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1.信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁.某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如图1制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:

请回答下列问题:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3Cu2++2NO↑+4H2O;得到滤渣1的主要成分为Au、Pt.
(2)第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,使用H2O2的优点是不引入杂质,对环境无污染;调溶液pH的目的是使Fe3+、Al3+
生成沉淀.
(3)用第③步所得CuSO4•5H2O制备无水CuSO4的方法是加热脱水.
(4)由滤渣2制取Al2(SO43•18H2O,探究小组设计了三种方案:如图2三种方案中,甲方案不可行,原因是所得产品中含有较多Fe2(SO43杂质:从原子利用率角度考虑,乙方案更合理.
(5)探究小组用滴定法测定CuSO4•5H2O 含量.取a g试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用c mol•L-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液6mL.滴定反应如下:Cu2++H2Y2-═CuY2-+2H+,写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω=$\frac{cmol•L{\;}^{-1}×b×10{\;}^{-3}L×250g•mo{l}^{-1}×5}{ag}$×100%.
下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是c.
a.未干燥锥形瓶  
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子.

分析 本题是以含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物制备硫酸铜和硫酸铝晶体的流程,涉及了用离子方程式表示反应原理,利用绿色氧化剂过氧化氢氧化二价铁离子得到三价铁,然后通过调整溶液的pH使Fe3+、Al3+沉淀,然后先用碱溶液溶解沉淀,过滤后再用酸溶解沉淀,得到的溶液再分别结晶,另外还涉及利用滴定原理测定胆矾晶体的质量分数,据此可作答;
(1)稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+;所以滤渣1 的成分是Pt和Au,滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+
(2)过氧化氢具有氧化性且被还原为水,无杂质无污染;可以氧化亚铁离子为铁离子易于沉淀除去,调节溶液PH目的是铁离子和铝离子全部沉淀;第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化为Fe3+,该氧化剂的优点是不引入杂质,产物对环境无污染.调溶液PH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀.所以滤液2的成分是Cu2+,滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝;
(3)第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水;
(4)依据实验方案过程分析制备晶体中是否含有杂质,使用的试剂作用,原料的利用率,原子利用率因素分析判断;
(5)依据滴定实验和反应离子方程式计算得到;滴定实验误差分析依据标准溶液消耗的多少进行分析判断.

解答 解:(1)稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+;所以滤渣1的成分是Pt和Au,滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+;第①步Cu与酸反应的离子方程式为:Cu+4H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3Cu2++2NO↑+4H2O,Au、Pt不能被硝酸溶解,就为滤渣;
故答案为:Cu+4H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3Cu2++2NO↑+4H2O;Au、Pt;
(2)第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;过氧化氢做氧化剂不引入杂质,对环境无污染;调节溶液PH铁离子和铝离子全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;不引入杂质,对环境无污染;Fe3+、Al3+
(3)第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水,故答案为:加热脱水;
(4)制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中,甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝,冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质,方法不可行;乙和丙方法均可行;乙方案先在滤渣中加H2SO4,生成Fe2(SO43和Al2(SO43,再加Al粉和Fe2(SO43生成Al2(SO43,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体;丙方案先在滤渣中加NaOH和Al(OH)3反应生成NaAlO2,再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO43,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体,但从原子利用率角度看,方案乙原子利用率高,
故答案为:甲;所得产品中含有较多Fe2(SO43杂质;乙;
(5)取a g试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用c mol•L-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL.滴定反应如下:Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
铜离子物质的量和标准液物质的量相同=cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol;依据元素守恒得到:
则20ml溶液中含有的CuSO4•5H2O物质的量为bc×10-3mol;100ml溶液中含bc×10-3mol×5=5bc×10-3mol;
所以CuSO4•5H2O质量分数的表达式=$\frac{cmol•L{\;}^{-1}×b×10{\;}^{-3}L×250g•mo{l}^{-1}×5}{ag}$×100%;
a.未干燥锥形瓶对实验结果无影响;
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡说明消耗标准液读数偏小,结果偏低;
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子,消耗标准液多,结果偏高;
故答案为:$\frac{cmol•L{\;}^{-1}×b×10{\;}^{-3}L×250g•mo{l}^{-1}×5}{ag}$×100%;c.

点评 本题考查离子分离的方法,实验设计,试剂选择,中和滴定的简单计算和误差的分析,离子性质的熟练掌握是解题关键,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示. 
(1)X的转化率是30%,
(2)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为3X+Y?2Z;
(3)反应从开始至2min末,v(Z)=0.05mol/(L•min),v(X)=0.075mol/(L•min),
(4)当反应进行到第2min,该反应是达到平衡状态,X所占的体积分数为38.9%.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

12.(1)资源必须要合理使用.
①水是一种宝贵的资源,保护水资源就是保护我们的生命.下列做法不利于水资源保护的是B(填字母代号)
A.科学合理使用农药  B.任意排放化工厂废水  C.处理生活污水,达标排放
②矿泉水瓶不能随意丢弃.根据垃圾分类方法,矿泉水瓶属于可回收物(填“可回收物”或“可堆肥垃圾”);
③在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低尾气中CO和NO等向大气的排放,减小环境污染.在催化转化器中,CO和NO发生反应.请完成该反应的化学主程式2NO+2CO$\frac{\underline{催化剂}}{△}$N2+2CO2
(2)保护环境、爱护地球已成为人们的共同呼声.
①我们常在公共场所见到下列标志,其中属于回收标志的是B

