一、铜及其化合物
1.将单质Fe和FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液一起放进烧杯中,搅拌、静置。根据下述不同情况,填写金属单质或金属离子的符号。 .........
(1)充分反应后,若Fe有剩余,则烧杯中不可能含有的金属离子是_____。 (2)充分反应后,如果烧杯中还有大量的Fe3+,则还会有的金属离子是_____。 (3)如果烧杯中Cu2+的物质的量减少了一半,则烧杯中一定没有的金属离子是____,一定没有的金属单质是______。
【答案】Fe3+、Cu2+ Fe2+、Cu2+ Fe3+ Fe 【解析】 【分析】
在金属活动性顺序中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2,氧化性:FeCl3>CuCl2>FeCl2,还原性Fe>Cu,铁先与氯化铁溶液反应,Fe有剩余,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+,以此解答该题。 【详解】
在金属活动性顺序中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2,则铁先与氯化铁溶液反应。氧化性:FeCl3>CuCl2>FeCl2,还原性Fe>Cu;
①Fe有剩余,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+;
②如容器内有大量Fe3+,说明金属Fe完全溶解且铜离子没有反应,所以还会有的金属离子是Fe2+、Cu2+;
③如有一半Cu2+剩余,说明铜离子已部分反应,所以氧化性强的铁离子已完全反应,则容器内一定没有的金属离子是:Fe3+;则Fe完全溶解,一定没有Fe剩余。 【点睛】
考查Fe3+、Cu2+的氧化能力大小的比较,能正确判断固体的成分是解本题的关键;本题中根据Fe3+、Cu2+的氧化性强弱判断反应先后顺序,从而确定固体的成分、溶液的成分;有固体剩余,若固体只有铜,则反应后的溶液中一定无Fe3+存在,一定存在Fe2+,可能含有Cu2+;若有铁剩余,一定有铜生成,Fe3+和Cu2+无剩余。
2.在下图所示的物质转化关系中,A是常见气态氢化物,B是能使带火星的木条复燃的无色无味气体,E的相对分子质量比D大17,G是一种紫红色金属单质。(部分反应中生成无没有全部列出,反应条件未列出)
请回答下列问题:
(1)E的化学式为_____________________________。
(2)实验室制取A的化学方程式为_______________________________。 (3)反应①的化学方程式:___________________________________。 (4)反应③的化学方程式:__________________________________。 【答案】HNO3 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 3NO3+H2O=2HNO3+NO 4NH3+5O2=4NO+6H2O 【解析】 【分析】
B是能使带火星的木条复燃的无色无味气体,则B是氧气;G是一种紫红色金属单质,则G是铜;A是常见气态氢化物,且能和氧气反应,所以根据图中的转化可以判断,A可能是氨气,则C就是NO,F是水。NO和氧气反应生成NO2,NO2溶于水生成硝酸,则E是硝酸,硝酸和铜反应又生成NO,据此答题。 【详解】
(1)由以上分析可知E为HNO3,故答案为:HNO3。
(2)由以上分析可知A为NH3,实验室制取氨气用氯化铵与氢氧化钙共热,反应生成氯化钙、氨气和水,反应方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(3)反应①为二氧化氮与水反应生成硝酸与NO,反应的方程式为:3NO3+H2O=2HNO3+NO,故答案为:3NO3+H2O=2HNO3+NO。 (4)反应③为氨的催化氧化,反应生成NO和H2O,化学方程式为:4NH3+5O2=4NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O2=4NO+6H2O。 【点睛】
解框图题的方法:最关键的是寻找“突破口”,“突破口”就是抓“特”字,例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
3.A、B、C、D、X均为中学化学常见的物质。它们之间存在如下图所示转化关系(图中反应条件略去)填写下列空白:
(1)若A为两性氢氧化物, B为NaOH溶液,写出反应A+B→C+D的离子方程式_________,并写出偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳的离子方程式________________________
(2)若A为金属单质,B、C、D都是化合物,A与B发生的反应常用于刻制印刷电路板,该反应的离子方程式__________________。
【答案】 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3 2Fe3+ +Cu=2Fe2+ +Cu2+
