离子浸取后过滤,得到滤渣A主要为SiO2、H2SiO3,滤液A含有Cu2+、Fe3+、Al3+、H+,加入铜的化合物调节溶液PH=4使铁离子全部沉淀,这样能不引入新杂质此时铝离子有部分沉淀,过滤得到滤液B主要是硫酸铜溶液,含有少量硫酸铝和硫酸溶液,通过蒸发浓缩蒸发,冷却结晶得到硫酸铜晶体,母液中加入铁粉,过滤可得铜,滤液中硫酸亚铁等,加入消石灰沉淀后排放,
(1)根据上面的分析可知,A成份中除SiO2外还有H2SiO3,故答案为:H2SiO3
(2)加入过氧化氢氧化亚铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O;
(3)根据上面的分析可知,调节溶液pH的同时不能引入新的杂质,所以可选用的最佳试剂是氧化铜,故选C;
(4)溶液pH约为4时,溶液中氢氧根离子的浓度为10-10mol/L,此时c(Al3+)•c3(OH-)=1×10-2×(10-103 =1×10-32>3.2×10-34,所以有氢氧化铝沉淀出现,
故答案为:有;
(5)根据电解原理,与电源负极相连的阴极上是溶液中的不活泼的金属离子得电子析出单质,所以要回收铜,则铜在阴极析出,为保持乙方案中电流恒定,即溶液中离子所带电荷的浓度不变,B极即阳极应该使用铁做电极,由于电解过程中要消耗电能,所以该方法和甲相比较,最大的缺点是耗能,
故答案为:A;铁;耗能.

点评 本题借助硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程,考查了铜及其化合物性质分析判断,化学方程式计算应用,沉淀溶解原理的应用,掌握基础是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:2017届河北省高三上期中化学试卷(解析版) 题型:选择题

短周期的三种元素分别为X、Y和Z,已知X元素的原子最外层只有一个电子,Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半,Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2个。则这三种元素所组成的化合物的分子式不可能是

A.X2YZ4 A. XYZ3 B. X3YZ4 C. X4Y2Z7

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.无水氯化铝是一种重要的化工原料,利用明矾石[K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O]制备无水氯化铝的流程如图1:

(1)验证焙烧炉产生的气体含有SO2的方法是将气体通入品红中,品红褪色,加热后又恢复红色,证明有SO2
(2)吸收焙烧炉中产生的SO2,下图中装置合理的是ad(填代号).

(3)氯化炉中发生反应的化学方程式为3C+Al2O3+3Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl3
(4))经焙烧炉生成的孰料加入NaOH溶解,再经一系列变化也能得到AlCl3,则孰料溶解时反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O.
(5)某学习小组设计用如图2装置验证二氧化硫的某些化学性质.
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为b中出现淡黄色沉淀.
②写出a瓶中发生反应的离子方程式2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
③充分反应后,取a瓶中的溶液分成三份,分别进行如下实验.
实验I:向第一份溶液中加入足量的NaOH溶液,生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
实验II:向第二份溶液中加入少量KMnO4溶液,紫色褪去
实验III:向第三份溶液中加入BaC12溶液,生成白色沉淀
上述实验中能证明二氧化硫具有还原性的是Ⅰ和Ⅱ(填实验代号).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.铁、铜单质及其化合物应用范围很广.现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2•2H20),为制取纯净的CuCl2•2H20,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯:

已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH,见表:
 Fe3+Fe2+Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的PH1.97.04.7
氢氧化物完全沉淀时的PH3.29.06.7
请回答下列问题.
(1)最适合作氧化剂X的是C.
A.K2Cr207    B.NaCl0         C.H202            D.KMn04
(2)加入的物质Y是AC.
A.CuO       B.NaOH     C.Cu2(OH)2CO3  D.NH3
(3)由溶液Ⅲ获得CuCl2•2H2O,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤操作.
(4)测定溶液Ⅰ中Fe2+的浓度,可用KMnO4标准溶液滴定,取用KMnO4溶液应使用酸式(“酸式”或“碱式”)滴定管.反应的化学方程式:MnO4-+8H++5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.过氧化氢常用作氧化剂、漂白剂和消毒剂,可用于甲型H1N1流感消毒,为了贮存运输和使用的方便,工业上采用“醇析法”,将它转化为固态的过碳酸钠晶体(2Na2CO3•3H2O2),该晶体具有Na2CO3和Na2O2的双重性质,工业“醇析法”的工艺如下:

回答下列问题:
(1)过氧化氢溶液加入二氧化锰的反应化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
(2)反应温度控制在0~5℃时进行的理由是在低温下H2O2与2Na2CO3•3H2O2稳定(不易分解)且2Na2CO3•3H2O2的溶解度小.
(3)稳定剂能相互反应,生成一种不溶物将过碳酸钠粒子包住,该反应的化学方程式为MgCl2+Na2SiO3=MgSiO3↓+2NaCl.
(4)加入异丙醇的作用是降低过碳酸钠的溶解度,有利于晶体析出.
(5)下列物质不能使过碳酸钠较快失效的是d.
a.FeCl3  b.Na2Sc.CH3COOH  d.NaHCO3
(6)根据题中有关信息,请你提出贮存、运输过碳酸钠晶体中应注意(至少两项):密封防潮、避免高温、避免接触还原性、酸性或二氧化锰、铁盐等物质(写出其中两项即可).
(7)某同学向酸性高锰酸钾溶液中滴入过量过氧化氢溶液,观察到高锰酸钾溶液褪色,则发生反应的离子方程式为5H2O2+2MnO${\;}_{4}^{-}$+6H+═2Mn2++5O2↑+8H2O.