②2014年1月,教育部规定在学校公共场所禁止吸烟.下列有关说法中,不正确的是C.
A.吸烟会对室内和公共场所造成污染
B.吸入焦油、尼古丁及颗粒物可导致多种病变
C.N2、CO2、CO尼古丁和都属于室内空气污染物
(3)化学与生活关系密切.现有下列四种物质:
A.蛋白质     B.亚硝酸盐      C.维生素C      D.油脂
①D是重要的体内能源;
②C广泛存在于新鲜水果和绿色蔬菜中,有酸性和还原性,又称为抗坏血酸;
(4)材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础
①试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质是A;
A.玻璃     B.陶瓷      C.水泥
②“辽宁号”航母的服役举世瞩目.钢铁是制造航母的主要材料.生铁和钢成分上的主要差别是A;
A.碳的含量不同     B.磷、硫的含量不同      C.镍、铬等金属含量不同
③钢铁在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-=Fe2+

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

9.实验室用NaBr、浓H2SO4、乙醇为原料,制备溴乙烷,反应的化学方程式为:
NaBr+H2SO4(浓)+C2H5OH$\stackrel{△}{→}$NaHSO4+C2H5Br+H2O
已知反应物的用量:0.3mol NaBr(s);0.25mol乙醇;36mL浓硫酸(溶质质量分数为98%,密度为1.84g•mL-1);25mL水,其中乙醇的密度为0.80g•mL-1.回答下列问题:
(1)该实验应选择如图中的a(填“a”或“b”)装置.
(2)反应装置中的烧瓶应选择下列哪种规格最合适C
A.50mL B.100mL   C.150mL  D.250mL
(3)冷凝管中的冷凝水的流向应是B
A.A进B出      B.B进A出   C.从A进或B进均可
(4)上述实验完成后,需要将烧瓶中的有机物蒸馏出来,所得馏出液中含有C2H5Br、C2H5OC2H5和Br2
(5)用棕黄色的粗溴乙烷制取无色的溴乙烷应加入的试剂是NaOH溶液,必须使用的仪器是分液漏斗.
(6)本实验的产率为60%,则可制取溴乙烷16.35g.
(7)为除去溴乙烷中残留的少量水,可选用无水CaCl2作干燥剂,并蒸馏.
为证明最终得到的产品--溴乙烷中含有溴元素,下列几项实验步骤,其正确的操作顺序是:少量溴乙烷,然后④①⑤③②(填代号).
①加热;②加入AgNO3溶液;③加入稀HNO3酸化;④加入NaOH溶液;⑤冷却.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:

可能用到的有关数据如下:
相对分子质量密度/(g•cm-3沸点/℃溶解性
环己醇1000.961 8161微溶于水
环己烯820.810 283难溶于水
合成反应:在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸.b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃.
分离提纯:反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙.最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g.
回答下列问题:
(1)装置b的名称是直形冷凝器.
(2)加入碎瓷片的作用是防止暴沸;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是B(填正确答案标号).
A.立即补加      B.冷却后补加
C.不需补加  D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为
(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并检漏;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的上口倒出(填“上口倒出”或“下口放出”).
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥.
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有CD(填正确答案标号).
A.圆底烧瓶    B.温度计    C.吸滤瓶
D.球形冷凝管  E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是C(填正确答案标号).
A.41% B.50%C.61%  D.70%

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.在2A(g)+B(g)?3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的是(  )
A.v(A)=0.5 mol•L-1•s-1B.v(B)=0.5 mol•L-1•s-1
C.v(C)=1.8 mol•L-1•min-1D.v(D)=1 mol•L-1•s-1

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.学生在实验室分组实验测定胆矾晶体(CuSO4•nH2O)里结晶水的n值时,出现三种情况:①晶体中含有受热不分解的杂质;②晶体尚带蓝色,即停止加热;③晶体失去全部结晶水后,冷却时未放入干燥器中.其中能使实验结果n值偏低的是(  )
A.①和②B.①和③C.②和③D.①②③

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.某些电镀厂的酸性废水中常含有一定量的CrO42-和Cr2O72-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理.常用的处理方法有两种
方法1:还原沉淀法,该法的工艺流程为:CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①转化}^{H+}$Cr2O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{③沉淀}^{CH-}$Cr(OH)3↓其中第①步存在平衡步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=12,该溶液显黄色.
(2)写出第③步的离子反应方程式:Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓.
(3)第②步中,用6mol的FeSO4•7H2O可还原1molCr2O72-离子.
(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)?Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)•c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至5.
方法2:电解法:该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀.
(5)写出阳极的电极反应式Fe-2e-=Fe2+
(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)2H++2e-=H2
(7)用电镀法在铁制品上镀上一层锌,则阴极上的电极反应式为Zn2++2e-=Zn.

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

11.在2L密闭容器中,充入1mol N2和3mol H2,一定条件下发生合成氨反应,2min时达到平衡.测得平衡混合气中NH3的体积分数为25%,求:
(1)H2的平均反应速率?
(2)N2的转化率?
(3)H2在平衡时的体积分数?
(4)平衡时容器内的压强与起始时压强之比?

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同步练习册答案