【解析】考查无机推断,(1)A为两性氢氧化物,即A为Al(OH)3,B为NaOH,A和B
反应的离子反应方程式为 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,碳酸的酸性强于偏铝酸,因此偏
-
铝酸钠溶液中通入过量的CO2,其离子反应方程式为AlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+
HCO3-;(2)A与B反应常用于刻制印刷电路板,即离子反应方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。
4.铜及其化合物向2nmln0.2nmol?L1 Na2SO3溶液中滴加0.2nmol?L1 CuSO4溶液,发现溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀,经检验,棕黄色沉淀中不含SO4,含有
2稀硫酸ICu+Cu2+, Cu2+Cu、Cu2和SO3。已知:Cu+CuI↓(白色)+I2。
-2(1)用稀硫酸证实沉淀中含有Cu的实验现象是___________。
(2)向洗净的棕黄色沉淀中加入足量KI溶液,产生白色沉淀,继续向上层清液中加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,请结合离子反应方程式解释不变蓝的原因________。
22【答案】有暗红色不溶物生成 I2SO3H2O2ISO42H
【解析】 【分析】
(1)Cu在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子,有暗红色不溶物生成; (2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,说明碘单质被还原。 【详解】
(1)Cu在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子,则用稀硫酸证实沉淀中含有Cu的实验现象是有暗红色不溶物生成;故答案为:有暗红色不溶物生成;
(2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,说明碘单质被还原,发生反应的离子方程式为
22I2SO3H2O2ISO42H。故答案为:22I2SO3H2O2ISO42H。
5.铜器久置于空气中会和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生“绿锈”,该“绿锈”俗称“铜绿”,化学式为[Cu2(OH)2CO3],“铜绿”能跟酸反应生成铜盐和CO2、H2O。某同学利用下述系列反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
铜
铜绿
A
Cu(OH)2
B
Cu
(1)从三种不同分类标准回答,“铜绿”属于哪类物质?____、____、___。 (2)请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式________。 (3)写出B的化学式___________。
(4)上述转化过程中属于化合反应的是________,属于分解反应的是________。 【答案】铜盐 碳酸盐 碱式盐 Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑ CuO ① ④ 【解析】 【分析】
(1)根据物质的分类方法结合物质的俗称和物质组成进行解答;
(2)反应②为碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳; (3)Cu(OH)2分解生成CuO;
(4)依据化合反应概念和分解还原反应的概念判断. 【详解】
(1)铜绿是碱式碳酸铜的俗称,含有铜元素,其分子式为[Cu2(OH)2CO3],其阳离子不为氢离子,阴离子不全为氢氧根,故不是酸不是碱,可为铜盐,含有碳酸根离子,为碳酸盐,同时又含有氢氧根,也为碱式盐,故答案为:铜盐;碳酸盐;碱式盐; (2)碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳,化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑;
(3)Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,故答案为:CuO;
(4)在反应过程中:铜→①铜绿→②A→③Cu(OH)2→④B→⑤Cu;铜→①铜绿发生了化合反应;
铜绿→②是A跟酸反应生成铜盐及CO2、H2O,A为铜盐是复分解反应; A→③Cu(OH)2是铜盐和碱反应生成氢氧化铜沉淀,是复分解反应; Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,是分解反应; B→⑤Cu是氧化铜和氢气反应生成铜和水,是置换反应; 故答案为:①;④.
