某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后,探究Cu的常见化合物的性质。过程如下:
【提出问题】
①在元素周期表中,Cu、Al位置接近,Cu不如Al活泼,Al(OH)3具有两性,Cu(OH)2也具有两性吗?
②通常情况下,Fe2+的稳定性小于Fe3+的,Cu+的稳定性小于Cu2+的吗?
③CuO有氧化性,能被H2、CO等还原,也能被NH3还原吗?
【实验方案】
(1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、_________________________ (填试剂名称,一种或多种),同时进行相关实验。
(2)解决问题②的实验步骤和现象如下:取 98 g Cu(OH)2固体,加热至80~100 ℃ 时,得到80 g黑色固体粉末,继续加热到1000 ℃ 以上,黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量,A的质量为72 g,A的化学式为________________ 。向A中加入足量的稀硫酸,得到蓝色溶液,同时观察到容器中还有红色固体存在,则反应的离子方程式为______________________________________________ 。
(3)为解决问题③,设计的实验装置如图所示(夹持及尾气处理装置未画出):实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知,同时生成一种无污染的气体,该气体的化学式为________ 。
【实验结论】
(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是_________________________ 。
(5)根据实验方案(2),得出的Cu+和Cu2+稳定性大小的结论:在高温时_________________ ;在酸性溶液中____________________________________________________________________ 。
(6)CuO能被NH3还原。有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu,也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验方案验证NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A:______________________________________________________________________ 。
【提出问题】
①在元素周期表中,Cu、Al位置接近,Cu不如Al活泼,Al(OH)3具有两性,Cu(OH)2也具有两性吗?
②通常情况下,Fe2+的稳定性小于Fe3+的,Cu+的稳定性小于Cu2+的吗?
③CuO有氧化性,能被H2、CO等还原,也能被NH3还原吗?
【实验方案】
(1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、
(2)解决问题②的实验步骤和现象如下:取 98 g Cu(OH)2固体,加热至80~100 ℃ 时,得到80 g黑色固体粉末,继续加热到1000 ℃ 以上,黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量,A的质量为72 g,A的化学式为
(3)为解决问题③,设计的实验装置如图所示(夹持及尾气处理装置未画出):实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知,同时生成一种无污染的气体,该气体的化学式为
【实验结论】
(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是
(5)根据实验方案(2),得出的Cu+和Cu2+稳定性大小的结论:在高温时
(6)CuO能被NH3还原。有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu,也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验方案验证NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A:
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更新时间:2016-12-09 15:19:41
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解答题-工业流程题
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名校
【推荐1】用某铜矿(含CuS以及少量FeO和Fe2O3)制备CuCl的主要流程如下:
已知Fe3+、Mn2+、Cu2+生成氢氧化物沉淀时的pH如下表所示:
(1)浸取时,CuS被浸取的离子方程式为CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O,该反应的氧化剂是________ (填化学式),Fe2O3被浸取的离子方程式为________________ 。
(2)步骤③调整pH的范围为______ ,滤渣A的成分为________ (填化学式)。
(3)“沉铁”时,需要检验Fe3+是否沉淀完全,所用的试剂为________ (填化学式)。
(4)准确称取所制备的氯化亚铜样品1.600 g,将其置于足量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用0.100 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,计算样品中CuCl的质量分数(写出计算过程)______ 。
已知Fe3+、Mn2+、Cu2+生成氢氧化物沉淀时的pH如下表所示:
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Mn(OH)2 | 7.1 | 10.1 |
Cu(OH)2 | 4.7 | 6.7 |
(2)步骤③调整pH的范围为
(3)“沉铁”时,需要检验Fe3+是否沉淀完全,所用的试剂为
(4)准确称取所制备的氯化亚铜样品1.600 g,将其置于足量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用0.100 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,计算样品中CuCl的质量分数(写出计算过程)
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【推荐2】为探究不溶性盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
请回答:
(1)X的组成元素为H、O和______ (用元素符号表示),化学式为________________ 。
(2)写出经一步反应能得到X的化学方程式(要求非氧化还原反应)
_______________________________________________________________________________ 。
请回答:
(1)X的组成元素为H、O和
(2)写出经一步反应能得到X的化学方程式(要求非氧化还原反应)
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解答题-实验探究题
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名校
解题方法
【推荐3】某化学研究性学习小组对铜及铜的部分化合物的性质进行实验探究,研究的问题和过程如下:
I.氯化铜的制备
该研究性小组在实验室里用下列仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜:
图中A、B、C、D、E、F的虚线部分表示玻璃管接口,接口的弯曲和伸长等部分未画出。根据要求填写下列各小题空白:
(1)如果所制气体从左向右流动时,上述各仪器装置的正确连接顺序是(填各装置的序号)_____ 接_____ 接_____ 接_____ 接_____ 接________ ;
(2)装置④的作用是_____________________ ;
(3)在装置⑤的烧瓶中,发生反应的化学方程式为_____________________ ;
Ⅱ.探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性
(4)该研究性学习小组取适量实验I中制得的产品氯化铜固体充分溶解在一定浓度的盐酸中,过滤,得氯化铜溶液;为探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性,除选择配制的CuCl2溶液外,还需要一定选用的试剂为________________ ;(填序号)
a.氨水 b.氢氧化钠溶液 c.稀硫酸 d.冰醋酸
Ⅲ.为探究不同价态铜的稳定性
(5)该研究性学习小组用实验Ⅱ中所获得的氢氧化铜沉淀制得氧化铜粉末,然后将CuO粉末加热至1000℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末,该实验说明:在高温条件下,+l价的Cu比+2价Cu更________ (填“稳定”或“不稳定”).