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16.正丁醛是一种化工原料.某实验小组利用如下装置合成正丁醛.

发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2OH$→_{H_{2}SO_{4}△}^{Na_{2}Cr_{2}O_{2}}$CH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据如下:
沸点/℃密度(g.cm-3水中溶解性
正丁醇117.20.8109微溶
正丁醛75.50.8107微溶
实验步骤如下:
①将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.
②在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液.滴加过程中保持反应温度为90~95℃,在E中收集90℃以下的馏分.
③将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77℃馏分,产量2.0g.
回答下列问题:
(1)B仪器的名称是分液漏斗,D仪器的名称是直形冷凝管.
(2)沸石的作用是防止暴沸.
(3)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分液时,水在下层(填“上”或“下”)
(4)反应温度应保持在90~95℃,其原因是保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化.
(5)本实验中,正丁醛的产率为51%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.某NaNO3溶液中混有少量NaCl,Na2SO4和Na2CO3杂质,为除去这些杂质,仅提供3种药品:AgNO3溶液、BaCl2溶液和稀HCl.请只取一份溶液,设计合理的顺序将杂质逐一除去,并填写下面实验报告.(简要回答.每次加入的试剂都是适量的)
实验步骤加入试剂离子方程式
(1)稀HClCO32-+2H+=CO2↑+H2O
(2)BaCl2溶液Ba2++SO42-=BaSO4
(3)AgNO3溶液Ag++Cl-=AgCl↓

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19.化学和环境保护、食品营养、材料应用等密切相关.
(1)防治环境污染,营造安全的生态环境已成为全人类的共识.
①天然水中杂质较多,常需加入明矾、氯化铁等作混凝剂进行处理,混凝剂溶于水后生成的胶体可以吸附水中的悬浮颗粒.请以明矾为例,用离子方程式表示该净水原理Al3++3H2O?Al(OH)3(胶体)+3H+
②垃圾处理要遵循无害化、减量化和资源化的原则.
③在汽车尾气系统中装置催化转化器,由于含铅化合物会使催化剂中毒,所以装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油.
(2)保证食品、药品安全,保持营养均衡,是人体健康的基础.
①人体需要的营养素主要有糖类、油脂、蛋白质、无机盐、维生素和水.在氢、氮、铁、氯、钙这几种元素中,属于人体生命活动必需的微量元素是铁.
②抗酸药物的种类很多,其有效成分一般都是碳酸氢钠、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝和氢氧化镁等化学物质.某品牌抗酸药的主要成分有糖衣、碳酸镁、淀粉.写出该抗酸药发挥功效时的离子方程式:MgCO3+2H+═Mg2++H2O+CO2↑.
③如果不注意控制酸性食物的摄入,就会导致血液偏酸,甚至形成“多酸症”,引起人体缺钙、血液黏度增大等.
④阿司匹林是一种人工合成药物,结构简式如右图,常温下与NaOH反应可以得到可溶性钠盐,有比阿司匹林更好的疗效.请写出此反应的方程式:
(3)丰富多彩的材料为人类的生存和发展创造了完美的物质条件.石英玻璃的主要成分为SiO2.有机玻璃受热时会软化,易于加工成型.有机玻璃是一种塑料(选填“橡胶”或“纤维”或“塑料”).有些塑料只是在制造过程中受热时能变软,可以塑制成一定的形状,但加工成型后就不会受热熔化,具有热固性.橡胶是制造轮胎的重要原料,天然橡胶通过硫化处理,使它的分子转化为网状(体型)结构,从而增大橡胶的强度.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.如图是中学实验中常用到的仪器.
(1)该装置除用于洗气外,还有其它用途:医院给病人输氧时,往往在氧气钢瓶与病人呼吸面具之间安装盛有水的该装置,用于通过管口逸出气泡速度,调节气流速度,此时氧气应从Y口导入.
(2)若用该装置收集H2,H2应从X端通入;若收集Cl2,Cl2应从Y端通入;若瓶中充满水,要收集O2,O2应从X端通入.
(3)该装置既可收集H2、Cl2、O2,还可适用于b、c(必要时可盛适量液体)
a.制气         b.贮气         c.干燥
(4)实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2的实验中,在将生成的Cl2通入NaOH溶液之前,先将Cl2从该装置X管口导入,此时该装置所起的作用是防止NaOH溶液倒吸流入反应器.
(5)当用该装置收集NO时,应采取的主要操作步骤是在瓶中装满水,从X端通入NO,将水从Y端排出.

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