6.铜锌银精矿化学成分如下: 元素 元素质量分数/% Cu 17.60 Zn 18.30 Ag 0.146 S 33.15 Fe 18.17 Pb 7.86 利用铜锌银精矿制备硫酸铜晶体的流程如下:
回答下列问题:
(l)“气体A”为____(填化学式),“浸渣”中主要为硫酸铅和____(填化学式)。 (2)“沉铜”得到Cu2Cl2固体,目的是____________。
(3)“氧化”工序中,恰好反应时氧化剂和还原剂物质的量之比为____。 (4)“母液2”中阴离子含量最多的是____,该溶液最好返回 __工序循环使用。 (5)依据铜锌银精矿化学成分进行分析,精矿中含有FeS2,理由是________。
【答案】SO2 AgCl 除去锌铁元素,分离出铜元素 1:2 氯离子 沉铜 硫元素物质的量多于金属物质的量之和,故含有FeS2 【解析】
【分析】
铜锌银精矿和空气中的O2发生反应,各金属得到其氧化物,S转化为SO2,再加入H2SO4和NaCl,金属氧化物 转化为硫酸盐,Ag转化为AgCl沉淀,Pb转化为PbSO4沉淀。通入SO2将Cu2+转化为Cu2Cl2沉淀,加入O2、H2SO4转化为CuSO4溶液,最后得到CuSO4晶体。 【详解】
(1)在焙烧过程中,各金属转化为金属氧化物,而S元素转化为SO2,因此气体A为SO2;各金属氧化物与H2SO4转化为金属离子,Pb2+与SO42-沉淀得到PbSO4,而Ag+与Cl-会生成AgCl沉淀;
(2)经过浸出之后,溶液中还有Zn2+、Fe2+、Cu2+。沉铜之后,得到Cu2Cl2沉淀,实现了Cu与Zn、Fe的分离,答案为除去锌铁元素,分离出铜元素;
(3)氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4,Cu2Cl2中Cu的化合价为+1价,1molCu2Cl2转化全
+
部转化为Cu2,失去2mol电子,1molO2反应时,得到4mol电子,根据得失电子守恒,
氧化剂和还原剂的比例为1:2;
(4) 氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4,根据原子守恒,溶液中阴离子还大量存在的还有Cl-;母液2中含有较多的Cl-,以及没有沉淀的Cu2+和SO42-,溶液中没有Ag+和Pb2+等离子,不需要“浸出”,最好返回“沉铜”的步骤中,可以为该步骤提供Cl; 【点睛】
问题(4)母液2最好返回的步骤中,易填错为浸出,浸出过程中也加入NaCl,但是要考虑到浸出加入NaCl的目的是为了沉淀Ag,而Ag在溶液中的量是很少的,而沉淀铜的时候需要较多的Cl-,母液2中含有较多的Cl-,且不含有其他金属离子,因此进入沉铜步骤,也可以减少相关净化操作。
+
+
-
7.氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下:
常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表:
开始沉淀 完全沉淀 Fe(OH)2 7.5 9.0 Fe(OH)3 2.7 3.7 Cu(OH)2 4.8 6.4 (1)炉气中的有害气体成分是___________,Cu2S与O2反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(2)试剂X是H2O2溶液,当试剂X是___________时,更有利于降低生产成本。 (3)加入试剂Y调pH时,pH的调控范围是________。
(4)“还原”步骤中为提高N2H4转化率可采取的措施有_________(填序号)。
a.不断搅拌,使N2H4和溶液充分接触 b.增大通入N2H4的流速 c.减少KOH的进入量 d.减小通入N2H4的流速 (5)写出用N2H4制备Cu2O的化学方程式为_______________
(6)操作X包括烘干,其中烘干时要隔绝空气,其目的是____________。
(7)以铜与石墨作电极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,写出阳极上生成Cu2O的电极反应式为________
(8)工业上用氨气生产氢氰酸(HCN的反应为:CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g ) △H>0。其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是___________(填字母序号)
a.温度 b.压强 c.催化剂 d.
nNH3nCH4
90℃2Cu2O+
【答案】SO2 2∶1 空气或氧气 3.7≤pH<4.8 ad 4CuSO4+N2H4+8KOH
N2↑+4K2SO4+6H2O 防止Cu2O被空气中氧气氧化 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O bd 【解析】 【分析】
硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)预处理后与氧气焙烧:2CuFeS2+4O2
Cu2S+3SO2+2FeO、Cu2S+2O2
2CuO+SO2,部分FeO被氧化为Fe2O3,得到相应
的金属氧化物和SO2,加入稀硫酸溶解金属氧化物,得到含有Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液,加入试剂X将Fe2+氧化为Fe3+,加入试剂Y调节pH3.7~4.8沉淀Fe3+,过滤,将滤液用KOH、N2H4还原,反应为:4CuSO4+N2H4+8KOH洗涤、隔绝空气烘干,制得Cu2O。 【详解】
(1)根据流程,矿石与氧气高温反应得到金属氧化物和SO2;Cu2S与O2反应为Cu2S+2O2比为2:1;
(2)若试剂X是H2O2溶液,将Fe2+氧化为Fe3+;酸性条件下,O2也可将Fe2+氧化为Fe3+,而氧气或空气价格远低于过氧化氢,故可用氧气或空气替代;
(3)加入试剂Y的目的是调节pH完全沉淀Fe3+,但不沉淀Cu2+,根据表中数据可知,pH范围为:3.7≤pH<4.8;
(4)还原过程中发生的反应是4CuSO4+N2H4+8KOH的转化率,则N2H4要充分反应;
a.不断搅拌,增加N2H4与溶液的接触面,使得N2H4充分反应,a符合题意;
2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O,提高N2H4
2CuO+SO2,氧化剂为氧气,还原剂为Cu2S,氧化剂与还原剂的物质的量之
2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O,过滤,
b.增大通入N2H4的流速,有部分N2H4来不及反应,转化率会降低,b不符合题意; c.减少KOH的进入量,该反应需要消耗碱,如果没有碱,反应速率减慢,转化率降低,c不符合题意;
d.减小通入N2H4的流速,能够使得N2H4反应更加充分,转化率增加,d符合题意; 综上ad符合题意;
(5)根据分析N2H4制备Cu2O的化学方程式为4CuSO4+N2H4+8KOH