(6)向Cu2O中加适量稀硫酸,得到蓝色溶液和一种红色固体,该反应的离子化学方程式为___________ ;
I.氯化铜的制备
该研究性小组在实验室里用下列仪器和药品来制取纯净的无水氯化铜:
序号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
仪器及装置图 |
(1)如果所制气体从左向右流动时,上述各仪器装置的正确连接顺序是(填各装置的序号)
(2)装置④的作用是
(3)在装置⑤的烧瓶中,发生反应的化学方程式为
Ⅱ.探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性
(4)该研究性学习小组取适量实验I中制得的产品氯化铜固体充分溶解在一定浓度的盐酸中,过滤,得氯化铜溶液;为探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性,除选择配制的CuCl2溶液外,还需要一定选用的试剂为
a.氨水 b.氢氧化钠溶液 c.稀硫酸 d.冰醋酸
Ⅲ.为探究不同价态铜的稳定性
(5)该研究性学习小组用实验Ⅱ中所获得的氢氧化铜沉淀制得氧化铜粉末,然后将CuO粉末加热至1000℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末,该实验说明:在高温条件下,+l价的Cu比+2价Cu更
(6)向Cu2O中加适量稀硫酸,得到蓝色溶液和一种红色固体,该反应的离子化学方程式为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐1】FeCl2是一种净水剂。有关物质的部分性质如下:
某小组用两种方法制备无水FeCl2。
实验(一)氢气还原法:
原理为H2 +2FeCl32FeCl2+2HCl。 已知: 焦性没食子酸溶液用于吸收O2。实验室用粗锌和盐酸反应制备氢气,装置如下(装置可以重复使用):
(1)气流从左至右,装置连接顺序为B→A→E→___________ → ___________ →___________ →___________→F。__________
(2)A中长颈漏斗的作用是___________ 。
(3)用简单物理方法验证粗产品中是否含有铁粉:___________ 。
实验(二)氯苯还原法:
原理为2FeCl3 +C6H5Cl2FeCl2 +C6H4Cl2+HCl↑。装置如图,在三颈烧瓶中放入Wg无水氯化铁和过量的氯苯,反应开始前先通N2一段时间,控制反应温度在129℃~135℃,加热3h, 反应完成后继续通一段时间N2至装置冷却,分离提纯得到粗产品。
(4)实验室用氯化铵和亚硝酸钠溶液共热制备N2,制备N2的离子方程式为___________ 。 反应结束后,甲中混合物经冷却、过滤、干燥得到纯净的产品。从剩余混合物中分离出二氯苯的方法是___________ 。
(5)该实验存在缺陷,改进方法是在甲、乙之间增加一个装有下列试剂的干燥管且要在乙中锥形瓶得到盐酸,该干燥管中的试剂可能为___________ (填标号)。
a.浓硫酸 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.五氧化二磷
(6)反应结束后,将锥形瓶中的溶液配成250mL,量取25.00mL所配溶液于另一锥形瓶中,滴几滴甲基橙,用c mol· L-1的NaOH标准溶液滴定,消耗V mL NaOH溶液。理论上FeCl3的转化率为___________ %。
C6H5Cl(氯苯) | C6H4Cl2(二氯苯) | FeCl3 | FeCl2 | |
溶解性 | 不溶于水,易溶于苯、乙醇 | 不溶于C6H5Cl 、C6H4Cl2、苯,易溶于乙醇,易吸水 | ||
熔点/℃ | -45 | 53 | 304 | 670 |
沸点/℃ | 132 | 173 | 316,易升华 | 700 |
实验(一)氢气还原法:
原理为H2 +2FeCl32FeCl2+2HCl。 已知: 焦性没食子酸溶液用于吸收O2。实验室用粗锌和盐酸反应制备氢气,装置如下(装置可以重复使用):
(1)气流从左至右,装置连接顺序为B→A→E→___________ → ___________ →___________ →___________→F。
(2)A中长颈漏斗的作用是
(3)用简单物理方法验证粗产品中是否含有铁粉:
实验(二)氯苯还原法:
原理为2FeCl3 +C6H5Cl2FeCl2 +C6H4Cl2+HCl↑。装置如图,在三颈烧瓶中放入Wg无水氯化铁和过量的氯苯,反应开始前先通N2一段时间,控制反应温度在129℃~135℃,加热3h, 反应完成后继续通一段时间N2至装置冷却,分离提纯得到粗产品。
(4)实验室用氯化铵和亚硝酸钠溶液共热制备N2,制备N2的离子方程式为
(5)该实验存在缺陷,改进方法是在甲、乙之间增加一个装有下列试剂的干燥管且要在乙中锥形瓶得到盐酸,该干燥管中的试剂可能为
a.浓硫酸 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.五氧化二磷
(6)反应结束后,将锥形瓶中的溶液配成250mL,量取25.00mL所配溶液于另一锥形瓶中,滴几滴甲基橙,用c mol· L-1的NaOH标准溶液滴定,消耗V mL NaOH溶液。理论上FeCl3的转化率为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
【推荐2】草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO2、MgO、CaO等]制取草酸钴晶体(CoC2O4⋅2H2O)工艺流程如图:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
