2017铁铜及其重要化合物--化工工艺流程题()
铁铜及其重要化合物化工工艺流程题
1．（6分）（2015?福建）纯净物X、Y、Z转化关系如图所示，下列判断正确的是（）
A.X可能是金属铜
B.Y不可能是氢气
C.Z可能是氯化钠 C.Z可能是三氧化硫
2.向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO 和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 molL－1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是()。
A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1
B．硝酸的物质的量浓度为2.6 mol·L－1
C．产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L
D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol
3．Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是
A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
4.下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是
A B C D
Y CO2Fe2O3C2H5OH FeCl3
W MgO Al2O3C2H5ONa CuCl2
5.硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：
（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。
（2）利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（写
化学式）。
（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）。
（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。
（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。
6．（18分）废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)42+，反应中H2O2的作用是。写出操作①的名称：。
（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：。操作②用到的主要仪器名称为，其目的是（填序号）。
a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是。
（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。
（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。
7．（15分）某研究小组为了探究一种无机矿物盐X（仅含四种元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：（1）画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图_______ ，写出气体甲的电子式________ 。
（2）X的化学式是____ ，在惰性气流中加热X至完全分解的化学方程式为_______________ 。（3）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是________________ 。
（用化学方程式表示）。
（4）一定条件下，气体甲与固体1中某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式____________________________________________________________，并设计实验方案验证该反应的产物_________________________________________
。
8.铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为________。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是______(填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：
①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为___________________。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·n H2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为_________________。
③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。
(3)已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g) ＝Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝________。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO, t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝________。
9.（12分）
用含有A1203、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12(SO4)3·18H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ。向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤:
Ⅱ。向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ。加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:
Ⅳ。加入MnSO4至紫红色消失，过滤;
Ⅴ。浓缩、结晶、分离，得到产品。
(1)H2S04溶解A1203的离子方程式是
(2)KMnO4 - 氧化Fe2+的离子方程式补充完整：
（3）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Al（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3开始沉淀时 3.4 6.3 1.5
完全沉淀时 4.7 8.3 2.8
注：金属离子的起始浓度为0.1mol ·L -1 根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：
(4)己知:一定条件下，MnO 4 - 可与Mn 2+反应生成MnO 2,
① 向 Ⅲ 的沉淀中加入浓HCI 并加热，能说明沉淀中存在MnO 2的现象是 . ② Ⅳ 中加入MnS04的目的是
10.柠檬酸亚铁(FeC 6H 6O 7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO 4·7H 2O)通过下列反应制备：FeSO 4+Na 2CO 3=== FeCO 3↓+Na 2SO 4 FeCO 3+C 6H 8O 7 === FeC 6H 6O 7+CO 2↑+H 2O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属
离子浓度为1.0 mol·L -1计算)。
（1）制备FeCO 3时，选用的加料方式是 (填字母)，原因是 。
a ．将FeSO 4溶液与Na 2CO 3 溶液同时加入到反应容器中
b ．将FeSO 4溶液缓慢加入到盛有Na 2CO 3溶液的反应容器中
c ．将Na 2CO 3溶液缓慢加入到盛有FeSO 4溶液的反应容器中
（2）生成的FeCO 3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法
是 。
（3）将制得的FeCO 3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。①铁粉的作用是 。②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是 。
（4）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是 。
（5）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe 2O 3、SiO 2、Al 2O 3 ) 出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO 4·7H 2O 晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH 溶液)：向一定量烧渣中
加入足量的稀硫酸充分反应， ，得到FeSO 4 溶液， ，得到FeSO 4·7H 2O 金属离子
开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe 3＋
1. 1 3. 2 Al 3＋
3. 0 5. 0 Fe 2＋
5. 8 8. 8
晶体。
11.氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H2的化合物甲和乙。将6.00 g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 L H2（已折算成标准状况）。甲与水反应也能产生H2，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙，丙在标准状态下的密度为1.25 g/L。请回答下列问题：
（1）甲的化学式是_________；乙的电子式是__________。
（2）甲与水反应的化学方程式是__________________________________-。
（3）气体丙与金属镁反应的产物是_______（用化学式表示）。
（4）乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙，写出该反应的化学方程式_________。有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O，请设计实验方案验证之_________________________。（已知Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O）
（5）甲与乙之间_______（填“可能”或“不可能）发生反应产生H2，判断理由是________。
12.（16分）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，并设计出如下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_______________________________；得到滤渣1的主要成分为___________________。
（2）第②步加H2O2的作用是________________，使用H2O2的优点是
；调溶液pH的目的是使生成沉淀。
（3）用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是。
（4）由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，_______方案不可行，原因是_____________________________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。
（5）探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O （Mr＝250）含量。取a g试样配成100 mL 溶液，每次取20.00 mL，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+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝________________ ；下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。
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
13. (16分)
(1)电镀时，镀件与电源的极连接。
(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。
①若用铜盐进行化学镀铜，应选用＿（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。
②某化学镀铜的反应速率随镀液pH 变化如右图所示。该镀铜过程中，镀液pH 控制在
12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：
(3)酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下
①步骤（i）中Cu2(OH) 2CO3发生反应的化学方程式为。
②步骤（ii）所加试剂起调节pH 作用的离子是（填离子符号）。
③在步骤（iii）发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol 电子，该反应的离子方程式为。
④步骤（iv）除去杂质的化学方程式可表示为
3Fe3+ + NH4++2SO42-+6H2O= NH4Fe3 (SO4)2(OH)6＋6H +
过滤后母液的pH = 2.0 , c (Fe3+) =a mol·L-1，, c ( NH4+）=b mol·L-1，, c ( SO42-）
=dmol·L-1，该反应的平衡常数K=＿（用含a 、b 、d 的代数式表示）。
14. 工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收．
a．浓H2SO4 b．稀HNO3c．NaOH溶液 d．氨水
（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在______（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是______（注明试剂、现象）．
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为______．
（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是______．
a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2+向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（5）利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______．
15.（14分）铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均
为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40mol.L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值：（列出计算过程）；
（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1:2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为。在实验室中，FeCl2可用铁粉和反应制备，FeCl3可用铁粉和反应制备；
（3）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为
（4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为
3与
与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为，该电池总反应的离子方程式为
。
16. 0.80 g CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。
请回答下列问题：（1）试确定200℃时固体物质的化学式___________（要求写出推断过程）（2）取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为___________________________________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为______________，其存在的最高温度是_____；（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为_______________________________________:
（4）在0.10 mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c(Cu2+)=________ mol·L-1（K ap [Cu(OH)2]=2.2×10-20）。若在0.1 mol·L-1硫酸铜溶液中通入H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的H+浓度是_________ mol·L-1。
17. 四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料．由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：
回答下列问题：(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如
下反应发生：
2Fe3+＋Fe3Fe2+2TiO2+(无色)＋Fe＋4H+2Ti3+(紫色)＋Fe2+＋2H2O
Ti3+(紫色)＋Fe3+＋H2O TiO2+(无色)＋Fe2+＋2H+加入铁屑的作用是________．
(2)在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在________
范围．
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉．已
知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H+＝Fe3+＋3H2O的平
衡常数K＝________．
(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋140 KJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)2CO(g) ΔH＝－221 KJ·mol－1