2Cu2O+N2↑+4KSO4+6H2O;
(6)操作X为过滤,洗涤、隔绝空气烘干,制得Cu2O,因为Cu2O可以被O2氧化,在加热条件下易被空气氧化,故烘干过程要隔绝空气;
(7)以铜与石墨作电极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,阳极发生氧化反应,电极反应式为:2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
(8)根据图示,NH3的转化率随着X的增加而减小;
a.该反应为放热反应,升高温度,平衡正向移动,NH3的转化率增加,与图像不符,a不符合题意;
b.该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,NH3的转化率减小,与图像相符,b符合题意;
c.催化剂增加化学反应速率,但是不影响平衡移动,NH3转化率不变,与图像不符,c不符合题意; d.
nNH3nCH4增加,平衡正向移动,但是NH3的转化率减小,与图像相符,d符合题意;
综上bd符合题意。 【点睛】
问题(8)中的d项,可以从等效角度思考,在恒压的条件下,NH3要达到相同的转化率要加入同等比例的CH4,才可以。如果只加入NH3,则CH4的转化率增加,而NH3自身的转化率会降低。
8.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化变成绿色;见光分解变成褐色。如图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl−)生产CuCl的流程:
根据以上信息回答下列问题: (1)生产过程中X的化学式为____。
(2)写出产生CuCl的离子方程式:____。 (3)实验探究pH对CuCl产率的影响如表所示: pH CuCl产率/% 1 70 2 90 3 82 4 78 5 75 6 72 7 70 析出CuCl晶体最佳pH为____,当pH较大时CuCl产率变低原因是____。调节pH时,___(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由是____。 (4)氯化亚铜的定量分析:
①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中,充分溶解。 L−1硫酸铈标准溶液滴定。已知:CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2、②用0.10mol·
Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。三次平行实验结果如表(平行实验结果相差不能超过1%): 平行实验次数 0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(mL) 1 24.35 2 24.05 3 23.95 则样品中CuCl的纯度为_____。(结果保留三位有效数字)。
(5)由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。第一步CuCl水解的离子方程式为:CuCl(s)+H2O(l)
CuOH(s)+Cl− (aq)+H+(aq),第二步CuOH热分解的化学方程式为____。第一步
CuCl水解反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K=____。 【答案】Fe 2Cu2++ 2Cl−+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42- 2 Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少,产率减小; 不能 硝酸会与产品CuCl发生反应 95.5% 2CuOH【解析】 【详解】
向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入过量的铁粉,三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子,铜离子与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,依据铜与铁活泼性,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到滤渣即为铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜;
(1)印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入铁,三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子,铜离子能够与铁反应生成铜,过滤后滤渣中含有铜和铁,加入盐酸,铁与盐酸反应生成氯化亚铁,铜与盐酸不反应,将铜分离出来,则X为Fe、Y为HCl, 故答案为:Fe;
(2)依据图示可知:CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl,依据得失电子守恒其方程式为:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4,离子反应方程式:2Cu2++ 2Cl−+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-
故答案为:2Cu2++ 2Cl−+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-;
Cu2O+H2O Kw×Ksp(CuCl)/Ksp(CuOH)
(3)由表中数据可知,pH=2时,CuCl产率最高;pH较大时,Cu2+水解程度增大,导致反应生成CuCl减少;硝酸具有强氧化性,能将产品CuCl氧化生成Cu2+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸,
故答案为:2;Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少,产率减小;不能;硝酸会与产品CuCl发生反应;
(4)根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过1%,体积为24.35mL,误差大舍去,则滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为:
24.05mL+23.95mL =24mL,
2结合方程式可知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2,Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+,CuCl~Ce4+,CuCl的纯度
24103L0.1mol/L99.5g/mol×100%=95.5%, 为:
0.25g故答案为:95.5%.