(1)浸出过程中加入Na2SO3的离子方程式为________________________
(2)NaClO3的作用是_________________ 调PH至5.2,沉淀的主要成分为__________
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________________ ;使用萃取剂适宜的pH是_______________
A. 接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0
(4)除钙、镁是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀,已知Ksp(MgF2)=7.35×10−11、Ksp(CaF2)=1.05×10−10.当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+):c(Ca2+)=________________ .
(5)已知含钴废料中含Co2O3质量分数为a%,若取mkg该含钴废料按照上述流程,理论上最多能制得草酸钴晶体的质量为_________________ g
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的PH | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的离子方程式为
(2)NaClO3的作用是
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是
A. 接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0
(4)除钙、镁是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀,已知Ksp(MgF2)=7.35×10−11、Ksp(CaF2)=1.05×10−10.当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+):c(Ca2+)=
(5)已知含钴废料中含Co2O3质量分数为a%,若取mkg该含钴废料按照上述流程,理论上最多能制得草酸钴晶体的质量为
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热易脱水、升华,175℃时分解。
Ⅰ.用硝酸氧化法制备草酸晶体并测定其纯度,制备装置如图所示(加热、固定等装置略去)。
实验步骤如下
①糖化:先将淀粉水解为葡萄糖;
②氧化:在淀粉水解液中加入混酸(质量之比为3:2的65%HNO3与98%H2SO4的混合物),在55~60℃下水浴加热发生反应;
③结晶、蒸发、干燥:反应后溶液经冷却、减压过滤,即得草酸晶体粗产品。
(1)装混酸的仪器名称为________ ;步骤②中,水浴加热的优点为___________________ 。
(2)“②氧化”时发生的主要反应如下,完成下列化学方程式:
___ C6H12O6 + ___ HNO3 ____ +__________ H2C2O4 + 9NO2↑ + 3NO↑+ ______ 。
(3)称取m g草酸晶体粗产品,配成100 mL溶液。取20.00 mL于锥形瓶中,用a moL·L-1KMnO4标准液标定,只发生5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O反应,消耗KMnO4标准液体积为VmL,则所得草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的纯度为___________ 。
Ⅱ.证明草酸晶体分解得到的产物
(4)甲同学选择上述装置验证产物CO2,装置B的主要作用是__________ 。
(5)乙同学认为草酸晶体分解的产物中除了CO2、H2O应该还有CO,为进行验证,选用甲同学实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、_____________ 。其中装置H反应管中盛有的物质是________________________ 。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_____________________ 。
Ⅰ.用硝酸氧化法制备草酸晶体并测定其纯度,制备装置如图所示(加热、固定等装置略去)。
实验步骤如下
①糖化:先将淀粉水解为葡萄糖;
②氧化:在淀粉水解液中加入混酸(质量之比为3:2的65%HNO3与98%H2SO4的混合物),在55~60℃下水浴加热发生反应;
③结晶、蒸发、干燥:反应后溶液经冷却、减压过滤,即得草酸晶体粗产品。
(1)装混酸的仪器名称为
(2)“②氧化”时发生的主要反应如下,完成下列化学方程式:
(3)称取m g草酸晶体粗产品,配成100 mL溶液。取20.00 mL于锥形瓶中,用a moL·L-1KMnO4标准液标定,只发生5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O反应,消耗KMnO4标准液体积为VmL,则所得草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的纯度为
Ⅱ.证明草酸晶体分解得到的产物
(4)甲同学选择上述装置验证产物CO2,装置B的主要作用是
(5)乙同学认为草酸晶体分解的产物中除了CO2、H2O应该还有CO,为进行验证,选用甲同学实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是
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