(5)CuOH热分解的化学方程式为2CuOH
Cu2O+H2O;CuCl(s)+H2O(l)⇌CuOH(s)
+Cl-(aq)+H+(aq),平衡常数K=c(H+)c(Cl-)=
cHcOHc(OH)×cCu+cCl-+=KwKsp(CuCl)Ksp(CuOH)cCu
答案为:
KwKsp(CuCl)
Ksp(CuOH)
9.孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):
(1)反应①能观察到的现象是__________,有关反应的化学方程式为________。 (2)反应②加入的金属可能是______,有关反应的离子方程式为________。 【答案】固体逐渐消失,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生 Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O 铁粉 Fe+Cu2+=Fe2++Cu 【解析】 【分析】
(1)孔雀石的主要成分成为Cu2(OH)2CO3,为碱式盐,和硫酸反应生成二氧化碳气体,得到硫酸铜溶液;(2)硫酸铜溶液中加入过量铁发生氧化还原反应得到金属铜。据此解答。 【详解】
(1)孔雀石中加入稀硫酸中能观察到的现象是孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有
气泡产生;反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O; (2)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4,加入的金属粉末能将Cu2+从溶液中置换出来,故金属可能是Fe,反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。 【点睛】
本题考查了物质性质的理解应用,主要是盐和酸反应,金属和盐反应产物的判断,掌握基础是解题关键。
10.从含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下:
已知:CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S
(1)浸取时,若改用FeCl3溶液,也能生成CuCl和S,该反应化学方程式为_____. (2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2,则将其在空气中加热蒸干、灼烧后,所得固体的化学式为_____.
(3)调节溶液的pH后,除生成Cu外,还能产生一种金属离子,此金属离子是_____.(填离子符号)
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有_____,为保持流程持续循环,每生成1molCu,理论上需补充CuCl2的物质的量为_____.
(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜,化学方程式为:6CuFeS2+13O2
高温高温3Cu2S+2Fe3O4+9SO2、Cu2S+O22Cu+SO2此工艺与前一工艺相比
主要缺点有_____.
【答案】CuFeS2 + 3FeCl3=CuCl + 4FeCl2 + 2S Fe2O3 Cu2+ CuCl2(HCl) 0.5mol 会产生污染环境的气体SO2,能耗高等 【解析】 【分析】
CuFeS2加入CuCl2浸取发生CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S,过滤后得到滤液含有FeCl2,固体含有CuCl、S,加入盐酸除硫,过滤得到滤液含有[CuCl2]﹣,调节溶液pH发生歧化反应生成Cu和Cu2+,过滤可得到Cu,得到滤液含有Cu2+,以此解答该题。 【详解】
CuFeS2加入CuCl2浸取发生CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S,过滤后得到滤液含有FeCl2,固体含有CuCl、S,加入盐酸除硫,过滤得到滤液含有[CuCl2],调节溶液pH发生歧化反应生成Cu和Cu2+,过滤可得到Cu,得到滤液含有Cu2+,
(1)CuFeS2和3FeCl3之间发生的是氧化还原反应,化学方程式为:CuFeS2+3FeCl3=CuCl+4FeCl2+2S,故答案为:CuFeS2 + 3FeCl3=CuCl + 4FeCl2 + 2S;
(2)过滤1所得滤液中只含FeCl2,将其在空气中加热蒸干、灼烧后,发生水解生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁,氢氧化铁灼烧分解生成氧化铁,所得固体为
﹣
Fe2O3,故答案为:Fe2O3;
﹣
(3)过滤得到滤液含有[CuCl2],调节溶液pH发生歧化反应生成Cu和Cu2+,故答案为:
Cu2+;
(4)滤3所得滤液中含有HCl和CuCl2,可以循环使用,涉及反应有CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S、2CuCl=Cu+CuCl2,综合两个化学方程式可得CuFeS2+CuCl2=
2Cu+FeCl2+2S,由方程式可得每生成1molCu,理论上需补充CuCl2的物质的量为0.5mol, 故答案为:CuCl2(HCl);0.5mol;
(5)将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜,生成二氧化硫气体,污染空气,且能耗高,故答案为:会产生污染环境的气体SO2,能耗高等。
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